中間球海膽(Strongylocentrotus intermedius)隸屬于棘皮動物門、海膽綱、正形目、球海膽科,主要分布在淺海區(qū)的巖礁、沙石和礫石海底。中間球海膽是一種在潮間帶和淺海底棲群落調(diào)控上具有重要生態(tài)意義的海洋無脊椎動物。先前研究發(fā)現(xiàn)UV-B輻射對中間球海膽行為有較大影響,這說明中間球海膽對UV-B輻射具有一定的敏感性。另外,中間球海膽有大量可檢測的適合度相關(guān)性狀和感光相關(guān)基因。因此,中間球海膽是研究UV-B輻射對海洋無脊椎動物影響的理想模型動物。本文主要從三個方面就UV-B輻射對中間球海膽的影響進行研究,摘要如下:1)UV-B輻射對中間球海膽適合度相關(guān)性狀的影響分別將三組(每組30只)中間球海膽置于0μw.cm~(-2)、10μw.cm~(-2)和20μw.cm~(-2)的UV-B下暴露1小時,將經(jīng)過紫外線輻射后的中間球海膽在自然光條件下培養(yǎng)8周,比較研究三組中間球海膽的存活、行為、攝食量和生長等適合度相關(guān)性狀。結(jié)果發(fā)現(xiàn),暴露在20μw.cm~(-2)UV-B輻射下的中間球海膽的存活、攝食量和體尺(殼高和殼徑)明顯小于未受UV-B輻射的中間球海膽,這說明UV-B輻射對中間球海膽的生存和生長有較長時間的負面滯留效應(yīng)(8周)。UV-B輻射對中間球海膽的翻正行為沒有明顯的影響,表明翻正行為可以從UV-B輻射8周后恢復(fù)。中間球海膽的殼厚和殼壓不受UV-B輻射的影響,這一結(jié)果擴展了前人關(guān)于環(huán)境脅迫不容易導致中間球海膽殼變脆弱的觀點。雖然攝食量顯著減少,但UV-B輻射對中間球海膽的亞里士多德提燈的長度及重量并無顯著影響,表明中間球海膽的亞里士多德提燈在UV-B輻射下具有較強的穩(wěn)定性。UV-B輻射下的中間球海膽性腺重量和性腺粗蛋白含量均顯著降低,而腸重和腸粗蛋白含量未受顯著影響,結(jié)合前人研究表明,暴露于環(huán)境壓力下的中間球海膽性腺相對更為敏感。2)UV-B輻射對中間球海膽卵徑、受精率、孵化率和幼體體尺的跨代影響將暴露于0μw.cm~(-2)和20μw.cm~(-2)下1小時的中間球海膽在自然光條件下人工飼喂10個月后進行繁殖實驗。實驗設(shè)置了3個交配組,分別為:A組(♀0μw.cm~(-2)×♂0μw.cm~(-2));B組(♀20μw.cm~(-2)×♂20μw.cm~(-2))和C組(♀20μw.cm~(-2)×♂0μw.cm~(-2)),每組交配3個家系(N=3)。測定每組的卵徑、受精率、孵化率和幼體體尺(體長、體寬、胃長、胃寬、腕長、頭長、腕長/頭長)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)UV-B輻射對中間球海膽受精率無明顯影響。這說明盡管它們的親本曾暴露于有害環(huán)境,但并不影響其受精的穩(wěn)定性。中間球海膽的孵化率在B組和C組中顯著提高,孵化率的提高可能是由于輻射時間相對較短(1小時)和長期恢復(fù)(10個月)。卵徑的變化與孵化率的變化趨勢一致。較大的卵中含有更多的能量和有益的生化成分,這可能有助于提高海膽的孵化率,增大的卵徑和由此提升的孵化率表明中間球海膽對UV-B輻射的適應(yīng)。中間球海膽兩親本受UV-B輻射(20μw.cm~(-2))照射的子代幼體體長和體寬均顯著較短(P0.05),這一結(jié)果表明UV-B輻射對海膽幼體體尺具有不利的跨代效應(yīng)。有趣的是,母本受到UV-B輻射,而父本沒有的C組的海膽幼體體長沒有明顯縮短。此外,C組海膽幼體體寬最大,這說明父本暴露于UV-B輻射下對子代的危害大于母本。中間球海膽親本雙方都受到UV-B輻射的海膽胃長和胃寬明顯縮短,這一結(jié)果與本研究中幼體體尺的減少相一致,也表明了UV-B輻射對幼體胃大小具有不利的跨代效應(yīng)。C組海膽幼體胃寬無明顯減少,但胃長受影響,這一結(jié)果同時也證實了UV-B輻射對中間球海膽的跨代效應(yīng)主要依賴父本。UV-B輻射下的中間球海膽幼體腕長/頭長顯著增加,這說明UV-B輻射對中間球海膽的腕長具有有利的跨代效應(yīng),結(jié)合之前的研究表明這一結(jié)果符合這樣一種假說:海膽幼體腕長增長可能是對其親本攝食較少的一種跨代適應(yīng)。3)UV-B輻射對中間球海膽感光相關(guān)基因表達的影響對經(jīng)歷過UV-B輻射(0 2 h,20μw.cm~(-2))的三組中間球海膽(CB:遮蔽行為組、SB:掩蔽行為組、NA:對照組)的感光相關(guān)基因Pax6、Opsin4和Opsin5的表達情況進行研究。分別在四個時間點(0.5 h、1 h、1.5 h、2 h)提取上述三組中間球海膽的管足,通過提取RNA,反轉(zhuǎn)錄和實時熒光定量PCR等實驗技術(shù)來測定感光相關(guān)基因的表達情況。在研究中,除在0.5 h這個時間點以外,在1 h、1.5 h和2 h,相比于對照組和掩蔽組,遮蔽組的相對表達量均為最高,這表明遮蔽行為下中間球海膽的感光基因表達比掩蔽行為組海膽對UV-B輻射的反應(yīng)更靈敏。結(jié)合先前的研究表明,遮蔽行為可能比掩蔽行為對中間球海膽防御UV-B輻射有更好的效果。我們猜測,UV-B很可能隨著輻射時間的延長破壞海膽光防御系統(tǒng)從而導致其相關(guān)基因的表達發(fā)生異常。其分子機制尚不清楚,有待進一步的實驗研究。
【學位單位】：大連海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S917.4
【部分圖文】：

9圖2-1 不同UV-B輻射強度下存活海膽數(shù)量，不同字母表示數(shù)據(jù)間差異顯著Fig. 2-1 Number of surviving sea urchins at different intensities of UV-B radiation (N = 3, mean ± SD).Letters above the bars represent significant difference2.3.2 攝食量實驗結(jié)果表明 UV-B 照射結(jié)束的 12 天里 20μw.cm 2組攝食量顯著低于 0μw.cm 2組（P=0.043，圖 2-2）。但 0μw.cm 2組和 10μw.cm 2組之間差異無顯著性（P=0.380，圖 2-2）。圖2-2 不同強度UV-B照射后，海膽12天的食物消耗量，不同字母表示數(shù)據(jù)間差異顯著Fig. 2-2 Food consumption of sea urchins during the first 12 days after UV-B radiation for 8 weeks at differentintensities (N= 3, mean ± SD). Letters beside the lines represent significant d

2組之間差異無顯著性（P=0.380，圖 2-2）。圖2-2 不同強度UV-B照射后，海膽12天的食物消耗量，不同字母表示數(shù)據(jù)間差異顯著Fig. 2-2 Food consumption of sea urchins during the first 12 days after UV-B radiation for 8 weeks at differentintensities (N= 3, mean ± SD). Letters beside the lines represent significant difference

（119.13 ±42.67 s）三個實驗組間翻正時間無顯著性差異（P = 0.407，P > 0.05，P > 0.05，圖 2-3）。圖2-3 不同強度UV-B照射8周后海膽的翻正反應(yīng)時間Fig. 2-3 Righting response time of sea urchins 8 weeks after exposure to UV-B radiation at different intensities(N = 3, mean ± SD)2.3.4 體尺在 20μw.cm 2照射下的中間球海膽的殼徑（圖 2-4 左上）、殼高（圖 2-4 右上）和殼高殼徑比（圖 2-4 左下）均顯著小于在 0μw.cm 2輻射強度下的測量值（P=0.049，P<0.001，P <0.001）。0μw.cm 2、10μw.cm 2、20μw.cm 2組間體重（圖 2-4 右下）無顯著性差異（P= 0.153，P > 0.05，P > 0.05）。

【參考文獻】

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本文編號：2830405