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虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)个体大、味道鲜美、营养丰富,是我国北方沿海地区最重要养殖品种之一。但近年来,虾夷扇贝度夏时愈发严重的死亡率给扇贝养殖业带来了巨大的经济损失。本课题组经过长期选育,培育出虾夷扇贝新品种“明月贝”,在应答夏季高温时具有很好的耐受性。本研究以普通虾夷扇贝(对照组)和白贝(“明月贝”品系)为实验材料,采用实验室内高温模拟与自然海区夏季高温实地验证结合的方式,比较研究了不同壳色虾夷扇贝的生理代谢、免疫酶活力及鳃组织结构对高温的响应。同时,研究了高温波动下虾夷扇贝鳃组织中蛋白组学特征差异表达。研究结果拟为虾夷扇贝耐高温品系的培育工作提供理论基础。主要研究结果如下:(1)采用实验室模拟高温(26℃)海水的方法,将暂养于15℃海水的两种壳色虾夷扇贝直接转移到高温海水中,在指定时间点取样,研究了急性高温胁迫对不同壳色虾夷扇贝存活、免疫酶活力以及鳃组织结构的影响,结果显示:随胁迫时间的延长,9h之后,褐贝的死亡率为3.92%,显著高于白贝(P<0.05);胁迫12h后,褐贝死亡率高于白贝。同时,高温胁迫后,褐贝的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、总抗氧化能力(T-AOC)以及溶菌酶(LZM)活力均发生显著变化(P<0.05),而白贝T-AOC活力无显著变化(P>0.05)。此外,高温对虾夷扇贝鳃组织结构产生显著影响。虾夷扇贝鳃小瓣厚度、鳃丝宽度、鳃丝间距均随温度升高而减小,而鳃小腔和鳃小瓣间距均随温度升高而增大。(2)设计了一种高温波动循环模式:“20℃→23℃→26℃→23℃→20℃(温度变化幅度为0.5℃/h)”,对褐贝与白贝各3组(n=3)进行胁迫,各设1个对照组(15℃),实验周期7天。结果显示:于实验第5天和第7天,褐贝组分别出现1个死亡个体,白贝组均未发生死亡。温度波动期间,两种壳色虾夷扇贝鳃组织中CAT的活力均显著下降(P<0.05),实验结束后恢复到对照组水平。褐贝鳃组织中SOD的活力显著下降(P<0.05),最后恢复到正常水平,而白贝鳃组织中的SOD活力未出现显著下降(P>0.05)。在温度波动期间,白贝鳃组织SOD活力始终高于对照组,波动结束后,又回到对照组水平。两种壳色虾夷扇贝T-AOC变化趋势一致,其中白贝T-AOC变化幅度小于褐贝。两种壳色虾夷扇贝鳃组织中的LZM活力均发生了显著变化(P<0.05)。(3)将普通虾夷扇贝和“明月贝”吊养于獐子岛二面滩海域,并在夏季高温期定期采样,比较分析高温时期下两种壳色虾夷扇贝的免疫酶活力以及鳃组织结构变化。结果显示:从免疫酶活力(CAT、SOD、T-AOC和LZM)指标来看,两种壳色的虾夷扇贝均呈现出先升高再降低的变化趋势,存在显著性差异(P<0.05),而8月份时白贝的酶活力水平始终高于褐贝。通过对虾夷扇贝鳃组织显微结构的观察发现:随夏季高温期的延长,虾夷扇贝的鳃小瓣厚度、鳃丝宽度和鳃丝间隔均显著减小,同时,鳃小腔和鳃小瓣间距增大。白贝鳃组织受温度变化影响较褐贝小。(4)通过SDS-PAGE电泳,对不同高温水平下的两种壳色虾夷扇贝鳃组织蛋白进行分离,筛选出四条差异表达的蛋白条带。GO分析表明蛋白主要富集在细胞过程、代谢过程、单一生物过程等。使用LC-MS/MS质谱技术对筛选出的差异表达蛋白进行分析鉴定,并根据功能分为以下5类:热休克蛋白(Heat-shock protein)、细胞骨架蛋白(Cytoskeleton protein)、细胞生物功能蛋白(Cellular biological functional protein)、信号通路调节蛋白(Signaling pathway regulatory protein)和ATP合酶(ATP synthase)。从中进一步筛选出与研究有关的蛋白质,包括ATP合酶(ATP synthase)、干扰素诱导蛋白(Interferon inducible protein)、凝溶胶蛋白(Gelsolin)、蛋白质二硫键异构酶A3(Protein disulfide-isomerase A3)和α-微管蛋白(α-tubulin)。