暗纹东方鲀不同发育阶段的渗透压调节能力及相关基因表达的研究

Takifugu obscurus is an important species of migratory fish with high market value and also a superior animal model. It is theoretical significance to understand the molecular mechanism on the development of osmoregulation in migratory fish by studying the ability of osmoregulation and the expression level of related genes in developmental different stages of life history of Takifugu obscurus. The research also has practical significance in enhancing the performance of reproduction and growth of Takifugu obscurus in aquaculture according to the salinities of local waters. In the proposal, we will use multiple modern experimental biotechnologies to study the eco-physiological responses to salinity variation, changes in untrastructure of osmoregulatory organs and tissues, changes in related regulatory protein and enzymes, expression level of genes involved in osmoregulation. The differential expression of regulatory proteins and genes during Takifugu obscurus acclimating to salinity variation will be comprehensively analyzed, which further elaborate the roles of these genes and proteins in acclimating to salinity change during ontogeny. The results will be helpful to reveal the molecular mechanism of adaptive regulation to salinity change in different stages of life history of Takifugu obscurus during the migration.

暗纹东方鲀作为一种重要的洄游性经济鱼类和良好的模式动物，通过研究其不同生活史阶段的渗透压调节能力以及相关基因的表达水平，对于了解洄游性鱼类渗透压调节能力发育的分子生物学机制具有重要的理论意义，同时对于提高其繁殖与生长性能以及在水产养殖中根据当地水环境的盐度特征进行选择性养殖也具有潜在的生产指导意义。本项目将针对暗纹东方鲀生活史不同阶段的个体为研究对象，利用多种现代生物学实验技术，研究它们对盐度变化的生理生态学响应、相关器官组织超微结构的变化、相关调控蛋白和酶活性的变化、相关基因的表达等，对暗纹东方鲀适应盐度变化的调控基因与调控蛋白差异表达情况进行全方位的分析，并进一步阐明这些调控基因在mRNA表达与蛋白质表达水平上的差异以及随着个体发育在适应盐度变化过程中的作用机理，揭示暗纹东方鲀不同生活史阶段洄游期间应对盐度变化适应性调节的分子生物学机制。

暗纹东方鲀作为一种洄游性鱼类，其不同生活史阶段的渗透压调节能力及其调节机制还知之甚少。在洄游过程中，外界环境因素的变化也会对其渗透压调节产生影响，甚至会联合盐度变化对其抗氧化活性产生影响。本项目采用室内模拟实验和现代生物学技术，研究在盐度和环境因子变化下暗纹东方鲀不同阶段的渗透压调节能力及机制和对其抗氧化防御体系的影响。主要结果如下：.暗纹东方鲀胚胎发育的适宜温度范围是19-25 °C，在此范围内，胚胎对盐度的耐受是随着温度的升高而增强的；在高温（28 °C-31 °C）下，胚胎虽能快速的在高盐度（18 ppt）下出膜，但出膜后仔鱼的存活情况较差，畸形率也非常高。盐度同样会影响胚胎的有效积温和生物起点温度：盐度越高，生物起点温度越高，其所需的有效积温越低。仔鱼在19-25 °C下能够耐受20 ppt的盐度，然而在31 °C却无法耐受如此高的盐度。同时，温度和盐度的升高会对仔鱼产生严重的氧化应激反应。.暗纹东方鲀幼鱼能够耐受高达30 ppt的盐度，然而环境污染物镉和亚硝酸盐的暴露会降低幼鱼对高盐度的耐受。镉和亚硝酸盐对幼鱼产生显著的氧化应激反应可以通过添加一定的盐度来缓解其毒性。因此，在评价重金属等污染物对洄游性鱼类的影响时，应该考虑到盐度的作用。同时，我们建议，在对广盐性鱼类的环境污染风险评估中，暗纹东方鲀幼鱼是一种比较合适的模式生物。.利用显微镜和透射电镜研究了盐度变化下暗纹东方鲀成鱼鳃、肠和肾组织的结构变化。随着盐度的升高，鳃丝泌氯细胞增加，网管发达，管径较大，线粒体也增多；肠道中杯状细胞增加，小肠绒毛密度也增加；肾组织出现退化现象，肾小球缩小，肾小管也缩短。.通过高通量转录组测序发掘淡水和盐水处理下暗纹东方鲀的差异基因表达，其中盐水组下鳃、肾、肠中分别上调的基因有60、11、2个，下调的有433、33、4个。通过GO和KEGG富集分析，发现多个参与跨膜物质转运和能力代谢相关通路的基因（ASP、CFTR、cAMP等等）。这些基因和通路的发现对完善暗纹东方鲀渗透压调节机制提供更多的科学数据。