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本研究以耐高碱自然优势种瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii)作为研究对象,建立鱼体鳃、肠细胞的原代及传代培养体系,探究碱胁迫对瓦氏雅罗鱼原代鳃、肠细胞的增殖能力及功能的影响,同时分析了钙调蛋白(Calmodulin,CAM)在鳃、肠组织及细胞中的表达情况,从而在瓦氏雅罗鱼碱耐受机制角度达到对钙调蛋白作用机理的初步分析。基于此,本研究主要评估了瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞对急、慢性碱耐受性及鳃、肠组织的生长发育状态,观察了碱胁迫下瓦氏雅罗鱼血清中Ca2+含量,从而对钙调蛋白的基因表达量变化进行生理到组织再到细胞的多层次解读,其主要结果如下:1.瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞分离及原代培养方法的建立通过筛选培养条件,对瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞的最佳原代培养条件进行确定,并以此建立了稳定、可靠的鳃、肠原代细胞模型。本研究采用胰蛋白酶消化法和密度梯度离心法对鳃、肠细胞进行分离、纯化后,将细胞悬液均分置于DMEM(Dulbecco’s Modified Eagles Medium)、MEM(Minimum Essential Medium)和L-15(Leibovitz Medium)三种培养基中进行细胞培养实验。在该过程中,分时段分别采用血细胞计数板测定细胞增殖数,用细胞计数法测定细胞增殖率;同时,对其进行细胞来源和活性鉴定,分析原代鳃、肠细胞的生长状态。通过对两细胞系进行长期培养和形态学观察后发现:瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞原代培养时采用DMEM培养基可获得稳定、良好的培养效果,细胞生长状态显著优于L-15和MEM;启动原代培养的36-72 h,鳃、肠细胞生长代谢旺盛,其增殖规律符合经典“S”生长曲线;利用钙调蛋白camk2g2基因(Locus Tag Prefixes:J5810)可在全身表达的特点进行细胞来源鉴定后证实:两细胞确系分离自瓦氏雅罗鱼。2.碱胁迫对瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞活性及功能的影响为探讨碱胁迫对瓦氏雅罗鱼原代鳃、肠细胞活性及功能的影响,本研究建立瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞体外培养模型,采用NaHCO3作为主要耐受因素。实验过程如下:加入10 mmol/L NaHCO3的新鲜DMEM培养基于CO2培养箱中孵育1 h、2 h、3 h、4 h、5 h后收集在660 nm(双波长法)处检测其吸光值,制作标准曲线确定波动范围以方便后续碱梯度实验指标测定。随后根据上述实验结果:设置NaHCO3浓度梯度分别为0、2.5、5、7.5、10、12.5、25、50和75 mmol/L对鳃、肠细胞系进行耐受,然后将其放入CO2培养箱中孵育3 h后,采用CCK-8法检测两细胞活性和存活率;DNA Ladder法测定鳃、肠细胞细胞凋亡及坏死情况,从而分析细胞生长代谢状态。结果显示:瓦氏雅罗鱼鳃、肠细胞的最佳耐受时长为3h,耐受NaHCO3的最佳浓度为25~50 mmol/L;该条件下孵育的鳃、肠细胞均出现细胞凋亡特征。上述实验表明:瓦氏雅罗鱼体外培养鳃、肠细胞可耐受25~50 mmol/L NaHCO3高浓度碱生境,且该生存条件对两细胞系的功能及活性皆可造成不同程度的细胞凋亡现象。3.钙调蛋白对瓦氏雅罗鱼鳃、肠组织及细胞功能的影响本部分实验分为组织学及细胞学两个层次。(1)体内实验:以瓦式雅罗鱼为研究材料,利用实验室前期转录组数据克隆camk2g2基因,并对实验鱼鳃、肠组织中的camk2g2基因进行RT-QPCR检测和序列比对,结果显示:在50 mmol/L碱胁迫条件下瓦式雅罗鱼碱水种(Alkali-water,AW)、淡水种(Freshwater,FW)的血钙含量未见显著差异(P>0.05),两者的cDNA比对结果出现部分碱基不互补及缺失;克隆获得的瓦氏雅罗鱼camk2g2基因的ORF全长为684 bp,编码228个氨基酸(Locus Tag Prefixes:J5810);RT-qPCR分析后发现:在鳃、肠组织中,camk2g2表达量在7 d时出现短暂下降,30 d时达到相对稳定且与对照组相比,各实验组均未见显著性差异(P>0.05);与内质网应激反应关键基因xbp1u与氧化应激反应关键基因gsr的表达量对比后发现:在鳃、肠组织中的3个基因均有所表达且表达量随耐受时间的变化趋势与两者相似,均未见显著性差异(P>0.05)。(2)体外实验:以瓦氏雅罗鱼原代鳃、肠细胞为实验对象,选取3个NaHCO3浓度(0、25和50 mmol/L)进行梯度耐受,经3 h孵育后通过测定原代细胞胞内Ca2+含量、camk2g2基因、内质网应激反应关键基因xbp1u与氧化应激反应关键基因gsr表达量,来探讨离体条件下碱胁迫对瓦氏雅罗鱼钙调蛋白camk2g2的影响,并在细胞层面上探究该作用机制与非生物胁迫因子应激响应机制之间的潜在关联。结果显示:3 h碱耐受条件下,camk2g2在25 mmol/L NaHCO3耐受的鳃细胞中出现极显著表达(<0.01),50 mmol/L NaHCO3耐受的鳃细胞中则出现显著性上升(<0.05),但camk2g2在肠细胞中的表达量虽然随着碱度的增加而增加,但未见显著差异(>0.05)。上述结果表明:钙调蛋白camk2g2基因表达在鳃、肠细胞中普遍受到碱因素干扰,但鳃细胞对其更为敏感。加之,通过对内质网应激反应关键基因xbp1u与氧化应激反应关键基因gsr的基因表达量变化趋势分析后发现:细胞层面上,camk2g2表达量变化趋势与xbp1u和gsr相似且三基因均未见显著差异(>0.05),这表明:camk2g2在瓦式雅罗鱼碱耐受方面发挥的作用与应激响应机制之间可能存在相关关系。