- 全面评估白胸鹬卵响应海洋酸化和缺氧综合影响的基因表达。
- 缺氧对基因表达的影响比海洋酸化更明显。
- 我们已经在基因层面阐明了气候变化对渔业资源的影响。
图。成年白冠鹬（左）和卵（右）照片（海洋研究所提供）
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）地质信息研究部首席研究员井口亮、研究组组长铃木淳、技术人员远藤干子（原公益财团法人海洋生物环境研究所（以下简称“海洋研究所”）研究员）、节南大学农学部讲师国岛大河（原）日本产业技术研究所客座研究员）、国家研究开发法人海洋研究所首席研究员林正博、日本水产研究教育机构高级研究员河野恒夫及其同事，在基因水平上阐明了由于人为二氧化碳排放量增加而在全球范围内发生的海洋酸化和缺氧对重要水生资源鱼类白胸鹬卵的综合影响。缺氧海水的影响尤其严重，特别是在缺氧条件的地区糖酵解相关的基因的表达因环境变化而增加。这项研究获得的结果将为考虑气候变化对渔业资源的影响提供重要的知识。
该成果于2020年1月31日（当地时间）发表在国际学术期刊``整体环境科学
人们担心人为二氧化碳排放量增加导致的环境变化会对海洋生态系统产生影响。关于全球变暖和海洋酸化，人们正在通过实地调查和繁殖实验等方法积累有关其对海洋生物影响的知识。另一方面，近年来人们开始关注海洋缺氧的影响，与全球变暖和酸化一起被称为“致命三重奏”，但目前对于这些因素对海洋生态系统的综合影响尚有许多未知数。到目前为止，针对单一影响的评估已经取得了进展，但评估综合影响的研究还很少，尤其是针对贫氧海水的影响。
AIST旨在从基因层面阐明海洋生物对环境变化的反应，迄今为止已通过育种实验和基因表达分析相结合的方法对从沿海地区到深海的多种物种进行了研究。
这项研究得到了独立行政机构日本环境恢复和保护机构的环境研究促进基金 (JPMEERF20202007) (2020-2022) 的支持。
Shirogisu 是栖息在日本沿海地区的鱼类之一，被誉为重要的海洋资源，作为天妇罗和其他菜肴的配料而为日本人所熟知。在这项研究中，我们收集了海洋研究所饲养的白冠鲷的卵，并建立了一个实验系统，可以通过添加不同比例的二氧化碳、空气和氮气的气体混合物来制造暴露海水，如图1所示。pCO2大约。 450 μatm（pH值约81，溶解氧饱和度约100%），酸化海水区（模拟东京湾等海湾局部环境中可能出现的酸性环境pCO2大约。 1600μatm（pH值约76，溶解氧饱和度约100%），贫氧海水区（pCO2大约。 450μatm（pH值约81），溶解氧饱和度约。 20%，可发生在缺氧水体等）、酸化/缺氧复杂海水区（pCO2约1600μatm（pH约76），溶解氧饱和度约20％）被创建。 RNA 是从白胸鹬卵中提取的，卵在 25°C 的准备好的海水中静置约 2 小时。RNA 测序并进行了全面的基因表达分析。
图1研究中使用的育种实验系统示意图（海洋研究所提供）
使用 RNA-seq 进行基因表达分析的结果是，我们成功了解了 19,034 个基因的全面基因表达模式。利用所有基因表达水平计算和评估处理断面之间的相似程度，我们发现对照断面和酸化海水断面的基因表达趋势相似，但贫氧海水断面与对照断面的基因表达趋势显着不同。因此，很明显，缺氧海水对基因表达的影响比酸化海水的影响更大。此外，一组参与糖酵解的基因（13个基因）的表达在缺氧海水区域增加。这被认为是因为缺氧导致电子传递途径的功能减弱，并且身体试图通过激活糖酵解系统来补充能量物质ATP（三磷酸腺苷）的产生。另一方面，在缺氧和酸化海水的共同条件下，有许多基因的表达变化与对照区相似，表明表达变化明显缓和。在之前的一项研究中（Yorifuji et al 2024），Shirogis卵的存活率（孵化成功率）也受到缺氧的强烈影响，但缺氧的影响在适度酸化的环境中往往会减轻，这与基因表达表现出相似之处。
将来，我们需要评估白胸蛋在发育阶段的进展过程中如何做出反应。我们还将对其他海洋物种进行类似的实验，目的是弄清楚其他物种是否也能看到与本次白尾鹬相似的反应模式，以及基于这些差异，未来气候变化可能如何影响海洋生态系统的生物群落。
已出版的杂志：整体环境科学
论文标题：底层鱼卵的全转录组分析揭示了对海洋脱氧和酸化的复杂反应
作者：Akira Iguchi、Masahiro Hayashi、Makiko Yorifuji、Miyuki Nishijima、Kodai Gibu、Taiga Kunishima、Tomoko Bell、Atsushi Suzuki、Tsuneo Ono。
DOI：101016/jscitotenv2023169484
赖藤真纪子、林正宏、小野恒夫。 （2024）。海洋脱氧和酸化对沿海鱼类的相互作用粳稻处于生命早期阶段。海洋污染公报，198, 115896。
https://doiorg/101016/jmarpolbul2023115896