砗磲幼贝响应海洋酸化机制获得新进展 - 海洋酸化化学反应

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近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员喻子牛团队主导，联合中国科学院地球环境研究所和广东海洋大学相关团队，就砗磲幼贝对海洋酸化反应及其机制开展研究的成果“Assessment of the juvenile vulnerability of symbiont-bearing giant clams to ocean acidification”在国际著名期刊Science of The Total Environment（《总体环境科学》）发表。

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海洋酸化是全球变暖之外的另一场危机，它是因海水过量吸收大气中的CO2而引发pH值下降的化学变化。数据表明，海洋酸化正在加速进行；海洋酸化不利于碳酸钙物质形成，会直接影响钙化海洋生物的产卵受精、孵化、早期发育和钙化等一系列生理过程和机能，进而对个体、种群结构和海洋生态系统造成严重危害。

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图1 鳞砗磲海洋酸化实验设计及其差异基因分析

砗磲(Giant clam)是一类热带海洋贝类，主要分布在印度洋、西太平洋和我国南海等珊瑚礁海域，是珊瑚礁生态系统的重要成员，对于维持珊瑚礁生物多样性、生态系统稳定起到积极关键作用，也是研究全球气候变化对海洋生物影响的主要对象之一。因此，探索砗磲对海洋酸化的反应及应对机制，不但有助于揭示砗磲应对该过程的响应机理，还可为全球气候变化下砗磲种群的保护提供科学依据和指导。 

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图2 鳞砗磲对海洋酸化的胞内适应性反应示意图

该论文以鳞砗磲幼贝为研究对象，通过结合宿主、虫黄藻生理指标测定、钙化测定、高通量测序手段，探索了砗磲幼贝在组织生理和分子层面对海洋酸化的响应和反应机制。结果显示，海洋酸化不会导致砗磲幼贝存活率和贝壳生长性能的显着降低，说明砗磲幼贝可以耐受适度酸化环境；然而，宿主钙化率的显著性降低表明砗磲对海洋酸化的具有钙化生理敏感性，同时共生虫黄藻的光合速率降低和虫黄藻密度下降，反过来又降低了显著耗能的钙化过程的能量供应量；比较转录组差异表达基因的比较分析表明，砗磲幼贝可以通过调节代谢抑制、钙稳态、生物矿化以及离子通道等相关基因的表达以应对海洋酸化的影响。上述研究成果对砗磲的人工繁育、种群恢复以及资源保护具有重要的科学价值。 

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南海海洋所副研究员李军为本文第一作者，张跃环和喻子牛为本文共同通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划(2020YFD0901102;2018YFD0901400)，国家自然科学基金(31872566；42076121, M-0163)、中国科学院STS项目（KFJ-STS-QYZD-158）及南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）项目(GML2019ZD0402)等项目的共同资助。

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相关论文信息:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721073411?via%3Dihub

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中国科学院南海海洋研究所

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