缢蛏水通道蛋白、游离氨基酸及离子浓度调控在其广盐度耐受中的作用研究

Razor clam (Sinonovacula constricta) is one of the four traditional cultured shellfish in China. It mainly lives in estuarine mudflat, and it can tolerant wide range of temperature and salinity. However, the mechanism of the tolerance is not clear. Based on transcriptome data under salinity stress and obtained aquaporin genes, this project study how will aquaporin, free amino acid and ion in hemolymph change with razor clam osmoregulation, and investigate which organ play the main role in osmoregulation. Physiological and molecular changes may clarify the mechanism of the salinity tolerance of razor clam.

缢蛏是我国四大传统养殖贝类之一，是一种河口滩涂埋栖型经济双壳贝类，具有广温广盐的耐受性，但目前贝类盐度耐受机理尚不清楚。本项目根据盐度胁迫下的转录组数据和所克隆的水通道蛋白基因，运用分子生物学、基因组学和生物化学等学科的研究方法分别从水通道蛋白、游离氨基酸、离子在缢蛏盐度耐受过程中的变化，研究水分子、游离氨基酸、离子在缢蛏渗透压调节过程中的变化规律，及其作用部位。综合生理及分子水平的变化规律，明确缢蛏广盐度耐受的机制。

缢蛏是我国重要的滩涂养殖贝类，具有广盐度耐受性，但其广盐度耐受机制尚不清楚。本项目研究了缢蛏盐度适应过程中的渗透压、游离氨基酸、离子等生理变化和与之相应的分子及基因的功能。结果表明，缢蛏渗透压调节的生理过程可分为三个阶段：应激阶段、调节阶段和适应阶段。应激阶段为盐度胁迫2 h以内，主要由水分子和离子参与渗透压调节。调节阶段为2~24 h左右，缢蛏渗透压调节速度加快，水分子、离子和游离氨基酸均参与渗透压调节，相关调控基因表达显著提高。适应阶段为24 h以后，渗透压调节完成，缢蛏内环境趋向新的稳态。. 缢蛏渗透压调节的主要器官是鳃、肾脏和小肠，推测缢蛏足作为渗透压调节的物质库，与血淋巴间进行氨基酸和离子的交换。研究发现3种新的水通道蛋白Sc-AQP1，Sc-AQP8和Sc-AQP11，分别主要在缢蛏的鳃、消化腺和闭壳肌中起到调节作用。丙氨酸和牛磺酸是缢蛏体内含量最高且变化量最大的两种游离氨基酸，参与缢蛏渗透压的调节。Na+和Cl－是缢蛏体内渗透压的主要提供者，血淋巴中Na+和Cl－浓度随渗透压升降而升降，足中主要通过Cl－的升降来调节渗透压。Na+能够在通过足和血淋巴之间转运维持总量平衡，Cl－的总量升降主要通过NKCC与外界的转运来调节。参与调节的相关基因有调控基因14-3-3，调控NKA-α、NHE3、NKCC2等离子通道基因的表达。同时ATP合成酶V-ATPase高表达，为调节过程提供能力。水分子、离子和游离氨基酸三者在缢蛏渗透压调节中协同作用，其中水分子和离子调节迅速，且Na+和Cl－起到渗透压调节的主要作用，游离氨基酸在维持渗透压中起到一定作用。. 本研究初步确定了缢蛏在盐度胁迫下渗透压调节的主要器官；揭示了水分子、离子和游离氨基酸的变化规律，以及对应调控基因的作用机制。研究结果为缢蛏耐盐新品种的选育提供数据支撑，为揭示竹蛏科贝类独特的盐度耐受性机制提供依据。. 项目共发表核心期刊论文2篇，待发布论文2篇；申请专利1项，获得缢蛏新品种1个；培养研究生4名，其中2名已获得硕士学位，2名在读。