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氨氮是养殖水环境中常见的胁迫因子,其可影响水生动物生长发育、生理代谢和行为反应,甚至可能直接造成水生动物大规模死亡。已有研究表明,部分淡水鱼类、甲壳动物和现存气呼吸型海水鱼等可通过调节解毒代谢途径、改变排泄行为等以降低氨氮毒害。然而,滩涂贝类如何降低氨氮毒害及其耐氨氮适应机制鲜有研究。青蛤(Cyclina sinensis)是我国重要的滩涂贝类,具有较强的耐氨氮适应能力,然而其耐氨氮适应机制缺乏深入研究。因此,本文以青蛤为研究对象,采用生态毒理学方法查明氨氮对青蛤的半致死浓度和安全浓度;在此基础上,从生理生化水平、分子水平和组织水平探究氨氮胁迫对青蛤的毒性作用机理和解毒代谢机制,以期解析青蛤耐氨氮适应机制。本研究可以为贝类养殖过程中水质调控和青蛤耐氨氮新品种选育提供理论指导。结果如下:1、急性氨氮胁迫对青蛤抗氧化和解毒代谢影响研究本研究首先评估了青蛤96 h氨氮半数致死浓度(LC50-96 h)和安全浓度(SC),研究结果表明,氨氮对青蛤的LC50-96h和SC分别为66.79 mg/L和6.58 mg/L,其中,分子氨(NH3)的LC50-96 h和SC分别为1.70 mg/L和0.17 mg/L。并在此基础上研究了不同氨氮浓度胁迫下青蛤肝胰腺的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酰胺(Gln)和尿素影响,研究结果表明SOD和CAT活性均随TAN浓度呈剂量和时间依赖性。GS活性、Gln含量和尿素含量均显著升高。以上研究结果表明,氨氮胁迫下,青蛤增强肝胰腺抗氧化能力以及将氨转化为Gln和尿素的联合作用,可降低氨氮对青蛤的毒害。2、青蛤解毒代谢关键基因的克隆、序列特征及表达分析本研究筛选了青蛤解毒代谢途径关键基因谷胱甘肽硫转移酶基因(Cs GST)和氨转运蛋白基因(Cs Rhbg)进行克隆和功能分析。研究结果表明,Cs GST的全长序列共1141个碱基,开放阅读框有609个碱基,编码202个氨基酸。序列比对表明其属于细胞质sigma类GST。该蛋白包括两个保守的结构域:保守结构域GST_N含有GSH结合位点(G位点);保守结构域GST_C含有底物结合口袋位点(H位点)。系统进化树结果表明与硬壳蛤同源性高达76.35%。组织表达研究表明,Cs GST在青蛤的组织中均有表达。Cs Rhbg长一共1777个碱基,其中5′非编码区有355个碱基,ORF区有1422个碱基,共编码473个氨基酸。该蛋白含有1个典型的保守结构域:氨转运蛋白家族结构域。系统进化树结果表明与硬壳蛤同源性高达91.33%。组织表达研究表明,Cs Rhbg在青蛤组织中均有表达。3、慢性氨氮胁迫对青蛤转运途径的影响研究为探讨慢性氨氮胁迫对青蛤转运途径的影响,研究了氨氮胁迫对鳃和肝胰腺中Cs Rhbg m RNA表达、GS活性、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性以及鳃组织结构影响。结果表明:实验组鳃的GS活力在12 h内显著升高(P<0.05);实验组鳃组织GDH活力在3 h内显著升高(P<0.05)达到最大值,在6 h后恢复至对照组水平;鳃的Cs Rhbg m RNA表达水平在3 h内显著上升(P<0.05),在96 h达到最大值。实验组肝胰腺的GS活力在12 h内显著升高达到最大值,随后呈先上升后下降;实验组肝胰腺的GDH活力在12 h时达到最大值,24 h-768h恢复至对照组水平;肝胰腺的Cs Rhbg m RNA表达水平于24 h达到最大值。在氨氮胁迫768 h下,青蛤鳃纤毛脱落、板层间隙增加、细胞核固缩和鳃丝粘连,随着胁迫时间的延长,鳃组织结构损伤程度加剧。以上研究结果表明,青蛤在氨氮胁迫下鳃和肝胰腺的Gln合成途径中的GS活力和GDH活力显著升高,Cs Rhbg m RNA表达水平显著升高,说明青蛤主要在鳃和肝胰腺组织中转化成Gln储存利用。鳃和肝胰腺的Gln含量可作为青蛤在氨氮胁迫下解毒代谢水平的评价指标。4、慢性氨氮胁迫对青蛤代谢途径的影响研究为探讨慢性氨氮胁迫对青蛤代谢途径的影响,研究了氨氮胁迫对鳃和肝胰腺的Cs GST m RNA表达、GST活性、尿素氮(BUN)含量浓度以及肝胰腺结构影响。结果表明:实验组鳃BUN含量在96 h达到最大值,随后呈下降趋势;实验组鳃GST呈波动变化趋势,在24 h达到最大值,随后呈下降趋势,在192 h后仍显著高于对照组水平(P<0.05);实验组鳃Cs GST m RNA表达在24 h达到最大值,随后呈下降趋势,但在768 h又上升,且高于对照组水平(P<0.05)。实验组肝胰腺BUN含量在192 h达到最大值后,呈下降趋势;实验组肝胰腺GST在24 h达到最大值后,呈下降趋势;实验组肝胰腺Cs GST m RNA表达量在24 h达到最大值后,呈下降趋势。在氨氮胁迫768 h下,青蛤肝胰腺腺管肿大、管腔缩小、血细胞浸润、脂褐素聚集、消化细胞萎缩和上皮细胞脱落,随着胁迫时间的延长,青蛤肝胰腺内部组织结构损伤程度加剧。以上研究结果表明,青蛤在氨氮胁迫下主要在肝胰腺中合成尿素,可通过排泄器官将尿素排出体外,肝胰腺和鳃的尿素含量可作为青蛤在氨氮胁迫下排出代谢水平的评价指标。该论文有图31幅,表7个,参考文献202篇。