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海洋生物学研究热点问题 现代海洋生物学研究进展 1 2 3 4 重点研究内容 发育与生殖生物学基础基因组学与基因转移病原生物学与免疫生物活性及其产物生物修复 极端生物共生及防附着生物多样性与政策及其它 5 重点发展领域1发育与生殖生物学基础海洋生物胚胎发育 变态 成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理 不仅对于阐明海洋生物生长 发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义 而且对于应用生物技术手段 促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动 提高水产养殖的质量和产量具有重要意义 6 主要包括 生长激素 生长因子 甲状腺激素受体 促性腺激素 促性腺激素释放激素 生长一催乳激素 渗透压调节激素 生殖抑制因子 卵母细胞最后成熟诱导因子 性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定 克隆及表达分析 以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等 7 近几年来的主要研究成果包括 Singh等 2001 l8发现成纤维生长因子抑制斑马鱼早期胚胎细胞中神经标记基因的表达 Leonard等 2001 研究了神经肽Y基因在沟鲶不同组织中的表达 Tang等 2001 研究了环境盐度对沟鲶垂体中生长激素 催乳素和生长一催乳素mRNA水平的影响 Vincent等 2002 建立了斑节对虾卵黄蛋白原ELISA测定技术 Cheng等 2002 研究了罗非鱼IGF I和IGF结合蛋白基因在生长激素诱导后表达的时序性 8 Adachi 2003 发现雄激素 一睾酮在雌鱼卵母细胞生长中起着调节作用 Ohira等 2003 克隆了日本对虾的蜕皮抑制激素 MIH 基因 并研究了重组MIH的生物活性 Wong等 2003 研究了金鲷芳香化酶在性逆转中的分子调控机理 Thompson等 2003 介绍了海洋脊索动物异体住囊虫细胞周期调节的模式构成 9 Sawada等 2003 报道了海鞘受精过程中的异源识别机制 Herpin等 2003 克隆了牡蛎TGF 3基因 并研究了其表达模式 Chen等 2003 从虹鳟脑垂体中鉴定出一种新的生长激素家族蛋白 生长催乳素样蛋白 Chen等 2003 研究表明胰岛素样生长因子I涉及到斑马鱼胸部的发育 Hou等 2004 2005 克隆了卤虫的胚胎发育相关基因 H26 APRH HOX 10 Artemia的ARH和TRH基因的表达 11 12 13 14 无甲目 鳞翅目 膜翅目各目动物之间abaA基因间的差别 其中Identical Missing Indel 15 重要海洋生物的生殖生物学贝类虾类鱼类 16 17 香螺精子的电镜照片 香螺 18 东方扁虾的精子 19 海洋经济动物种子工程及种质资源 20 2基因组学与基因转移功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点 目前的研究重点是对有代表性的海洋生物 包括鱼 虾 贝及病原微生物和病毒 基因组进行全序列测定 同时进行特定功能基因 如药物基因 酶基因 激素多肽基因 抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析 21 近几年研究重点集中在目标基因筛选 如抗病基因 胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因 大批量 高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面 除传统的显微注射法 基因枪法和精子携带法外 目前已发展了逆转录病毒介导法 电穿孔法 转座子介导法及胚胎细胞介导法等 22 GFP基因在转基因中国对虾幼体中的表达 转基因中国对虾幼虾和次成虾的GFP基因RT PCR结果电泳图M示DNA分子量标准 1示负对照 2示正对照 转基因质粒 3 4示转基因对虾 23 转红色珊瑚萤光基因 24 转羊生长素基因鱼 25 Andy 水母荧光蛋白转基因猴 26 基因转移作为海洋生物遗传改良 培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段 已成为该领域应用技术研究发展的重点 以SSR技术进行分子标记辅助优良品种筛选技术 27 3病原生物学与免疫弄清海水鱼 虾 贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种 有效防治养殖病害的发生具有重要意义 重点是病原微生物致病相关基因 海洋生物抗病相关基因的筛选 克隆 海洋无脊椎动物细胞系的建立 海洋生物免疫机制的探讨 DNA疫苗研制等抗菌肽的研究 28 4生物活性及其产物海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点 现人研究表明 各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物 用来保护自己生存于海洋中 海绵含有PTX 2 肌动蛋白阻滞剂 一种对付缺乏P53基因的癌细胞的新抗癌物质 和海洋藻类提取物活性肽多糖萜和甾 29 对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面 这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物 工业酶及其它特殊用途酶类 极端微生物中特定功能基因的筛选 抗微生物活性物质 抗生殖药物 免疫增强物质 抗氧化剂及产业化生产等 30 5海洋环境生物技术该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用 生物修复技术是比生物降解含义更为广泛 又以生物降解为重点的海洋环境生物技术 其方法包括利用活有机体 或其制作产品降解污染物 减少毒性或转化为无毒产品 富集和固定有毒物质 包括重金属等 大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等 31 应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖 石油污染 重金属污染 城市排污以及海洋其他废物 水 处理等 微生物对环境反应的动力学机制 降解过程的生化机理 生物传感器 海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制 抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容 32 河口生态系统 物种丰富产卵场 育幼及索饵场所生产力大旅游胜地易污染 33 潮间带生态系统 有明显的垂直分带的特点 34 红树植物是一类生长在热带海洋潮间带的木本植物 例如 红树 秋茄树 红茄冬 海莲和木榄等 当退潮以后 红树植物在海边形成一片绿油油的 海上林地 红树林生态系统 35 珊瑚礁生态系统 2002年 科学家首次确定全球十大珊瑚礁保护区 它们占海洋总面积0 017 却包含了34 的海洋特有生物品种 36 湿地是指天然或人工 长久或暂时性的沼泽地 泥炭地或水域地带 静止或流动 淡水 半咸水 咸水体 包括低潮时水深不超过6米的水域 湿地包括多种类型 珊瑚礁 滩涂 红树林 湖泊 河流 河口 沼泽 水库 池塘 水稻田等都属于湿地 它们共同的特点是其表面常年或经常覆盖着水或充满了水 是介于陆地和水体之间的过渡带 地球之肾 湿地 海岸带湿地生态系统 37 6分子标记技术与遗传多样性研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性 利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度 应用18S和5 8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区 ITC 1 序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究 研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性 用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性 38 采用同功酶 微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价 在鲆鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA 在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA 弄清了一种深水鱼类 Gonostomagracile 线粒体基因组的结构 并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例 测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列 用AFLP方法分析了母性遗传