盐碱胁迫对尼罗罗非鱼鳃Na+/HCO3-共转运子、碳酸酐酶基因表达的影响

为了探讨盐碱胁迫条件下鱼类渗透生理调节机制,以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为实验材料, PCR扩增得到了Na+/3HCO-共转运子(NBCe1)基因cDNA部分序列,比较了单盐(盐度10、盐度15)、单碱(1.5 g/L、3 g/L NaHCO3)、盐碱混合(盐度10,碱度1.5 g/L;盐度15,碱度3 g/L)胁迫后不同时间(0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h)血清渗透压、离子浓度(Na+、K+、Cl–、Ca2+)以及鳃碳酸酐酶(CA)活性、CA与NBCe1基因mRNA表达变化。结果显示,不同胁迫条件下,血清渗透压、离子浓度、鳃组织 CA 酶活、CA 与 NBCe1基因 mRNA 表达变化均与胁迫强度呈正相关。随时间推移,血清渗透压、离子浓度呈现先上升后下降的变化趋势,单盐、盐碱混合组血清渗透压值较单碱组高。单盐、单碱、盐碱混合组中, NBCe1基因mRNA在鳃中均呈略微上调,但不显著(P>0.05)。单碱组和盐碱混合组鳃CA活性较单盐组高,低盐碱胁迫(盐度10,碱度1.5 g/L)下CA活性较晚达最高值;不同胁迫条件下, CA基因mRNA表达均表现上调,单碱、盐碱混合组更为显著(P<0.05),推测CA较NBCe1对体内3HCO-转运作用更为显著。研究结果为尼罗罗非鱼盐碱适应生理调节提供了基础资料。     

盐碱胁迫对尼罗罗非鱼血清渗透压、离子浓度及离子转运酶基因表达的影响

为了解鱼类适应盐碱水环境的生理变化机理,将尼罗罗非鱼从淡水直接转入4个不同盐碱混合梯度组(A组:盐度10,碱度1 g/LNaHCO3;B组:盐度10,碱度2 g/LNaHCO3;C组:盐度15,碱度1 g/LNaHCO3;D组:盐度15,碱度2 g/LNaHCO3)中进行为期96 h的急性胁迫实验,分别检测胁迫后0、6、12、24、36、48、72和96 h时尼罗罗非鱼的血清渗透压、血清Na+、K+、Cl-浓度以及鳃中Na+-K+-ATP酶(NKA)和碳酸酐酶(CA)基因相对表达量的变化过程。结果显示,血清渗透压、离子浓度以及鳃中NKA基因和CA基因mRNA表达量变化程度均与其盐碱胁迫浓度间呈正相关,变化过程随着实验时间推移均呈现为先升、后降,最后趋于平稳。B、D组血清渗透压峰值出现在24 h,A、C组出现在36 h。血清Na+、K+、Cl-浓度均在24 h达到峰值。B、D组NKA基因mRNA表达峰值出现在24 h,A、C组出现在36 h;除A组外,其余各组CA基因mRNA表达峰值时间出现在24 h。研究表明,尼罗罗非鱼具有一定的盐碱适应能力,盐碱胁迫下NKA、CA是参与离子转运、渗透压调节的重要转运酶。     

盐度胁迫对三疣梭子蟹鳃Na+/K+-ATPase酶活的影响

通过钼蓝法测定三疣梭子蟹在3组实验盐度的胁迫过程中第2对和第6对鳃Na⁺/K⁺-ATPase酶活的变化,比较了3组实验盐度胁迫1 d时,鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活大小。结果表明,在盐度胁迫初期,3组实验盐度下第2对和第6对鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活下降;之后,各组实验盐度下第2对和第6对鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活开始随胁迫时间增长而上升;最后,各组实验盐度下第2和第6对鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活下降并趋于稳定。另外,胁迫1 d时,各组实验盐度下三疣梭子蟹前5对鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活显著低于后3对鳃Na⁺/K⁺-ATPase的酶活。三疣梭子蟹对盐度变化的调节可分为被动应激期(酶活力下降)、主动调节期(酶活力逐渐上升)和适应期(酶活力稳定);三疣梭子蟹后3对鳃是离子转运、渗透压调节的主要部位。     

急性pH和碳酸盐碱度对缢蛏存活率、Na+/K+-ATPase活性及血淋巴吞噬能力的影响

采用静态毒理学实验方法,分析了2种规格缢蛏(小规格SSc和大规格LSc)在pH和碳酸盐碱度(C_A)急性胁迫条件下的存活率,Na~+/K~+-ATPase(NKA)活性以及血淋巴的吞噬能力。结果显示,当C_A浓度为2.5 mmol/L、pH值为7.5～9.5时,2种规格缢蛏的存活率均接近100%;当pH值大于9.5时,2种规格缢蛏的存活率均显著下降。当C_A浓度为0～44.58mmol/L、pH值为9.0～10.0时,随着C_A浓度的上升,缢蛏的存活率明显下降;在pH值为9.5条件下,LSc的鳃组织NKA活性,随着C_A浓度的上升而升高,LSc血淋巴的吞噬能力随着C_A浓度的上升而下降。由此可见,缢蛏在高pH或高C_A下表现出较强的耐受性,但高pH和高C_A协同胁迫下对缢蛏的存活率具有较大的影响,研究结果为进一步探索缢蛏在盐碱地的养殖提供了一定的理论参考。     

盐度对条石鲷幼鱼Na+/K+-ATP酶活力的影响

研究了盐度变化对条石鲷幼鱼鳃、肾脏和肝脏中Na⁺/K⁺-ATP酶活力的影响。经不同盐度(8、18、28、38、48)的处理,条石鲷幼鱼3种组织Na⁺/K⁺-ATP酶活力均受到不同程度的影响。经低盐度(8和18)处理的幼鱼鳃Na⁺/K⁺-ATP酶活力在前6 h略微增加,然后逐渐降低,在处理24 h时下降到最低,之后又开始增加。经高盐度(38和48)处理时,鳃中Na⁺/K⁺-ATP酶活力在前6 h有所降低,然后迅速升高,并在处理24 h时达到最大,之后酶活力逐渐降低,并在处理96 h后与对照组无显著性差异(P>0.05)。所有盐度处理组幼鱼肾脏Na⁺/K⁺-ATP酶活力在处理开始6 h均稍有增加,而从处理6 h开始降低,在处理24 h下降到最低,此后酶活力又呈现增加的趋势。在盐度为8的处理组中,肝脏Na⁺/K⁺-ATP酶活力与肾脏中变化趋势相似,而其它3组则逐渐降低,在处理24 h时达到最低,之后又逐渐增加。结果表明,条石鲷幼鱼适盐范围广,具有较强的渗透压调节能力。3种组织的Na⁺/K⁺-ATP酶活力酶活性在盐度为18～38的范围内变化不明显,而在8和48的盐度下变化较大,最终酶活力均高于对照组。与肾脏相比,盐度变化对鳃和肝脏Na⁺/K⁺-ATP酶活力的影响较大。     

木聚糖酶对尼罗罗非鱼钠葡萄糖共转运载体（SGLT1）mRNA表达的影响

以尼罗罗非鱼[体重(106.16±16.77)g]为实验对象,小麦基础饲料为对照,小麦基础饲料中分别添加不同水平的木聚糖酶(0.05%、0.10%、0.15%)作为试验饲料。每个处理设5个重复,每个重复放养40尾雄性尼罗罗非鱼,旨在研究木聚糖酶对尼罗罗非鱼前肠和中肠钠葡萄糖共转运载体(SGLT_1)mRNA表达的影响,从分子水平揭示木聚糖酶促进尼罗罗非鱼生长的机理。饱食投喂,饲养75 d后,每饲料组分别取10尾鱼,尾静脉取血制备血清,测定血糖含量;采用离心柱型总RNA提取试剂金提取前肠和中肠总RNA,通过RT-PCR对前肠和中肠SGLT_1mRNA的表达进行相对定量。结果表明,0.05%组、0.10%组和0.15%组前肠SGLT_1 mRNA的相对表达量分别比对照组提高19.28%(P<0.05)、42.17%(P<0.01)和16.87% (P<0.05);对照组尼罗罗非鱼在摄食后2 h血糖仅为5.56 mmol·L~(-1),0.10%组极显著高于对照组(P<0.01);0.05%组和0.10%组的增重率较对照组分别提高8.29%、17.45%(P<0.01),0.15%组的增重率与对照组相比没有统计学差异(P>0.05)。研究结果表明,在小麦基础饲料中适量添加木聚糖酶能显著上调前肠SGLT_1mRNA的表达,促进葡萄糖吸收,从而提高尼罗罗非鱼的生长速度。     

Cu2+胁迫对魁蚶生理生化和组织结构的影响

采用生物毒性测试的方法,研究了持续暴露96 h不同浓度Cu2+胁迫对魁蚶生理代谢、组织结构及酶活性的影响。实验设置0.01、0.05、0.10、0.50和1.00 mg/L组5个浓度梯度,不加Cu2+的正常海水作为对照。结果显示,Cu2+胁迫对魁蚶耗氧率(OR)、排氨率(NR)、氧氮比(O∶N)均有显著影响,并且与暴露时间和浓度有关。初次暴露时,OR,NR和O∶N都迅速下降,最低值都出现在1.00 mg/L浓度组,分别为(0.005±0.001)mg/(g·h)、(0.5±0.05)μmol/(g·h)、0.7±0.1,仅为对照组的1%、29%和3%。暴露72 h内Cu2+胁迫均使魁蚶代谢率不同程度下降,之后不同处理组出现差异分化。暴露96 h时,魁蚶对低浓度Cu2+暴露表现出适应,0.01 mg/L处理组呼吸代谢恢复至正常水平,O∶N与对照组无差异,组织结构也未见明显损伤;浓度超过0.05 mg/L处理组魁蚶生理代谢及组织结构受显著影响,O∶N大多降至9以下,出现鳃丝受损和组织结构散乱等明显损伤;0.10 mg/L处理组魁蚶体内ACP和ALP活性在鳃组织中增强,肝脏中受到抑制,而GPX和GST活性增强。研究表明持续暴露96 h Cu2+浓度≥0.05 mg/L环境显著影响魁蚶生理代谢及组织结构,0.10 mg/L Cu2+浓度显著影响魁蚶组织中ACP、ALP、GPX和GST的活性。研究结果为认知魁蚶等滩涂贝类对Cu2+胁迫的响应机制提供基础数据,为预防滩涂潜在重金属污染风险及生物修复提供参考。     

中国明对虾NHE3基因克隆及其在pH胁迫下的表达

为研究钠/氢交换体(Na+/H+-exchanger,NHE)在中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)响应pH胁迫过程中发挥的作用,首先采用静水毒性实验方法确定了中国明对虾酸碱半致死pH,然后利用RACE技术克隆了中国明对虾Na+/H+-exchanger isoform 3(命名为FcNHE3)基因,并通过荧光定量PCR及RNA干扰技术分析了其在pH胁迫下的表达特征及功能。结果显示,72 h酸性半致死pH和碱性半致死pH分别为5.2和9.1。克隆获得FcNHE3基因(Gen Bank:MF373587)cDNA序列全长3508 bp,开放阅读框2805 bp,编码934个氨基酸,具有信号肽和12个跨膜结构域;蛋白同源分析发现,FcNHE3与青蟹(Carcinus maenas)同源性最高,达到74%;系统进化分析显示,FcNHE3与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)和青蟹亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,FcNHE3基因在鳃组织中表达量显著高于其他组织(P0.05);酸性半致死pH(pH 5.2)胁迫下,FcNHE3基因在整个胁迫过程中显著上调表达(P0.05);碱性半致死pH(pH 9.1)胁迫下,FcNHE3基因在前48 h显著下调表达(P0.05),12 h表达量最低,仅在72 h出现上调表达。RNA干扰后,FcNHE3基因表达受到抑制,pH 5.2胁迫下对虾存活率相比对照组显著下降。研究表明相较于高pH胁迫,FcNHE3基因在中国明对虾响应低pH胁迫过程中可能发挥更重要的调节作用。     

盐度驯化对史氏鲟鳃Na+/K+ ATP酶活力、血清渗透压及离子浓度的影响

对史氏鲟在盐度驯化过程中鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力、血清渗透压及血清离子（Na⁺、K⁺、Cl^-）浓度进行了检测和分析，探讨了史氏鲟驯化过程中血清渗透压调节机制。研究表明：史氏鲟在不同盐度（10、20、25）下经过驯化，鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力显著高于对照组鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力(P<0.05），其活力是对照组的2～2.5倍。驯化过程中，3种不同盐度阶段下鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力首先表现为下降，随着驯化时间的延长，活力逐渐增加，最后下降并趋于平稳。血清渗透压也随盐度的增加而上升，盐度10时最高，达到(328.77±26.78) mmol·kg^-1，此后逐渐下降并稳定在290 mmol·kg^-1左右，略高于淡水中血清渗透压。不同盐度下，血清渗透压和鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力的变化趋势相同。3种不同盐度下史氏鲟血清K⁺浓度平均值保持在3.00～3.30 mmol·L^-1之间，与对照组相比无显著差异（P>0.05）。3种盐度下血清Na⁺和Cl^-浓度变化趋势基本一致，随着盐度的增高而增高，盐度20时达到最高。盐度20以下血清Na⁺和Cl^-含量没有显著差异（P>0.05）。史氏鲟血清渗透压调节可以分为3个阶段：一是应激反应阶段，主要表现为鳃Na⁺/K⁺ATP酶活力受到抑制，陡然下降；二是主动调节阶段，鳃Na⁺/K⁺ATP酶被重新激活，且活力逐渐上升；三是适应阶段，鳃Na⁺/K⁺ ATP酶趋于平稳。     

小新月菱形藻碳酸酐酶活性和光合作用对高盐度胁迫的响应

以浮游硅藻小新月菱形藻为实验材料,研究其在不同盐度下的生长、胞外碳酸酐酶活性、光合速率和叶绿素a荧光参数的变化。结果显示,与正常海水培养相比,最高盐度(70)培养的细胞比生长速率下降了59.2%;同时,胞外碳酸酐酶活性、叶绿素a、c含量分别降低了66.3%、50.0%和45.7%。高盐度培养下,最大光合速率(P_{m)、光合效率(α)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Yield)和光化学淬灭系数(qP)下降,但非光化学淬灭系数(qN)升高,对无机碳的亲和力明显下降。以上结果表明,盐度升高对小新月菱形藻生长和光合作用具有明显抑制作用,但小新月菱形藻可以通过胞外碳酸酐酶活性变化、对无机碳的亲和力和调整光系统Ⅱ的能量流动与能量利用效率以应对高盐度的胁迫。}     

缺刻缘绿藻碳酸酐酶(CA)基因的序列克隆及特征分析

从缺刻缘绿藻的转录组数据库中搜索到5条编码该藻碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)的contig序列,据此序列设计基因特异性引物,利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术,克隆得到cDNA全长序列,分别命名为MiαCA1、MiαCA2、MiβCA1、MiβCA2和Mi,γCA,开放阅读框(ORF)长分别为963、1 089、1 041、738和687 bp,相应编码由320、362、346、245和228个氨基酸组成的蛋白.这些蛋白均富含疏水性氨基酸,分别占氨基酸总量的41.25％、45.31％、43.35％、42.45％和43.42％.基于缺刻缘绿藻和其他物种CA的蛋白序列所构建的Neighbor-Joining系统演化树显示,这些CA很明显地被聚类成α-、β-和γ-CA等3支.缺刻缘绿藻的2个α-CA都存在与Zn2结合的3个His残基,2个β-CA也具有与Zn2+结合的2个Cys残基和1个His残基,但Mi,,Γca中的Zn2+结合位点分别为Arg、His和Asn,不同于报道中的3个His.MiαCA1与莱茵衣藻的CAH3亲缘关系较近,因具有2个信号肽,它可能位于叶绿体的类囊体腔中并发挥作用.MiαCA2与莱茵衣藻的CAH1亲缘关系较近,因具有1个信号肽,可能在细胞的周质空间起着与CAH1类似的功能.MiβCA1和MiβCA2与莱茵衣藻的CAH7和CAH8亲缘关系更近,可能在细胞质中参与CO2和HCO3之间的转化.MiγCA则与高等植物的γ-CA聚在一起,可能位于线粒体内发挥作用.由此推测,自缺刻缘绿藻所克隆的5个CA基因应在细胞的不同部位协同作用,通过参与CO2和HCO3-之间的转化以调节Ph并实现CO2在细胞内转运的目的.     

氨氮胁迫对青鱼幼鱼鳃丝Na+/K+-ATP酶、组织结构及血清部分生理生化指标的影响

氨氮是诱发鱼病的主要环境因子,以初始体质量(7.00 0.14)g的青鱼幼鱼为研究对象,研究氨氮胁迫对其鳃丝Na+/K+-ATP酶、组织结构及血清部分生理生化指标的影响。实验设置低(对照组0 mg/L)、中(10 mg/L)和高(20 mg/L)3个氨氮浓度处理组,将暂养在自然淡水(对照)中的青鱼幼鱼分别放入各实验梯度中,进行0、6、12、24、48和96 h氨氮胁迫。结果表明:与对照组相比,中、高氨氮组鳃丝Na+/K+-ATP酶活性分别在12 h和6 h降至最低,然后升高,48 h达最大值,96 h后与对照组水平相当。鳃组织光镜观察表明,中氨氮组鳃小片基部泌氯细胞数量12 h有所增加,24 h呼吸上皮细胞出现部分脱落,96 h泌氯细胞出现空泡化,部分鳃小片充血;而高氨氮组鳃小片基部泌氯细胞数量6 h呈增加趋势,12 h呼吸上皮细胞部分脱落,24 h大面积脱落,96 h鳃小片基部严重充血。血清皮质醇和血糖含量在胁迫12 h均升高至最大,含量与氨氮浓度呈正相关,48 h恢复至对照组水平。氨氮胁迫下,血清总超氧化物歧化酶(SOD)活力呈先升高后降低的趋势,6 h时显著高于对照组(P<0.05),中氨氮组12 h后与对照组差异不显著,而高氨氮组96 h时显著低于对照组(P<0.05)。过氧化氢酶(CAT)活力12 h内均呈先降低后升高趋势,48 h均恢复至对照组水平。氨氮胁迫前期,血清总抗氧化力和谷胱甘肽均呈下降趋势,丙二醛和谷丙转氨酶活力呈升高趋势。谷胱甘肽和谷丙转氨酶活力在96 h恢复至对照组水平,而丙二醛96 h仍显著高于对照组,高氨氮组总抗氧化力显著低于对照组(P<0.05)。由此可见,氨氮胁迫初期,鱼体抗氧化系统受到严重干扰。随着胁迫时间延长,鱼体进行适应性生理调节,但机体抗氧化能力下降,鳃组织已受到损伤。     

Osmoregulation in the mudskipper,Boleophthalmus boddaerti I. Responses of branchial cation activated and anion stimulated adenosine triphosphatases to changes in salinity

The mudskipperB. boddaerti, was able to survive in waters of intermediate salinities (4–27). Fish submerged in dechlorinated tap water suffered 60% mortality by the fifth day while 60% of those in 100% sea-water (sw) died after the third day of exposure. After being submerged in 50% or 80% sw for 7 days, the plasma osmolality, plasma Na⁺ and Cl^– concentrations and the branchial Na⁺ and K⁺ activated adenosine triphosphatase (Na⁺,K⁺-ATPase) activity were significantly higher than those of fish submerged in 10% sw for the same period. However, the activities of the branchial HCO₃ ^– and Cl^– stimulated adenosine triphosphatase (HCO₃ ^–,Cl^–-ATPase) and carbonic anhydrase of the latter fish were significantly greater than those of the former. Such correlation suggests that Na⁺,K⁺-ATPase is important for hyperosmotic adaptation in this fish while HCO₃ ^–-Cl^–-ATPase and carbonic anhydrase may be involved in hypoosmotic survival.