《中国科学院海洋研究所在外来养殖物种美国红鱼入侵早期预警研究中获重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-10-12
  • 近日,国际环境科学与生态学TOP期刊Ecological Indicators在线发表了题为“Future climate change accelerates the invasive rhythm of alien marine species: new insights into the invasive potential of the world's aquaculture species red drum Sciaenops ocellatus”的文章,报道了中国科学院海洋研究所在外来养殖物种美国红鱼入侵预警方面的最新研究成果, 为其入侵防控对策制定提供了理论依据。

    美国红鱼(Sciaenops ocellatus)原产于西大西洋的美国马萨诸塞州至墨西哥北部沿岸,目前已被引种到了全球11个国家和地区,成为了一种世界性的养殖鱼种。它具有生长速度快(世界纪录约40kg,中国记录约26kg)、食性杂、繁殖能力强、抗病力强、耐低氧(≥2.2mg/L)等特点,可以快速适应多样化的栖息环境。自1991年引入我国大陆以来,美国红鱼累计养殖产量已达到955,159吨,占据世界养殖总产量的94%。其中,网箱养殖占据了90%以上的产量。然而,由于极端天气(如台风)造成的逃逸现象给当地生态系统和生物多样性带来了巨大压力,仅浙江每年就有百万尾美国红鱼逃逸。目前,对于美国红鱼的入侵预警研究报道较少,现有研究主要集中在美国红鱼繁育和养殖技术以及抗逆性等方面。

    中国科学院海洋研究所刘静研究团队与李军研究团队合作,利用物种分布模型(SDM)、δ15N/δ13C稳定同位素分析和低渗胁迫实验技术等方法,对美国红鱼的潜在适生分布区、营养级和适应能力进行了研究。研究发现,除墨西哥湾沿岸以外美国红鱼在世界范围内存还在3个热点适生区,分别位于乌拉圭沿岸、中国沿岸以及澳大利亚沿岸。随着全球气候变暖,其分布区质心将发生北移并显著扩张(448,178.6 km2),渤海湾(重要渔业生物产卵场)将成为美国红鱼新的热点适生区。稳定同位素分析结果显示,逃逸的美国红鱼营养级显著高于我国东海典型土著鱼类(如石首鱼科鱼类),与其他凶猛捕食鱼类(如高鳍带鱼、黄鮟鱇、齐头鳗等)处于同一级别,具有较强的生态竞争力。该研究成果为外来物种美国红鱼入侵潜力评价提供了重要支撑。

    中国科学院海洋研究所为论文第一完成单位,肖永双副研究员为论文第一作者,刘静研究员为论文通讯作者。研究得到了中国科学院战略性B类先导科技专项、国家自然科学基金和中国科学院海洋STS项目等项目联合资助。

    文章目录:

    Yongshuang Xiao, Jing Liu*, Jiehong Wei, Zhizhong Xiao, and Jun Li, Alfonso Aguilar-Perera, Angel Herrera-Ulloa. Future climate change accelerates the invasive rhythm of alien marine species: new insights into the invasive potential of the world's aquaculture species red drum Sciaenops ocellatus. Ecological Indicators. DOI: 10.1016/j.ecolind.2023.111069.

    文章链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S1470-160X(23)01211-6

  • 原文来源:http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202310/t20231012_6897557.html
相关报告
  • 《中国科学院海洋研究所在美国红鱼对极端环境耐受性分子调控机制研究方面取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-11-08
    • 近日,国际综合性期刊Scientific Data(IF5-year =10.8)在线发表了题为“Improved high-quality reference genome of red drum facilitates the processes of resistance-related gene exploration”的文章,报道了中国科学院海洋研究所在外来养殖物种美国红鱼对极端环境耐受性分子调控机制方面的最新研究成果。 海洋所刘静团队与李军团队合作完成了外来养殖物种美国红鱼入侵预警生态学研究,研究成果已发表在国际环境科学与生态学TOP期刊Ecological Indicators上。在此研究基础上,研究团队构建了美国红鱼的染色体水平高质量基因组,其基因组大小为725.33Mb,Contig N50为28.30Mb。通过采用低盐梯度胁迫实验、基因集富集分析(GSEA)和权重基因共表达网络分析(WGCNA)方法,从分子遗传学角度对美国红鱼在极端环境下的适应调控机制进行了系统解析和评估。 研究团队成功鉴定出了与环境胁迫密切相关的54个核心基因,这些基因对美国红鱼在低盐环境下的适应起着重要作用。首次发现并证实美国红鱼进入到低渗环境后会激发鳃组织发生内质网应激反应;为适应低渗胁迫,美国红鱼通过快速启动4个离子运输通道(Integrin β传感器:Cxcr4,Itgb8;TRPV传感器:trpv4/6,aqp3;NCC传感器:prlr,slc12a3;NHE3传感器:Slc9a3,Rhcg1)来快速适应低渗环境,并通过最大限度的维持内质网内高水平的钙离子来维持细胞稳态(内质网摄取细胞质中钙离子);与此同时,美国红鱼通过降低Vdac1/2表达来抑制线粒体Cytochrome C的高表达,进而抑制细胞凋亡。这些研究结果为外来物种美国红鱼入侵潜力评价提供了分子遗传学基础,为其入侵防控对策的制定提供了理论依据。 中国科学院海洋研究所为论文第一完成单位,肖永双副研究员为论文第一作者,刘静研究员和李军研究员为论文通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性B类先导科技专项、国家自然科学基金和中国科学院海洋STS项目等项目联合资助。 文章目录: 1) Yongshuang Xiao, Jing Liu*, Jiehong Wei, Zhizhong Xiao, Jun Li* and Yuting Ma. Improved high-quality reference genome of red drum facilitates the processes of resistance-related gene exploration. Scientific Data. 2023:10, 774. DOI: 10.1038/s41597-023-02699-7. 2) Yongshuang Xiao, Jing Liu*, Jiehong Wei, Zhizhong Xiao, Jun Li, Alfonso Aguilar-Perera and Angel Herrera-Ulloa. Future climate change accelerates the invasive rhythm of alien marine species: new insights into the invasive potential of the world's aquaculture species red drum Sciaenops ocellatus. Ecological Indicators. DOI: 10.1016/j.ecolind.2023.111069. 文章链接: 1) https://www.nature.com/articles/s41597-023-02699-7 2) https://authors.elsevier.com/sd/article/S1470-160X(23)01211-6
  • 《中国科学院海洋研究所在牡蛎基因组编辑方面获新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-06-07
    • 近日,中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室张琳琳团队在牡蛎基因组编辑方面获新进展,相关成果在学术期刊Frontiers in Marine Science发表。 随着对高品质动物蛋白需求的迅速增长,水产养殖正成为人类食用海产品的主要来源。然而,与许多成熟的陆生牲畜和作物系统相比,大多数水产养殖物种育种仍处于驯化的早期阶段。传统的育种方式,如选择、杂交和标记辅助育种系统,已经推进了水产养殖物种经济性状(包括抗病性、营养价值和生长质量等)的遗传改良。基因组编辑技术是近年来研究基因功能和解析性状最直接有效的方法,其中CRISPR/Cas9基因编辑技术因具有操作简单、靶点选择广、成本低、效率高等优点,为重要水产物种经济性状的遗传解析和良种培育提供了最直接有力的工具。 牡蛎为世界大宗水产养殖贝类,但和水产鱼类相比,基因组编辑育种技术在牡蛎中应用还处于起步阶段。针对牡蛎卵径小(~50 μm)、显微操作难、幼虫死亡率高、间接发育时间时间长以及在获得可遗传纯系方面难度大、成本高、耗时长的难题,中国科学院海洋所张琳琳研究团队经过长期的研究攻关,搭建了一套基于电穿孔的Cas9/sgRNA复合物高通量递送和突变体快速检测的技术平台,成功实现了对牡蛎(Crassostrea gigas angulate)基因组中标记基因(β-tubulin)的高效编辑。 研究采用作者前期研发的“长片段缺失镶嵌性突变技术”(Zhang L., et al, 2016, Nature Communications; Zhang L., et al., 2017, PNAS)。通过同时电穿孔多个靶基因sgRNAs,研究人员在长牡蛎靶向基因中检测到超过300 bp的长片段缺失突变,这使得研究人员可以使用PCR和常规琼脂糖凝胶电泳对突变体进行快速筛选和基因分型。这种同时传递两个以上sgRNAs以获得长片段缺失的策略是一个显著的改进,大大简化了基因组编辑基因型检测的工作流程。此外,利用原位杂交和行为学分析等表型检测手段,研究人员在牡蛎G0代幼虫中观察到了表型的镶嵌型突变(纤毛的缩短、缺失)和运动能力下降。这种镶嵌型突变有利于研究人员在G0代个体中对突变表型进行快速的鉴别,同时也能规避目标基因完全缺失导致的胚胎致死性。该研究在海洋经济贝类牡蛎中建立了基于电穿孔和长片段缺失镶嵌性突变的CRISPR/Cas9基因编辑平台,可为今后基于CRISPR/Cas9基因组编辑技术在海洋贝类中开展基因功能研究提供有益的参考,同时也为牡蛎以及其他水产养殖物种的基因组编辑育种提供有力的工具。 实验海洋生物学重点实验室博士后产久林和硕士研究生张韦为论文的共同第一作者,张琳琳研究员为通讯作者,科研助理许悦、研究生薛雨、吴富村副研究员、张国范研究员和李莉研究员参与了该项目。研究得到了山东省“海洋生命资源绿色发展技术与应用”工作站,中国科学院先导专项B和国家海外引才计划青年项目等项目的资助。 相关成果如下: 1.Chan, J.#, Zhang, W.#, Xu, Y., Xue, Y. & Zhang, L.* (2022). Electroporation-based CRISPR/Cas9 mosaic mutagenesis of β-tubulin in the cultured oyster. Frontiers in Marine Science, 9: 912409. doi: 10.3389/fmars.2022.912409. 2.张琳琳,许悦,张韦,产久林。快速获得基因型和表型突变的CRISPR/Cas9基因敲除方法及应用,专利申请号202210378237.8。 3.张琳琳,张韦,许悦,产久林。长牡蛎β-tubulin基因的电穿孔基因编辑方法及应用,专利申请号202210378335.1。 4.张琳琳,许悦,吴富村。一种皱纹盘鲍CRISPR/Cas9基因编辑的方法,专利申请号202111053880.5。 5.Zhang, L., Mazo-Vargas, A. & Reed R.* (2017). A single master regulatory gene coordinates the evolution and development of butterfly color and iridescence. Proceedings of the National Academy of the USA, 114(40):10707-12. 6.Zhang, L. & Reed R.D.* (2016). Genome editing in butterflies reveals that spalt promotes and Distal-less represses eyespot colour patterns. Nature Communications, 7, 11769.