本文關(guān)鍵詞：鎘和砷對褐牙鲆幼魚毒理效應(yīng)的組學(xué)研究

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【摘要】：本研究根據(jù)目前我國渤海海岸帶重金屬污染現(xiàn)狀,選擇典型重金屬鎘、砷(V)為暴露污染物,以近海重要漁業(yè)生物褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)為研究對象,采用代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及其它分子生物學(xué)技術(shù)手段,探討鎘、砷污染物對褐牙鲆的毒理效應(yīng)機制,研究結(jié)果有助于為重金屬的環(huán)境風(fēng)險評估提供一定的理論依據(jù)。論文獲得如下結(jié)果:1.篩選了基于核磁共振波譜技術(shù)的褐牙鲆幼魚組織代謝組學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法以褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)幼魚為研究對象,利用核磁共振技術(shù),研究了褐牙鲆幼魚全組織在低鹽脅迫48小時后的代謝組變化,比較了三種不同預(yù)處理方法(單位方差換算、帕萊托換算與對數(shù)化-中心化處理)對于低鹽脅迫誘導(dǎo)的代謝響應(yīng)分析的差異。結(jié)果表明,褐牙鲆幼魚體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物-氮氧三甲胺濃度是其它代謝物濃度的200倍以上,低鹽脅迫可誘導(dǎo)褐牙鲆幼魚體內(nèi)顯著的代謝響應(yīng)。其中,對數(shù)化-中心化處理的代謝組數(shù)據(jù),經(jīng)正交偏最小二乘判別分析后,能發(fā)現(xiàn)8個低鹽脅迫誘導(dǎo)的差異代謝物(不含1個未知代謝物),與代謝物定量結(jié)果一致,多于其他兩種預(yù)處理方法(單位方差換算、帕萊托換算)的代謝組分析結(jié)果,對數(shù)化-中心化處理的代謝組學(xué)預(yù)處理方法適合用于褐牙鲆代謝組學(xué)分析。研究結(jié)果為褐牙鲆代謝組數(shù)據(jù)的精確分析提供了方法學(xué)依據(jù)。但本方法是否適用于其他海洋生物代謝組數(shù)據(jù)預(yù)處理,仍需要進一步驗證。2.鎘對褐牙鲆幼魚毒理效應(yīng)的研究褐牙鲆幼魚分別經(jīng)低濃度鎘(5μg/L)和高濃度鎘(50μg/L)脅迫14天后,利用雙向電泳結(jié)合質(zhì)譜檢測技術(shù)研究褐牙鲆蛋白質(zhì)的變化,共獲得23個差異蛋白,其中低濃度鎘暴露組差異表達的蛋白點共13個,包括2個上調(diào)的蛋白點及11個下調(diào)的蛋白點;高濃度鎘暴露組差異表達的蛋白點共10個,包括9個上調(diào)的蛋白點及1個下調(diào)的蛋白點。通過對生物學(xué)過程進行分析,發(fā)現(xiàn)鎘脅迫主要干擾了褐牙鲆幼魚的物質(zhì)和能量代謝、信號傳導(dǎo)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運、細胞骨架構(gòu)建和防御機制等生物過程。基于核磁共振技術(shù)的代謝組學(xué)結(jié)果表明,鎘脅迫主要干擾了褐牙鲆幼魚蛋白水解能力(丙氨酸、谷氨酸)、滲透調(diào)節(jié)(�；撬�)及物質(zhì)和能量代謝過程(膽堿、磷酸膽堿、葡萄糖、乳酸、腺嘌呤與一磷酸腺苷),特別是大量乳酸的生成表明褐牙鲆幼魚通過加強厭氧代謝來應(yīng)對鎘脅迫。褐牙鲆特定基因表達差異情況表明,低鎘脅迫干擾褐牙鲆幼魚能量代謝(LDH)和生長發(fā)育(IGFBP4)過程;高鎘脅迫干擾了褐牙鲆幼魚性腺分化(SOX9)過程。3.砷(V)對褐牙鲆幼魚毒理效應(yīng)的研究褐牙鲆幼魚分別經(jīng)低濃度砷(As(Ⅴ),5μg/L)和高濃度砷(As(Ⅴ),50μg/L)脅迫14天后,利用雙向電泳結(jié)合質(zhì)譜檢測技術(shù)研究褐牙鲆蛋白質(zhì)的變化,共獲得30個差異蛋白,其中低濃度砷暴露組差異表達的蛋白點共15個,包括3個上調(diào)的蛋白點及12個下調(diào)的蛋白點;高濃度砷暴露組差異表達的蛋白點共15個,包括6個上調(diào)的蛋白點及9個下調(diào)的蛋白點。通過對生物學(xué)過程進行分析,發(fā)現(xiàn)砷脅迫主要干擾了褐牙鲆幼魚的物質(zhì)和能量代謝、信號傳導(dǎo)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運、蛋白折疊和組裝、細胞骨架構(gòu)建等生物過程�；诤舜殴舱窦夹g(shù)的代謝組學(xué)結(jié)果表明,砷脅迫主要干擾了褐牙鲆幼魚蛋白水解能力(丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、組氨酸、苯丙氨酸)、滲透調(diào)節(jié)(�；撬�)及物質(zhì)和能量代謝過程(膽堿、磷酸膽堿、葡萄糖、糖原、乳酸、延胡索酸、琥珀酸、腺嘌呤與一磷酸腺苷),代謝產(chǎn)物乳酸、糖原、葡萄糖表達上調(diào)表明,褐牙鲆幼魚啟動無氧代謝替代有氧代謝來產(chǎn)生ATP。褐牙鲆特定基因表達差異情況表明,低砷脅迫干擾了褐牙鲆幼魚能量代謝(LDH)過程;高砷脅迫干擾了褐牙鲆幼魚能量代謝(NADH dehydrogena,MDH)、免疫防御(AMPs,IFNγ)、生長發(fā)育(IGFBP4,IGF1)、及抗氧化脅迫(SOD,GSTs)過程。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X171.5

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