缺氧和有毒铜绿微囊藻胁迫下三角帆蚌的生理响应及适应性研究

Triangle sail mussel pond waters are traditionally enriched with organic fertilizers. The main consequence of such culture pattern is eutrophication, which may stimulate algal blooms. Hypoxia and harmful algae (such as toxic cyanobacteria Microcystis aeruginosa) are considered to be the most important co-occurring stressors in waters with algal blooms, while no published studies revealed their combined effect on physiological responses in triangle sail mussel. This research aims to systematically explore the combined effects of hypoxia and toxic cyanobacterial M. aeruginosa on the physiological responses of triangle sail mussels under laboratory conditions, from nutrition (growth, body composition and digestive enzymes); bioenergetics (energy budget); histology (variation of microstructure of gill and digestive system) and immunology (hemolymph immune responses) aspects. Dynamic changes of various physiological and biochemical indices in the mussels of different treatments will be studied, in order to evaluate the physiological adaptation of triangle sail mussel to the two studied co-occurring stressors. In the planned study, the feasibility of triangle sail mussel as environmental management tool will be assessed. The results will provide basic data for monitoring the environmental changes of their natural habitats, and studying the physiological adaptability mechanisms of the triangle sail mussel to hypoxia and toxic cyanobacteria.

由于普遍采用施有机肥肥水的传统养殖模式，三角帆蚌养殖水体往往富营养化情况严重，容易出现水华暴发现象。由水华引发的缺氧和有害水华藻类（如有毒铜绿微囊藻）被认为是对水生生物造成胁迫的主要因子，而两者对三角帆蚌复合胁迫作用未见报道。本研究拟从营养学（生长、体成分、消化酶）、生物能量学（能量收支）、组织学（鳃和消化系统的组织结构变化）和免疫学（血淋巴细胞免疫功能）的角度，研究缺氧胁迫下三角帆蚌暴露于有毒铜绿微囊藻下的生理响应。通过对三角帆蚌在缺氧和有毒铜绿微囊藻胁迫下生理生化指标变化规律的研究，可进一步评估三角帆蚌在这两种胁迫因子交互作用下的生理适应性，为三角帆蚌作为水域环境生态修复工具种可行性的评估工作积累基础资料。本研究不仅能为衡量三角帆蚌所在水域的环境变化提供科学依据，还能为三角帆蚌生理适应性机制的研究奠定基础。

我们圆满并超额完成了基金项目预定的各项任务。首先，我们揭示继缺氧和/或有毒铜绿微囊藻暴露后的净化阶段中，三角帆蚌的体成分变化规律和补偿生长受暴露史影响。证实三角帆蚌在滤食功能下降的情况下，其消化腺的蛋白酶活性显著上升，优先利用机体蛋白质存储。证实三角帆蚌消化酶活性的变化可有效用于监测其营养状态。第二，我们通过测定三角帆蚌在缺氧和有毒铜绿微囊藻暴露期和恢复期的一系列代谢生理指标（清除率、同化率、耗氧率和排氨率）并计算出相应的生长净能，印证了消化酶实验中获得的结论，即三角帆蚌在胁迫状态下，相对于脂肪和糖原而言，更加倾向于利用蛋白质。有毒铜绿微囊藻暴露导致的三角帆蚌体内藻毒素沉积，直接影响了三角帆蚌恢复期的补偿生长能力，使得其生长净能SfG在恢复期的上升速度受阻。因此治理过存在有毒藻类水体的三角帆蚌不宜重复使用。第三，组织学切片和扫描电镜观察结果揭示缺氧和有毒铜绿微囊藻双重胁迫处理组中各组织的受损程度要显著高于单因素处理组，两个因素之间存在显著的交互作用。我们发现三角帆蚌的鳃容易受到缺氧的影响，而其肝脏则是有毒藻类作用的靶器官。在水华暴发时缺氧现象的出现，对水生动物来说有雪上加霜的作用；第四，有毒微囊藻或缺氧的暴露史会对三角帆蚌免疫机能的修复产生潜在后续影响。我们认为三角帆蚌血淋巴GST活性可作为了解其生活水体的有害藻类胁迫情况的早期警示指标，为三角帆蚌作为水域环境生态修复工具种可行性的评估工作积累基础资料。为今后富营养化水体的藻毒素生物监测提供了理论依据。基于三角帆蚌机体健康角度，其用于治理水华的时间不宜过长（应控制在两周以内），且一定要同步进行增氧。最后，为了进一步拓展本项目的研究成果，实现理论联系实践，我们在圆满完成既定任务的前提下，完成了三角帆蚌与鱼类或与虾类的混养实验，并通过具体生产实践证实三角帆蚌改善水质和优化浮游植物群落的作用。该实践部分同本项目的理论研究部分共同揭示作为富营养化水体治理工具种，三角帆蚌只适合治理中度富营养化水体，而非重度富营养化水体。

内容获取失败，请点击重试