海洋所在建立深海環(huán)境影響評估標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)流程體系方面取得系列進(jìn)展
在全球變化和人類活動(dòng)日益加劇的背景下,深海作為地球上最后的未知領(lǐng)域,其生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與合理利用顯得尤為重要。中國科學(xué)院海洋研究所深海研究中心李超倫團(tuán)隊(duì)通過自主研發(fā)的深海大型生物常壓培養(yǎng)平臺、高壓培養(yǎng)平臺和原位實(shí)驗(yàn)平臺,在建立深海環(huán)境影響評估標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)流程體系方面以及解析全球變化和人類活動(dòng)對深海生物的雙重影響方面取得了一系列進(jìn)展,相關(guān)成果國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials和Science of The Total Environment等發(fā)表。
在深海生物對重金屬響應(yīng)研究方面:多金屬硫化物是深?;苌鷳B(tài)系統(tǒng)重要的伴生礦產(chǎn),理解其開發(fā)導(dǎo)致的重金屬釋放對于深海生物群落具有何種影響是深海資源可持續(xù)開采的重要保障。團(tuán)隊(duì)率先開展深海原位實(shí)驗(yàn),探討深海生物如何響應(yīng)重金屬釋放,評估其毒理學(xué)效應(yīng),并構(gòu)建生態(tài)環(huán)境評價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)和方法體系。研究結(jié)果表明,生物在深海原位環(huán)境對重金屬具有更高的敏感性,揭示了利用深海原位實(shí)驗(yàn)平臺開展毒理評價(jià)的必要性。此外,團(tuán)隊(duì)還利用深海大型生物常壓培養(yǎng)平臺,開展了深海貽貝在礦區(qū)常見金屬銅的暴露實(shí)驗(yàn),深入闡明了深海貽貝在銅脅迫下的響應(yīng)策略。結(jié)果顯示,銅脅迫會顯著影響深海貽貝的免疫功能、細(xì)胞凋亡和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,并影響其碳水化合物代謝、無氧代謝、氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝過程。利用多組學(xué)聯(lián)用方法,挖掘出多個(gè)關(guān)鍵基因和代謝物,這些基因和代謝物有望作為評估深海開采對生物影響的關(guān)鍵標(biāo)志物,為評估深海采礦活動(dòng)對深海生物的影響提供了新的見解。

在靜水壓對貽貝的影響研究方面:貽貝科物種具有廣泛的深度分布范圍,是深海化能生態(tài)系統(tǒng)和近海潮間帶生態(tài)系統(tǒng)的代表性物種,同時(shí)也是探討靜水壓力對生物分布影響的重要模式類群。為了研究不同深度分布的貽貝科物種對壓力環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制,團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的高壓實(shí)驗(yàn)平臺,對比了深海貽貝和淺水貽貝在不同靜水壓(1 個(gè)大氣壓 和 110 個(gè)大氣壓)下的基因表達(dá)變化。結(jié)果表明,面對壓力變化,深海貽貝主要通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝基因來響應(yīng)壓力變化,而淺水貽貝則通過下調(diào)與免疫相關(guān)的基因功能進(jìn)行應(yīng)對。這項(xiàng)研究揭示了兩種貽貝在應(yīng)對高壓時(shí)的不同適應(yīng)策略。
以上深海實(shí)驗(yàn)平臺的搭建和應(yīng)用為揭示深海生物的極端環(huán)境適應(yīng)機(jī)制提供了重要支撐,研究成果不僅豐富了對深海生物在不同環(huán)境壓力下生理響應(yīng)的理解,也為深海資源的可持續(xù)開發(fā)和環(huán)境保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)文獻(xiàn):
1. Zhou L#, Lian C#, He Y#, Chi X, Chen H, Zhong Z, Wang M, Cao L, Wang H, Zhang H, Li C*. Toxicology assessment of deep-sea mining impacts on Gigantidas platifrons: A comparative in situ and laboratory metal exposure study. Science of The Total Environment. 2024 Jul 10;933:173184.
2. He Y#, Zhou L#*, Wang M, Zhong Z, Chen H, Lian C, Zhang H, Wang H, Cao L, Li C*. Integrated transcriptomic and metabolomic approaches reveal molecular response and potential biomarkers of the deep-sea mussel Gigantidas platifrons to copper exposure. Journal of Hazardous Materials. 2024 Jul 15;473:134612.
3. Zhong Z#, Guo Y, Zhou L, Chen H, Lian C,Wang H, Zhang H, Cao L, Sun Y, Wang M*,? Li C* Transcriptomic responses and evolutionary insights of deep-sea and shallow-water mussels under high hydrostatic pressure condition. Science of The Total Environment. (Accepted on 2024 Jul 30).
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