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近些年来,由于在自然风和潮汐、水温、季节变化以及污水排放、海岸线开发等自然与人为因素的综合影响下,军曹鱼近海养殖的海域频繁出现周期性和连续性的低氧状况。而现阶段相对养殖密度较高的养殖海区更是加剧了低氧现象的频繁发生,直接影响到未来军曹鱼养殖业的健康发展。目前关于军曹鱼低氧的研究主要集中在生理生化机制方面,关于军曹鱼对低氧适应的分子调节机制尚未见报道。鉴于此,本研究以军曹鱼幼鱼为实验材料,研究了急性低氧下对幼鱼肝脏代谢机能状态变化以及低氧-复氧下对军曹鱼血清生化指标变化、鳃及肝组织的损伤情况及肝脏转录组测序的比较分析,并采用c DNA末端快速扩增(RACE)和实时荧光定量PCR(RQ-PCR)技术,克隆军曹鱼低氧相关基因血红素加氧酶基因(Heme oxygenase,HO),探究低氧-复氧下HO基因在不同组织中的表达变化。研究结果如下:1、急性低氧对军曹鱼幼鱼肝脏代谢机能状态变化的影响。急性低氧胁迫后,军曹鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性均降低,与胁迫前差异极显著;脂质过氧化物(LPO)活性、丙二醛(MDA)含量均升高,与胁迫前差异极显著;过氧化氢酶(CAT)活性稍有降低,且均与胁迫前无显著性差异。急性低氧胁迫后,军曹鱼肝糖原(LG)含量、ATP酶活性均出现不同程度的下降,与胁迫前差异极显著;军曹鱼肝脏乳酸脱氢酶(LDH)活性、丙酮酸激酶(PK)活性和已糖激酶(HK)活性均出现不同程度的升高,与胁迫前差异极显著。2、低氧-复氧对军曹鱼幼鱼血清生化指标、鳃和肝组织结构的影响。低氧胁迫时,血清脂代谢酶的血清总胆固醇(TC)、血清肝功能相关指标的碱性磷酸酶(ALP)、血清总蛋白(TP)、血清白蛋白(ALB)和血清抗氧化酶SOD指标均呈下降趋势,与对照组无显著性差异,血清脂代谢酶的血清甘油三酯(TG)显著低于对照组;血清肝功能相关指标的谷丙转氨酶(ALT)和血清抗氧化酶CAT、MDA逐渐升高,与对照组无显著性差异,血清肝功能指标的谷草转氨酶(AST)显著高于对照组;复氧8h时,AST和CAT显著高于对照组,ALT和MDA显著低于对照组;复氧24h时,AST显著低于对照组;复氧48h时,ALT、MDA和AST显著低于对照组,其余指标与对照组无显著差异。低氧处理后,鳃小片血管收缩并出现轻微弯曲,鳃小片中的红细胞(BC)数量增加,鳃小片基底部的黏液细胞(MC)和线粒体丰富细胞(MRC)数量增多,肝组织出现无序和空泡。低氧后复氧处理条件下,幼鱼鳃组织和肝组织随复氧处理时间恢复到了正常水平。3、军曹鱼幼鱼低氧肝脏转录组学分析。对军曹幼鱼肝脏低氧-复氧的转录组测序分析后分别得到100,743,276,600条和335,810,922条转录本,组装得到118176条unigenes序列,总数据量达到74,119,587 bp,平均长度为1921 bp。对ungenes进行五大数据库功能注释,发现注释最多的是NR数据库(62142,约占52.58%),注释最少的是GO数据库(23108,约占19.55%)。对转录组进一步比较分析发现,在低氧胁迫组、复氧8h组、复氧24h组和复氧48h组分别有1689、651、236和1150个差异基因。将差异表达基因比对到GO数据库中,主要富集的基因与核糖体的结构成分、基质依赖细胞迁移、激素活性、氧化还原酶活性等GO功能条目有关。将差异表达基因比对到KEGG数据库中,共有43,054个差异表达基因富集到了212个包括PPAR信号通路、Ribosome信号通路、AMPK信号通路、HIF-1信号通路、脂肪酸代谢等KEGG通路中。通过各种代谢通路相互作用使幼鱼机体对氧变化下发生了转录水平的变化,调节细胞的其他功能,在应答低氧胁迫的同时也决定了军曹鱼幼鱼低氧的分子适应策略。4、军曹鱼低氧相关基因HO的克隆和表达分析。利用RACE技术克隆了军曹鱼HO基因的c DNA全长,长1639 bp,840bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF),对应279个氨基酸,5’端518bp,3’端281bp。系统进化分析结果显示,军曹鱼HO与尖吻鲈(Lates calcarifer)和高体鰤(Seriola dumerili)同源性最高,分别为92.80%和90.91%,聚为一支。R Q-PCR检测结果显示,军曹鱼HO在9种不同的组织里都存在表达,且以鳃的表达量最高。此外,肝脏中HO在低氧-复氧m RNA表达量均无显著变化。低氧胁迫后,鳃HO m RNA表达量增加,在复氧前后m RNA表达量增加再减少,然后维持保持较低的表达水平。综上所述,本研究以军曹鱼幼鱼为实验对象,一方面从生化和组织水平探讨了急性低氧胁迫对军曹幼鱼肝脏代谢机能状态变化和低氧胁迫及恢复处理对军曹幼鱼血清生化指标、鳃及肝组织结构的影响;另一方面从分子水平初步探讨了军曹幼鱼肝脏的转录组里低氧相关基因转录及转录调控规律和军曹鱼HO的基因结构及表达水平。以期阐释军曹鱼低氧适应的生物学过程和分子调节机制,为鱼类低氧适应研究提供理论依据。