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在过去的十几年中，代谢组学已经取得了巨大的进步，为复杂生物系统的研究提供了一种可靠且高通量的方法。代谢组学方法也越来越多地用于研究生物有机体与生态环境之间的相互作用。近年来，该方法已被广泛应用于环境评价和野生动物的疾病诊断，成为环境科学领域中充满活力的研究方向之一。 杂色鲍（Haliotis diversicolor）是中国南方沿海地区一种重要的经济养殖贝类，同时对环境变化非常敏感，是一个理想的海洋环境监测指示生物。本研究以杂色鲍为研究对象，基于1H NMR光谱与模式识别方法，并结合相关性和代谢反应通路分析，研究了不同环境因素胁迫后杂色鲍不同组织中的生理响应，研究结果可为准确预测海洋环境变化对鲍鱼养殖、鲍类资源以及海洋生态系统的影响奠定基础，也可为国家制订相关应对策略与政策提供科学依据。本论文主要研究内容归纳如下: 1)基于1H NMR的代谢组学分析了杂色鲍肌肉和鳃组织对不同时间高温缺氧胁迫的响应。结果发现，高温缺氧胁迫不仅干扰了杂色鲍肌肉和鳃组织中的能量代谢和渗透压平衡，还影响了鳃组织中的的核苷酸代谢和免疫系统。这些代谢变化呈现性别、时间和组织特异性的特点。这些研究结果表明基于NMR的代谢组学拓展了对杂色鲍耐受环境胁迫分子机制的认识，为研究动物耐受性和适应逆境机制提供了分析方法。 2)基于1H NMR的代谢组学分析了杂色鲍肝胰腺和鳃组织对三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPT)暴露的响应。结果发现，TBT和TPT暴露影响肝胰腺和鳃组织中的能量代谢和渗透压平衡，而且诱导了氧化应激反应。TBT和TPT暴露都诱导了明显的性别和组织特异性的代谢变化，但两者存在不同的作用机制。此外，杂色鲍鳃组织中的芳香族氨基酸、赖氨酸和谷氨酸以及肝胰腺组织中的泛酸可作为TPT或TBT暴露潜在的生物标志物。这些研究结果表明基于NMR的代谢组学在分析有机污染物暴露后的生化反应方面具有很高的灵敏度和特异性，为污染物暴露下生物标志物的确定提供了有用的工具。 3)基于1H NMR的代谢组学分析了杂色鲍肝胰腺和鳃组织对副溶血弧菌感染的响应。结果发现，弧菌感染不仅干扰能量代谢、核苷酸代谢和渗透压平衡，而且诱发氧化应激、免疫应激和神经毒性作用。这些代谢变化呈现性别和组织特异性的特点，同时雌性鲍鱼对弧菌感染的代谢响应明显大于雄性。这些研究结果表明基于NMR的代谢组学为监测和诊断水产养殖动物的健康状况方面提供了方法。