耐高温/低盐皱纹盘鲍选系的温盐适应性调控机制研究

Pacific abalone Haliotis discus hannai Ino is a coldwater stenohaline abalone which is sensitive to high temperature/low salinity stress. Studies on the adaptive mechanisms of abalone to high temperature and low salinity may significantly broaden our understanding in adaptation of molluscs to environment. In previous studies, the applicants have selected a sub-population with superior (superior 97 sub-population) and medium (medium 97 sub-population) resistance to high temperature/low salinity stress. This study aims to compare the biological responses and genetic effects of the selected 97 sub-populations with those of the wild population. The differential expression of the 97 sub-populations exposed to high temperatures/low salinity will be examined at transcriptomic and proteomic levels. The miRNAs, their target genes, and the interaction between them will also be analysed using bioinformatic analytical techniques to examine the relationship between the responsive genes and biological effects in the 97 sub-populations in order to elucidate the adaptive mechanisms of the abalone to high temperature/low salinity.

皱纹盘鲍是古老的冷水性狭盐贝类，对高温和低盐敏感，研究其高温和低盐胁迫响应机制，对丰富贝类逆境调控相关理论具有重要科学意义。本项目利用申请人前期分别通过高温和低盐胁迫选育的97选群超耐高温、低盐亚型，中等耐高温、低盐的97选群对照，及未经选育的野生型群体对照组，比较温度、盐度耐受性不同的各组样本对海水高温/低盐胁迫的生物学效应，分析皱纹盘鲍耐高温/低盐性状的遗传效应；采用降解组、转录组和蛋白组等多组学手段分析在不同温度/盐度胁迫下超耐高温/低盐亚群与对照组的miRNA及其作用靶基因、蛋白质的差异表达，以及他们的相互作用网络关系，确定超耐高温/低盐亚群对海水温度/盐度变化响应的基因及其与生物学效应之间的关系，从而解析皱纹盘鲍对高温/低盐胁迫响应的环境适应性调控机制。

作为古老的冷水性狭盐贝类，皱纹盘鲍对高温和低盐敏感，研究其高温和低盐胁迫响应机制，对丰富贝类逆境调控相关理论有重要意义。本项目主要比较了温盐耐受性能不同的皱纹盘鲍选系对温盐刺激的响应及其对温盐响应的分子机制。重点研究了离子转运相关的Na+/K+-ATPase基因、水跨膜运输相关的AQP基因家族在皱纹盘鲍渗透压调控中的作用。.通过代谢组和转录组分析研究了皱纹盘鲍对高温和低温刺激的生理响应，结果表明高温导致皱纹盘鲍幼鲍肝胰腺细胞内氨基酸和脂肪酸不完全分解从而造成这两类能源物质的氧化供能障碍。.皱纹盘鲍渗透调节相关基因研究：从组学数据中筛选相关基因完成了阳离子-氯协同转运家族SLC12A家族基因等3类共30多个基因的cDNA全长，构建表达质粒制备多克隆抗体并开展皱纹盘鲍渗透压调节机制研究。.深入研究了Na+/K+-ATPase参与皱纹盘鲍渗透调控的机理。结果表明皱纹盘鲍的Na+/K+-ATPase对高渗和低渗的调节作用是通过cAMP途径实现的。.AQP基因家族研究：通过真核表达载体逐一验证了皱纹盘鲍AQP家族全部18个成员的生物学功能。分子进化角度的系统研究表明，皱纹盘鲍AQP基因高度分化，共4个亚家族；分布和系统发育分析表明，串联重复导致皱纹盘鲍C-AQP和AQP-8亚家族的扩张；结构分析表明，C-AQPs亚家族分子结构具有异常特征，氨基酸替换通过改变AQP分子的孔径和内表面性质从而改变分子的通透性。突变分析表明，在Ar/R结构域的关键位点，只需一个氨基酸替换即可改变HdAQPs的通透性。功能分析证实，AQP-8亚家族成员具有功能多样性，且仅HdAQPg1在典型甘油通道的三个成员即AQGP亚家族中具有对甘油的运输功能。结论：串联重复和随后的新功能化可能会导致皱纹盘鲍、甚至软体动物水通道分子更高的结构和功能多样性，该部分结果为无脊椎动物AQP基因家族的系统演化研究提供了新思路。.