【摘要】：溫度是影響生物體生長(zhǎng)和生存的重要理化性質(zhì)。魚類生活的水環(huán)境中水溫的變化對(duì)魚類行為和生理生化活動(dòng)影響巨大。極端溫度會(huì)使水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)遭受嚴(yán)重的損失,故而建立魚類抗寒機(jī)制的研究模型,對(duì)于闡明魚類抗寒基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其作用機(jī)理具有重要應(yīng)用意義。斑馬魚作為魚類中的重要生物模型,其在低溫下的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)已有比較多的研究,以斑馬魚為材料構(gòu)建低溫發(fā)育模型,可以為開展研究魚類抗寒行為和機(jī)制相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供便利基礎(chǔ)。近年來(lái)多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)生物在受到較弱于極端溫度的條件下,會(huì)產(chǎn)生溫度馴化效應(yīng),使其對(duì)極端溫度的耐受性提高。本研究通過(guò)對(duì)野生型斑馬魚進(jìn)行長(zhǎng)期的低溫馴化,獲得了能夠在低于斑馬魚適宜溫度,包括斑馬魚胚胎臨界致死溫度22℃和致死低溫20℃下能夠正常繁殖的斑馬魚品系。本研究中根據(jù)斑馬魚養(yǎng)殖溫度的不同,分為野生型未馴化組TE27(The temperature 27℃)和馴化組斑馬魚TA22(Acclimation temperature 22℃),TA20(Acclimation temperature 20℃)的斑馬魚品系。經(jīng)受過(guò)低溫馴化的斑馬魚成魚,可以在低溫下正常生長(zhǎng),并繁殖后代。在馴化低溫下所產(chǎn)的胚胎,可以在其馴化溫度下正常孵育至出膜,且成活率高達(dá)80%以上。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于馴化溫度較低,斑馬魚發(fā)育出膜的時(shí)間不斷延長(zhǎng),野生型斑馬魚孵育出膜僅需2.5-3天,TA22馴化組斑馬魚胚胎出膜需3-4天,TA20斑馬魚胚胎出膜需要更久的5-6天。進(jìn)一步研究馴化組斑馬魚的子一代,發(fā)現(xiàn)馴化組所產(chǎn)的胚胎孵育出膜后,可以在馴化溫度下正常生長(zhǎng)至體型正常和性成熟,并且與野生型未馴化組斑馬魚相比,生長(zhǎng)至體型正常和性成熟的時(shí)間不斷延長(zhǎng)。馴化子代斑馬魚的性成熟時(shí)間從在27℃需要的3-4個(gè)月,延長(zhǎng)為在22℃需要的6個(gè)月,而20℃發(fā)育至性成熟的時(shí)間需9個(gè)月以上。觀察馴化子代斑馬魚的體型,繁殖能力,心跳速率檢測(cè)等重要生理指標(biāo),發(fā)現(xiàn)與未馴化組無(wú)明顯差異,說(shuō)明馴化的子代斑馬魚可以在低溫下正常繁衍。同時(shí)發(fā)現(xiàn)馴化降低了斑馬魚胚胎的臨界致死低溫和致死低溫。原本27℃野生型斑馬魚的臨界致死低溫(孵化率為50%)為22℃,胚胎致死低溫(孵化率為0%)為20℃,通過(guò)低溫馴化以后,TA22馴化組斑馬魚胚胎的臨界致死低溫變?yōu)?0℃,致死低溫變?yōu)?8℃。TA20馴化組斑馬魚的胚胎在18℃有10%左右能孵化出膜,其致死低溫為16℃。利用構(gòu)建的低溫馴化品系斑馬魚對(duì)斑馬魚低溫脅迫適應(yīng)性機(jī)制進(jìn)行初步研究探索。研究首先發(fā)現(xiàn)在未馴化斑馬魚胚胎在適宜溫度27℃發(fā)育一定時(shí)間后,在致死低溫20℃具有一定的孵化出膜能力。證明低溫脅迫對(duì)斑馬魚發(fā)育的影響主要體現(xiàn)在其受精后的早期胚胎發(fā)育階段,經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀察統(tǒng)計(jì)定位在約為3.5hpf(hour post-fertilization)的囊胚后期,而低溫馴化對(duì)斑馬魚子代的影響主要也體現(xiàn)在0hpf-3.5hpf時(shí)期。隨后對(duì)馴化組和未馴化斑馬魚胚胎進(jìn)行低溫脅迫處理,胚胎受精后在20℃發(fā)育至囊胚后期,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)未馴化組中與DNA損傷修復(fù),生長(zhǎng)阻滯,細(xì)胞周期相關(guān)的基因如gadd45α,c-jun,p21等基因表達(dá)量相對(duì)未馴化組明顯上升。對(duì)胚胎的低溫脅迫伴隨有細(xì)胞凋亡和ROS的產(chǎn)生,而馴化可以減少以上致死效應(yīng)的產(chǎn)生,推測(cè)斑馬魚早期胚胎在臨界致死低溫下死亡的原因可能與DNA損傷、氧化壓力、細(xì)胞分裂異常有關(guān),但具體的機(jī)理仍需要進(jìn)一步研究。進(jìn)一步探究馴化斑馬魚胚胎更耐低溫的原因,實(shí)驗(yàn)將馴化組TA22雌雄斑馬魚和未馴化組TE27雌雄斑馬魚進(jìn)行馴化父本和馴化母本的交叉交配產(chǎn)卵,發(fā)現(xiàn)馴化組胚胎的低溫耐受性來(lái)源于母本。通過(guò)對(duì)線粒體DNA和miRNA的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),馴化組斑馬魚TA22-0hpf胚胎與未馴化組TE27-0hpf相比,線粒體DNA數(shù)量減少,母源miRNA(miR-202)表達(dá)量升高,說(shuō)明馴化組斑馬魚胚胎能夠耐受低溫來(lái)源于母源物質(zhì)的影響。本研究利用馴化的方式,成功構(gòu)建了一種能在低溫下正常發(fā)育繁殖的斑馬魚品系,經(jīng)低溫馴化后的斑馬魚子代胚胎能夠耐受更低的溫度,為得到耐受更低溫度的斑馬魚品系打下基礎(chǔ),并為研究低溫下魚類發(fā)育和抗寒機(jī)制網(wǎng)絡(luò)提供了一種良好的生物學(xué)模型。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S917.4
【圖文】：

圖 1-1 低溫脅迫的來(lái)源及引起的魚類反應(yīng)[1]Figure 1-1 Schematic representation of natural and anthropogenic sources of cold shas the primary, secondary and tertiary stress responses to cold shock[1]

10圖 2-1 斑馬魚親魚和子代低溫馴化模式圖Figure 2-1 Zebrafish parent and filial generation cold acclimation met

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 楊陽(yáng);曹振東;付世建;;溫度對(duì)鳊幼魚臨界游泳速度和代謝范圍的影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2013年05期

2 閆玉蓮;謝小軍;;魚類適應(yīng)環(huán)境溫度的代謝補(bǔ)償及其線粒體水平的調(diào)節(jié)機(jī)制[J];水生生物學(xué)報(bào);2012年03期

3 李明云;冀德偉;吳海慶;陳炯;史雨紅;;大黃魚肝臟蛋白質(zhì)組雙向電泳技術(shù)的建立及優(yōu)化[J];水產(chǎn)科學(xué);2010年01期

本文編號(hào)：2718577