Seawater carbonate chemistry and biological processes of bivalve shellfish Mercenaria mercenaria and Argopecten irradians during experiments, 2011

The combustion of fossil fuels has enriched levels of CO2 in the world's oceans and decreased ocean pH. Although the continuation of these processes may alter the growth, survival, and diversity of marine organisms that synthesize CaCO3shells, the effects of ocean acidification since the dawn of the industrial revolution are not clear. Here we present experiments that examined the effects of the ocean's past, present, and future (21st and 22nd centuries) CO2concentrations on the growth, survival, and condition of larvae of two species of commercially and ecologically valuable bivalve shellfish (Mercenaria mercenariaand Argopecten irradians). Larvae grown under near preindustrial CO2concentrations (250 ppm) displayed significantly faster growth and metamorphosis as well as higher survival and lipid accumulation rates compared with individuals reared under modern day CO2 levels. Bivalves grown under near preindustrial CO2 levels displayed thicker, more robust shells than individuals grown at present CO2 concentrations, whereas bivalves exposed to CO2 levels expected later this century had shells that were malformed and eroded. These results suggest that the ocean acidification that has occurred during the past two centuries may be inhibiting the development and survival of larval shellfish and contributing to global declines of some bivalve populations.

Seawater carbonate chemistry and survival of mollusks: Mercenaria mercenaria, Argopecten irradians, and Crassostrea virginica during experiments, 2009

We present experiments that examined the metamorphosis, growth, and survivorship of larvae from three species of commercially and ecologically valuable shellfish (Mercenaria mercenaria, Argopecten irradians, and Crassostrea virginica) at the levels of CO2 projected to occur during the 21st century and beyond. Under CO2 concentrations estimated to occur later this century (~66 Pa, 650 ppm), M. mercenaria and A. irradians larvae exhibited dramatic declines (>50%) in survivorship as well as significantly delayed metamorphosis and significantly smaller sizes. Although C. virginica larvae also experienced lowered growth and delayed metamorphosis at ~66 Pa CO2, their survival was only diminished at ~152 Pa CO2. The extreme sensitivity of larval stages of shellfish to enhanced levels of CO2 indicates that current and future increases in pelagic CO2 concentrations may deplete or alter the composition of shellfish populations in coastal ecosystems.

The Status of Eelgrass, Zostera marina, as Bay Scallop Habitat: Consequences for the Fishery in the Western Atlantic

Zostera marina is a member of a widely distributed genus of seagrasses, all commonly called eelgrass. The reported distribution of eelgrass along the east coast of the United States is from Maine to North Carolina. Eelgrass inhabits a variety of coastal habitats, due in part to its ability to tolerate a wide range of environmental parameters. Eelgrass meadows provide habitat, nurseries, and feeding grounds for a number of commercially and ecologically important species, including the bay scallop, Argopecten irradians. In the early 1930’s, a marine event, termed the “wasting disease,” was responsible for catastrophic declines in eelgrass beds of the coastal waters of North America and Europe, with the virtual elimination of Z. marina meadows in the Atlantic basin. Following eelgrass declines, disastrous losses were documented for bay scallop populations, evidence of the importance of eelgrass in supporting healthy scallop stocks. Today, increased turbidity arising from point and non-point source nutrient loading and sediment runoff are the primary threats to eelgrass along the Atlantic coast and, along with recruitment limitation, are likely reasons for the lack of recovery by eelgrass to pre-1930’s levels. Eelgrass is at a historical low for most of the western Atlantic with uncertain prospects for systematic improvement. However, of all the North American seagrasses, eelgrass has a growth rate and strategy that makes it especially conducive to restoration and several states maintain ongoing mapping, monitoring, and restoration programs to enhance and improve this critical resource. The lack of eelgrass recovery in some areas, coupled with increasing anthropogenic impacts to seagrasses over the last century and heavy fishing pressure on scallops which naturally have erratic annual quantities, all point to a fishery with profound challenges for survival.

History of Molluscan Fishery Regulations and the Shellfish Officer Service in Massachusetts

Oysters, Crassostrea virginica, and softshell clams, Mya arenaria, along the Massachusetts coast were harvested by European colonists beginning in the 1600’s. By the 1700’s, official Commonwealth rules were established to regulate their harvests. In the final quarter of the 1800’s, commercial fishermen began harvesting northern quahogs, Mercenaria mercenaria, and northern bay scallops, Argopecten irradians irradians, and regulations established by the Massachusetts Legislature were applied to their harvests also. Constables (also termed wardens), whose salaries were paid by the local towns, enforced the regulations, which centered on restricting harvests to certain seasons, preventing seed from being taken, and personal daily limits on harvests. In 1933, the Massachusetts Legislature turned over shellfisheries management to individual towns. Local constables (wardens) enforced the rules. In the 1970’s, the Massachusetts Shellfish Officers Association was formed, and was officially incorporated in 2000, to help the constables deal with increasing environmental problems in estuaries where fishermen harvest mollusks. The constables’ stewardship of the molluscan resources and the estuarine environments and promotion of the fisheries has become increasingly complex.

中国北方海域扇贝产品质量的比较研究

由于局部养殖环境质量恶化和病害频发的困扰，严重影响了我国扇贝养殖产量、质量和出口创汇。针对扇贝养殖面临产品质量不高等问题，系统评估我国扇贝产品质量十分必要。本文以我国北方海域海湾扇贝Argopecten irradians和栉孔扇贝Chlamys farreri为研究对象，较为系统地研究了大连湾、秦皇岛、莱州湾、烟台、威海、胶州湾、胶南等七海域扇贝质量，包括营养品质、重金属富集、麻痹性贝毒污染三个方面。 研究结果表明，栉孔扇贝的蛋白质营养优于海湾扇贝，而脂类营养则低于海湾扇贝，海湾扇贝在不同海域的主成分分析可以看出，地理位置接近的海域营养状况比较相似，各海域的综合营养品质依次为：莱州湾＞烟台＞大连湾＞秦皇岛＞威海＞胶州湾＞胶南； 重金属含量存在组织差异性，贝边的含量总是高于贝柱，取自同一海域的栉孔扇贝的重金属含量高于海湾扇贝，六种重金属的平均含量排序为：Zn＞Cu＞Cd＞As＞Pb＞Hg，部分海域扇贝Cd和Zn有超标现象，两种重金属分别超标1.41～17.28倍和1.24～1.59倍，Hg、Pb、As和Cu均未超标； 用小白鼠生物测试法对扇贝内脏团、贝柱和其他组织的贝毒含量进行测定，结果仅在秦皇岛和大连湾海湾扇贝的内脏团中检测出麻痹性贝毒，其毒力分别为2.17 Mu•g -1和2.48 Mu•g -1，未超过食用安全标准（4 Mu•g -1），其他海域的样品均未检测到麻痹性贝毒的存在。

栉孔扇贝与海湾扇贝免疫学比较研究

扇贝是我国重要的海水养殖品种，但自1997年以来，养殖扇贝陆续爆发的大规模死亡，不但造成了巨大的经济损失，而且直接威胁到现有产业的生存和发展。引起扇贝大规模死亡原因是多方面的，其主要原因是病原滋生、养殖环境恶化和种质衰退。因此，深入研究扇贝免疫防御机制，探讨提高机体抗病力的有效途径和方法，改良种质和培育抗病品系，促进我国扇贝养殖业的健康、可持续发展。本文通过比较栉孔扇贝和海湾扇贝正常状态和重金属污染胁迫下相关免疫指标的变化及HSP70和HSP90在重金属胁迫后表达规律，以期更好的了解贝类的防御机制，为扇贝病害防治提供资料。 本研究采用流式细胞仪技术对栉孔扇贝和海湾扇贝血细胞死亡率、细胞吞噬率和呼吸爆发进行了测定，发现正常状态下两种扇贝的细胞死亡率相差不大，呼吸爆发的基础值相差也不大，而海湾扇贝细胞吞噬率显著高于栉孔扇贝。在血淋巴和肝胰腺中，海湾扇贝SOD、ACP酶活性均显著高于栉孔扇贝；海湾扇贝的MDA含量也高于栉孔扇贝，但差异不显著。鳗弧菌感染实验发现，海湾扇贝累积死亡率远低于栉孔扇贝。上述结果表明，海湾扇贝对细菌等异物的吞噬和杀灭能力以及机体自身的抗氧化能力高于栉孔扇贝，这为海湾扇贝比栉孔扇贝具有更高的抗逆性提供了证据。 不同浓度Pb2+刺激后，海湾扇贝血细胞的死亡率明显低于栉孔扇贝。海湾扇贝细胞吞噬率和呼吸爆发均高于栉孔扇贝。对两种扇贝体液免疫指标的测定发现，海湾扇贝的SOD、ACP活性和MDA含量均高于栉孔扇贝。结果表明，在Pb2+刺激下两种扇贝都处于重金属氧化胁迫下，其免疫系统均受到了影响，但相同剂量的Pb2+对两种扇贝的毒害程度不同，海湾扇贝受到的影响要低于栉孔扇贝。 采用同源克隆和cDNA 末端快速扩增（RACE）技术，从海湾扇贝血淋巴中克隆到了热休克蛋白90（AiHSP90）基因。AiHSP90的cDNA序列全长为2669bp，其中5' 非编码区（UTR）为90bp，3' UTR为44bp，开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）包括2175bp，2524-2528位AATAA为推测的AiHSP90基因的 mRNA 多聚腺苷酸加尾信号（Polyadenylation Signal）。开放阅读框编码724个氨基酸残基，推测的理论分子量为83.08 kDa，等电点为4.81。 利用荧光实时定量PCR 技术检测了AiHSP90基因在革兰氏阴性菌鳗弧菌和革兰氏阳性菌藤黄微球菌感染后不同时间点相对于β-actin基因的表达。在鳗弧菌和藤黄微球菌刺激后，除72h外AiHSP90均上调表达，在9h其mRNA表达达到最大值，分别约为空白组的6.8倍和3倍；随后随着时间的推移，其表达下降，在48h恢复到接近空白组的水平；到72h时降到最低点。鳗弧菌对AiHSP90的诱导比藤黄微球菌要高，这也反映出鳗弧菌对海湾扇贝有更强的毒力，诱导的HSP90表达也更强。本研究首次揭示出在软体动物中HSP90在细菌感染条件下的表达情况，结果表明海湾扇贝AiHSP90参与了机体对细菌感染的应答。 采用荧光实时定量PCR技术，对栉孔扇贝和海湾扇贝在不同浓度、不同种类重金属胁迫后HSP70和HSP90基因表达规律进行了比较。结果显示，镉和铅对栉孔扇贝处理10天后即诱导HSP70以较高水平表达，20天后镉处理组HSP70恢复到与对照接近的水平，而在铅处理组也呈现出下降的趋势。而海湾扇贝HSP70基因表达与栉孔扇贝恰好相反，处理20天后其HSP70表达才出现较高水平。铜离子处理对诱导两种扇贝HSP70的影响相似，对栉孔扇贝HSP70的诱导强度更大。对于同一种重金属，不同的浓度诱导的HSP70表达也各不相同。而对于HSP90，海湾扇贝在受到三种重金属刺激后HSP90的表达量均高于栉孔扇贝，而且长时间的刺激（20天）诱导了更高的HSP90基因表达。不同的浓度的同一种重金属离子诱导的HSP90表达也各不相同。这些结果表明，在重金属胁迫下HSP70以及HSP90在栉孔扇贝和海湾扇贝中均表现出不同的应答方式。结合前面海湾扇贝抗逆性较强的综合结果，两种扇贝热休克蛋白基因表达的比较提示我们栉孔扇贝HSP70的激烈反应预示着抗逆能力的不足，而海湾扇贝HSP90的高表达却预示着更强的抗逆能力，有待于更多应激实验如热刺激、病原刺激等的进一步验证。

海湾扇贝微卫星标记的开发及遗传连锁图谱的构建

海湾扇贝（Argopecten irradians）不连续分布于美国大西洋沿岸和墨西哥湾沿岸，自1982年以来北部亚种（A. i. irradians）和南部亚种（A. i. concentricus）被先后引进到中国，由于其生长速度快、繁殖周期短和适宜温度范围广的特点，迅速成为我国海水养殖的重要品种。近年来飞速发展的分子标记技术为优良品种的选育注入了新的活力，相对于传统的表型选择来说，标记辅助选择不易受环境的影响，尤其是对于低遗传力性状和后期表达的性状，能增强选择效率，提高选择的准确度，缩短育种周期。本文通过构建海湾扇贝微卫星富集文库获得大量的微卫星DNA序列，筛选多态的微卫星标记构建了海湾扇贝的遗传连锁图谱，并应用复合区间作图法对生长相关性状进行了QTL定位。 本研究利用富集文库-菌落原位杂交法筛选海湾扇贝微卫星DNA，吸附(AC)15和(AG)15探针的尼龙膜捕捉并富集含有微卫星序列的片段，菌落原位杂交结果显示阳性克隆率达到40%，测序比对后获得521个独立的阳性克隆，其中微卫星506个，小卫星15个。微卫星中，完美型248个，占49.0%，非完美型216个，占42.7%；复合型42个，占8.3%；AG/TC重复占大多数（356个，70.4%），AC/TG重复有150个（29.6%）。设计合成了382对引物，利用38个海湾扇贝个体对其中15个微卫星位点进行了遗传多样性评价，不同位点扩增得到的等位基因数从3到7个不等，期望杂合度和观测杂合度的范围分别为0.198~0.813和0.083~0.833，实验结果表明富集文库-菌落原位杂交法适合大规模筛选微卫星标记。 利用8个微卫星标记对海湾扇贝1个野生种群和3个养殖群体的遗传多样性与分化进行了比较和分析。8个位点共扩增得到35个等位基因，平均每个位点4.38个等位基因，平均有效等位基因数为2.30，平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.41和0.46。相比于野生群体（美国），养殖群体（北卡罗来那、浙江和胶南）的等位基因数和杂合度都有所降低，在封闭环境下养殖19代的浙江群体等位基因数丢失最严重，共有9个等位基因丢失（25.7%）。经过多代人工养殖后，海湾扇贝养殖与野生群体之间和养殖群体之间出现了明显的遗传分化，胶南群体与野生群体的遗传距离最大，而胶南群体与浙江群体的遗传距离已经超过了胶南群体（北部亚种）和北卡罗来那（南部亚种）群体的遗传距离，这种分化将有利于海湾扇贝的杂交选育。 利用167个微卫星标记和1个壳色标记，以海湾扇贝2个全同胞F1代为作图群体，构建了海湾扇贝的性别遗传连锁图谱。整合的雌性连锁图谱含有118个标记，覆盖了16个连锁群，每个连锁群含有的标记数目从4到16个不等，平均每个连锁群上有7.4个标记，图谱总长度为761.0 cM，标记间的平均间隔为8.55 cM，图谱的覆盖率为73.5%；整合雄性连锁图谱含有126个标记，覆盖了17个连锁群，每个连锁群含有的标记数目从2到11个不等，平均每个连锁群上有7.4个标记，图谱总长度为729.1 cM，标记间的平均间隔为6.75 cM，图谱的覆盖率为74.7%。雌性亲本的重组率高于雄性，雌雄亲本共享标记间的重组率比值为1.18：1。偏分离标记在性别间呈现不对称分布，雄性亲本的偏分离高于雌性亲本，可能与雄性亲本来源于亚种间杂交的遗传背景相关。 利用海湾扇贝微卫星遗传连锁图谱在两个作图家系中对5个生长性状的QTL进行了定位，5个生长性状的表型相关均达到极显著水平（P < 0.01），Pearson相关系数均超过0.781，总重、壳长、壳宽、壳高和壳重的QTL（LOD > 2.0）的数目分别为8、6、6、7和6个。这些QTL成簇分布于CC5家系的LG1、LG3、LG4、LG8和CC10家系的LG1、LG3、LG6、LG8、LG9连锁群，单个QTL可解释的表型方差为5.5%到29.2%，QTL成簇分布现象说明这些生长相关的性状可能具有共同的遗传基础，家系特异性QTL暗示在不同的遗传背景和环境下存在不同的主效QTL。本研究定位的QTL，尤其在两个家系中共享的QTL为下一步分子标记辅助选择提供了参考区间。

铬（VI）对海湾扇贝早期发育的影响

本文在23 ℃和31.6S条件下系统地研究了六价铬离子对海弯扇贝Argopecten irradians胚胎和不同发育阶段的幼虫的影响。海弯扇贝胚胎，早期D形幼早（刚孵化出的平均壳长为91μm的D形幼虫）和壳顶幼早对Cr~(8+)的敏感性各不相同。Cr~(6+)对胚胎孵化45hr的半数影响浓度EC_(50)为2614.57μg/L；对早期D形幼虫和壳顶幼虫48hr的半致死浓度LC_(50)分别为4343.26和2323.27μg/L。因此，其敏感性大小依次为：壳顶幼早 ＞ 胚胎 ＞ D形幼虫。眼点的幼虫在变态的过程中对Cr~(6+)的反应尤为敏感，低浓度（＜200μg/L）的Cr~(6+)对其变态则有很强的抑制作用，在831.19μg/L的Cr~(6+)作用下眼点幼虫的变态率仅为对照组的50％。Cr~(6+)对海湾贝D形幼虫的生长发育具有明显的抑制作用，随着Cr~(6+)浓度的升高，幼虫的生长速度逐渐减慢，死亡率逐渐升高，同一浓度的Cr~(6+)作用越长，毒性越大。Cr~(6+)对D形幼虫生长96hr和192hr的EC_(50)分别为1395.40和710.56μg/L。被Cr~(6+)污染的铒料（等鞭金藻Isochrysis galbana）亦可对海湾扇贝幼虫产生毒性影响，说明Cr~(6+)的性可通过铒料传递。AAS法分析表明Cr~(6+)在D形幼虫体内的累积随着外界Cr~(6+)浓度的升高而逐渐增多。根据海湾扇贝最敏感期－－壳顶幼虫期对Cr~(6+)的起始反应浓度，建议在海湾扇贝人工育苗过程中水质控制Cr~(6+)浓度应低于14μg/L。

亚历山大藻对海产贝类胚胎和蒙古裸腹溞的影响及致毒机制研究

本文研究了典型有毒赤潮藻——亚历山大藻(Alexandrium)对海湾扇贝(Argopecten irradians Lamarck)、文蛤(Meretrix meretrix Linnaeus)和太平洋牡蛎(Ostrea gigas Thunberg)受精卵孵化的影响和致毒机制以及对蒙古裸腹溞(Moina mongolica Daday)生命活动的影响。此外，还针对我国赤潮发生特点，模拟研究了我国东海大规模赤潮对菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum (Adams et Reeve)）受精卵孵化和蒙古裸腹溞种群数量的影响。 结果发现：8株产PSP毒素的亚历山大藻：塔玛亚历山大藻( ATHK, AT5-1, AT5-3, ATCI02, ATCI03)，链状亚历山大藻, A. lusitanicum、微小亚历山大藻和2株不产PSP毒素的相关亚历山藻(AC-1, AS-1)对海湾扇贝受精卵的孵化均有显著抑制作用，说明在亚历山大藻属中，这种抑制作用具有一定的普遍性，并与PSP毒素的产生无直接关系，表明存在非PSP毒素的其它毒性物质。一种PSP标准毒素STX也没有这种抑制作用，进一步证明该抑制作用与PSP毒素不直接相关。 相关亚历山大藻AC-1对海湾扇贝、文蛤和太平洋牡蛎受精卵孵化的有显著的毒害作用，其藻液、重悬液、去藻液和内容物均显著影响受精卵的孵化。相关亚历山大藻AC-1对海湾扇贝、文蛤和太平洋牡蛎担轮幼虫细胞的超微结构有显著破坏作用，破坏膜结构和胞内结构，影响细胞内的功能器官如溶酶体的稳定性，使卵黄颗粒萎缩变形；对文蛤和太平洋牡蛎的受精卵显示出极强的毒害作用： 3000cells•ml-1时，使二者胚胎完全溶掉消失；在2000cells•ml-1的藻液中培养2h后，担轮幼虫的外膜发生溶解，整个幼体呈葡萄串样。相关亚历山大藻AC-1产生的这种毒性物质可能对贝类胚胎细胞的结构和功能有影响。 亚历山大藻对蒙古裸腹溞的毒性效应与不同藻种/藻株密切有关：塔玛亚历山大藻（AT-6, ATCI02）、链状亚历山大藻、A. lusitanicum和微小亚历山大藻不影响蒙古裸腹溞的存活，而塔玛亚历山大藻（ATHK、ATCI03和AT5-1）和相关亚历山大藻(AC-1, AS-1)有显著影响。蒙古裸腹溞能摄食塔玛亚历山大藻(AT-6, ATHK, ATCI02, ATCI03, AT5-1)，链状亚历山大藻, A. lusitanicum和微小亚历山大藻，很少或基本不摄食相关亚历山大藻。亚历山大藻影响蒙古裸腹溞的RNA/DNA比值和蛋白质含量以及Na+,K+-ATP酶活性。相关亚历山大藻AC-1对蒙古裸腹溞的存活有极强的毒性作用，藻液、重悬液、内容物和碎片均有显著影响；即使与3×106cells•ml-1小球藻混合，10和50cells•ml-1的相关亚历山大藻AC-1仍能使蒙古裸腹溞的产幼数和存活时间显著下降。亚历山大藻对蒙古裸腹溞生命活动的影响不仅与PSP毒素有关，还与非PSP毒素有关；蒙古裸腹溞可能也是研究有害藻急性和慢性毒性的一种理想生物。 应用菲律宾蛤仔胚胎和蒙古裸腹溞评价我国东海特大规模赤潮对海洋生物资源的潜在危害时发现：单种链状亚历山大藻对菲律宾蛤仔受精卵的孵化和蒙古裸腹溞的种群增长均有显著不利影响；单种东海原甲藻（1~10×104cells•ml-1）对菲律宾蛤仔受精卵的孵化没有影响；较低密度的东海原甲藻能维持蒙古裸腹溞（2~5×104cells•ml-1）的种群增长；较高密度的东海原甲藻对蒙古裸腹溞（10×104cells•ml-1）种群有显著的抑制作用。两种藻以赤潮密度混合后，适当密度的东海原甲藻能在一定程度上减轻链状亚历山大藻对菲律宾蛤仔受精卵和蒙古裸腹溞的毒性。可见，东海连年爆发的大规模赤潮不仅对浮游生态系统有不利影响，若同时爆发亚历山大藻赤潮，则对海洋浮游生态系统和贝类资源的恢复产生更加不利的影响。

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）。

软体动物线粒体基因组学及分子系统发生研究

本研究以双壳纲、翼形亚纲、珍珠贝目、扇贝超科的栉孔扇贝(Chlamys farreri )、海湾扇贝(Argopecten irradians)和牡蛎超科巨蛎属(Crassostrea)的长牡蛎(C. gigas)、葡萄牙牡蛎(C. angulata)、熊本牡蛎(C. sikamea)、香港巨牡蛎(C. hongkongensis)和近江牡蛎(C. ariakensis)5种牡蛎及异齿亚纲、帘蛤目、帘蛤科的紫斑文蛤(Meretrix pethechialis)为研究对象，系统的研究了以上物种的线粒体基因组全序列的特点。并以线粒体12个蛋白质编码基因的序列，在氨基酸和核苷酸水平上构建了软体动物的分子系统发生树。本研究旨在为利用线粒体基因组全序列全面构建软体动物分子系统发生树，为软体动物的系统发生和进化研究提供一种新的思路和前期基础工作，本研究主要内容分为以下三个部分： 一、栉孔扇贝和海湾扇贝线粒体基因组序列分析及分子系统发生研究 采用Long-PCR技术扩增了栉孔扇贝和海湾扇贝线粒体全基因组，利用步移法结合文库构建的测序策略获得了线粒体基因组的序列。海湾扇贝线粒体全基因组长度为16,211 bp，栉孔扇贝接近全序列长度为20,789 bp。两个基因组都编码35个基因，包括12个蛋白质编码基因，2个rRNA和21个tRNA。与典型的动物线粒体基因组相比，两个基因组都缺少一个蛋白质编码基因atp8和2个trnS, 在海湾扇贝基因组中有1个trnF的重复，而在栉孔扇贝基因组中有1个trnM的重复。基因排列比较显示，尽管海湾扇贝、栉孔扇贝和巨扇贝分类学上属于同一扇贝科，但是它们的线粒体基因排列非常不同。在四种扇贝中，虾夷扇贝与栉孔扇贝的基因排列顺序非常相似；即使排除tRNA的比较，栉孔扇贝和海湾扇贝基因组仅仅共享三个小的基因块；而海湾扇贝与巨扇贝仅有一个相同的基因块。在所有的系统发生分析中，四种扇贝稳定的系统发生关系得到强有力的支持，海湾扇贝较其他三种扇贝较早的分化出来；栉孔扇贝比其他两种扇贝与虾夷扇贝亲缘关系更近。贝叶斯法和最大似然法分析都支持扇贝超科的单系发生。 二、巨蛎属牡蛎线粒体基因组全序列分析及分子系统发生研究 采用Long-PCR扩增技术和步移法结合文库构建的技术策略获得了巨蛎属C. gigas、C. angulata、C. sikamea、C. hongkongensis和C. ariakensis 5种牡蛎线粒体全基因组序列，并于GenBank已公布的美洲牡蛎C.virginica序列进行比较研究。C. gigas、C. angulata、C. sikamea、C. hongkongensis和C. ariakensis线粒体全基因组长度分别为18,225 bp、18,225 bp、18,243 bp、18,622 bp和18,414 bp，都长于C. virginica基因组17,244 bp的长度。本研究的5种牡蛎线粒体基因组都编码39个基因，包括12个蛋白质编码基因，2个rRNA和25个tRNA。与典型的线粒体基因组相比，都缺少一个蛋白质编码基因atp8，有trnM、trnK和trnQ 3个tRNA基因的重复，更特别的是基因组中的rrnL分为两段，这在其它线粒体基因组中未见报道，有一个重复的rrnS；而C. virginica基因组编码37个基因，与其他牡蛎相比，没有trnK和trnQ重复，只有一个rrnS。基因排列比较显示，巨蛎属的5种牡蛎C. gigas、C. angulata、C. sikamea、C. hongkongensis和C. ariakensis基因排列完全一致，而与C. virginica的基因排列相比仍然有较大的差别，有多个tRNA发生易位。系统发生分析显示，C. gigas和C. angulata首先聚在一起，然后与C. sikamea聚为一支。C. hongkongensis和C. ariakensis聚成一支。C. virginica为单独的一支。系统树清楚的显示出C. gigas和C. angulata以及C. hongkongensis和C. ariakensis非常近的亲缘关系，这也是长期以来，牡蛎分类学上的经典问题，有学者认为C. gigas和C. angulata为同一物种，线粒体基因组的数据显示C. gigas和C. angulata可能达到不同物种的差异。传统分类上的“近江牡蛎”的“白蚝”和“赤蚝”，线粒体序列差别明显，完全支持两种牡蛎新种名的制定。 三、紫斑文蛤线粒体基因组全序列分析及分子系统发生研究 采用Long-PCR扩增技术和步移法结合文库构建的技术策略获得了紫斑文蛤线粒体基因组全序列。该基因组全长19,567 bp，编码36个基因，包括12个蛋白质编码基因，2个rRNA和22个tRNA。与典型的线粒体基因组相比，缺少一个蛋白质编码基因atp8和1个trnS, 有1个trnQ基因的重复。基因排列比较显示，双壳类的基因排列在低的分类阶元时相对保守。在帘蛤科中，紫斑文蛤M. petechialis和菲律宾蛤仔V. philippinarum共享四个完全一致的基因块，两个大的基因块是cox1-L1-nad1-nad2-nad4L-I 和 cox2-P-cob-rrnL-nad4-H-E-S2-atp6-nad3-nad5，另两个小基因块只包括tRNA基因。在以氨基酸序列构建的分子系统树中，帘蛤科紫斑文蛤与菲律宾蛤仔首先聚在一起，然后，它们与A. tuberculata形成一个进化枝。这一枝与H. arctica结合起来，支持异齿亚纲单系发生。

Chromosomal rearrangement in Pectinidae revealed by rRNA loci and implications for bivalve evolution

Karyotype and chromosomal localization of major (18-5.8-28S) and minor (5S) ribosomal RNA genes were studied in two species of Pectinidae, zhikong (Chlamys farreri) and bay (Argopecten irradians irradians) scallops. using fluorescence in situ hybridization (FISH). C. farreri had a haploid number of 19 with a karyotype of 3m + 4sm + 7sm-st + 4st + 1st-t, and A. i. irradians had a haploid number of 16 with a karyotype of 5st + 11t. In C. farreri, the major and minor rRNA genes had one locus each and were mapped to the same chromosome-Chromosome 5. In A. i. irradians, the major rRNA genes had two loci, located on Chromosomes 4 and 8, and the 5S rRNA gene was found at a third chromosome-Chromosome 10. Results of this and other studies indicate that karyotype of A. i. irradians (n = 16, 21 arms) is secondary and derived from an ancestral karyotype similar to that of C. farreri (n = 19, 38 arms) through considerable chromosomal loss and rearrangements. The ability to tolerate significant chromosomal loss suggests that the modal karyotype of Pectinidae and possibly other bivalves with a haploid number of 19 is likely tetraploid; i.e., at least one genome duplication has occurred during the evolution of Bivalvia.

扇贝营养需求与代用饲料研究

营养学是生物学研究的重要组成部分。对养殖对象营养需求的深入研究是未来养殖业持续健康发展的重要保证。滤食性贝类营养学研究起步较晚，与鱼、虾营养学相比也有不小的差距。本论文在揭示饥饿对栉孔扇贝肥满度、营养组成和代谢影响的基础上，着重研究了不同蛋白源对栉孔扇贝生长的影响和黑西哥湾扇贝对主要营养成分的需求。实验部分 I：目前，贝类营养学研究通常是通过强化某一种工某几种营养来进行的，而在饥饿这一特殊条件下贝类的生理活动情况却少见报导。本实验研究了饥饿对扇贝生命活动的影响，从这一特殊的角度研究了扇贝对各种营养组分的利用情况，同时为揭示近年来栉孔扇贝大规模死亡的原因和机制提供参考数据。实验结果表明，饥饿60d不会导致栉孔扇贝的大批死亡；饥饿对栉孔扇贝肥满度的影响较大，以饥饿10d后最为明显；饥饿对不同组织营养组成的影响首先表现在内脏团粗脂肪相对含量的急剧下降和蛋白质相对含量的增加；饥饿期间的O:N 比（耗氧量/排氨量）在饥饿20d后下降到最低值，然后又有所回升。实验期间，O:N比小于10，这表明在饥饿期间栉孔扇贝以蛋白质代谢为主。实验部分 II：滤食性贝类对何种来源的蛋白质摄食、吸收较佳，以及滤食性贝类对蛋白质和糖类的需求情况都是值得注意的问题。本实验配制了三种配合饲料，其中两种参照滤食性贝类天然饵料单胞藻的营养成分，其蛋白源分别为植物性原料（螺旋藻粉和豆粉）和动物性原料（鱼粉和贝边粉）；另外还配制了主要成分为糖类的地瓜粉饲料。在研究不同营养条件下栉孔扇贝（Chlamys farreri）的摄食、同化和生长情况的基础上，初步确定了不同蛋白源和糖类对栉孔扇区贝生长的影响。结果表明：栉孔扇贝对单胞藻组饵料的摄食率最高，以下依次是动物蛋白组，地瓜粉组和植物蛋白组。而贝类对植物蛋白饲料组的同化率最高，以下依次是动物蛋白组，单胞藻组和地瓜粉组。在不同营养条件下，栉孔扇贝的生长明显有差异。就不同规格的栉孔扇贝而言，三角褐指藻效果最好，以下依次为：动物蛋白饲料，地瓜粉饲料和植物蛋白饲料。由此可见，在配合饲料中，营养效果为：动物性蛋白> 糖类 > 植物性蛋白。不同营养条件对栉孔扇贝的内脏部分和肉柱部分生长的影响基本相同。实验部分III：应用正交实验设计法研究了黑西哥湾扇贝（Argopecten irradians concentricus）对饲料中蛋白质、糖、脂肪及维生素C的适宜需求量，并初步筛选了最佳饲料配方。实验结果表明：在本实验条件下，就黑西哥湾扇贝性腺指数，肉柱指数，内脏团指数和肥满度而言，最佳营养成分含量相同，均为：蛋白质35%，糖类39%，脂类9%，维生素C含量对贝类生长影响不大。在三种营养物质中，蛋白质含量对性腺指数和肥满度的影响最大，而糖尖含量对肉柱指数和内脏团指数的影响最大。脂类含量对贝类生长的影响相对较小。本实验结果下最佳配方为：蛋白质35%， 糖类39%，脂类9%，与实验结果中各营养物质的最优水平一致。

Data compilation on the biological response to ocean acidification: environmental and experimental context of data sets and related literature

The exponential growth of studies on the biological response to ocean acidification over the last few decades has generated a large amount of data. To facilitate data comparison, a data compilation hosted at the data publisher PANGAEA was initiated in 2008 and is updated on a regular basis (doi:10.1594/PANGAEA.149999). By January 2015, a total of 581 data sets (over 4 000 000 data points) from 539 papers had been archived. Here we present the developments of this data compilation five years since its first description by Nisumaa et al. (2010). Most of study sites from which data archived are still in the Northern Hemisphere and the number of archived data from studies from the Southern Hemisphere and polar oceans are still relatively low. Data from 60 studies that investigated the response of a mix of organisms or natural communities were all added after 2010, indicating a welcomed shift from the study of individual organisms to communities and ecosystems. The initial imbalance of considerably more data archived on calcification and primary production than on other processes has improved. There is also a clear tendency towards more data archived from multifactorial studies after 2010. For easier and more effective access to ocean acidification data, the ocean acidification community is strongly encouraged to contribute to the data archiving effort, and help develop standard vocabularies describing the variables and define best practices for archiving ocean acidification data.