- 实现从单个小珊瑚虫中获取内源代谢谱
- 能够快速、轻松地评估化学物质对珊瑚内源代谢的影响
- 应用于新开发的不会对珊瑚产生负面影响的防晒霜
珊瑚同时产卵时培养水螅体并对其进行新的评估方法的流程图。 （作者：高桥一诚，名古屋大学）
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）地质信息研究部，井口亮，首席研究员，铃木润，研究组组长，饭岛真理子，近畿大学物理与工学部地圈资源环境研究部研究员，桂在津教授（AIST客座研究员），北里大学海洋生命科学学院安本刚讲师， Yoshikazu Ohno项目助理教授Nanami Mizusawa、博士后研究员、高丝研究所研究员Shunichi Suga、研究员Ken Tanaka等人共同建立了一种新的评估方法，可以对因全球和区域环境变化而面临衰退风险的造礁珊瑚（以下简称珊瑚）进行快速环境影响评估。我们还成功地从珊瑚的代谢特征中阐明了防晒成分等化学物质对珊瑚的影响，并获得了有关它们对珊瑚的环境影响的新知识。这项研究获得的结果预计将用作使用珊瑚等海洋生物的环境影响评估方法的重要模型。
该结果于 2020 年 3 月 5 日（当地时间）发表在英国自然出版集团出版的开放获取杂志上。科学报告
目前，人们非常担心由于人为化学物质泄漏到自然界以及营养循环被破坏而对生态系统造成的负面影响。显示地球的极限行星边界的角度来看，九个界限中的六个，包括化学径流和养分循环中断，已经被跨越（Richardson等人，2023），并且人们越来越意识到监管海洋中的化学物质（包括微塑料）的努力。此外，评估公司环境、社会和治理举措的ESG投资也受到关注。 TNFD（自然相关财务披露工作组）的最终建议将于 2023 年 9 月公布，该建议将进一步加速 ESG 投资，强烈要求企业开展考虑自然环境的活动。自然积极变得越来越重要。在此背景下，越来越需要评估方法来阐明化学物质如何影响海洋生物。珊瑚礁生态系统（图1）以其美丽的景色而闻名，在海岸保护、渔业和旅游业等多个领域发挥着重要作用。然而，由于支撑这一基础的珊瑚对全球和区域范围内的环境变化很敏感，因此有人担心它们可能在全球范围内减少。由于珊瑚是代表海洋生态系统的象征性实体，迫切需要建立可靠的珊瑚环境影响评估方法。特别是，近年来有报道称某些防晒成分对珊瑚有负面影响，因此需要建立一种方法来快速、轻松地评估防晒成分对珊瑚的影响。
图 1 在冲绳濑底岛附近拍摄的珊瑚礁生态系统
AIST 旨在阐明海洋生物对环境变化的反应，并开发可靠的环境影响评估方法。我们采用结合育种实验、遗传分析和化学分析的多方面方法对珊瑚和其他物种进行研究。2017 年 1 月 19 日、2021 年 3 月 17 日、2023 年 11 月 30 日、2024 年 2 月 1 日AIST 新闻稿）。此外，代谢物分析(代谢组分析):PESI/MS/MS2020 年 5 月 25 日、2021 年 6 月 30 日AIST 新闻稿）。
这项研究是在日本学术振兴会科学研究挑战研究（探索性）“珊瑚暴露体研究的挑战”（代表研究员：Ryo Iguchi；2019-2020）的支持下进行的。
当鹿角珊瑚（珊瑚的代表性群体）同时产卵时（图 2 和2023 年 3 月 5 日 AIST X 视频)上获得的珊瑚幼虫沉积在底部，并通过人工添加共生虫黄藻，使珊瑚虫在虫黄藻存在和不存在的情况下生长。经过课题组的多方努力，我们成功地获得了多次产卵机会，并能将获得的幼虫维持较长时间，从而增加了实验机会。
图 2 鹿角珊瑚同时产卵
11474_11763代谢分析平台：PiTMaP（Zaitsu、Iguchi 等人，2020）应用于珊瑚息肉（视频 1）。结果，我们发现仅从一个珊瑚虫中就可以获得代谢特征。
视频 1 使用 PESI/MS/MS 直接分析单个珊瑚息肉
*原始论文中的数字被引用或修改。知识共享许可（Attribution 40 International）
特别是，在这项研究中，我们成功地观察到了每个珊瑚虫中构成糖酵解、柠檬酸循环、尿素循环、磷酸戊糖途径、谷胱甘肽代谢和蛋氨酸途径的代谢物。获得的代谢组数据可以通过应用PiTMaP平台自动进行多变量分析。这是一种多变量分析潜在结构预测-判别分析 (PLS-DA)的结果是，不含虫黄藻的珊瑚虫表现出显着的代谢特征变化，包括由于氧苯酮-3而导致的几种氨基酸减少（图3，顶部）。另一方面，在含有虫黄藻的珊瑚虫中，没有观察到由于接触 oxyBenzone-3 而导致代谢谱发生变化（图 3，底部）。在暴露于铵的样品中观察到类似的趋势。这表明共生虫黄藻可能消除暴露物质对珊瑚体的负面影响。
我们建立的评估方法不需要传统代谢组分析所需的任何复杂的预处理操作。一般来说，代谢组分析的预处理操作大约需要一到两天，但使用这种方法，现在可以在大约三分钟内分析单个珊瑚息肉的内源代谢物。
图 3 使用 oxyBenzone-3 暴露样品的 PLS-DA 得分图。横轴表示第一主成分，纵轴表示第二主成分。上图显示了没有虫黄藻的珊瑚虫的结果，下图显示了有虫黄藻的珊瑚虫的结果。每个点对应一个珊瑚虫。虚线和点线分别表示所有数据的 95% 和 99% 置信区间。红色和浅蓝色椭圆表示每组的 95% 置信区间。
*原始论文中的数字被引用或修改。知识共享许可（Attribution 40 International）
预计本次建立的新评价方法将广泛应用于需求日益增长的珊瑚环境影响评价。它还可以用作寻找替代物质以减少人为物质影响的快速方法。预计它不仅可用于化学物质的风险评估，还可用于评估促进生长和促进新陈代谢等积极效果。未来，AIST将与其他研究机构合作，考虑将该方法应用于珊瑚以外的海洋生物。我们的联合研究合作伙伴之一高丝株式会社一直在与珊瑚水产养殖专家合作，评估防晒霜的外观及其成分，以了解它们如何影响珊瑚生长。2022 年 2 月 7 日 [PDF:578KB]、2022 年 4 月 13 日 [PDF:501KB]高丝株式会社新闻稿) 通过利用这种评估方法，我们将继续开发考虑海洋环境的产品。
已出版的杂志：科学报告
论文标题：用于珊瑚健康评估的单息肉代谢组学
作者：Akira Iguchi、Mariko Iijima、Nanami Mizusawa、Yoshikazu Ohno、Ko Yasumoto、Atsushi Suzuki、Shunichi Suga、Ken Tanaka、Kei Zaitsu。
DOI：101038/s41598-024-53294-8
理查森，K 等人。 （2023）。地球超出了九个行星边界中的六个。科学进步，9（37），eadh2458。