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。

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）。

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.

Comparative analysis and distribution of Omega-3 lcPUFA Biosynthesis genes in marine molluscs

Recent research has identified marine molluscs as an excellent source of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (lcPUFAs), based on their potential for endogenous synthesis of lcPUFAs. In this study we generated a representative list of fatty acyl desaturase (Fad) and elongation of very long-chain fatty acid (Elovl) genes from major orders of Phylum Mollusca, through the interrogation of transcriptome and genome sequences, and various publicly available databases. We have identified novel and uncharacterised Fad and Elovl sequences in the following species: Anadara trapezia, Nerita albicilla, Nerita melanotragus, Crassostrea gigas, Lottia gigantea, Aplysia californica, Loligo pealeii and Chlamys farreri. Based on alignments of translated protein sequences of Fad and Elovl genes, the haeme binding motif and histidine boxes of Fad proteins, and the histidine box and seventeen important amino acids in Elovl proteins, were highly conserved. Phylogenetic analysis of aligned reference sequences was used to reconstruct the evolutionary relationships for Fad and Elovl genes separately. Multiple, well resolved clades for both the Fad and Elovl sequences were observed, suggesting that repeated rounds of gene duplication best explain the distribution of Fad and Elovl proteins across the major orders of molluscs. For Elovl sequences, one clade contained the functionally characterised Elovl5 proteins, while another clade contained proteins hypothesised to have Elovl4 function. Additional well resolved clades consisted only of uncharacterised Elovl sequences. One clade from the Fad phylogeny contained only uncharacterised proteins, while the other clade contained functionally characterised delta-5 desaturase proteins. The discovery of an uncharacterised Fad clade is particularly interesting as these divergent proteins may have novel functions. Overall, this paper presents a number of novel Fad and Elovl genes suggesting that many mollusc groups possess most of the required enzymes for the synthesis of lcPUFAs.

贝藻混养系统中贝类食物来源的定量分析

应用稳定碳、氮同位素比值法和脂肪酸标志分析法，较为系统地研究了贝藻混养系统中滤食性贝类的食物来源，评估了大型藻类对混养系统及滤食性贝类的物质贡献。主要研究结果如下： 1.综述了典型生态系统中大型藻类和滤食性贝类各自的生态学地位和作用，大型藻类与滤食性贝类不仅在水体营养盐方面存在互利关系，二者在物质循环与收支方面同样具有耦合性，大型藻类提供的颗粒态有机质可以为滤食性贝类提供饵料来源。 2.总结了稳定同位素比值法和脂肪酸标志法在海洋生态系统食物来源及食物网分析中的应用，并建立了两种方法的具体操作规程。 3.分析了栉孔扇贝Chlamys farreri和海带Laminaria japonica混养系统中海带碎屑形成及释放不同阶段的生态学特征，评估了碎屑对扇贝的饵料贡献。海带在6周内释放了自身约27％的碳；碎屑形成及释放过程中C:N比值显著下降，同时伴随着旺盛的细菌降解，碎屑中也发现有大量硅藻类和原生动物存在。稳定同位素分析证实海带碎屑是混养期间扇贝的主要食物来源。 4.查明了春季胶州湾潮间带自然分布的长牡蛎Crassostrea gigas、紫贻贝Mytilus galloprovincialis和湾内浅海筏式养殖栉孔扇贝的可能食物来源。湾内栉孔扇贝饵料组成中浮游硅藻类为最主要部分，同时混杂有陆源有机质和细菌类物质；潮间带自然生长的牡蛎和贻贝饵料组成中，浮游植物占86.2-89.0％，种类组成中除硅藻外还包括一定比例的金藻和甲藻类；潮间带繁盛的孔石莼Ulva pertusa藻床为两种贝类提供了8.7-11.0％的补充食物来源。 5.揭示了桑沟湾贝藻混养海区春、夏季栉孔扇贝饵料来源组成情况及其季节变化，评估了海带养殖区碎屑碳量季节变化及海带来源碳对扇贝组织碳的贡献。结果表明，湾内贝藻混养区碎屑碳量为75.52-265.19 μg l-1，其在水体总颗粒态有机碳中的比例为25.6-73.8％。海带来源碎屑碳对栉孔扇贝组织碳的贡献比例为14.1-42.8％，且与水体碎屑碳比例的季节变化存在极显著相关性(F=0.992, P=0.004)。5月份湾外海带养殖区水体碎屑碳量为110.12-144.71 μg l-1，显著高于湾内无海带区（75.52 μg l-1），湾外养殖的扇贝组织中海带来源碳比例为22.0-24.1％，显著高于湾内单养区扇贝（9.6％）。估算结果表明，桑沟湾每年收获的6967吨（总湿重）栉孔扇贝中，海带提供了约57.1吨碳，换算为海带干物质为219.6吨。脂肪酸标志分析结果表明，2月份至8月份硅藻类在扇贝饵料组成中比例逐渐下降，而细菌类比例逐渐升高。整个采样期间，EPA/DHA比例较低，说明扇贝饵料组成中可能包括高DHA含量的组分。

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。

山东沿海养殖栉孔扇贝大批死亡原因的初步研究

栉孔扇贝（Chlamysfarreri）是中国北方三种主要养殖扇贝中唯一的土著扇贝科种类,在中国主要分布在黄海北部和渤海海峡,过去一直是中国干贝的产出贝.该研究主要从养殖密度、病原、遗传三方面入手,研究和探讨造成养殖栉孔扇贝大批死亡的原因.2000年5月～9月,按高、中、低三种密度在山东胶南、蓬莱、烟台筏式挂养栉孔扇贝苗,分别在大规模死亡前、死亡高峰时和死亡后统计死亡率分别样本.对死亡期间的瞬时生长率研究发现,随着时间的推移,栉孔扇贝壳高增长率趋于减小,而扇贝全湿重的增长率却在T0-T1时间段呈现一个高峰,说明栉孔扇贝在大规模死亡前经历过一个块速增重的阶段.采用7条随机引物,对大连野生野体、韩国野生群体、中国日本杂交群体在胶南、蓬莱放养采样得到的养殖群体,总共5群体140个个体的全基因组DNA进行RAPD扩增,共扩增出37条谱带,其中30条具有多态性.

栉孔扇贝核心组蛋白的基因结构及H2A抗菌活性的研究

栉孔扇贝是我国传统的海水养殖品种，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，而且严重影响了该产业的健康发展。目前，虽然针对扇贝养殖环境、病原以及养殖技术等方面开展了大量的研究工作，提出了许多防病治病的措施，并取得了一定的成效。但由于引起养殖扇贝病害的病原和发病原因的多样性，大量使用抗菌素和农药后造成病原微生物抗药性的提高以及对环境造成的严重破坏，贝类养殖业要摆脱病害的困扰，必须开辟新的疾病防治途径。 从扇贝自身的免疫防御因子入手，筛选和克隆参与免疫防御的功能基因，尤其是一些新颖的具有抗菌活性的分子，对于深入探讨扇贝的免疫防御机制，指导扇贝的遗传改良和抗病品系的培育具有重要的意义；另一方面，可对抗菌效应物实现重组表达，开发新型的病害预防治疗制剂，取代目前普遍使用的抗生素和化学药物。抗菌效应物是机体在免疫应答过程中产生的多肽类物质，对侵入生物体内的细菌、病毒具有很强的免疫杀灭作用，对抗菌效应物的研究有助于深入了解机体先天性免疫防御的机制。 本研究在同源克隆策略的基础上，从利用构建的Genome Walking 文库中克隆到了栉孔扇贝核心组蛋白群的全长序列，该串联重复序列全长5671bp，包括各一个拷贝的组蛋白H4, H2B, H2A 和 H3。所有的核心组蛋白在3’侧翼序列均具有与其在细胞周期进化模式相关的特征结构，即两个不同的终止信号：发卡结构和至少一个多聚腺苷酸信号序列（AATAAA）。在5’区域的起始密码子上游37–45 bp处的保守的CAP位点（5’-PyCATTCPu-3’）存在于除H2B外的每一个基因中；规则的TATA 和CAAT元件也在核心组蛋白群中的个别的基因中找到。在H2B 和H2A基因的启动子区域，对于定位转录起始位点非常重要的元件（5’-GATCC-3’）也相对保守； 在H2B启动子区域存在着与其特征序列（5’-GGAATAAACGTATTC-3’）相似性很高的序列结构5’-GGATCGAAACGTTC-3’。增强子序列只发现存在于H4 和 H3基因中，其序列结构与组蛋白增强子序列(5’-TGATATATG-3’)基本匹配。在组蛋白基因群中存在着一些保守的序列和重复结构表明组蛋白基因的进化是采取“生与死的进化模 式”并伴随着强的纯化选择压力，使得该基因群变异较少以保持其基本功能。同时，利用18S rRNA做参照，探讨了H2A 和H2B作为分子系统进化分析的潜在分子标记，表明组蛋白H2A 和H2B可以作为分子系统进化分析得候选分子，它们在区分近缘种的分辨率上表现出了更高的灵敏度。该研究结果为进一步定性软体动物组蛋白重复单位提供了基础。 在脊椎动物中，组蛋白H2A通过特异性剪切其N末端产生新颖的抗菌肽的形式来参与宿主的免疫应答反应，在软体动物中是否存在同样的机制还未有研究报道。本研究利用上述克隆的H2A基因研究了其在病原胁迫下的表达变化规律并对其N末端39aa进行了重组表达和抗菌活性分析，以期为开发和利用软体动物的新颖的抗菌肽提供理论依据。半定量RT-PCR发现血细胞中H2A 的mRNA 在微生物感染前后的表达量没有任何显著的变化，表明H2A本身并不直接参与对病原的清除过程或者说病原微生物并不能诱导H2A的表达。因此，我们推测该基因可能象脊椎动物一样以前体形式存在，经剪切后参与宿主的免疫应答过程，为此我们研究了H2A的N末端的抗菌活性。通过将与脊椎动物buforin I同源的H2A的N末端39aa克隆到毕赤酵母表达载体pPIC9K实现了该基因N末端的重组表达。抑菌实验表明，重组产物具有广谱的抗菌活性，其对供试的革兰氏阳性菌藤黄微球菌表现出显著的抗菌活性，而对革兰氏阴性菌（鳗弧菌、亮弧菌）的抑菌活性则相对较弱；此外，重组产物对毕赤酵母GS115也表现出一定的杀菌活性，证明其具有抗真菌活性。上述研究结果证明组蛋白H2A的N末端是一种潜在的抗菌肽，但该抗菌肽是否参与机体的免疫应答过程需要进一步的深入研究。

中国近海栉孔扇贝群体遗传结构及遗传变异与生长的关系

本文以凝胶电泳方法，以等位基因酶和可溶性蛋白为探针研究了中国近海栉孔扇贝(Chlamys farreri)5个不同自然分布群体的遗传结构及遗传变异与生长的关系。在所研究的23个位点中，只有Mdh-1在5个群体中为纯合状态，其余位点都不同程度地处于多态或杂合态。大多数位点的等位基因及基因型分布频率都处在不平衡状态。对各位点的D值检验表明，大多数位点都杂合子缺失。杂合子过剩或处于Hardy-Weinberg平衡的位点为19.64-22.32%。杂合度以海洋岛和长岛群体最高，都是0.304，荣成和大连群体次之，分别为0.290和0.287，青岛群体为0.219。位点有效等位基因数及密码子差数在群体间的变化与杂合度基本一致。用这三个参数构建的遗传变异综合评价指数在这5个群体从北至南依次为0.726，0.542，0.658，0.547和0.133。多态位点比例在P ≤ 0.99水平下，海洋、大连、长岛及荣成4个群体都在0.800以上，仅青岛群体为0.565。在Est7个位点从高纬度向低纬度在等位基因数目上存在梯度递减渐变性。在某些等位基因的分布频率或从高纬度或从低纬度向相对方向递变。除了单向渐变外，也存在双向渐变现象。栉孔扇贝这5个群体在遗传相似性方面基本上是群体间的差异（I > 0.900）。相比之下，大连、长岛两群体间的相似性最大。由于辽东沿岸流和黄海冷水团的作用，海洋岛群体与邻近群体的基因交流较差，使之在遗传上相对较为独立。从遗传变异不平、杂合子缺失特征及等位基因的渐变性也证明，该群体已具相当程度的分化，这主要是由于环境隔离所造成的“孤岛效应”的结果。通过对5个群体形态数量性状生与群体遗传变异的比较表明，遗传变异不平较高的群体，其生长速度也较快，二者基本呈平行关系，唯海洋岛与长岛的结果相悖，其原因可能与两海区间初级生产力水平有关。从个体杂合度与第一年生长壳高关系的研究可以发现，海洋、大连和青岛群体在杂合度与生长间基本呈正相关关系，而在长岛与荣成群体内存在杂合度与生长具不同相关性的子群体，并证明个体杂合度超过0.300以上，其与生长的关系基本上处于不定向状态。在环境和遗传双重压力下，青岛群体的变异水平较低。

栉孔扇贝肽聚糖识别蛋白CfPGRP-S1的重组与活性鉴定

肽聚糖识别（PGRPs）蛋白家族作为一种主要的模式识别受体，在免疫识别中发挥重要的作用。本研究以栉孔扇贝为对象，采用分子生物学手段，原核重组肽聚糖识别蛋白，并对其功能进行深入研究。 用SWISS-MODEL预测蛋白三维结构, 显示CfPGRP-S1与其它PGRPs、Ⅱ型噬菌体酰胺酶有着类似的晶体结构。由于含有酰胺酶活性所必需的保守氨基酸位点H112, H221, C229和T277，CfPGRP-S1很有可能是一个N-乙酰胞壁酸-L-丙氨酸酰胺酶。 在糖结合试验中，CfPGRP-S1蛋白不可逆的结合肽聚糖和几丁质的作用，证实了CfPGRP-S1对肽聚糖和几丁质两种微生物表面保守分子模式的识别功能。在后续的菌结合试验中，CfPGRP-S1蛋白能与一系列的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌结合，其中包括溶壁微球菌、枯草芽孢杆菌、鳗弧菌、大肠杆菌和毕赤酵母菌。由此可见，CfPGRP-S1不仅仅识别肽聚糖，还能识别其他一些分子，如几丁质，并对多种类型的微生物起着免疫识别作用。 CfPGRP-S1蛋白对溶壁微球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌有直接杀灭作用，最小抑菌浓度分别为2 μg/mL、2 μg/mL、4 μg/mL，对革兰氏阳性菌的抑菌活性大于革兰氏阴性菌，而对真菌只有微弱的抑制作用，这可能是因为菌细胞壁组分和结构上的差异造成的。CfPGRP-S1蛋白对栉孔扇贝病原菌鳗弧菌的生长却没有任何影响，推测该蛋白可能在非致病性菌的免疫防御中起到了重要作用。 CfPGRP-S1蛋白既具有免疫识别功能，又起到免疫效应分子的作用，对多种非致病菌具有直接杀灭作用。本研究结果为深入了解栉孔扇贝固有免疫的机制提供理论基础。

滤食性贝类对浅海养殖系统生源要素动态的影响

在浅海养殖系统中，生源要素的形态和动态对滤食性贝类生长有着重要影响，与此同时，滤食性贝类对系统中的生源要素的动态也具有重要作用，国外学者对此研究的比较多，但在我国研究甚少。在本论文中利用室内模拟实验和海上调查的方法，研究滤食性贝类的生物过滤、生物沉积及排泄作用对浅海养殖系统中生源要素动态的影响。室内模拟实验部分：1998年4月至6月间，在烟台利用室内规格相同的水池，建立了栉孔贝扇（Chlamys farreri）不同养殖密度单养、栉孔扇贝和海带（Laminaria japonica）混养、栉孔扇贝和海带、刺参（Apostichopus japonicus）多元化养殖等三种养殖模式，九个养殖系统和一个对照系统，实验中各池的温度、光照、盐度和换水量基本一致，定期测定实验池中颗粒有机碳（POC）、颗粒氮（PN）和水体及沉积物中营养盐的含量。实验结果表明：1 栉孔扇贝大量滤食水体中的颗粒物质，导致水体中颗粒物质浓度的降低，水体中POC和PN的现存量与栉孔扇贝的放养密度负相关，水体中颗粒物的缺乏会限制栉孔扇贝的生长，当POC、PN的现存量分别降低到0.09mg/L、0.015mg/L时，就会限制栉孔扇贝的生长。2 栉孔扇贝排泄代谢产物增加了水体中无机营养盐的浓度，栉孔扇贝排泄的氮以NH_4~+-N为主，占三氮的93.5%；海带可为栉孔扇贝生长提供一部分饵料。3 实验期间硅浓度低于或近于2umol/L，限制了硅藻的生长，实验后期水体中氮盐浓度降低，氮磷比小于10，可能限制了浮游植物的生长，减少了栉孔扇贝的饵料生物，从而抑制了栉孔扇贝的生长。4 在栉孔扇贝单养和贝藻参混养系列中，沉积物中有机物、有机碳、有机氮、有机磷及总磷的含量随栉孔扇贝放养密度的增大而减少。5 在贝藻混养系列中的栉孔扇贝生长好于单养系列，在贝藻参混养系列中的海带生长速度快于贝藻混养系列；单养和贝藻参混养模式中栉栉孔扇贝的日产量均以放养密度中等的（20个/m~2）养殖系统较高。海上调查部分：于1997年冬季、1998年春季和夏季，在烟台四十里湾海区进行了三次野外调查，分别在养殖海区和非养殖海区取得沉积物柱状样，测定沉积物中有机质和间隙水中无机营养盐的含量。实验结果表明：6 养殖区沉积物中有机质的含量大于非养殖区，平均高约22%。7 养殖海区沉积物间隙水中营养盐的浓度大于非养殖海区，其中养殖区NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P 的浓度分别高于非养殖区50%和200%-400%，NO_3~--N, NO_2~--N 的浓度差别不明显；沉积物间隙水中营养盐浓度冬季较小，而春夏季浓度较高；氮盐以NH_4~+-N 为主，占90%以上。8 养殖海区沉积物－海水界面间营养盐扩散通量大于非养殖海区，烟台四十里湾沉积物－海水界面间NH_4~+-N, PO_4~(3-)-P, NO_3~--N, NO_2~--N 冬、春、夏三季平均扩散通分别为249.99 umol/m~2/d、3.78 umol/m~2/d、5.24 umol/m~2/d、0.83mol/m~2/d。

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。

海洋经济动物精子超低温保存的研究

从1949年以来经过近五十年的发展，超低温保存种质细胞技术已经趋于成熟，特别是在家畜推广良种化的过程中发挥重要作用。对海洋动物种质细胞保存研究的范围主要集中在鲑鳟鱼类和牡蛎等少数几种海洋生物上。本研究结合“国家自然科学基金”研究项目，进行了三种贝类和两种鱼类精子的超低温保存实验，得到了它们在液氮（－196 ℃）条件下的适宜保存条件。栉孔扇贝（Chlamys farreri）冻精解冻后复苏比例、受精率和孵化率最高可达到49.39％、42.06％和12.15睦栉孔扇贝精子超低温保存时发生冷冻伤害的温度范围在－30 ℃～－60 ℃；其低温保存的最适降温速率为20 ℃／min；使用抗冻剂二甲基亚砜（DMSO）的最适浓度为5 ℃，其保存效果优于甘油；样品保存的最佳体积为0.6ml～1ml；解冻精子的最适水温为35 ℃，50 ℃次之，20 ℃最差；用自然海水激活解冻后精子的效果好于低盐度溶液；在0 ℃进行预处理平衡时间不宜太长；在抗冻液中加入蛋黄对保存效果没有改善，并且会对冻精的孵化率有抑制作用；用20 ℃／min和5％DMSO冷冻精子，液氮中保存栉孔扇贝精子55天后其复苏比例达到42.17％。超低温保存紫贻贝（Mytilus galloprovincialis Lamarck）精子，解冻后其复苏比例、受精率和孵化率最高可达到41.63％、69.52％和54.74％。保存紫贻贝精子最适降温速率为5 ℃／min，发生冻伤的温度范围是－20 ℃～－60 ℃；使用抗冻剂DMSO的保存效果好于甘油，且使用抗冻剂DMSO的最适浓度为15％；利用自然海水激活冻精效果好于低盐度或高pH值的溶液；样品体积（在0.2～1ml之间）对保存效果没有影响；采用15％DMSO和5 ℃／min的降温速率处理精子，液氮中保存90天后复苏比例仍达到41.8％。保存菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum （Adams and Reeve））精子的最适降温速率为5 ℃／min，发生冻伤的温度范围是－30 ℃～－60 ℃；抗冻剂DMSO的保存效果好于甘油，也用DMSO与甘油混合使用，使用抗冻剂DMSO的最适浓度为10％；利用自然海水激活冻精效果好于低盐度或高pH的溶液；样品体积（在0.2％～1.6ml之间）对保存效果有显著影响。冷冻保存后精子复苏比例、受精率和孵化率最高达到40.84％、68.87％和47.17％；以最适降温速率和抗冻剂浓度处理精子，并在液氮中保存36天后冻精复苏比例仍可以达到38.54％。黑鲷（Sparus macrocephalus）精子经过超低温保存后复苏率、存活率最高可以达到61.37％和61.4。保存黑鲷精子时发生冷冻伤害的温度范围是－20 ℃～－60 ℃，适宜的降温速率为20 ℃／min；使用抗冻剂DMSO的适宜浓度为20％；样品体积对保存效果有相关性；利用自然海水激活冻精效果好于低盐度或高pH值的溶液；使用20％DMSO和20 ℃／min降温速率处理，在液氮中保存黑鲷精子66天后解冻，其复苏率和存活率分别为59.81％和58.45％。在液氮中保存真鲷（Pagrosomus major）精子时发生冷冻伤害的温域为－30 ℃～－60 ℃，适宜的降温速率为20 ℃／min；使用抗冻剂DMSO的适宜浓度为20％；采用低盐度或高pH值的溶液激活冻精的效果不如自然海水。真鲷冻精的复苏率和存活率最高可达到50.73％和62.5；以20 ℃／min和20％DMSO处理真鲷精子，保存在液氮中46天后冻精复苏率和存活率为50.63％和61.02％。通过对多种贝类和鱼类精子的超低温保存实验，不仅获得超低温保存基本条件，并且通过显微镜观察结合前人的研究，对产生冻伤的原因和保护的机理提出了一个模式。

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。

Marine reserve designation, trophic cascades and altered community dynamics

Marine ecosystems and their associated populations are increasingly at risk from the cumulative impacts of many anthropogenic threats that increase the likelihood of species extinction and altered community dynamics. In response, marine reserves can be used to protect exploited species and conserve biodiversity. The increased abundance of predatory species in marine reserves may cause indirect effects along chains of multi-trophic interactions. These trophic cascades can arise through direct predation, density-mediated indirect interactions (DMIIs), or indirect behavioural effects, termed trait-mediated indirect interactions (TMIIs). The extent of algal cover and the abundance of 4 primary consumers were determined in Lough Hyne, which was designated Europe's first marine nature reserve in 1981. The primary consumers were the sea urchin Paracentrotus lividus, the topshell Gibbula cineraria, the oyster Anomia ephippium, and the scallop Chlamys varia. The abundances of 3 starfish species (Marthasterias glacialis, Asterias rubens, and Asterina gibbosa) were also determined, as were 2 potential crustacean predators, Necora puber and Carcinus maenas. These data were compared with historical data from a 1962 (prey) and a 1963 (predator) survey to determine the nature of community interactions over adjacent trophic levels. The present study reveals a breakdown in population structure of the 4 surveyed prey species. Marine reserve designation has led to an increase in predatory crabs and M. glacialis, a subsequent decrease in primary consumers, especially the herbivore P. lividus, and an increase in macroalgal cover which is indicative of a trophic cascade. The study shows that establishing a Marine Reserve does not guarantee that conservation benefits will be distributed equally.