中国明对虾免疫系统中抗氧化相关基因的克隆与表达分析

对虾病害在世界范围内的广泛传播，给水产养殖和沿海农村经济造成了重大损失。深入开展对虾免疫机制研究并在此基础上寻找对虾疾病防治的有效方法已成为当务之急。研究表明，当对虾等甲壳动物受到外界病原刺激时，其体内的吞噬细胞在吞噬活动中会激活磷酸己糖支路的代谢，引起呼吸爆发，产生多种活性氧分子。另外，受到病原侵染的对虾还会产生其他多种免疫反应，这些免疫反应将消耗大量的能量（ATP），产能的呼吸链会加速运转，由此也会引发大量活性氧的产生。这些活性氧分子可以杀灭入侵的病原微生物，但同时由于活性氧分子反应的非特异性，它们也会对宿主的细胞、组织和器官造成严重伤害，进而导致对虾生理机能的损伤和免疫系统的破坏。所以，消除对虾体内因过度免疫反应产生的过量氧自由基将能够增强其抵御病原侵染的能力，提高免疫力。本论文从中国明对虾体内克隆了线粒体型超氧化物歧化酶（mMnSOD）、胞质型超氧化物歧化酶（cMnSOD）、过氧化氢酶（Catalase）和过氧化物还原酶（Peroxiredoxin）等四种与免疫系统相关的抗氧化酶基因，分析了它们的分子结构特征，组织分布及应答不同病原刺激的表达变化模式，并对其中的mMnSOD基因和Peroxiredoxin基因进行了体外重组表达、分离纯化和酶活性分析。 采用RACE技术从中国明对虾血细胞中克隆了两个超氧化物歧化酶（SOD）基因，通过序列比对分析发现，其中一个为mMnSOD基因，另一个为cMnSOD基因。mMnSOD基因的cDNA全长为1185个碱基，其中开放阅读框为660个碱基，编码220个氨基酸，其中推测的信号肽为20个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾mMnSOD基因的推导氨基酸序列与罗氏沼虾、蓝蟹的推导氨基酸序列同源性分别为88%和82%。Northern blot结果表明，该基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。半定量RT-PCR结果显示，对虾感染病毒3 h时，该基因在血细胞和肝胰脏中的转录水平显著升高。此外，通过构建原核表达载体，本研究对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活分析。cMnSOD基因的cDNA全长为1284个碱基，其中开放阅读框为861个碱基，编码287个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾cMnSOD基因的推导氨基酸序列与斑节对虾和凡纳滨对虾的同源性高达98%和94%。组织半定量结果显示，cMnSOD基因在对虾被检测的各个组织中均有表达。 另外，半定量RT-PCR结果表明，对虾感染病毒23h时，该基因在肝胰脏中的转录上升到正常水平的3.5倍；而感染后59 h时，该基因在血细胞中的转录上升到正常水平的2.5倍。 利用根据其他生物过氧化氢酶保守氨基酸序列设计的简并引物，结合RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化氢酶基因的部分片段，片段长1725个碱基。多序列比对结果发现目前所得中国明对虾Catalase基因部分片段的推导氨基酸序列与罗氏沼虾和皱纹盘鲍Catalase氨基酸序列的同源性分别达到95%和73%。通过实时荧光定量PCR技术对中国明对虾Catalase基因在各个组织中的分布情况及病毒感染后该基因在血细胞和肝胰脏中的转录变化进行了研究。结果发现，该基因在肝胰脏、鳃、肠和血细胞中表达水平较高，在卵巢、淋巴器官和肌肉中的表达水平相对较弱；感染病毒23 h和37 h时，对虾血细胞和肝胰脏中该基因mRNA的表达量分别出现显著性上升。 依据中国明对虾头胸部cDNA文库提供的部分片段信息，结合SMART-RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化物还原酶基因（Peroxiredoxin）， 该基因的cDNA全长为942个碱基，其中开放阅读框为594个碱基，编码198个氨基酸。中国明对虾Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列与伊蚊、文昌鱼和果蝇等Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列同源性分别为77%、76%和73%。其蛋白理论分子量为22041.17 Da，pI为5.17。Northern blot结果表明，Peroxiredoxin基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。实时荧光定量PCR结果显示，弧菌感染后，该基因在对虾血细胞和肝胰脏中的转录水平都有明显变化并且表达模式不同。另外，对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活性分析。酶活性分析表明，复性后的重组蛋白能在DTT存在的条件下还原H2O2。

皱纹盘鲍血细胞内活性氧抗病机制及几种环境污染物及其影响的研究

本研究首次揭示了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai) 血细胞内存在着利用活性氧（Reactive oxygen species, ROS）的抗病机制。为今后我国研究贝类的活性氧抗病机制和筛选免疫药物提供了理论基础。本研究主要结果如下：1. 利用鲁米诺（Luminol, 3-氨基邻苯二甲酰肼）为依赖的化学发光法在体外条件下用不同刺激物（酵母细胞和酵母聚糖）对皱纹盘鲍血细胞进行刺激，测定血细胞吞噬活动中历经呼吸爆发产生活性氧的化学发光反应。结果表明皱纹盘鲍血细胞在体外条件下，经刺激物诱导吞噬活动中有明显的呼吸爆现象和很强的活性氧产生。不同有刺激物诱导血细胞产生的化学发光强度不同；同一刺激物的不同处理和不同浓度对血细胞产生活性氧的化学发光强度的影响不同。刺激物经皱纹盘鲍自体血清调理和未经调理对血细胞刺激所产生的化学发光强度不同。SOD和NaN_3对皱纹盘鲍血细胞吞噬过程中活性氧产生的化学发光有抑制作用。上述结果证明了皱纹盘鲍血细胞内存在有象高等动物血细胞内一样的MPO-H_2O-卤素系统的氧化性抗病机制，即在血细胞吞噬异物过程中能够释放活性氧（ROS）对异物进行杀灭的功能。2. 利用活性氧清除剂（过氧化氢酶、SOD、苯甲酸钠、2，5-二甲基呋喃、NBT和EDTA等）对皱纹盘鲍血细胞释放的活性氧进行分类测试，结果表明活性氧清除剂对皱纹盘鲍血细胞吞噬的化学发光都有明显的抑制作用，从而证明皱纹盘鲍血细胞能够释放的活性氧的种类有：超氧阴离子（O_2~-），过氧化氢（H_2O_2），羟自由基（OH~·）和单线态氧（~1O_2）。3. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的农药：对硫磷（Parathion）、敌敌畏（Dichlorovos)、乐果（Dimethoate)、2，4-D 丁酯(2,4-D butylester)和甲胺磷（Methamidophos）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同农药对皱纹鲍血细胞产生ROS的影响程度不同，及同一种农药的不同浓度的浸泡1h或浸泡12h处理皱纹盘鲍血细胞都能够抑制血细胞吞噬时的化学发光，表明农药能够抑制皱纹敌国鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着农药浓度的增加而加强。几种农药抑制皱纹盘鲍血细胞产生活性氧（ROS）的强度不同：2，4D-丁酯，敌敌畏和乐果的抑制作用强于对硫磷和甲胺磷。同时测定了不同浓度的农药浸泡12h后的皱纹盘鲍因细胞吞噬酵母细胞的吞噬百分率和吞噬指数，结果显示多数农药在低浓度时能够提高皱纹盘鲍血细胞的吞噬百分率和吞噬指数，而在高浓度时则能抑制血细胞吞噬酵母细胞的活力而降低血细胞的吞噬百分率的吞噬指数。4. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的重金属：铭（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铜（Cu）和锌（Zn）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同种类和不同浓度的重金属浸泡1hr.处理皱纹盘鲍血细胞都不同程度地抑制了血细胞吞噬时的化学发光，表明重金属能够抑制皱纹盘鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着重金属浓度的增加而加强。不同的重金属抑制强度不同，从强到弱依次为Hg > Cd > Cu > Pb > Cr > Zn. 研究表明六种重金属中，Hg对皱纹盘鲍血细胞的免疫毒性最大。

中国河口、近岸海洋沉积物酸提取相中元素相关性及其背景值的研究

本文详细研究了黄河口（五、八月）、长江口、龙口湾、日照近海以及冀东唐海近岸海域表层沉积物中元素Zn、Pb、Ni、Cu、Co、Fe、K、Corg、Cr、Mn、P的总量和元素Zn、Cu、Pb、Co、Cr、Li、Ni、Mn、Fe、K 、Al、P的可提取量。在此基础上，着重研究了沉积物中元素总量间的相关性、元素可提取量间的相关性、元素的含量与粒度组成之间的关系、元素的总量与可提取量的关系以及可提取部分背景值等几个方面的内容。通过对不同地区不同类型的大量沉积物的研究结果表明：沉积物中元素Cu、Zn、Ni、Fe、Corg、Cr的总量在不同河口、不同类型的沉积物中与其它元素存在着显著的正相关关系。考虑到参比元素的限制条件，可以利用Ni、Fe、Corg、Cr作为参比元素，这些参比元素在不同地区、不同类型的沉积物中具有普遍性。元素Cu、Zn、Pb、Ni、Fe、K、Cr、Corg、Mn的总量与粘土含量呈显著的正相关关系。用1N HCl或0.5N HCl+H_2O_2提取沉积物，元素Cu、Zn、Pb、Co、Li、Ni、Fe、K、Al的提取量之间以及与其它元素的可提取量存在显著的正相关关系。Li、Ni、Fe、Al、Co同样可以作为参比元素，这比用总量来评价环境质量具有更方便的特点。元素Zn、Cu、Pb、Co、Li、Ni、Fe、K的可提取量与粘土含量成显著的正相关关系。与1N HC1、0.5N HCl+H_2O_2两种提取方法相比较，25%(V/V) CH_3COOH只提取了部分结合松散的金属，元素的可提取量之间以及与粘土含量之间的相关关系较差。采用不同的提取方法，元素的提取率的大小顺序与提取方法是一致的，与沉积物的区域及类型关系不明显。元素的提取率与粘土之间相关性差，说明虽然随着颗粒变细，各元素含量的绝对值增加，但相对比例变化不明显。在以上内容研究的基础上，提出了沉积物中元素可提取部分背景值的概念，这个概念具有一定的普遍性，对今后环境质量的正确评价，特别是评价对生物体影响方面，更具有重要的意义。Li、Al、K三种元素在采用提取量进行环境质量评价时，可以作为参比元素。这在以前的文献中尚没有报道，是在前人工作的基础上的又一发展。初步发现了沉积物中部分元素可提取相的元素粒度控制规律。

南黄海重金属的演变特征及控制因素

本文以南黄海1997～2006年10年表层海水和沉积物中重金属为主要研究对象，同时结合对生态环境信息的综合分析，系统探讨了海水和沉积物中重金属的生物地球化学特征、影响控制因素、演变趋势，并对海域生态风险进行了评估，获得了以下一系列新的结果和认识： 1．系统获得了南黄海海水和沉积物中重金属的地球化学分布模式，揭示了影响和控制其生物地球化学特征的因素 南黄海表层海水中重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的平均浓度分别为2.33、0.078、1.41、0.0036、0.37、6.21 μg/L，低于其它中国近海海水，而高于水交换较好的深海；表层海水重金属的分布模式（除Pb外）表现为在离岸较远的南黄海中部地区其含量较低，而近岸海区则普遍含量较高，区域分布呈现“高Cd-Cu-Hg-Zn区”，“高Pb-Cu-Zn区”以及“高Pb区”三个地球化学分区。 南黄海表层沉积物中重金属比邻近海域沉积物中的浓度低，南黄海重金属主要受沉积物粒度控制，即在细粒度高的南黄海中部区域重金属（除As外）的含量较高，粗粒度的近岸区则较低，区域分布呈现“高Cd-Cu-Pb-Zn区”，“高Hg低As-Cu-Zn区”以及“高As低Cd-Hg-Zn区”三个地球化学分区。 人类活动已经显著影响了南黄海海水中重金属的含量水平，重金属分布是径流、大气沉降、pH、盐度和重金属自身性质等各种影响因子耦合的结果。沉积物重金属的富集因子Pb>As>Hg>Cd>Zn>Cr>Cu，其中Pb和As主要来自人为污染排放，污染状况相对较重，Cr和Cu几乎没有受到人为污染的影响。沉积物的粒度是控制表层沉积物重金属分布的最主要因素，次要的因素包括沉积物有机质的含量、沉积速率以及重金属存在形态等。 2．首次获得了南黄海海水和沉积物中重金属的演变趋势 近10年来南黄海表层海水中，Zn呈上升趋势，As、Cd、Cu、Pb基本稳定变化不大，而Hg则呈略下降趋势。Zn的线性上升趋势明显，在近岸水域和中央水域中其浓度和公元年的统计关系分别为y=0.9524x+0.0034（R=0.97）和y=0.8622x+0.0299（R=0.95）（其中y为Zn的浓度，x为年度，取1997～2004）。近10年沉积物中重金属年际变化较小，浓度变化在多年均值的±（10%～30%）之间变动。As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的均值变化范围分别为7.17±1.70、0.108±0.024、17.61±1.65、0.024±0.008、18.44±4.26、70.53±5.73 mg/kg，除了Hg随公元年呈较好的线性增加（y=0.0033x-6.50，R=0.75）外，其它重金属未显现出有明显的演变趋势。 近百年来，南黄海重金属的变化可分为3个阶段，20世纪60年代以前，20世纪60年代至90年代，及20世纪90年代至今。第一个阶段的60年可以看作是南黄海未明显受人类活动影响的一个时期，该段时期内明显的特征是重金属含量的变化受径流输入不均等多种因素影响，变化规律性不强；第二阶段是南黄海近岸工农业迅猛发展的阶段，由近岸传输到这一海域的重金属量增加，南黄海沉积物重金属浓度增加，沉积物质量有下降的趋势，这一阶段是人类活动影响南黄海最为明显的一个阶段；第三个阶段是20世纪90年代至今，南黄海沉积物重金属浓度呈降低趋势，与中韩两国减排及治污措施有关。近几年，南黄海沉积物的环境质量较20世纪末期有了较明显的改善。 3. 初步阐明了南黄海重金属的环境污染危害和潜在生态风险 采用潜在生态危害指数法和地积累指数等方法对南黄海沉积环境进行分析，结果表明，中等重金属污染程度海区占研究海区面积的38.7%，中等生态风险的区域则占了研究海区面积77.8%，但均未发现沉积物中的重金属与生物量的分布有明显的关系，总体表明，南黄海沉积物中的重金的污染状况及生态风险较低，南黄海沉积物质量良好。

冲绳海槽晚第四纪沉积特征及其物源和环境意义

本文通过对冲绳海槽北端和南部两个海区沉积物样品的粒度、矿物和元素组成与分布特征的研究，探讨了冲绳海槽沉积物的来源，给出了一定元素组合的物源意义。通过对冲绳海槽两个柱状沉积物的粒度、矿物、元素在地层中的分布特征的研究，结合浮游有孔虫氧同位素地层划分，探讨了冲绳海槽晚第四纪沉积记录的古环境意义。 冲绳海槽陆架和陆坡沉积物明显具有陆架残留沉积的特征，沉积物主要由陆源碎屑矿物、生物碎屑、粘土矿物和少量自生矿物组成。在冲绳海槽北端，陆架和陆坡砂质区沉积物的主要来源是冰期低海面时古黄河的残留沉积，在现代沉积环境下受到海洋生物和自生沉积作用的改造；济州岛南部的细粒沉积区的物源主要是周围陆架残留沉积，在黄海暖流和黄海沿岸流的综合作用下，残留沉积中的细粒组分再沉积形成的。冲绳海槽北端海槽区沉积物主要是火山活动的产物，火山玻璃和火山型的辉石、紫苏辉石和磁铁矿明显富集。冲绳海槽南部沉积物的主要物源是长江沉积物，此外还有大量的海相生物沉积和自生沉积。对元素分布特征的研究表明，冲绳海槽陆架区富含陆源粗碎屑组分SiO_2和生源碎屑组分CaO和Sr，生物沉积对陆源沉积明显具有稀释作用。陆坡区由于受黑潮暖流的影响，往往富集Fe_2O_3和P_2O_5。在海槽区，陆源细粒组分以及与细粒组分相关的元素A1_2O_3、K_2O、Cu、Zn、Co、Ni和Cr等明显富集。利用R型因子分析的方法确定了两个研究区元素组合，结合沉积物的矿物组成给出不同元素组合的物源意义。对冲绳海槽北部(Y127孔)和南部(E017孔)两个柱状沉积物的浮游由孔虫的δ~(18)O进行了分析，将其与本区具有高分辨率的柱状样氧同位素曲线对比进行，结果表明，δ~(18)O值较敏感地记录了冲绳海槽晚第四纪以来的古环境变化。δ~(18)O的高值往往与冷期相对应，δ~(18)O的低值与暖期相对应。冲绳海槽在12ka BP左右开始了逐渐转暖的过程，在10ka BP左右(YD事件)发生了短暂的降温过程，但降温幅度很小。根据沉积物化学组成在地层中的变化规律，大部分元素较敏感地记录了全新世气候转暖事件，但是对于千年尺度的YD事件，多数元素对此没有明显的响应。冲绳海槽火山活动对沉积物的组成和沉积环境的塑造起到了至关重要的作用。根据氧同位素地层划分，在冲绳海槽北部12ka BP曾有火山活动的纪录，距今约8ka BP以来，冲绳海槽有两次较大规模火山活动的记录。火山活动往往会在短期引起气候的变冷，从而造成海区生态环境的破坏，生物沉积作用减弱。但从长期变化来看，可能是气候变暖的因素之一。火山层的主要特征为沉积物主要由粉砂组成，平均粒径明显高于周围层位，在矿物组成上表现为蒙皂石、火山玻璃和火山型的辉石、紫苏辉石和磁铁矿的含量较高，在化学组成上表现为Na_2O与Zr的同高于周围层位，而陆源性较强的元素TFe_2O_3和K_2O，以及生源组分CaCO_3和Sr的含量普遍低于周围非火山层。

海洋环境中有机锡的形态分析及其代谢降解研究

有机锡化合物被广泛用作塑料制品中的稳定剂、船舶油漆的防污剂、工业催化剂、农林业杀虫杀菌剂以及用于木材的防腐保存等，已经引起严重的环境污染。世界上许多国家纷纷制定相应的法规对其使用加以禁止或限制。我国目前还没有明确的限制有机锡使用的法律法规，缺少有机锡污染的第一手资料，更没有长期的控制、监测与研究计划。由于有机锡的种类繁多，理化性质存在差别，所以在提取、分离和测定中均存在较大的困难。从我国这方面己有的工作来看，缺乏各种高选择性的分离方法和高灵敏度的检测方法是制约这项研究广泛开展的原因之一。有机锡的痕量与超痕量分析技术是当今环境和食品安全分析领域的前沿技术。 本论文利用高效液相色谱和电感耦合等离子体质谱联用技术建立了海洋环境中多种有机化合物的同时快速检测方法；发展了多种海洋环境样品中有机锡的前处理技术；研究了有机锡在海洋生物中的分布、代谢及降解过程中化学形态的变化；同时发展了海洋环境中多种痕量元素的快速检测方法。所建立的高效液相色谱和电感耦合等离子体质谱联用技术可同时、快速分析5种有机锡的形态(三甲基锡TMT、二苯基锡DPhT、二丁基锡DBT、三丁基锡TBT和三苯基锡TPhT)，其检出限均低于0.3μg/L。 用所建立方法对南海海洋生物样品中的有机锡污染进行了研究，利用SPSS软件对检测结果进行了探讨，发现在所研究海洋生物样品的97.2%中可检出丁基锡和苯基锡化合物，其浓度分布处于该化合物检出限～1487.8ng/g范围内。其中，贝类样品中总有机锡的平均浓度为416.9ng/g，远远高于鱼类样品中总有机锡的平均浓度（211.9ng/g）。海洋生物中存在高浓度的有机锡说明本海域有机锡污染严重，已经对生态环境造成了严重影响，危害到人类生活。其主要的污染源是防污涂料的应用，目前紧迫的问题是采取必要的措施来控制有机锡的使用。 本工作建立了海水样品和沉积物样品中五种有机锡的简单快速萃取方法。采用加入2%的环庚三烯酚（tropolone）的二氯甲烷CH2Cl2对海水中的有机锡进行萃取，大大提高了有机锡的萃取率，减少了萃取的时间，二苯基锡（DPhT）、二丁基锡（DBT）、三丁基锡（TBT）和三苯基锡（TPhT）的萃取率均在80%以上，仅三甲基锡（TMT）的萃取率较低（在50%左右），究其原因，可能是因为在萃取的过程中三甲基锡（TMT）产生了降解。采用流动相和0.2%环庚三烯酚酮（tropolone）对沉积物国际标准物质PACS-2进行超声萃取及高速离心后，用所建方法进行了分析。结果表明，测定值与标准值吻合。研究表明，所建立的方法可用于实际环境沉积物中有机锡的形态分析。 本文建立了流动注射与电感耦合等离子体质谱联用技术直接同时测定海水中多种痕量元素的方法。该方法采用痕量进样技术，能够有效地减少海水中Na，Mg, Ca和Cl等大量基体元素对待测痕量元素测定的干扰，减少这些元素在电感耦合等离子体采样锥上的盐沉积，可以同时测量海水中的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Pb，Hg和U等痕量级元素。用所建的方法测定南海海域海水中的重金属元素，发现Cd，Cr，As等有毒有害元素的污染很轻，均符合Ⅰ级海水的限量。 在海洋沉积物样品处理研究中，本工作改进了不需要赶走HF酸就可以对沉积物消解完全的密闭容器消解法，由于减少了赶走HF酸的步骤，使消解的时间由原来的二十个小时降低为十个小时，大大降低了消解的时间。采用该样品消解方法，并用ICP-MS测定了南黄海海域沉积物中锡及其他重金属元素的含量。建立了微波消解-ICP-MS测定海洋生物中锡、砷、镉、汞及铅等有害重金属元素的分析方法，并用于南黄海7个及南海海域29个海产品中的测定。测定结果表明海洋生物中上述有毒有害元素有不同程度的超标问题；不同种类，不同产地的海洋生物中重金属元素的含量有一定的差别，这些研究结果为海产品安全质量控制提供了有价值的科学信息。 在上述各章工作的基础上，本文研究了有机锡在海洋生物中的分布、代谢及降解过程，并初步建立了高效液相-电喷雾-飞行时间质谱（LC-APCI-TOF-MS）测定有机锡的方法，可对未知的有机锡化合物进行结构表征。有机锡在贝类中不同的组织显示，其内脏中有机锡的含量高于肌肉中有机锡含量。常规的煮、炸、蒸及微波的烹饪方式并不能降解海产品中的有机锡化合物。

海湾扇贝超氧化物歧化酶家族基因结构、表达和多态性分析

海湾扇贝Argopecten irradian Lamarck于1982年从美国引种到中国，由于具有较快的生长速度和很高的经济效益，海湾扇贝成为中国最主要的养殖贝类之一。近年来海湾扇贝养殖遇到了死亡率高等问题，深入开展海湾扇贝功能基因的研究，尤其是免疫相关基因及其机制研究并在此基础上寻找扇贝疾病防治的有效方法对海湾扇贝的健康养殖十分重要。 对于贝类免疫系统来说，其血细胞在先天性免疫防御中起着重要的作用。当受到外界病原侵染时，贝类血细胞的一个重要免疫反应就是吞噬作用。在吞噬病原过程中，受到病原侵染的贝类还会产生其他多种免疫反应，这些免疫反应将消耗大量的能量（ATP），产能的呼吸链会加速运转，由此也会引发与呼吸链相耦联的活性氧（ROS）的大量产生。这些活性氧具有极强的反应特性，能破坏病原微生物的结构和功能分子，实现对入侵病原的杀灭。利用活性氧对被吞噬的病原进行杀灭，这是吞噬作用消除病原抵御侵染的重要机制。但由于活性氧分子反应的非特异性，它们也会破坏宿主机体细胞内的功能蛋白分子、不饱和脂肪酸分子和核酸等，对细胞造成严重的伤害，进而导致机体生理机能的损伤和免疫系统的破坏。所以，及时消除病原感染机体内过量产生的ROS，维持相关细胞的正常代谢，对提高机体抵抗力和免疫力具有重要的作用。O2-是生物体内产生的第一种活性氧分子，其他的活性氧分子也是由它衍生而来，消除过量O2-是消除过量活性氧危害的第一步也是关键一步。生物体内，超氧化物歧化酶（SOD）是催化O2-发生歧化反应，消除O2-的关键酶。 首先，本文通过RACE方法获得了海湾扇贝SOD家族全部三种基因的cDNA全长并对其进行了序列的生物信息学分析，海湾扇贝AiCuZnSOD全长cDNA为1047个碱基，其中开放阅读框为459个碱基，编码152个氨基酸，与栉孔扇贝Chlamys farreri的CuZnSOD相似度为77.5%，与长牡蛎Crassostrea gigas的相似度为75%，与人的相似度为74.7%。AiMnSOD全长cDNA为1207个碱基，其中开放阅读框为678个碱基，编码226个氨基酸，序列比对结果发现AiMnSOD的氨基酸序列与虾夷扇贝Mizuhopecten yessoensis和皱纹盘鲍Haliotis discus hannai的相似度分别为85%和78.4%，与哺乳动物相似度也在68%~72%之间。AiECSOD全长cDNA为893个碱基，其中开放阅读框为657个碱基，编码218个氨基酸。AiECSOD与其它物种ECSOD相似度比较低。与线虫Brugia pahangi的相似度为27.9%，与疟蚊Anopheles gambiae的相似度为31.4%，与斑马鱼Danio rerio的相似度为27.8%，与人的相似度也只有28.6%，与同是贝类的长牡蛎ECSOD也只有28.1%的相似性。主要原因是AiECSOD的信号肽和肝磷脂结合区域在各物种中无同源性。 其次，采用qRT-PCR（quantitative real time PCR）方法分析三种SOD基因在不同组织中的表达情况，结果表明三种SOD基因的组织表达有所差异。AiCuZnSOD基因在鳃中表达水平最高，其次是血细胞和性腺，在外套膜、闭壳肌和肝胰脏表达水平较低。AiMnSOD基因在鳃中表达水平最高，其次是外套膜，在血细胞、性腺，而在肝胰脏和闭壳肌表达较弱。AiECSOD基因在血细胞中表达水平最高，其次是肝胰脏，在鳃、闭壳肌表达水平较低，而性腺和外套膜没有检测到。同时，采用qRT-PCR对鳗弧菌Vibrio angullarum感染后海湾扇贝血细胞中三种SOD基因mRNA表达变化进行了检测。AiCuZnSOD表达量在各个时间段没有显著差异(P > 0.05)。AiMnSOD的表达量在1.5 h时略有下降，在3 h时达到最高表达量，是空白组（0h）的3倍(P < 0.01)，从6 h到24 h表达量逐渐下降，24 h时表达量是空白组的1.6倍，24 h到48 h又稍有升高。AiECSOD的表达量在1.5 h时有所下降，是空白组的0.3倍（P < 0.05)，随后逐渐升高，在12 h时达到最高表达量，是空白组（0h）的4.5倍（P < 0.01），从24 h到48 h表达量逐渐下降并恢复到空白组的水平。在对照组，各个时间点没有显著差异（P > 0.05）。在鳗弧菌感染后，海湾扇贝三种SOD的表达并不一致，且差异比较显著。AiCuZnSOD被认为是构成性表达基因，其受外界刺激的影响最小，AiMnSOD和AiECSOD受刺激后表达上调比较明显。 第三，采用Genome-walking的方法得到了海湾扇贝三种SOD基因的基因组全长和近端启动子序列并对其进行了相关分析。AiCuZnSOD的基因组序列全长为4279bp，包含有4个外显子和3个内含子。AiMnSOD的基因组序列全长为10692bp，包含有4个外显子和3个内含子。AiECSOD的基因组序列全长为5276bp，包含有5个外显子和4个内含子。三种基因外显子和内含子的结合处序列遵循-AT/GT-原则。我们把海湾扇贝SOD家族的三个基因的近端启动子进行了比较分析。发现三种SOD在靠近起始密码子的位置都有Oct-1结合位点。三种SOD共有的转录位点有：Oct-1、C/EBPalp、Oct2.1、Sp-1和GATA-1。AiCuZnSOD和AiMnSOD共有的转录位点有：ICSBP、Ftz、TATA-box、C/EBPbeta和Antp。AiCuZnSOD和AiECSOD共有的转录位点有：AP-1和NFκB。AiMnSOD和AiECSOD共有的转录位点有：GR和ER。AiCuZnSOD独有的位点有：SRF、YY-1和NF-1。AiMnSOD独有的位点有：HNF-1、Hb、MEB、NF-muE1、Pit-1a和Eve。AiECSOD独有的位点有：CREB、RATA-alph、Kruppel-like和AP-3。 此外，通过构建原核表达载体，本研究对AiCuZnSOD和AiECSOD基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了酶活分析。酶活分析表明，重组AiCuZnSOD蛋白有较高的酶活和稳定性。 最后，我们对海湾扇贝三种SOD基因的部分区域，包括启动子、编码区，部分内含子区域进行了SNP检测，并对SOD基因部分SNP位点多态性和鳗弧菌敏感性进行了相关分析。三种SOD基因中，我们共发现了59个SNP位点，其中AiECSOD的SNP位点最多，特别是在启动子区，AiCuZnSOD和AiMnSOD多态性较低。其中AiCuZnSOD启动子区的-1739 T-C 位点的基因型和等位基因，AiECSOD启动子区的-498 A-T和-267 G-A等位基因频率，AiECSOD的第一个外显子38 Thr-Lys的多态性在敏感和抗菌群体中存在显著差异（P < 0.05）。

东太平洋海隆13°N附近沉积物中的热液活动记录

本文以东太平洋海隆13ºN附近E53沉积物岩芯为研究对象，进行了矿物学、全岩化学分析及连续提取分析，探讨了沉积物中的热液活动记录及元素存在形式，并结合已有的测年数据，对研究区域的热液活动过程进行了初步讨论。 E53岩芯分为三层，上层为红褐色沉积层，中层为棕黄色沉积层，下层为灰绿色沉积层。沉积物岩芯的X射线衍射结果显示，E53岩芯上层非晶质的铁锰氧化物含量较高，中下段方解石含量较高。根据元素在岩芯全岩及各相态间的存在状况，将常量及微量元素分组讨论。Fe、Mn元素以铁锰氧化物相为最重要的赋存相，且与全岩样品一致，呈现随深度下降趋势。Al、Ti、Ba主要存在于残留相中；K、Na、Mg主要赋存相为碳酸盐相；Ca、Sr同样主要存在于碳酸盐相中。微量元素Mo、Co、V、Cu、Zn、Ni、Y和Pb元素主要存在于铁锰氧化物相，且含量均随深度增加而下降。Th、Sc、Li和Zr的主要存在于残留相中；Cd、U主要存在于碳酸盐相中。稀土元素存在形式有以下三个特点：1、主要存在于铁锰氧化物相中，并且呈现出随深度增加含量下降的趋势；2、次要存在形式为碳酸盐相，随深度增加含量上升并一度超过残留相中的含量；3、在有机结合相和残留相中含量很低，且变化幅度不大。 根据本文讨论结果，结合前人年代数据，认为E53岩芯中记录的为程度逐步加强且在近期保持稳定的热液活动。

Growth, survival and immune activity of scallops, Chlamys farreri Jones et Preston, compared between suspended and bottom culture in Haizhou Bay, China

We examined the growth, survival and immune response of the scallop, Chlamys farreri, during a 1-year period in deep water of Haizhou Bay. Scallops were cultured using two methods: (1) in lantern nets at a 5 m depth and (2) in a bottom culture system (sleeves) on the seabed at about a 25 m depth. Shell heights, meat dry weight and immune activities in the haemolymph (superoxide dismutase and myeloperoxidase) were measured bimonthly or quarterly from July 2007 to June 2008. Survival was measured at the end of the study and environmental parameters in the experimental layers were monitored during the experiment. The growth and immune activities of scallops were lower when the water temperature was high, which was consistent with the main mortality occurring in summer. The growth and immunity of scallops were higher in the suspended culture than in the bottom culture during the experiment, with the exception of shell growth during the last study period. Survival of scallops in the suspended culture (54.6 +/- 12.3%) was significantly lower than that in the bottom culture (86.8 +/- 3.5%) at the end of this study. We conclude from our results that the high mortality of C. farreri can be prevented by culturing them in a bottom culture system before November of the first year, and then transferring them to a suspended culture to improve scallop production.

Accumulation of petroleum hydrocarbons and heavy metals in clams (Ruditapes philippinarum) in Jiaozhou Bay, China

Accumulation and distributions of aliphatic and polyaromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals were measured in tissues of the clam Ruditapes philippinarum collected from 5 sites in Jiaozhou Bay, Qingdao, China. The concentrations of total aliphatic hydrocarbon and PAHs ranged from 570 to 2 574 ng/gdw (gram dry weight) and from 276 to 939 ng/gdw, in the most and least polluted sites, respectively. The bio-accumulation of hydrocarbons and PAHs in the clams appeared to be selective. Aliphatic hydrocarbons were predominantly represented by short chain (< nC(23)) n-alkanes, suggesting that petroleum hydrocarbons were likely the major contamination source. The selective uptake of 3 and 4 ring PAHs, such as naphthalene, fluorene, phenanthrene, fluoranthene and pyrene, by the clams was probably related to the physiological and bio-kinetic processes that were energetically favorable for uptake of compounds with fewer rings. Accumulation of the metals Cd, Cu, Zn, Pb, Cr, Hg, and As in the clam tissues also showed high variability, ranging from 0.043 to 87 A mu g/gdw. Among the 7 detected metals, Zn, Cd, Cu, and As had a particularly high potential of accumulation in R. philippinarum. In general, a positive correlation was found between the tissue concentrations and sediment concentrations of hydrocarbons and of some metals. Our study suggests that moderate contamination with polyaromatic hydrocarbons, and low to moderate contamination with metals, currently exists for clam R. philippinarum in Jiaozhou Bay, in comparison with other regional studies. A long-term monitoring program is certainly needed for assessment of the potential ecological influence and toxicity of these contaminants of R. philippinarum in Jiaozhou Bay.

Comparative researches on effects of sodium dodecylbenzene sulfonate and sodium dodecyl sulfate upon Lateolabrax japonicus biomarker system

Fish Lateolabrax japonicus were exposed to anion surfactant sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) and sodium dodecyl sulfate (SDS) at 1 mg/l, respectively, for 6, 12 and 18 d, with one control group. Liver antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), reduced glutathione (GSH) and glutathione S-transferase (GST) were determined; brain acetylcholinesterase (AChE) and liver inducible nitric oxide synthase (NOS) activities were also measured. The results of the study indicated that these parameters made different, sometimes, adverse responses to SDBS and SDS exposure, such as the activity of NOS can be inhibited by SDBS and induced by SDS, the different physico-chemical characteristics of SDBS and SDS should be responsible for their effects on enzyme activities. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Immune condition of Chlamys farreri in response to acute temperature challenge

The effects of acute temperature challenge on some immune parameters of haemocyte in Zhikong scallop, Chlamys farreri, recognised as a temperature sensitive bivalve species, were evaluated over a short period of time. Scallops were suddenly transferred from 17 degrees C to 11 degrees C, 23 degrees C and 28 degrees C for a period of 72 h. Total haemocyte count (THC), percentage of phagocytic haemocytes, reactive oxygen species (ROS) production, acid phosphatase (ACP) and superoxide dismutase (SOD) activities (in both haemocyte lysate and cell-free haemolymph) were chosen as biomarkers of temperature stress. Results demonstrated that the percentage of phagocytic haemocytes and ACP activity in cell-free haemolymph of scallops challenged at 28 degrees C for 72 h significantly decreased. By contrast, reactive oxygen species production by haemocytes increased when compared to the initial values. It is concluded that haemocyte activities of C. farreri appear to be compromised when scallops were transferred from 17 degrees C to 28 degrees C. Meanwhile, no obvious negative effect of acute temperature stress was detected on haemocyte activities of C. farreri challenged at 11 degrees C, which highlighted the high tolerance of scallops to acute decrease of seawater temperatures. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Immune responses of the scallop Chlamys farreri after air exposure to different temperatures

The present study examined the influence of air exposure at different temperatures: a common perturbation associated with aquaculture handling practices, on immune responses in zhikong scallop Chlamys farreri. Scallops were exposed to air for 2 h, 6 h, 12 h and 24 h at 5 degrees C, 17 degrees C and 25 degrees C respectively. Thereafter, a recovery period of 24 h at 17 degrees C was applied. Haemocyte mortality, phagocytosis and reactive oxygen species (ROS) production of haemocytes, acid phosphatase (ACP) and superoxide dismutase (SOD) activity in haemocyte lysates were chosen as immumomarkers of anoxic stress. The results showed that an increase of haemocyte mortality and a decrease of phagocytosis and ACP activity were observed after 2 h of air exposure for all temperatures tested. Moreover, a significant increase of ROS production occurred following 2 h of air exposure at 25 degrees C and 24 h of air exposure at 17 degrees C. Significant differences were also observed in haemocyte mortality, percentage of phagocytic cells and ACP and SOD activity depending on the temperature of air exposure. Finally, after 24 h of recovery at 17 degrees C, percentage of phagocytic haemocytes and ACP activity did not return to initial values. ROS production was significantly higher than before the recovery period and initial values for scallops subjected to air exposure at 5 degrees C. In our study, scallops showed a relative low anoxia tolerance under a high temperature. All the scallops air exposed to 25 degrees C died after the 6 h sampling. In conclusion, air exposure associated to aquaculture practices was demonstrated to strongly affect functional immune activities of scallop haemocytes, and high temperature air exposure caused reduced survival of scallops. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of acute temperature or salinity stress on the immune response in sea cucumber, Apostichopus japonicus

Invertebrates are increasingly raised in mariculture, where it is important to monitor immune function and to minimize stresses that could suppress immunity. The activities of phagocytosis, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), myeloperoxiclase (MPO), and lysozyme (LSZ) were measured to evaluate the immune capacities of the sea cucumber, Apostichopus japonicus, to acute temperature changes (from 12 degrees C to 0 degrees C, 8 degrees C, 16 degrees C, 24 degrees C, and 32 degrees C for 72 h) and salinity changes (from 30 parts per thousand to 20 parts per thousand, 25 parts per thousand, and 35 parts per thousand for 72 h) in the laboratory. Phagocytosis was significantly affected by temperature increases in 3 h, and by salinity (25 parts per thousand and 35 parts per thousand) changes in 1 h. SOD activities decreased significantly in 0.5 h to 6 h samples at 24 degrees C. At 32 degrees C, SOD activities decreased significantly in 0.5 h and 1 h exposures, and obviously increased for 12 h exposure. CAT activities decreased significantly at 24 degrees C for 0.5 h exposure, and increased significantly at 32 degrees C in 3 h to 12 h exposures. Activities of MPO increased significantly at 0 degrees C in 0.5 h to 6 In exposures and at 8 degrees C for 1 h. By contrast, activities of MPO decreased significantly in 24 degrees C and 32 degrees C treatments. In elevated-temperature treatments, activities of LSZ increased significantly except at 32 degrees C for 6 h to 12 h exposures. SOD activity was significantly affected by salinity change. CAT activity decreased significantly after only 1 h exposure to salinity of 20 parts per thousand.. Activities of MPO and LSZ showed that A. japonicus tolerates limited salinity stress. High-temperature stress had a much greater effect on the immune capacities of A. japonicus than did low-temperature and salinity stresses. Crown Copyright (C) 2008 Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Immune condition of Apostichopus japonicus during aestivation

Aestivation is an indispensable state in the life history of sea cucumbers, Apostichopus japonicus. The immune characteristics of the coelomic fluid of A. japonicus, were investigated during aestivation. Samples were collected between July and November 2006 from a coastal pond located off the Yellow Sea in Jiaonan, Shandong Province, China. The total coelomocytes counts (TCC), total superoxide dismutase (T-SOD), catalase (CAT), myeloperoxidase (MPO), and lysozyme (IZM) in the coelomic fluid were measured. The activities of catecholamines, [adrenaline (AD), noradrenaline (NA), and dopamine (DOP)] were estimated. TCC decreased from July to September, indicating weakness of the cellular immune activity at that time. Activities of SOD, CAT, MPO, and LZM changed significantly from July to October. Catecholamines AD and NA in coelomic fluid were significantly higher on August 21 and November 27. There was no significant variation in DOP during the sampling period. Thus, immune characters in coelomic fluid of A. japonicus changed significantly during aestivation. Water temperature was significantly and negatively correlated with TCC, and salinity was significantly and positively correlated with AD and NA. The mechanism of aestivation in A. japonicus is complex and might not be attributed only to environmental changes, such as temperature and salinity, as shown in previous studies. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.