长牡蛎(crassostrea gigas)对海水酸化生理响应的组学研究

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1、密级:博士学位论文长牡蛎(Crassostreagigas)对海水酸化生理响应的组学研究作者姓名：魏磊指导教师：吴惠丰研究员中国科学院烟台海岸带研究所赵建民研究员中国科学院烟台海岸带研究所学位类别：工学博士学科专业：环境科学培养单位：中国科学院烟台海岸带研究所2015年5月OmicsstudiesonthephysiologicalresponsesofPacificoysterCrassostreagigastoCO2-drivenoceanacidificationByLeiWeiADissertation/Thesis

2、SubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEnvironmentalScienceYantaiInstituteofCoastalZoneResearch,ChineseAcademyofSciences,Yantai,ChinaMay2015致谢致谢皇皇三十载，书剑两无成。已经而立之年的我，来到了博士研究生活的最后。其间发生过的种种，是我无论如何都无法

3、想象的。在烟台的三年时间就这样过去了，记得当初第一次来到海岸带所，我被这个美丽的城市所吸引，被实验室高效的工作节奏所震撼。本以为硕士可能就是我求学生涯的终点了，但是，命运又再次安排我走上了人生中另一个三年的求学征途。在高速发展的经济背后，中国正发生着巨变，急躁的中国人总是觉得时间太快，每天都应该忙碌起来，否则像是感觉不到自己的存在。而我的能力也并不能像我想的那样去胜任所用工作，而时间却从不等人，总是觉得时间不够用，懂得不够多，遗憾到处都是。但是，冷静想想，经历过，便意味着我在成长，走过来，回味过去的种种，也都只是过去的回忆而

4、已。人生短短几十年，尽力而为就好。在这里，我首先要感谢我的导师吴惠丰研究员和赵建民研究员。在学术研究中和生活中的很多事情，都幸亏有两位老师的帮助，否则我不可能来到烟台，也不可能完成我的博士学位。师恩难忘，学生永远铭记于心。还要感谢课题组的各位老师和同学，他们是丛明老师、李斐老师、王清老师、李连祯老师、刘佳琳老师，以及张林宝师姐、刘小莉师姐、由丽萍师姐，谢嘉、张杏艳、李巧梅、章盈盈、林晓玲、于倩、陈丽竹、曹瑞文、祝艳霞、张倩。因为有幸与大家在海岸带所相遇，所以我的人生才更精彩，其间发生的一切都是我不能忘记的岁月留痕。要特别谢谢

5、吉成龙师兄、王远东师兄、陈磊磊、于德良和杨顶珑。人不能没有朋友，希望我们的友谊地久天长。最后，我想感谢我的父母和曹璐璐，谢谢家人对我的默默鼓励和支持，谢谢家人的理解和关爱。愿未来一切顺利！魏磊2015年5月山东烟台摘要摘要由于海洋吸收了大约30%的人为排放二氧化碳，打破了原本海洋中的碳酸盐化学平衡，进而导致了海水pH的降低，这种现象被称为海洋酸化（OceanAcidification）。研究发现，海洋酸化能够对生物体的生长、发育、钙化、能量分配等生理过程产生显著影响（尤其钙化生物）；低氧也被证明能够干扰海洋生物的存活、行为方

6、式以及机体的多种生理、生化过程。在自然条件下，海洋生态环境的变化是由多种因素综合作用的结果，海水酸化和低氧有时会同时发生。本研究以长牡蛎Crassostreagigas为研究对象，整合利用蛋白质组学、代谢组学等技术，并结合传统生理学手段，分析了海水酸化以及海水酸化和低氧交互暴露后长牡蛎不同组织中的生理响应，研究结果可为准确预测海洋环境变化对贝类资源以及海洋生态系统的影响奠定基础，也可为国家制订相关应对策略与政策提供科学依据。1.长牡蛎稚贝对海水酸化响应的组学分析采用核磁共振代谢组学与双向电泳蛋白质组学，分析了长牡蛎鳃、消化腺

7、和外套膜组织对28天海水酸化暴露的响应。结果发现，海水酸化暴露导致长牡蛎鳃、消化腺和外套膜组织产生了能量代谢和渗透胁迫等多种生理响应。整合差异变化的代谢物和蛋白质，发现海水酸化能够影响鳃组织中四氢嘧啶的合成、牛磺酸代谢、甘油磷脂代谢以及三羧酸循环；在消化腺组织中，蛋白质降解、半乳糖代谢、牛磺酸代谢、半胱氨酸代谢以及三羧酸循环受到了影响；而在外套膜中，以三羧酸循环为代表的能量代谢过程、细胞纤维运动以及细胞骨架结构则发生了显著变化。2.长牡蛎对海水酸化及低氧交互暴露的响应利用双向电泳蛋白质组学结合生理学手段，分析了长牡蛎鳃组织对

8、海水酸化及低氧交互暴露的响应情况。结果显示，相比于对照组，低氧暴露可导致血细胞凋亡率和细胞吞噬率的显著上调，以及ROS含量的极显著下调，表明低氧暴露对长牡蛎的细胞免疫应答反应产生了严重的影响。双向电泳蛋白质组学分析发现，长牡蛎鳃组织对海水酸化及低氧交互暴露的生理响应既有相同点也有差异性。海