近江牡蛎Crassostrea ariakensis和熊本牡蛎Crassostrea sikamea的垂直分带格局及机制研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunxunjun2008
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近江牡蛎和熊本牡蛎共同是长江口及邻近海岸栖息地生态系统工程师。到目前为止,关于这两种牡蛎物种的潮间带分布模式及其产生空间格局驱动机制的定量信息很少。本研究首先进行野外调查和室内实验,探讨了杭州湾潮间带栖息地中这2种牡蛎的垂直分带格局,评估了干露胁迫和生物因子(幼体分布和附着)的作用并了解了垂直分区模式的驱动机制。主要研究结果如下:1.近江牡蛎和熊本牡蛎成体的垂直分布格局我们的研究地点,熊本牡蛎主导了高潮间带,而近江牡蛎占据了以下3个区域(中,中低和低潮间带)。熊本牡蛎成体仅出现在2.3m和3.0m潮汐带,并且在3.0m潮汐带的密度明显高于2.3m潮汐带,3.0m潮区的SH值略高于2.3m潮区;近江牡蛎成体分布在采样墩桩基础的所有四个潮区(0.9m,1.6m,2.3m,3.0m)。最大密度出现在1.6m潮汐带,而在3.0m潮汐带的近江牡蛎密度显着低于其他三个潮汐带(0.9m,1.6m和2.3m),近江牡蛎的密度在2.3m和1.6m或1.6m和0.9m潮区之间没有显着差异,对比发现于2.3m潮区,其中近江牡蛎的密度较大,近江牡蛎成体的平均SH的顺序如下:3.0m<2.3m<1.6m<0.9m。在最高的潮区,熊本牡蛎平均暴露56%,平均56%和42%的空中暴露代表了熊本牡蛎的最佳生长区和最低边界。然而,在中潮区发现了反向社区模式,近江牡蛎单独占据中潮区以下2个潮汐带。因此,这2种牡蛎的生长边界位于潮间高度暴露42%,近江牡蛎最大密度区域在大约25%的暴露时间点,中低潮间带代表近江牡蛎的最佳生长区。2.近江牡蛎和熊本牡蛎幼体的空间分布格局我们的Q-PCR结果发现,大多数牡蛎幼体(大多数是眼点幼体)分布在表层水中。熊本牡蛎和近江牡蛎分别在表层和底层占优势。在蛎岈山,熊本牡蛎和近江牡蛎幼体最大丰度(用基因拷贝数表示)主要集中在8月初和8月中旬;在芦潮港,近江牡蛎和熊本牡蛎幼体最大丰度都集中在8月初。最佳采苗时间都是8月初。蛎岈山芦潮港表层层熊本牡蛎幼体的丰度总是多于或者显著多于近江牡蛎幼体(P≤0.001);底层近江牡蛎幼体的丰度也总是多于或者显著多于熊本牡蛎幼体(P≤0.001)。熊本牡蛎幼体的垂直梯度与成体牡蛎密度中随潮间带模式相一致,但这种模式并不适用于近江牡蛎。在潮间带栖息地的近江牡蛎幼体分布和成年牡蛎密度的表现出反向模式。3.干露胁迫下近江牡蛎和熊本牡蛎的生理生态响应在平均温度14.6℃,16.7℃和19.6℃下暴露72h的室内实验中,在24小时后,近江牡蛎的失水百分比显着高于熊本牡蛎(P<0.01)。对于熊本牡蛎和近江牡蛎的SH和DWST或SH和WWST分析发现正相关。对于熊本牡蛎SH和DWST之间的回归斜率分别为0.0010(标准误差:0.0044,P=0.031),对于近江牡蛎分别为0.030(标准误差:0.0064,P<0.001)。对于近江牡蛎,SH和DWST之间的系数显着大于熊本牡蛎(效果大小:-1.105,95%CI:[-1.92,-0.81])。另一个主要原因是熊本牡蛎具更低的软组织干重和更高的组织含水率。4.干露胁迫下近江牡蛎和熊本牡蛎的响应本实验在冬季、春季和秋季室温条件下做干露实验,分别取相应的组织代表呼吸代谢、抗氧化和免疫能力。从第24开始,近江牡蛎乳酸LD的含量显著高于熊本牡蛎(P<0.05),近江牡蛎乳酸脱氢酶LDH活力总是比熊本牡蛎显著增高(P<0.01)。18h以后,近江牡蛎的琥珀酸脱氢酶SDH活力总是比熊本牡蛎下降显著(P<0.05)。说明近江牡蛎比熊本牡蛎依靠的无氧呼吸多,熊本牡蛎有氧呼吸较稳定。第6h开始,熊本牡蛎的过氧化氢酶CAT活力显著高于近江牡蛎(P<0.05)。从第12h开始,熊本牡蛎的超氧化物歧化酶SOD活力比近江牡蛎显著高(P<0.05),从第6h开始近江牡蛎谷胱甘肽-S-转移酶GST活力总是显著低于熊本牡蛎,说明熊本牡蛎具备较强的抗氧化能力,清除的自由基能力比近江牡蛎强。从第6h开始,两种牡蛎的鳃丝Na+K+-ATP酶活力都是先上升后下降趋势,熊本牡蛎的Na+K+-ATP酶活力显著高于近江牡蛎(P<0.01),说明熊本牡蛎鳃丝调节驱动某些细胞中的糖和氨基酸的运输能力和复氧是比较强的。春季和秋季干露条件下,两种牡蛎的酸性磷酸酶ACP和碱性磷酸酶AKP起始应激是不同的,但总是在第12h熊本牡蛎的ACP和AKP显著高于近江牡蛎(P<0.05),说明熊本牡蛎的免疫性能是稍强的。近江牡蛎的丙二醛MDA含量总是和熊本牡蛎MDA含量交叉高低,说明干露处理过程中近江牡蛎对干露反应比较灵敏,所以起初近江牡蛎脂质过氧化物比较多,随着干露时间的持续,熊本牡蛎外套膜的MDA含量也增加说明了近江牡蛎受环境胁迫比熊本牡蛎损伤较大,熊本牡蛎非氧化防御性能是比近江牡蛎强的。5.夏季干露胁迫下两种牡蛎HSC70和i-型溶菌酶基因应激表达生物体受到体内外胁迫因子(干露时长和温度),细胞内的HSC70和i-型溶菌酶基因的表达会发生相应的变化。本研究中HSC70和i-型溶菌酶基因的表达量都是先上升、后急剧下降的趋势。近江牡蛎HSC70基因表达先增高然后降低至对照水平,熊本牡蛎的是下降至甚至比正常水平还要高,表现为明显的时间依赖性。HSC70基因可能参与了干露胁迫应激调控,内脏团分别比较适合做近江牡蛎和熊本牡蛎的组织特异性表达的指示器官。Two-way ANOVA表明,物种和时间对两物种的各组织i-型溶菌酶基因相对表达量都有显著影响(P<0.01)。36h之后都回到原平衡或者要高原平衡的状态来发挥免疫调控作用,到第72h,熊本牡蛎恢复的水平显著比近江牡蛎高(P<0.001),鳃和内脏团是分别比较适合作为近江牡蛎和熊本牡蛎对i-型溶菌酶基因响应的指示器官。总之,熊本牡蛎的HSC70和i-型溶菌酶基因应激干露对调节细胞内环境的稳定比较强。我们主要的结论是:幼体空间分布和耐干露能力分别是高潮和中低潮间生境中牡蛎物种垂直分带的主要驱动机制。以上两个问题的回答对于造礁牡蛎的选择和牡蛎礁恢复工程均具有重要的理论和现实意义。
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