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《中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)》 2018年
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环境胁迫对凡纳滨对是肝肠功能影响的机制及应用

韩丝银  
【摘要】:环境胁迫可能引起广盐性对虾的应激反应,我们首先评估了凡纳滨对虾在逐渐降低pH(6.65-8.20)和逐渐升高pH(8.20-9.81)对比正常pH(8.14-8.31)条件下饲养28天的死亡率、生长性能、渗透调节基因的表达、消化酶活性和对副溶血性弧菌的抵抗力。结果,在逐渐升高pH条件下,虾累计死亡率不断增加,第28天达到39.9%,增重率和增长率不断下降。然而,在逐渐降低pH条件下,虾累计死亡率在7~28天稳定于6.67%,增重率和增长率先下降后恢复正常。此结果表明,虾对逐渐降低pH环境表现出适度耐受性。同时,在逐渐降低pH条件下,虾的渗透调节基因Na~+/K~+-ATPase、CAc、CAg转录不断增加或后来恢复正常,淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活性先下降后恢复正常或不断增加,副溶血弧菌浸浴的死亡率不断减少。因此,虾对逐渐降低pH环境的主要适应机制可能是其高渗透调节能力,使机体达到一个新的平衡稳态,消化酶活性增强满足能量消耗。同时,此环境还会抑制虾养殖中的疾病爆发。然后,对比分析虾肝胰腺和中肠的氧化应激、抗氧化反应、氧化损伤。结果,在短期(≤7天)逐渐降低和逐渐升高pH条件下,虾增强肝胰腺和中肠的抗氧化酶基因MnSOD、GPx和应激蛋白基因Hsp70转录作为早期适应机制,以清除过量的活性氧(ROS)。同时,肝胰腺因为较早的产生活性氧、抗氧化反应和氧化损伤,所以比中肠对pH变化及其氧化应激更敏感。而长期(≥14天)逐渐升高pH条件下加重的氧化损伤引起了虾肝胰腺和中肠丧失了抗氧化调节能力,导致虾连续死亡。相比,长期(≥14天)逐渐降低pH条件下肝胰腺和中肠的抗氧化酶基因GPx、GST和应激蛋白基因Hsp70的转录增强可能是虾的抗氧化适应机制,防止ROS进一步干扰,并减弱氧化损伤,达到新的免疫稳态,有助于存活率的稳定。因此,在逐渐升高pH条件下,可以通过保护肝胰腺来控制虾的死亡和生长抑制。然后评估了凡纳滨对虾在循环重/中度低氧(0.8-3.5 mg/L)对比常氧(6.4-7.5mg/L)条件下饲养28天的死亡率、生长性能、渗透调节基因的表达、消化酶活性和对副溶血性弧菌的抵抗力。结果,在循环重/中度低氧条件下,虾的累积死亡率不断增加,增重率和增长率不断下降,渗透调节基因Na~+/K~+-ATPase、CAc、CAg转录先增加后恢复正常或下降,淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活性不断下降,副溶血弧菌浸浴的死亡率不断增加。因此,循环重/中度低氧降低凡纳滨对虾的生存和生长性能,主要原因是渗透调节机制被破坏,使机体失去了平衡稳态,消化酶活性降低。同时,此环境可能导致虾养殖中的疾病爆发。然后,对比分析了肝胰腺和中肠的低氧诱导因子1a(HIF-1a)的表达,抗氧化反应和氧化损伤。结果显示,短期(≤7天)循环重/中度低氧条件下,虾增强肝胰腺和中肠HIF-1a、抗氧化酶基因MnSOD、Gpx、GST、MT和应激蛋白基因Hsp70转录作为虾早期的适应机制,以耐受低氧并清除过量的活性氧。同时,肝胰腺因为较早的HIF-1a转录和氧化损伤,所以比中肠对低氧及其氧化应激更敏感。然而,长期(≥14天)循环重/中度低氧加重的氧化损伤引起了虾肝胰腺和中肠丧失了抗氧化调节能力,导致虾连续死亡。特别是肝胰腺比中肠更早丧失了抗氧化调节能力。因此,循环重/中度低氧条件下,可以通过保护肝胰腺来控制虾的死亡和生长抑制。最后研究了谷胱甘肽(GSH)在循环重/中度低氧条件下对虾养殖的影响,评估了常氧、循环重/中度低氧、循环重/中度低氧并补充75 mg/kg GSH和循环重/中度低氧并补充150 mg/kg GSH条件下凡纳滨对虾的生存、生长性能、及胰胰腺氧化指标和转录表达。结果,补充75 mg/kg GSH能显著提高虾在循环重/中度低氧条件下肝胰腺GSH含量和肝胰腺指数,并保持组织结构完整性,提高存活率和生长性能,特别是其生长性能与常氧虾基本相同。然而,补充150 mg/kg GSH却没有意义。分析肝胰腺氧化指标及转录组,发现补充75 mg/kg、150 mg/kg GSH显著增强虾在循环重/中度低氧条件下肝胰腺HIF-1信号通路、GSH代谢通路、抗氧化酶基因(SOD、CAT、GPX、POD、GST)和应激蛋白基因HSP转录,降低ROS和丙二醛(MDA)含量,并且虾补充75 mg/kg比150 mg/kg GSH具有更高水平的低氧适应和抗氧化防御系统,更低的ROS和MDA含量和更完整的组织结构,特别是ROS和MDA含量和组织结构与常氧虾基本相同。补充75mg/kg GSH,而非150 mg/kg GSH,能显著增强虾在循环重/中度低氧条件下肝胰腺的免疫识别基因LRR、TIR和体液免疫基因Serpin转录。补充75 mg/kg、150mg/kg GSH能显著增强虾在循环重/中度低氧条件下肝胰腺的细胞免疫基因Rab、Ran、integrin转录,并且虾补充75 mg/kg比150 mg/kg GSH具有更好的增强效果。因此,补充75 mg/kg GSH在循环重/中度低氧条件下增强了肝胰腺抗氧化防御系统和先天免疫反应,维持组织结构完整性,缓解虾死亡和生长抑制。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S917.4

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