近年来,海洋酸化(Ocean Acidification)已成为海洋环境科学的核心问题之一。越来越多的研究证实了全球正经历3亿年来最快的海洋酸化过程。海洋酸化在改变海水化学环境的同时,对海洋生物产生直接或者间接的不利影响。近年来,海洋酸化对海洋生物的影响已引起了国际学术界的广泛重视。中华乌塘鳢(Bostrychus Sinensis)是我国重要的海水养殖鱼类之一。本课题组在研究海洋酸化能否影响中华乌塘鳢正常产卵时,偶然发现酸化海水处理的中华乌塘鳢更容易出现皮肤溃烂病。本文通过病灶组织学观察、粘液酶活性测定、16S rRNA基因高通量测序和皮肤转录组分析等,从环境微生物和皮肤免疫力两个方面研究了酸化海水引起中华乌塘鳢皮肤溃烂病的原因和机理主要研究成果如下:(1)中华乌塘鳢暴露在有菌酸化海水中4天后,16sRNA高通量测序表明,皮肤病灶部位的菌群结构与对照组相应部位的菌群结构有显著差异;致病菌鉴定结果为轮虫弧菌(Vibrio rotiferianus)和副溶血弧菌(Vibrio Parahaemolyticus),比较了致病菌菌株在不同条件下形成生物膜的能力,发现酸化海水导致致病弧菌在病灶部位大规模繁殖,其中一株致病菌形成生物膜的能力最强。从环境微生物菌群结构的变化以及形成生物膜能力分析,提示酸化海水有利于致病菌的繁殖和生物膜的形成。(2)中华乌塘鳢暴露在无菌酸化海水中4天后,组织学观察和粘液酶活性检测结果发现,与对照组相比,酸化组皮肤表面不同类型的粘液细胞数量发生变化,体表分泌粘液中部分酶活性也受到显著影响。其中,皮肤表面与应激反应相关的中性粘液细胞数量显著增加,而酸性粘液细胞的数量显著减少;体表粘液中蛋白酶、过氧化物酶等与抑菌相关的酶活性显著增强,与皮肤愈合相关的碱性磷酸酶活性显著减弱,具有光谱杀菌作用的溶菌酶活性却无明显变化。提示酸化海水能够促进粘液的分泌,引起体表粘液细胞的应激反应。(3)中华乌塘鳢暴露在无菌酸化海水中4天后,转录组分析结果显示,与无菌正常海水比较,皮肤表层共有3万多个差异基因,其中大部分基因表达没有显著差异,只有348个基因表达出现显著差异,主要包括引起抗氧化/细胞应激反应、细胞骨架重排、细胞连接/粘附、离子通道和免疫反应等相关基因。其中和免疫相关基因出现了显著上调,和细胞骨架相关的基因出现了显著下调,提示无菌酸化海水可以影响中华乌塘鳢皮肤表面的基因表达而引起应激反应。本研究首次观察到海洋酸化引起中华乌塘鳢出现皮肤红肿病的现象并初步分析了其原因和机理:酸化海水改变了中华乌塘鳢体表微生物的群落结构,使致病菌显著繁殖增多,其中部分致病菌形成生物膜的能力显著增强,皮肤表层免疫力减弱,最终该疾病的发生。