海洋青鳉鱼专用型基因芯片的设计及其在生态毒理学上的应用研究.pdf

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1、第29卷第3期2010年8月台湾海峡JOURNALOFOCEANOC：RAPHYINTAIWANSTRAITV01．29．No．3Aug．，2010海洋青鲔鱼专用型基因芯片的设计及其在生态毒理学上的应用研究陈瑶1，方志俊1’2，郑金树2，张琦2，曾志雄2，胡绍槊2，杨梦廷1’2(1．深圳市药用生物芯片重点实验室、香港城市大学深圳研究院，广东深圳518057；2．香港城市大学生物与化学系，香港)摘要：以生物芯片技术为核心，结合生态毒理学与功能基因组学的方法，制备了海洋青鳞鱼专用型生物芯片，包含180个与细胞分裂、解毒反应、缺氧反应、氧化应激反应、

2、凋亡、生长和发育、性别决定和性腺分化以及生殖激素分泌等功能相关的基因．我们提取了雌性海洋青锵鱼成体在正常培养和缺氧处理12周后的肝脏和卵巢组织总RNA，利用自制的基因芯片进行了基因表达谱分析，结果显示海洋青鲋鱼在缺氧压力环境下，肝脏和卵巢组织的差异性表达基因分别检测出9个和6个，表明应用此类自制良好的芯片可有效获得海洋青鲋鱼的组织特异性基因表达图谱，也将加强对海洋缺氧状态、氧化应激等反应的分子生物学机制的理解．本研究对于识别异常环境状态下的基因表达模式和组织特异性标志物，进一步开展监测海洋生态毒理因素的研究奠定良好的基础．关键词：海洋生物学；海

3、洋青鲋鱼；生态毒理学；生物芯片；缺氧DOI：10．3969／J．ISSN．1000．8160．2010．03．009中图分类号：X171文献标识码：A文章编号：1000-8160(2010)03-0359—08随着沿海经济建设速度的逐步加快和海洋开发活动的日益频繁，海洋环境污染问题日渐凸显，近岸海域常常出现水质清洁度不达标，水体严重富营养化，营养盐失衡等海洋生态的不健康状态，因而进行海洋生态毒理学的深入研究，探索出快速、准确的污染检测方法，将为海洋环境保护提供高水平的基础支持，成为“持续发展”战略的一种重要技术支撑．在海洋环境质量评估和生态毒理

4、学研究方面，目前还缺乏国际公认的海洋模式生物进行研究，但利用斑马鱼(Dank：rerio)的DNA生物芯片进行淡水毒理学的研究⋯和利用淡水青鳝鱼(Oryz／aslatipes)芯片可确定缺氧调控的基因表达谱变化[21等研究，都为海洋模式生物的选择和海洋生态毒理学的研究提供了重要线索和启示，那就是结合对环境海洋学和海洋生物养殖学等方面的特点，选择易于观察、行为稳定、繁殖率高及对海水环境中压力环境较能耐受的鱼类作为海洋中的模式生物，探索出其在海洋生态毒理学研究方面的应用是可行的．海洋青鳝鱼(Oryziasmelastigma)在中国、朝鲜、日本及印

5、度等海域均普遍存在，成年个体长约3．5—4．0cm，生活周期大约为2—3个月，其基因组较小，只有斑马鱼基因组的一半，大约为800Mb，性格温和、产卵率高、易于观察、海水消耗低，对海水环境压力较能耐受，且肝、生殖组织等对缺氧引起的环境压力变化比较敏感，因此很适宜作为模式生物用于毒理学等方面的实验研究．本实验的目的是利用生物芯片众所周知的微型化、集成化、自动化特点，将这种基因芯片技术引入到对海洋青鳝鱼的生态毒理学专用型cDNA芯片的构建上来，从而将海洋环境压力危害性和基因表达特征联系起来，通过基因表达分析确定毒理因素的危害性，此研究结果不仅有助于对

6、海洋环境毒理因素相关的分子生物学机制进行了解，也为开发出创新型的海洋环境监测技术奠定了良好的基础．1材料与方法1．1试剂和仪器PCR反应试剂购自宝生物工程(大连)有限公司，琼脂糖、酵母浸出粉、胰蛋白胨等试剂购自上海生工生收稿日期：2009-06-23基金项目：深圳市科技计划资助项目作者简介：陈瑶(1973一)，女，博士；E·mail：yaoehen@cityu．edu．hk通讯作者：杨梦筵(1964一)，男，教授；E—mail：bhmyang@cityu．edu．hk；胡绍巢(1950～)，男，教授；E—mail,*bhrswu@eityu．e

7、du．hk·360·台湾海峡29卷物工程技术服务有限公司；PCR反应仪分别为美国MJResearch公司和AppliedBiosystems公司产品，SPBIO芯片点阵仪为13本Hitachi公司产品，激光共聚焦扫描仪ScanArrayExpress为美国PerkinElmerLifeScience公司产品．1．2海洋青鲋鱼的培养及环境压力实验海洋青鲔鱼来源于台湾地区的商业性养殖场，由香港城市大学生物与化学系购买并赠予．海洋青鳝鱼的实验室培养条件为海水的溶解氧含量为5．0～7．0mg／dm3，水温为284-2。C，密度设置每条鱼0．3—0．5d

8、m3，盐度为30，光照周期明暗比为14／10h，每天喂食5次，性别比例雄性：雌性=1．0：1．5．实验选取性成熟的、身长3．5-4．0cm的成体鱼作为