研究揭示海馬對近岸海洋環境變化響應的分子機制

發布時間：2020-12-30 15:16 原文鏈接：研究揭示海馬對近岸海洋環境變化響應的分子機制

　　近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室研究員林強團隊以海馬為研究對象，系統揭示了海洋近岸環境污染物對海馬性腺與育兒袋發育影響的分子機制，闡明了海洋環境變化對海洋生物行為、生理與基因層面的綜合作用機理。相關研究成果以Effects of tributyltin on gonad and brood pouch development of male pregnant lined seahorse (Hippocampus erectus) at environmentally relevant concentrations為題，發表在Journal of Hazardous Materials上。

　　海馬是探索海洋生態環境變化研究的指示和旗艦物種。目前，世界范圍內的海馬資源普遍衰退，海馬種群資源保護迫在眉睫。海馬主要棲息于近岸淺水，易受到區域環境污染的影響。因此，研究環境污染物對海馬種群的潛在影響，有利于保護海馬資源。

　　三丁基氯化錫（TBT）是近海廣泛存在的有機污染物質，對海洋生物具有內分泌干擾效應。研究人員發現，環境濃度TBT可誘導雌性海馬卵巢發生明顯閉鎖現象。轉錄組結果顯示，TBT主要通過調控溶酶體和自噬體信號通路相關基因的表達來調控卵巢閉鎖；TBT可能通過抑制cAMP和雄激素合成途徑相關基因表達，進而抑制精子的發生，導致海馬精巢退化，形成空泡結構，這影響了海馬性腺發育過程（圖1）。據此，研究人員認為近海環境中的TBT能夠影響海馬的潛在繁殖效率，從而影響海馬的資源效應。

　　海馬是海龍科魚類中進化速率最快的類群之一，產生了結構復雜、功能完善的育兒袋器官，其在懷孕過程中起到保護、滲透壓調節、免疫、營養等多方面的作用，與哺乳動物的母體子宮胎生方式有顯著的趨同進化特性。研究人員發現，TBT對海馬育兒袋發育產生多重毒理效應，如導致海馬育兒袋膠原纖維紊亂、誘發育兒袋的免疫響應，并可能影響血管生成功能。該研究暗示了海洋TBT影響海馬育兒袋為胚胎發育提供的基本生存保障，對海馬懷孕過程產生不利影響（圖2）。

　　此外，研究人員還發現海馬對近海多種環境激素污染物（EE2、P4和BPA等）產生了顯著的響應特征，相關研究成果發表在Science of The Total Environment上。據此，在制定和實施海馬資源保護過程中，應充分考慮近岸海洋環境污染等關鍵因素的影響。

　　林強和南海海洋所副研究員張艷紅為論文的通訊作者，博士研究生湯璐為論文第一作者。研究工作得到中科院基礎前沿計劃“從0到1”原始創新項目、國家科技部科技基礎資源調查專項項目和南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）重大專項團隊項目等的支持。