【摘 要】
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近年来,珊瑚礁生态系统退化的问题日益严峻。氧苯酮（BP-3）作为一种新型海洋污染物,其对海洋环境的污染作用已经引起了人们的重视,有研究表明BP-3会引起珊瑚白化,但更深层次的毒理机制尚不明确。因此本实验以多形鹿角珊瑚（Acropora donei）和分离于造礁石珊瑚的虫黄藻Symbiodinium sp.为研究对象,通过设置不同的BP-3浓度,研究BP-3对体外培养虫黄藻和珊瑚-虫黄藻共生体系的毒
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“防晒霜中的氧苯酮对珊瑚共生体系的毒理效应及分子机制研究（编号:42006145）”；
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近年来,珊瑚礁生态系统退化的问题日益严峻。氧苯酮（BP-3）作为一种新型海洋污染物,其对海洋环境的污染作用已经引起了人们的重视,有研究表明BP-3会引起珊瑚白化,但更深层次的毒理机制尚不明确。因此本实验以多形鹿角珊瑚（Acropora donei）和分离于造礁石珊瑚的虫黄藻Symbiodinium sp.为研究对象,通过设置不同的BP-3浓度,研究BP-3对体外培养虫黄藻和珊瑚-虫黄藻共生体系的毒害的剂量-效应关系,通过生长、叶绿素含量、酶活性等生理指标反映胁迫程度,结合转录组和蛋白组测序分析,研究BP-3影响珊瑚-虫黄藻共生体系及离体虫黄藻的关键表达基因,揭示BP-3对珊瑚毒害的机制,为珊瑚的保护工作提供理论支持,为后续珊瑚礁生态系统的恢复和保护工作提供一定的依据。为了研究BP-3对珊瑚-虫黄藻共生体系的毒理效应,本文开展了以下方面的研究:研究不同浓度的BP-3对体外培养的虫黄藻的细胞数、色素含量、光化学活性,抗氧化酶活性及活性氧含量的影响;研究BP-3(2.28 mg L-1)对体外培养的虫黄藻转录组的影响;研究不同浓度的BP-3对多形鹿角珊瑚健康状况、光化学效率、虫黄藻密度、色素含量、抗氧化酶活性及海藻糖含量的影响;研究BP-3(2.28 mg L-1)对多形鹿角珊瑚-虫黄藻共生体蛋白组的影响。主要得到了以下几点结果和结论:（1）BP-3可以抑制虫黄藻的生长,且抑制水平与BP-3的浓度呈正相关。BP-3可以诱导ROS的产生,激活藻抗氧化系统SOD和CAT的活性,从而减少细胞的氧化损伤。另外GST水平的降低表明BP-3抑制了虫黄藻的解毒反应。而虫黄藻的色素含量在BP-3的胁迫下降低,表明BP-3可能损害了虫黄藻的叶绿体结构,抑制了色素的合成。同时Fv/Fm和Y（II）在BP-3胁迫下降低,表明BP-3降低了虫黄藻的光合效率,抑制了光合作用,进而影响其生长;（2）BP-3胁迫7天后测定虫黄藻的转录组,结果显示在BP-3胁迫下,显著上调的差异表达基因主要与细胞组分、细胞过程、膜组分、代谢过程、细胞器以及催化活性有关。多种抗氧化应激相关基因的表达上调与BP-3胁迫引起了虫黄藻的氧化应激有关,其表达上调可能是为了抵抗BP-3胁迫带来的氧化损伤。铵转运蛋白基因表达的降低表明由于BP-3胁迫,虫黄藻吸收铵的能力下降。铵转运蛋白基因表达的下降可能导致藻细胞缺乏氮营养,影响光合色素的的合成,从而影响光合作用效率,抑制虫黄藻的生长;（3）用不同浓度的BP-3处理珊瑚-虫黄藻共生体系,研究发现,不同浓度BP-3均会导致珊瑚白化,然而高浓度BP-3使珊瑚白化出现的更早。珊瑚的共生虫黄藻密度呈现出随BP-3浓度增加而减少的趋势。在BP-3的胁迫下,珊瑚单位表面积的叶绿素a和类胡萝卜素含量降低,表明BP-3胁迫对珊瑚共生虫黄藻的光合作用产生了抑制作用。珊瑚共生体的光化学效率Fv/Fm和Y（II）在BP-3胁迫下呈现出降低的趋势。表明BP-3抑制虫黄藻的电子传递,导致光化学效率的降低。SOD和CAT酶活性在BP-3胁迫下的升高。表明BP-3可以诱导珊瑚的抗氧化能力;（4）蛋白组研究表明BP-3胁迫可能改变珊瑚共生体的细胞结构:在细胞组分大类中,细胞表面,细胞外基质,质膜的蛋白质成分均发生了变化。BP-3胁迫导致了珊瑚PI3K-Akt信号转导通路发生变化,该通路参与许多细胞基本进程的调控,可被多种细胞或毒性刺激所激活,从而调节基本的细胞功能,如转录、翻译、增殖、生长和存活。此外,BP-3胁迫可能影响珊瑚共生虫黄藻的糖酵解、氮素代谢以及卡尔文循环,进而影响光合作用和生长代谢。综上所述,BP-3胁迫会引起离体培养虫黄藻的氧化应激,抑制光合作用和解毒反应,影响代谢和转运,从而抑制虫黄藻的生长;BP-3胁迫还会引起珊瑚的白化,降低其共生虫黄藻密度,抑制光合作用以及引起氧化应激。
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