Large-scale recovery of C-phycocyanin from Spirulina platensis using expanded bed adsorption chromatography

C-phycocyanin was purified on a large scale by a combination of expanded bed adsorption, anion-exchange chromatography and hydroxyapatite chromatography from inferior Spirulina platensis that cannot be used for human consumption. First, phycobiliproteins were extracted by a simple, scaleable method and then were recovered by Phenyl-Sepharose chromatography in an expanded bed column. The purity (the A(620)/A(280) ratio) of C-phycocyanin isolated with STREAMLINE (TM) Column was up to 2.87, and the yield was as high as 31 mg/g of dried S. platensis. After the first step, we used conventional anion-exchange chromatography for the purification steps, with a yield of 7.7 mg/g of dried S. platensis at a purity greater than 3.2 and with an A(620)/A(650) index higher than 5.0. The fractions from anion-exchange chromatography with a level of purity that did not conform to the above standard were subjected to hydroxyapatite chromatography, with a C-PC yield of 4.45 mg/g of dried S. platensis with a purity greater than 3.2. The protein from both purification methods showed one absolute absorption peak at 620 nm and a fluorescence maximum at 650 nm, which is consistent with the typical spectrum of C-phycocyanin. SDS-PAGE gave two bands corresponding to 21 and 18 kDa. In-gel digestion and LC-ESI-MS showed that the protein is C-phycocyanin. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Molecular cloning, expression of a peroxiredoxin gene in Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis and the antioxidant activity of its recombinant protein

Peroxiredoxin (Prx) is known to be an antioxidant protein that protects the organisms against various oxidative stresses and functions in intracellular signal transduction. A Prx gene was firstly isolated in the crustacean, Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis. The full-length cDNA consists of 942 bp with a 594 bp open reading frame, encoding 198 amino acids. The molecular mass of the deduced amino acid is 22041.17 Da with an estimated pI of 5.17. Sequence comparison showed that Prx of F. chinensis shares 76%, 73% and 72% identity with that of Aedes aegypti, Branchiostoma belcheri tsingtaunese and Drosophila melanogaster, respectively. Northern blot analysis revealed the presence of Prx transcripts of F chinensis in all tissues examined. Real-time PCR analysis indicated that the Prx showed different expression profiles in shrimp hemocytes and hepatopancreas after artificial infection with Vibrio anguillarum. In addition, a fusion protein containing Prx was produced in vitro. LC-ESI-MS analysis showed that four peptide fragments of the recombinant protein were identical to the corresponding sequence of F. chinensis Prx. And the purified recombinant proteins were shown to reduce H2O2 in the presence of dithiothreitol. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The mitochondrial manganese superoxide dismutase gene in Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis: Cloning, distribution and expression

Manganese superoxide dismutase (MnSOD) plays an important role in crustacean immune defense reaction by eliminating oxidative stress. Knowledge on MnSOD at molecular level allows us to understand its regulatory mechanism in crustacean immune system. A novel mitochondrial manganese superoxide dismutase (mMnSOD) was cloned from hepatopancreas of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis by 3' and 5' rapid amplification of cDNA ends (RACE) PCR. The full-length cDNA consists of 1185 bp with a 660 bp open reading frame, encoding 220 amino acids. The deduced amino acid sequence contains a putative signal peptide of 20 amino acids. Sequence comparison showed that the mMnSOD of F. chinensis shares 88% and 82% identity with that of giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii and blue crab Callinectes sapidus, respectively. mMnSOD transcripts were detected in hepatopancreas, hemocytes, lymphoid organ, intestine, ovary, muscle and gill by Northern blotting. RT-PCR analysis indicated that mMnSOD showed different expression profiles in shrimp hemocytes and hepatopancreas after artificial infection with while spot syndrome virus (WSSV). In addition, a fusion protein containing mMnSOD was produced in vitro. LC-ESI-MS analysis showed that two peptide fragments (-GDVNTVISLAPALK- and -NVRPDYVNAIWK-) of the recombinant protein were identical to the corresponding sequence of M. rosenbergii mMnSOD, and the enzyme activity of the refolded recombinant protein was also measured. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The encysted dormant embryo proteome of Artemia sinica

The possibility of the brine shrimp Artemia to produce dormant embryo (cysts) in diapause is a key feature in its life history. In the present study, we obtained a proteomic reference map for the diapause embryo of Artemia sinica using two-dimensional gel electrophoresis with a pH range of 4-7 and a molecular weight range of 10-100 kDa. Approximately 233 proteins were detected, and 60 of them were analyzed by capillary liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Of these, 39 spots representing 33 unique proteins were identified, which are categorized into functional groups, including cell defense, cell structure, metabolism, protein synthesis, proteolysis, and other processes. This reference map will contribute toward understanding the state of the diapause embryo and lay the basis and serve as a useful tool for further profound studies in the proteomics of Artemia at different developmental stages and physiological conditions.

Proteomic analysis of differentially expressed proteins in lymphoid organ of Fenneropenaeus chinensis response to Vibrio anguillarum stimulation

To gain an insight into the function of shrimp lymphoid organ at protein level, we analyzed the proteome of lymphoid organ in healthy Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis (F. chinensis) through two-dimensional gel electrophoresis (2-DE) based proteomic approach. A total of 95 spots representing 75 protein entries were identified by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) with both online and in-house database. According to Gene Ontology (GO) annotation of biological process, the identified proteins were classified into 13 categories. Among them, approximately 36% of proteins related to cytoskeleton are noticeable. Then, a comparative proteomic approach was employed to investigate the differentially expressed proteins in lymphoid organ of Vibrio anguillarum-challenged F. chinensis. At 24 h post-injection (hpi), 17 differentially expressed protein spots were successfully identified, including 4 up-regulated protein spots (represent 4 proteins: cathepsin L protein similar to squid CG16901-PC, protein kinase C and protein similar to T-complex Chaperonin 5 CG8439-PA), and 13 down-regulated protein spots (represent 9 proteins: actin, beta-actin, cytoplasmic actin CyII, alpha tubulin, beta tubulin, protein similar to proteasome delta, vacuolar ATP synthase subunit B, elongation factor 2, carboxypeptidase B). These data may help us to understand the function of lymphoid organ and the molecular immune mechanism of shrimp responsive to pathogen infection. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cloning, expression and identification of ferritin from Chinese shrimp, Fenneropenaeus chinensis

Ferritin, the iron storage protein, plays a key role in iron metabolism. A cDNA encoding ferritin (FcFer) was cloned from hepatopancreas of Chinese shrimp, Fenneropenaeus chinensis. The predicted protein contains 170 amino acid residues with a predicted molecular weight (MW) about 19, 422.89 Da and theoretical isoelectric point (PI) of 4.73. Amino acid alignment of FcFer revealed 97% homology with Litopenaeus vannamei ferritin. Results of the RT-PCR showed that the expression of FcFer mRNA was up-regulated after shrimp was challenged with either white spot syndrome virus (WSSV) or heavy metal ions (Zn2+ and Cu2+) in the laboratory. A fusion protein containing FcFer was produced and the purified recombinant protein exhibited similar function of iron uptake in vitro. The result of in-gel digestion and identification using LC-ESI-MS showed that two peptide fragments (-DDVALPGFAK- and -LLEDEYLEEQVDS1KK-) of the recombinant protein were identical to the corresponding sequence of L. vannamei ferritin. The recombinant FcFer protein will be proved useful for study on the structure and function of ferritin in F chinensis. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

织纹螺（Nassarius spp.）体内河豚毒素来源的研究

近几十年来，国内沿海地区频繁发生食用织纹螺中毒事件，并导致数十人死亡，这一问题得到了政府相关部门的高度重视。但是，由于织纹螺毒性变化很大，毒素来源不清楚，因此很难预测食用织纹螺中毒事件的发生，这在很大程度上限制了对食用织纹螺中毒事件的有效监测和管理。目前，对于中国沿海有毒织纹螺体内河豚毒素（tetrodotoxin, TTX）的来源还未见过系统研究。本文选取中国沿海常见的半褶织纹螺（Nassarius semiplicatus）、纵肋织纹螺（N. variciferus）和拟半褶织纹螺（N. semiplicatoides sp. nov.）作为实验对象，从毒素的微生物来源与食物链来源这两个角度分别展开研究，以探讨织纹螺体内 TTX 的可能来源，为提出相应的预防管理措施提供科学依据。 首先，我们先后从曾发生过中毒事件的江苏盐城和连云港采集了织纹螺样品，通过小鼠生物测试法和液-质联用分析技术（LC-MS），对织纹螺的毒性和毒素组成进行了测试和分析，分离培养了织纹螺体内及其生活环境中的细菌，应用河豚毒素单克隆抗体酶联免疫检测方法（ELISA）对细菌的产毒情况进行了测试，并通过 16S 核糖体（rRNA）部分基因序列测定对细菌种类进行了初步的分析。研究发现，采自江苏盐城和连云港的半褶织纹螺的毒性分别约为 2 MU/g 和 200 MU/g 组织，体内的毒素成分是河豚毒素及其同系物。从盐城的半褶织纹螺及其生活环境分离的菌株中随机挑出 14 个菌株中，9 个菌株河豚毒素检测结果呈现阳性。从连云港高毒性半褶织纹螺消化腺中分离到的 45 个菌株中，阳性菌株有 21 个。但是，有毒菌株毒素含量较低，毒素含量范围是 15-184ng/g。通过 16S rDNA 部分序列的测序结果发现，大部分有毒菌株与弧菌属（Vibrio）的细菌在遗传序列信息上比较相近。其余有毒菌株分别与希瓦氏菌属（Shewanella）、海单胞菌属（Marinomonas）、黄杆菌属（Tenacibaculum）、动性菌属（Planococcus）、发光杆菌属 (Photobacterium)和气单胞菌属（Aeromonas）的遗传序列比较相近。其中与海单胞菌属、动性菌属和发光杆菌属亲缘关系较近的产毒细菌是首次报道。这一研究表明织纹螺体内及其生活环境中的存在产河豚毒素的细菌，但由于产毒素的量较低，因此可能在织纹螺体内河豚毒素的产生和累积过程并不发挥主要作用。 织纹螺作为一类腐食性的海洋动物，也有可能通过进食含有河豚毒素的生物而累积河豚毒素。对此，我们开展了高毒性半褶织纹螺的室内培养实验，以及河豚毒素在不同种类织纹螺体内的累积和排出的模拟实验，并定期采样，通过液相色谱与串联质谱联用技术（LC-MS/MS）对织纹螺体内河豚毒素及其同系物的含量变化情况进行了分析。室内培养实验发现，从连云港赣榆县采集的高毒性半褶织纹螺，在实验初期，体内毒素含量呈下降的趋势，但从 7月上旬开始，毒素含量突然快速上升，与连云港赣榆县野外采集的织纹螺的毒素含量表现出相似的变化趋势。河豚毒素在不同种织纹螺体内的累积和排出的模拟实验发现，通过投喂高毒性的河豚鱼肝脏（毒性为5×103 MU/g），纵肋织纹螺在一段时间内能够快速累积少量的河豚毒素。当停止投喂有毒河豚鱼肝脏后，毒素含量会快速下降。而在曾导致中毒事件的拟半褶织纹螺中，投喂有毒河豚鱼的肝脏后，其体内毒素含量只有缓慢增加。但在投喂无毒的河豚鱼肝脏后，其毒性却出现了快速增加的现象，这与该地区野外样品的毒性变动状况类似。这些发现显示高毒性半褶、拟半褶织纹螺体内的河豚毒素应当不是食物链累积的结果，而可能是由其自身产生。并且，毒素含量的变化具有一定的生物节律，有可能与产卵、繁殖等自然节律相关。 通过对半褶、纵肋和拟半褶织纹螺的研究工作可以认为，产河豚毒素的细菌不是织纹螺体内河豚毒素的主要来源，并且毒素也不是来自其摄食的食物，推测可能主要是由织纹螺自身产生。织纹螺所表现出的河豚毒素含量的季节性变化，极有可能与产卵、繁殖等自然节律相关，这些发现为预防和管理食用织纹螺中毒事件提供了科学依据。但是，本研究并未完全阐明织纹螺体内河豚毒素的来源，对于织纹螺体内河豚毒素的确切来源以及河豚毒素的代谢和转化机制，还有待于更加深入地研究工作。

海洋藻类功能性蛋白质的纯化、鉴定及其应用的研究

使用膨化柱和离子交换或羟基磷灰石柱层析相结合的方法，分别从多管藻、坛紫菜及钝顶螺旋藻中分离纯化了R-藻红蛋白溶液和C-藻蓝蛋白。光谱检测及电泳分析结果证明完全符合经典的藻胆蛋白纯度标准。彭化床最突出的优点是克服了常规分离方法堵塞色谱柱的难题，纯化速度快、产量高、不需要常规色谱方法所要求的填料的平衡及粗提液的预处理，仅需一步操作就可以得到满足一般食品添加剂纯度要求的藻胆蛋白，极大地简化了后续的纯化程序，减少了分离纯化的步骤和时间，而其产率及纯度均高于常规的藻胆蛋白分离方法。这同时也降低了藻胆蛋白分离纯化的成本。 本文通过戊二醛或环氧氯丙烷交联的方法，合成了四种壳聚糖-氨基酸共聚小球。并选取吸附性好的戊二醛交联孔球和戊二醛交联微球系统测定了其对R-藻红蛋白和C-藻蓝蛋白的吸附和缓释性能。 纯化了藓羽藻中与其细胞器团聚密切相关的一种凝集素并进行了部分性质的鉴定。N端前15个氨基酸序列及LC-ESI-MS质谱分析结果证明此凝集素属于一种新的蛋白质族。实验证明，凝血活性与细胞器团聚活性并不完全依赖于此凝集素分子相同的结构域。 通过异双功能试剂SPDP处理藓羽藻凝集素使之衍生化，DTT处理R-PE在其分子内引入外源巯基，然后将活化的R-藻红蛋白与凝集素进行交联反应。交联产物经凝胶过滤纯化并检测，但电泳及荧光显微镜检测结果并不能证明交联探针的成功制备。

中华卤虫滞育卵发育和重金属刺激相关蛋白质组学研究

卤虫(Artemia)是一种广温、耐高盐的小型甲壳动物，广泛分布于内陆盐湖和沿海盐田中。卤虫的无节幼体作为重要的蛋白优质饵料，被广泛的应用于水产养殖生产。卤虫具有特殊的生物学特性，是研究甲壳动物胚胎发育的良好的实验材料，同时也是一种研究动物抗逆机制的模式动物。卤虫有卵生和卵胎生两种繁殖后代的方式，当环境条件适宜时，卤虫倾向于采取卵胎生方式，即直接产生无节幼体；而在恶劣的环境条件下，卵生方式占主要地位，产生处于滞育状态的、具有复杂外壳的休眠卵。卤虫的滞育卵具有独特的生物学特性和特殊的生理生化特点。其发育停滞，细胞分裂停止，酶活力下降，代谢活动受到抑制并可耐受各种极端恶劣环境，如缺氧、低温、紫外线、干燥等。即使在最适的环境中滞育卵的孵化率也很低，只有受到某些特定的非生物信号的刺激才自能终止这种滞育状态，恢复生理代谢；当环境条件适宜时，能够继续发育孵化成无节幼体。因此，卤虫的滞育卵在卤虫的整个生活史中占有重要的地位。另一方面，卤虫是极端环境生物，能够抵抗各种恶劣环境胁迫刺激，因此是研究抗逆机理的良好的实验动物。 本论文利用蛋白质组学技术，研究了卤虫滞育卵及滞育卵发育过程中的蛋白质组表达情况，并研究了卤虫幼体在重金属刺激后蛋白表达的变化情况。得到如下结果： 建立了中华卤虫滞育卵可溶性总蛋白的双向凝胶电泳对照图谱。在pH 4–7、分子量10-100 kDa范围内，检测到约 233个蛋白点，并利用高效液相色谱-质谱联用（LC-ESI-MS/MS）技术鉴定了其中的48个丰度较大及感兴趣的蛋白点，根据这些蛋白的生物学功能进行分类，功能类别包括细胞防御蛋白、抗氧化蛋白、细胞骨架蛋白、代谢相关蛋白等。在卤虫滞育卵中共分离鉴定到6个分子量和等电点存在差异的小热休克蛋白p26的异构体，生物信息学分析表明该蛋白有三种不同的功能位点，分别是蛋白激酶C磷酸化位点，Casein 激酶II磷酸化位点及 N-myristoylation 位点。 采用低温脱水的方法对滞育卵进行激活刺激，并对活化卵和滞育卵蛋白表达图谱进行了对比分析。结果表明对卤虫滞育卵的激活刺激引起了其蛋白表达的明显变化。活化卵图谱中蛋白点总数比滞育卵中明显增多，特别是在pI<5.5范围内。约70个蛋白点在激活刺激后上调表达，包括部分只在激活卵中表达的蛋白；25个下调表达，包括部分只在滞育卵中表达的蛋白；其余约60％（占滞育卵蛋白点数目百分比）的蛋白点表达量基本恒定。热休克蛋白家族、抗氧化蛋白家族成员等蛋白变化明显，小热休克蛋白p26、小热休克蛋白ArHsp21蛋白以及过氧化物还原酶异构体在激活卵中特异表达。 活化卵孵化过程中不同发育时期的蛋白表达又呈现出不同的特点，分别在孵化后6h、12h、18h和24h的蛋白质组学图谱上检测到267、285、195和210个蛋白点。孵化后6h和12h休眠卵蛋白表达个数相对较多，与胚胎发育过程中的器官发生和剧烈的形态变化相适应；孵化后18h和24h休眠卵蛋白表达明显下降，部分蛋白的表达关闭，部分蛋白开始富集表达。 利用双向凝胶电泳技术分析了中华卤虫幼体受到急性硫酸铜刺激后的蛋白表达变化情况。通过图谱对比分析，检测到了5mM硫酸铜刺激24h后，卤虫幼体中14个差异表达的蛋白点。利用LC-ESI-MS/MS技术鉴定了其中的7个蛋白，其中3个蛋白上调表达，分别是热休克蛋白70（7.5倍）, 肌动蛋白（2.3倍）和伴侣分子亚基1（3.0倍）。3个蛋白下调表达，分别是：精氨酸激酶（2.8倍）, 延伸因子2 (2.0倍） 和富含甘氨酸蛋白(2.0倍）。硫酸铜刺激后特异表达的一个蛋白被鉴定为过氧化物还原酶(Peroxiredoxin，Prx)。根据质谱检测提供的蛋白肽段信息和其他生物过氧化物还原酶保守氨基酸序列设计简并引物，结合RACE技术，从中华卤虫幼体中克隆到了过氧化物还原酶基因，该基因的cDNA全长为756个碱基，其中开放阅读框为594个碱基，编码198个氨基酸，其蛋白理论分子量为22.0 kDa，理论等电点为6.98。多序列比对结果显示中华卤虫Prx基因的推导氨基酸序列与美国卤虫和中国对虾的同源性高达98%和94%。实时荧光定量PCR结果显示，硫酸铜刺激后，该基因在卤虫无节幼体中的转录水平明显升高，在24h达到正常水平的3.0倍。

应用单细胞PCR方法研究胶州湾一株鳍藻的遗传特征

近年来，分子生物学技术与方法被越来越多地应用于有害赤潮研究。其中，单细胞PCR方法是对难以室内培养的有害赤潮藻种进行遗传特征研究的一项重要技术。本实验尝试建立微藻的单细胞PCR方法，并将其应用于鳍藻研究。 应用室内培养的亚历山大藻，研究了微藻的单细胞PCR方法，并对藻细胞的固定和保存方法进行了比较。结果表明，浮游植物研究中常用的甲醛固定方法只能用于短期保存样品（少于5天），而乙醇固定、鲁格氏液固定、或者在-20℃下冷冻保存的样品，在较长的时间后（60天）仍可以得到比较理想的PCR扩增结果。 应用单细胞PCR方法，对青岛近海采集的鳍藻进行了研究，扩增并测定了包括核糖体大亚基（LSU）rDNA的5’端D1-D2区序列，以及5.8S rDNA和ITS区的部分序列信息。通过分析软件对所得到的鳍藻序列信息与基因库中已知的鳍藻序列信息进行了分析与对比。根据ITS和LSU序列信息构建的系统进化树都显示，本文采集的鳍藻藻种与国外报道的圆形鳍藻聚为一支，初步确定采集的鳍藻应为圆形鳍藻，对该藻种形态学特征的观察也支持这一结果。该藻种部分LSU rDNA序列与欧洲同种鳍藻相似度达到99%,与其它等鳍藻遗传距离在18%-20%之间。测定的ITS区序列与同种圆形鳍藻有62个碱基的差异，与LSU rDNA序列相比，ITS序列变异更大。应用LC-MS方法对该鳍藻的进行了DSP毒素分析，结果未检测到OA或DTX1毒素。 这是我国首次应用单细胞PCR方法对鳍藻开展的研究工作，首次报道了我国鳍藻的核糖体部分序列信息。圆形鳍藻在青岛近海海域是初次报道，显示了单细胞PCR方法在鳍藻研究中的重要意义。

中国沿海典型区域织纹螺毒性及毒素成分研究

织纹螺（Nassarius spp.）味道鲜美，是中国及其它一些亚洲国家沿海地区居民习惯食用的一种水产品。但是，近几十年来，中国沿海频繁发生食用织纹螺中毒事件，严重威胁着人们的身体健康和生命安全。加之人们对织纹螺体内的毒素成分、来源及其毒性变化规律还没有清晰的认识，因此难以有效预防和控制食用织纹螺引起的中毒事件。本文根据文献报道，在中国沿海食用织纹螺中毒事件多发的典型区域，包括江苏省的连云港市和盐城市、浙江省的舟山市和宁波市、福建省的宁德市、厦门市和莆田市设立了监测点，于2006年和2007年间进行了连续采样，应用小鼠生物测试法调查了织纹螺毒性的消长情况，并利用高效液相色谱-质谱联用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）和高效液相色谱技术（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）对织纹螺体内的毒素成分进行了分析。 实验结果表明，2006年于江苏省盐城市射阳海域采集的织纹螺样品中，阳性样品检出率为56%，毒性在2-5 MU/g组织（湿重）之间变化，在2007年于同地采集的8个样品中，除一个样品毒性为3.14 MU/g组织（湿重）以外，其余样品均表现为阴性；而2007年采集自连云港市赣榆海域的织纹螺样品，在采样期间则呈现出极高的毒性，最高达到846.52 MU/g 组织（湿重），毒性在监测期间呈“M”状波动，在5月和7月下旬出现两个毒性高峰。2006年于浙江省宁波市象山港采集的织纹螺样品中，阳性样品检出率为25%，毒性均在2.5 MU/g组织（湿重）左右；而同年采集自舟山市定海的织纹螺样品中，阳性样品检出率为100%，最高毒性达18.40 MU/g组织（湿重），毒性在监测期间也呈“M”状波动，高峰期出现在6月初和7月底。2006年3-9月采集自福建省宁德霞浦、厦门同安和莆田涵江采集的织纹螺样品中，阳性样品检出率分别为20%、43%和14%，除7月中旬采集自宁德霞浦的一个样品毒性达到16.19 MU/g组织（湿重）之外，其余样品毒性均在2-5 MU/g组织（湿重）间波动。从阳性样品的时间分布规律来看，3月份和6、7月份是阳性样品集中出现的时期。根据以上调查结果可以看出，织纹螺的毒性消长呈现出较明显的地域性和季节性特征，不同地区的织纹螺毒性存在差异，而同一区域织纹螺毒性的消长则表现出明显的季节性集中趋势。除了2007年采集自连云港赣榆的织纹螺样品毒性与其平均个体组织重量有相似的变化趋势以外，其余地区的织纹螺样品毒性和个体大小无明显相关性。 利用LC-MS和HPLC技术对织纹螺样品中的毒素成分进行了分析，确定河豚毒素（tetrodotoxin, TTX）及其同系物（trideoxyTTX，4-epi-TTX，anhydroTTX，oxoTTX）是所采集织纹螺中的主要致毒成分，样品中没有检测到麻痹性贝毒毒素（Paralytic Shellfish Poison, PSP）。自不同地区采集的织纹螺中毒素成分基本一致，但组成存在一定差异。其中，采自江苏省连云港赣榆和浙江省舟山定海的织纹螺样品中，trideoxyTTX是主要的成分，其次是TTX；而从其它采样地点采集的织纹螺中，TTX都是主要的毒素成分，其次才是trideoxyTTX及其它同系物。对采集自江苏省连云港赣榆和浙江舟山定海的织纹螺体内毒素的解剖学分布进行了分析，结果表明肌肉、消化腺和剩余部分中的毒素组成基本一致，其中trideoxyTTX是主要的毒素成分，其次为TTX，但采自浙江舟山的织纹螺剩余部分中的TTX是主要的毒素成分。在监测期间，各组织中的毒素组成没有明显变化，但毒素含量随季节变化表现出了一定的差异。 综上所述，在中国沿海典型区域开展的织纹螺毒性调查结果表明其毒性消长具有一定的地域性和季节性特征。分析结果显示织纹螺体内的毒素成分是河豚毒素及其同系物，采自不同区域的织纹螺体内毒素成分基本一致，但毒素组成稍有差异。对织纹螺中毒素的解剖学分布研究显示，各组织中的毒素含量随季节变化而表现出一定差异，但毒素组成没有明显的季节性变化。这些结果显示中国沿海的织纹螺应具有相似的毒素来源，研究结果将为相关部门有效监测、预防和控制食用织纹螺中毒事件提供有力的科学依据。

对虾暴发性病害的流行病学研究及养殖扇贝大规模死亡的病原病理分析

本文主要从病理病原的角度研究了中国对虾、栉孔扇贝和海湾扇贝大规模死亡的原因，同时，对中国对虾暴发性病害的流行病学特点及传播机制进行了探讨。中国对虾暴发性病害主要由对虾白斑综合症病毒（WSSV）引起。利用病虾的血淋巴，进行病毒的分离纯化，可以最大限度地降低对虾组织中有机物的干扰，提高WSSV的纯度，同时减少了提取步骤和处理时间，病毒粒子更完整、活力更高。带病毒的组织液经过TritonX-100处理后，可得到较完整，纯度较高的病毒核酸。对虾白斑综合症病毒在灭菌海水中经过15天（22 ℃）便失去感染力；WSSV对紫外线比较敏感，经过紫外线（15W，波长253.7nm，20cm距离）照射20min后，全部失活。在对虾病毒人工感染试验中，采用LC＿（50）法和紫外分光光度计法对感染病毒进行定量，其中，LC＿（50）能够较准确地反映病毒粒子的活力，而紫外分光光度计测得的病毒悬液浓度易受病毒悬液中杂质的干扰，误差相对较大。环境温度对对虾白斑病的暴发有重要影响，水温在9－13 ℃时，感染病毒的健康虾可以成为病毒的携带者，但不发病；18－22 ℃时，人工感染的健康虾无论采取投喂、浸泡还是注射的侵染方式，均发病死亡。WSSV对不同种类对虾具有不同的致病力，通过试验发现，在常见的对虾种类中，南美白对虾对WSSV的抵抗力大于中国对虾和鹰爪虾。本文利用PCR及电镜技术，对中国对虾染病亲虾的卵巢和各期卵及其刚孵化出的无节幼体进行了病毒检测，染病亲虾刚产的卵及未产出的卵均没有发现病毒存在，在卵巢的结缔组织中检测到病毒存在，刚孵化出的无节幼体PCR检测结果呈阳性，电镜下观测到有病毒样颗粒侵染无节幼体的上层表皮组织。在卵黄内及卵膜的内外层均未检测到病毒，没有发现病毒经卵内及卵膜传播的证据。病毒很可能是在无节幼体期进入对虾体内的。通过PCR及电镜检测发现，对虾养殖环境中的脊尾白虾、日本美人虾、野生螺类、小杂蟹体内均有WSSV存在，说明这些环境生物可能是对虾病毒的中间宿主或保存宿主，在虾病的暴发中起重要传播作用。通过对对虾的养殖海水进行不同级别的过滤发现，虾池中微型生物的数量对WSSV的传播也有一定的影响，在对虾养殖过程中，利用20cm绢网过滤海水，可有效降低WSSV的传播。通过组织病理分析和电镜观察，发现在濒死的栉孔扇贝和海湾扇贝体内有寄生原核生物－类立克次氏体（RLO），同时还发现少量的病毒粒子。病理学研究表明，类立克次氏体（RLO），造成栉孔扇贝组织细胞严重病变，可能是引起栉孔扇贝大规模死亡的重要原因。

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。

黄海浮游动物功能群的研究

浮游动物在海洋生态系统物质循环和能量流动中起着至关重要的作用。浮游动物物种组成、生物量和次级生产力的变化会改变生态系统的结构和功能。在黄海生态系统中如何描述这个过程，并使它易于模拟是本论文的研究目的。生物量和生产力是海洋生态系统食物网的基础。谁是浮游动物生物量和次级生产力的基础？哪些种类在生态系统中起关键作用？这些问题在黄海这样的温带陆架边缘海区很难回答，原因是物种组成、生物量和生产力的季节变化显著。因此，在对黄海食物产出的关键过程进行模拟时，需要应用既准确又简便的方法来对浮游动物群落的生态过程进行模拟。在对黄海浮游动物群落结构和物理海洋学特征进行充分的分析之后，浮游动物功能群的方法被确定用来进行黄海生态系统结构和功能的模拟。 根据浮游动物的粒径、摄食习性和营养功能，黄海浮游动物被分为6个功能群：大型浮游甲壳动物功能群（Giant crustacean，GC）、大型桡足类功能群（Large copepods, LC）、小型桡足类功能群（Small copepods，SC）、毛颚类功能群（Chaetognaths）、水母类功能群（Medusae）和海樽类功能群（Salps）。GC、LC和SC是按照粒径大小而划分的功能群，他们是高营养层次的主要食物资源。毛颚类和水母类是两类胶质性的肉食性浮游动物功能群，他们与高营养层次竞争摄食饵料浮游动物；海樽类与其他浮游动物种类竞争摄食浮游植物，而本身的物质和能量却不能有效的传递到高营养层次。本文研究报道了浮游动物各功能群的时空分布、基于浮游动物动能群的黄海生态区划分、饵料浮游动物功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力以及中华哲水蚤（Calanus sinicus）的摄食生态学。 春季，浮游动物生物量为2.1 g m–2，GC、LC和SC对生物量的贡献率分别为19, 44 和 26%。高生物量的LC和SC功能群主要分布于山东半岛南岸的近岸海域，而GC主要分布在远岸站位。夏季，浮游动物的生物量为3.1 g m–2，GC贡献了73%。GC、LC和SC主要分布在黄海的中部海域。秋季，浮游动物生物量为1.8 g m–2，GC、LC和SC的贡献率相似，分别为36, 33和23%，高生物量的GC和LC分布在黄海中部，而SC主要分布在远岸站位。GC和LC是冬季浮游动物生物量（2.9 g m–2）的优势功能群，分别贡献率了57%和27%，高生物量的GC、LC和SC都分布在黄海的中部海域。与GC、LC和SC相比，毛颚类生物量较低，主要分布于黄海的中北部海域。水母类（本文中指小型水母类）和海樽类斑块分布明显，主要分布于黄海沿岸和北部海域。属于不同功能群的约10个种类为浮游动物的优势种，控制着浮游动物群落的动态。 春季，黄海可以被分成4个浮游动物生态区，浮游动物生物量的分布中心位于山东半岛南岸近岸海域，与第一个生态区相对应，LC和SC在分布中心起主要的控制作用；夏、秋和冬季，黄海分别被分成3、4和3个生态区，浮游动物生物量的分布中心均位于黄海的中部海域，均与各季节的第一个生态区相对应，GC和LC是分布中心生态区的优势功能群，对分布中心起主要的控制作用。黄海冷水团（YSCBW）在GC、LC和SC的空间分布模式中起着重要的作用。黄海不同季节浮游动物生态区的空间分布模式及生态区中起控制作用的优势功能群类别有着重要的生态学意义。 我们将饵料浮游动物功能群细化为0.16–0.25 mm、0.25–0.5 mm、0.5–1 mm、1–2 mm和 >2 mm5个粒径组。应用生物能量学的方法研究了不同粒径浮游动物的生产力。结果表明：浮游动物次级生产力5月份最高，为91.9 mg C m–2 d–1，其次是6月和9月，分别为75.6 mg C m–2 d–1和65.5 mg C m–2 d–1，8月、3月和12月较低，仅为42.3 mg C m–2 d–1、35.9 mg C m–2 d–1和27.9 mg C m–2 d–1。根据这些结果，黄海浮游动物年次级生产力为18.9 g C m–2 year–1。0.16–0.25 mm和 0.25–0.5 mm 两个粒径组对浮游动物次级生产力的贡献率为58–79%，即相对应的SC功能群的周转率（P/B, 0.091–0.193 d–1）要高于GC和LC。 黄海毛颚类功能群的优势种类为强壮箭虫（Sagitta crassa）、纳嘎箭虫（S. nagae）、肥胖箭虫（S. enflata）和百陶箭虫（S. bedoti）。我们对这四种箭虫的生产力和对浮游动物生物量和生产力的摄食压力进行了研究。结果表明：黄海毛颚类总的生物量为98–217 mg m–2，总的生产力为1.22–2.36 mg C m–2 d–1。黄海毛颚类的生物量占浮游动物总生物量的6.35–14.47%，而生产力仅占浮游动物总生产力的2.54–6.04%。强壮箭虫和纳嘎箭虫是黄海毛颚类功能群的绝对优势种，控制着黄海毛颚类群落的动态。黄海毛颚类总的摄食率为4.24–8.18 mg C m–2d–1，对浮游动物现存量和生产力总的摄食压力分别为为0.94%和12.56%。黄海冬季，浮游动物的现存量和生产力为0.4 g C m–2和0.026 g C m–2d–1，而毛颚类的摄食压力却达到了全年的最大值，为1.4%和20.94%。因此，毛颚类的摄食可能对冬季浮游动物群落结构造成重要的影响。通过不同体长组箭虫的摄食率可以推断，黄海毛颚类全年主要摄食小型桡足类，对SC功能群的摄食压力最大。但是在夏季黄海冷水团形成的月份，毛颚类对前体长为2 mm的LC功能群中的种类摄食压力也较大，但此时，由于优势种中华哲水蚤进入滞育阶段，因此毛颚类的摄食会对其种群数量造成严重的影响。 中华哲水蚤在春、秋季的摄食率分别为2.08–11.46和0.26–3.70 µg C female–1 day–1，与微型浮游生物的现存量呈显著的正相关。春季，在黄海的北部，中华哲水蚤通过摄食微型浮游生物吸收的碳量能够满足其代谢和繁殖需求，而在黄海的南部和秋季黄海冷水团锋区附近，中华哲水蚤必须通过摄食其他类型的食物资源来维持其代谢和生殖需求。较低的摄食率、无产卵以及种群中CV期桡足幼体占优势表明，秋季中华哲水蚤在黄海冷水团区域内处于滞育状态。中华哲水蚤优先摄食微型原生动物，并且春季中华哲水蚤总的生长效率（GGE, 3–39%）与食物中微型原生动物的比例呈显著的正相关，表明微型原生动物具有较高的营养价值。但是，因较低的产卵率（0.16–12.6 eggs female–1 day–1）而导致的中华哲水蚤较低的总生长效率（13.4%），可能就是由于其食物中的必需营养成分含量不足（或缺乏）造成的。 本文从生物量的角度，对黄海浮游动物各功能群的时空分布、生态区划分进行了研究报道，对GC、LC和SC功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力和中华哲水蚤的摄食生态学进行了较为深入的研究，这些结果为黄海食物产出的关键过程的模拟提供了基础资料。今后的研究重点应搞清楚黄海水母类对浮游动物次级生产力的摄食压力和海樽类在食物产出模型中产生的负效应的程度，浮游动物各功能群的组成、季节变化和空间分布模式的长期变化，尤其是在气候变化和人类活动的影响下，将是今后研究的重点。

Toxicity of lead, cadmium and mercury on embryogenesis, survival, growth and metamorphosis of Meretrix meretrix larvae

In order to assess the toxicity of heavy metals on the early development of Meretrix meretrix, the effects of mercury (Hg), cadmium (Cd) and lead (Pb) on embryogenesis, survival, growth and metamorphosis of larvae were investigated. The EC50 for embryogenesis was 5.4 mu g l(-1) for Hg, 1014 mu g l(-1) for Cd and 297 mu g l(-1) for Pb, respectively. The 96 h LC50 for D-shaped larvae was 14.0 mu g l(-1) for Hg, 68 mu g l(-1) for Cd and 353 mu g l(-1) for Pb, respectively. Growth was significantly retarded at 18.5 mu g l(-1) (0.1 mu M) for Hg, 104 mu g l(-1) (1 mu M) for Cd and 197 mu g l(-1) (1 mu M) for Pb, respectively. The EC50 for metamorphosis, similar to 48 h LC50, was higher than 96 h LC50. Our results indicate that the early development of M. meretrix is highly sensitive to heavy metals and can be used as a test organism for ecotoxicology bioassays in temperate and subtropical regions.