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青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii),属鲤形目(Cypriniformes),鲤科(Cyprinidae),裸鲤属(Gymnocypris),是青海湖中唯一的水生经济动物,在整个青海湖生态系统中占据核心地位。青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊,由于蒸发量大,盐碱化程度高,p H值高达9.1~9.5,含盐量达13~15,且地处青藏高原,水温低,湖面冰封时间长,导致裸鲤生长十分缓慢。课题组近年来对青海湖裸鲤适应高盐碱环境的生理机制研究发现,青海湖裸鲤启动酸碱调节、渗透调节及免疫调节适应盐碱环境,肠道HCO3-分泌相关基因表达上调,但是对与裸鲤肠道上皮细胞如何进行离子调节规律还有待进一步研究。本论文从盐碱环境下裸鲤肠道上皮离子调节规律出发,从生理水平检测裸鲤饮水率,建立适用于盐碱环境的鱼类肠道Ussing chamber电生理平台监测肠道上皮电生理特征,从基因和蛋白水平研究裸鲤渗透及酸碱调节相关基因VHA(V-H+-ATPase)、SLC26A6(Cl-/HCO3-交换子)、SLC4A4(Na+-HCO3-联合转运子)的分布和表达情况,以期探究盐碱水中青海湖裸鲤饮水率及电生理特征,进而为裸鲤的耐盐碱机制提供科学依据。1.高盐碱环境下青海湖裸鲤饮水率和肠道胃蛋白酶活力。依据青海湖水近年来的盐碱度以及蒸发量大的特征,设置了盐度为15和17的盐碱水组,并在高原自然环境下取青海湖水做对照试验,结果如下:盐度15的盐碱组(L15)、盐度17的盐碱组(L17)以及高原湖水组(L)在4:00和22:00的饮水率均显著高于10:00和16:00(P<0.05)。L15组在4:00的饮水率为1.77?L·g-1·h-1,22:00的饮水率为1.15?L·g-1·h-1。L17组在4:00的饮水率为2.09?L·g-1·h-1,22:00的饮水率为2.41?L·g-1·h-1。L组裸鲤在高原自然环境下4:00的饮水率为1.09?L·g-1·h-1,22:00饮水率为1.33?L·g-1·h-1。结果表明在高盐碱环境下,裸鲤在夜间的饮水率高于白天,且随着盐碱度的增加,裸鲤的饮水率也随之上升。实验室模拟环境盐碱胁迫下L17组16:00裸鲤胃蛋白酶活力显著高于其他时间点(P<0.05),达到60.92 U·mgprot-1,表明裸鲤在下午16:00右的蛋白消化能力最强,裸鲤的饮水率和胃蛋白酶活力反向相同。2.为检测裸鲤在盐碱环境下肠道上皮的电生理特征,建立了适用于盐碱环境的鱼类肠道上皮Ussing chamber电生理平台,设置了盐度为17的海水组(S17)和盐度为17的盐碱水组(L17),结果显示:盐度17的海水组在16:00的短路电流(Isc)最高,10:00的Isc最低,且显著低于其他时间点(P<0.05)。盐度17的盐碱水组在10:00和16:00的Isc显著高于其他两个时间点(P<0.05),S17组和L17组在4:00、10:00、22:00存在显著性差异(P<0.05)。S17组22:00的电导(G)显著高于其他时间点(P<0.05),L17组4:00的G显著高于10:00和22:00(P<0.05),但与16:00无显著性差异(P>0.05),S17组和L17组在4:00和22:00存在显著性差异(P<0.05)。S17组4:00的跨膜电位(TEP)显著高于16:.00和22:00(P<0.05),S17组和L17组在各个时间点都存在显著性差异(P<0.05),S17组是正向电压,L17组是负向电压。以上结果表明,裸鲤在白天16:00左右穿越肠上皮的离子量总和大于夜间,而碱度是导致裸鲤的TEP改变方向的重要原因。3.为探究裸鲤在盐碱环境下与肠上皮离子调控相关基因的表达,测定了盐碱环境下不同时间点的裸鲤肠道基因相对表达量。结果显示:在S17的胁迫下,裸鲤肠道的VHA、SLC26A6、SLC4A4基因在不同时间点的表达量具有显著性变化(P<0.05)。VHA基因在10:00和16:00的表达量显著高于其他时间点(P<0.05);SLC26A6基因和SLC4A4基因在4:00和22:00的表达量显著高于其他时间点(P<0.05)。在L17的胁迫下,裸鲤肠道的VHA、SLC26A6、SLC4A4基因在不同时间点的表达量具有显著性变化(P<0.05)。VHA基因与SLC4A4基因的表达趋势与在S17胁迫下相一致,SLC26A6基因在22:00的表达量显著高于其他时间点(P<0.05)。以上结果表明,裸鲤VHA基因在白天的相对表达量高于夜间,而SLC26A6与SLC4A4相对表达量与VHA基因相反,即在夜间的表达量高于白天,说明VHA、SLC26A6、SLC4A4基因均参与裸鲤的酸碱及渗透调节,而VHA基因可能还与消化有关系,这有待进一步探究。4.为进一步探究青海湖裸鲤肠道VHA蛋白的分布与表达情况,定位了裸鲤在盐碱胁迫下10:00和22:00的VHA蛋白。结果显示:通过Western Blot发现,VHA蛋白在PVDF膜上的位置在43k Da-55k Da之间。VHA蛋白主要位于肠道绒毛上皮的杯状细胞附近,少量位于绒毛上皮细胞的顶膜。以上结果表明,VHA蛋白在白天和夜间的分布表达几乎没有差异,这可能是由于VHA不仅需要参与酸碱、渗透调节维持体内离子稳态,还要参与食物的消化作用,关于VHA蛋白参与消化作用的具体机制还有待进一步探究。