河口、海湾及近岸海域出现的低氧区和海洋中大型胶质类水母的暴发严重威胁到渔业资源和海洋生态系统的健康。相对于其他海洋生物，水母类能够耐受低氧并且频繁出现在低氧水域，但是对此现象的机制性研究并不多见，尤其未见有关水母耐受低氧分子调控机制研究的报道。显然，要了解环境低氧与水母暴发的相互关系，就必须对水母类响应环境低氧的机制进行深入研究。针对水母类耐受低氧并且频繁出现在低氧水域的现象，本文以我国近海大型水母—海月水母为研究对象，通过构建低氧培养控制体系，以低氧诱导因子（Hypoxia Inducible Factor, HIF）为中心，对低氧环境下海月水母生理活性、有关基因表达和代谢产物的含量进行测定、比较和分析，以期揭示水母响应低氧的分子机制。研究获得的主要结果如下：1、证实了海月水母细胞内存在低氧诱导因子基因根据海月水母转录组测序获得了低氧诱导因子（HIF-1α）部分基因序列，通过RT-PCR和RACE技术获得HIF-1α基因2,466bp的全长cDNA，共编码675个氨基酸。对蛋白质功能结构域分析表明，海月水母HIF-1α含有bHLH、PAS、NODD、CODD和CTAD五个保守的功能结构域。以HIF-1α全长cDNA序列为基础，通过克隆、测序、拼接得到10,739bp的基因序列。通过与其他模式生物HIF-1α蛋白功能结构域和基因结构的比较发现，海月水母HIF-1α具有与高等动物类似的完整的氧依赖降解调控结构域（NODD、CODD和CTAD），然而结构域的组织形式和基因结构却更倾向于低等动物。2、在海月水母体内检测到HIF-1α蛋白的存在并证实该蛋白受环境低氧的诱导表达利用重组蛋白的体外表达技术成功获得约为75kDa的海月水母HIF-1α蛋白片段（融合蛋白），并通过免疫得到针对该蛋白片段的高效价特异性多克隆抗体。利用纯化的多克隆抗体，通过免疫印迹技术在海月水母体内检测到HIF-1α蛋白的存在并证实该蛋白受环境低氧的诱导表达。3、确定了用于低氧相关基因表达分析的内参基因通过对刺胞动物门肌动蛋白（actin）保守序列的分析，设计并合成其actin基因的简并引物。以海月水母cDNA为模板，通过克隆测序获得849bp的β-actin基因的部分cDNA序列。利用实时荧光定量PCR技术对海月水母18S rRNA、β-actin、α-tubulin和GAPDH四个候选基因在正常（对照组）和低氧条件下的表达量进行检测，通过内参基因筛选软件对它们进行分析筛选，最终确定α-tubulin基因作为海月水母耐受低氧分子机制研究的内参基因。以此为基础，建立了低氧耐受过程相关基因相对表达量分析的实时荧光定量PCR检测方法（RFQ-PCR）。4、研究了海月水母在低氧环境条件下的生理活性（伞部搏动）、脯氨酸羟基化酶-低氧诱导因子氧感受体系相关基因（PHD和HIF-1α）、能量代谢相关基因（ALDO、LDH和PDK）和HSP70基因的表达以及能量代谢产物（乳酸）含量随时间的变化规律，发现：（1）在0.5mg/L的低氧条件下，海月水母明显受到环境低氧的胁迫，进而表现出明显的低氧适应性，适应周期大约为30小时。由于培养体系中氧气的缺乏，海月水母的生理活性受到抑制，表现为海月水母伞部搏动的降低和HSP70基因相对表达量的急剧增加，但经过大约30个小时的机制转换和调节，会逐渐恢复到正常状态。（2）在海月水母适应低氧的过程中，脯氨酸羟基化酶-低氧诱导因子氧感受体系相关基因和物质能量代谢相关基因的相对表达量都在18小时出现峰值，说明此时海月水母在分子水平上响应低氧诱导和进行能量代谢机制的转换与调节最为活跃。（3）脯氨酸羟基化酶-低氧诱导因子氧感受体系在海月水母耐受并响应环境低氧的过程中起重要作用。对照组中HIF-1α和PHD基因的相对表达量较为稳定，而在低氧组中两者均呈现出先增高后降低的趋势，说明在分子水平上，海月水母细胞通过快速上调HIF-1α基因的转录而快速合成HIF-1α蛋白，该蛋白迅速结合到PHD基因的增强子区域，诱导PHD基因的转录。（4）低氧条件下，海月水母细胞内存在依赖于乳酸脱氢酶的无氧代谢过程。LDH基因的相对表达量和乳酸的含量随着低氧培养时间的延长逐渐升高，说明乳酸脱氢酶催化的可逆反应正在向乳酸方向进行。5、提出海月水母耐受并适应低氧环境的分子机制是脯氨酸羟基化酶-低氧诱导因子氧感受体系调控下的有氧代谢向无氧代谢的转换在低氧条件下，转录因子HIF-1α受低氧诱导表达并迅速结合到糖酵解各个关键酶基因（如ALDO和PDK）的增强子区域，诱导靶基因的增强表达，通过加速糖酵解提供的能量来维持海月水母的生理功能。转录因子HIF-1α进一步通过诱导LDH基因的表达将在细胞内由于糖酵解加速而累积的丙酮酸转化为乳酸，最终实现有氧代谢向无氧代谢的转换。6、提出低氧条件下海月水母转录因子HIF蛋白的大量表达可能是转录水平和翻译后水平共同作用的结果直接证实了HIF-1α在海月水母中存在转录水平上的调控。而对HIF-1α进行蛋白质功能结构域的分析则发现，海月水母HIF-1α含有氧依赖降解区（ODD区），其转录组中也存在PHD基因，而且在低氧条件下PHD基因的表达受HIF-1α的调控，这些都证明海月水母HIF-1α存在翻译后的调控。因此，低氧条件下海月水母转录因子HIF蛋白的大量表达可能是转录水平和翻译后水平共同作用的结果。本研究为分析海洋低氧与水母暴发的相互关系、解析控制水母暴发的关键环境因子提供了重要科学依据。