瘤背石磺呼吸作用机制及血蓝蛋白基因结构与表达特征

Onchidium struma is a typical animal representing the transition from the ocean to the land. During its whole life cycle, its respiratory system has undergone great changes. So, it reflects the animal evolution from lower to higher.Study on the respiratory system of Onchidium struma will fill the research blank of Shellfish.In the present work, the structures of respiratory cavity of Onchidium struma are studied by tissue section technology, dye injection technology and transmission electron microscopy, and the skin breathing performance are analyzed by tidal experiments and the breathing rate are studied by respiratory metabolism measurement device. The respiratory function under different oxygen concentrations are studied by sealed control-oxygen system. Meanwhile, the effects of different environmental factors on Onchidium struma respiratory metabolism are also characterized. Furthermore, the molecular evolution of the hemocyanin gene is studied to explore the relations between hemocyanin and respiratory function and compare the evolutionary status of other species. Thus enrich the mechanism of respiration in Onchidium struma in theory and its molecular mechanism, perfect theoretical system of Onchidium struma evolution.

瘤背石磺（Onchidium struma）是由海洋向陆地进化的标志性物种，其呼吸系统在整个生命周期中发生了很大的变迁，对其呼吸系统的研究可填补贝类研究的相关空白。本项目运用现代生物化学、生理学及分子生物学等手段，研究瘤背石磺的呼吸作用机制及血蓝蛋白基因结构与表达特征，采用组织切片和染液注射技术研究瘤背石磺呼吸腔的构造，并结合透射电镜观察其结构特征。用人工潮汐研究皮肤的呼吸效能，运用呼吸代谢测定装置研究瘤背石磺的呼吸速率，采用控氧密封系统研究瘤背石磺在不同氧浓度下的呼吸功能，并探索不同环境因子对瘤背石磺呼吸代谢的影响。通过分析瘤背石磺血蓝蛋白基因的分子进化特征，探索血蓝蛋白与瘤背石磺呼吸功能的对应关系，并与其他物种的进化地位进行比较，从而在理论上丰富瘤背石磺呼吸作用机制及其分子机理，完善瘤背石磺进化的理论体系。

一、项目的背景.瘤背石磺(Onchidium struma)是我国特有的经济动物，为介于海洋和陆地过渡带的物种，被认为是一种进化的贝类。它主要分布于滩涂高潮线附近，营穴居生活，可适应潮水涨落前后各种自然环境。近年来，由于我国大规模过度开发，破坏了瘤背石磺栖息的生态环境，使这一珍贵物种受到了极大的破坏，种群数量迅速下降，因此开展瘤背石磺的相关研究已成为必要而极其紧迫的任务。.二、主要研究内容.（1） 明确瘤背石磺呼吸器官的形态构造，了解呼吸器官进行气体交换的规律，同时探索瘤背石磺皮肤、呼吸腔等部位的呼吸效率及其互补功能；.（2）采用控氧密封系统研究不同空气氧浓度对瘤背石磺皮肤和呼吸腔呼吸的影响，以探索其皮肤呼吸机能适应环境的能力；.（3） 研究不同环境因子（温度、盐度、pH等）对瘤背石磺呼吸功能的影响，探索各环境因子对瘤背石磺呼吸的协同作用；.（4） 通过对呼吸色素的分离提取以及血氧饱和度等指标的检测来进一步研究呼吸色素的载氧效能。.三、重要结果.1..项目取得成果的总体情况.项目已发表论文3篇 ，二篇SCI论文待发表，一篇论文审稿中。.申请专利一件。.2. 项目成果转化及应用情况 . 2014年与2015年每年培育瘤背石磺幼体4亿粒以上，在盐城市射阳港附近滩涂放流。.3. 其他需要说明的成果 .（1）与CCTV9合作拍摄了《中国近海探秘》。.（2）与北京市科学技术委员会合作拍摄《科技追梦人黄金田：痴迷大海捞“黄金”》专题片。.（3）获2015年度盐城市科学技术三等奖一次。.（4）获第四届江苏省海洋渔业局科技创新三等奖一次。.4. 项目成果科普性介绍或展示网站 .与CCTV7合作拍摄了《身穿赖皮的“水虫子”（瘤背石磺）》科教片 ，于2014年10月16日 在中央电视台《科技苑》栏目首播。.四、科学意义概述.本项目采用组织切片和染液注射技术研究瘤背石磺呼吸腔的构造，探索不同环境因子对瘤背石磺呼吸代谢的影响。通过分析瘤背石磺血蓝蛋白基因的分子进化特征，探索血蓝蛋白与瘤背石磺呼吸功能的对应关系，并与其他物种的进化地位进行比较，从而在理论上丰富瘤背石磺呼吸作用机制及其分子机理，完善了瘤背石磺进化的理论体系。