海马对近岸海洋环境变化响应的分子机制

时间：2021-03-29 00:00:00 来源：网络整理

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室林强研究员团队，以海马为研究对象，系统揭示了海洋近岸环境污染物对海马性腺与育儿袋发育影响的分子机制，阐明了海洋环境变化对海洋生物行为、生理与基因层面的综合作用机理。相关研究成果“Effects of tributyltin on gonad and brood pouch development of male pregnant lined seahorse (Hippocampus erectus) at environmentally relevant concentrations”于2020年12月15日在线发表于国际知名刊物《Journal of Hazardous Materials》（《有害物质杂志》）（中科院1区TOp期刊，IF=9.038）。

海马是探索海洋生态环境变化研究的指示和旗舰物种。目前世界范围内的海马资源普遍严重衰退，所有海马种类都已被列为世界自然保护联盟红色物种名录和CITES公约附录，海马种群资源保护迫在眉睫。值得注意的是，海马主要栖息于近岸浅水，特别容易受到区域环境污染的影响。因此，研究环境污染物对海马种群的潜在影响，对于开展海马资源保护具有重要的科学意义。

三丁基氯化锡（TBT）是近海广泛存在的有机污染物质，对海洋生物具有显著的内分泌干扰效应。团队研究人员发现，环境浓度TBT可诱导雌性海马卵巢发生明显闭锁现象，转录组结果显示TBT主要通过调控溶酶体和自噬体信号通路相关基因的表达来调控卵巢闭锁；同时，TBT可能通过抑制cAMp和雄激素合成途径相关基因表达，进而抑制精子的发生，导致海马精巢明显退化，形成很多空泡结构，这完全影响了海马性腺发育过程（图1）。据此提出近海环境中的TBT能显著影响海马的潜在繁殖效率，从而影响海马的资源效应。

海马是海龙科鱼类中进化速率最快的类群，产生了结构复杂、功能完善的育儿袋器官，其在怀孕过程中起到保护、渗透压调节、免疫、营养等多方面作用，与哺乳动物的母体子宫胎生方式有显著的趋同进化特性。有趣的是，研究人员发现，TBT对海马育儿袋发育产生有多重毒理效应，如会导致海马育儿袋胶原纤维紊乱，诱发育儿袋的免疫响应，并可能影响血管生成功能，该发现暗示了海洋TBT影响了海马育儿袋为胚胎发育提供基本的生存保障，对海马怀孕过程产生非常不利的影响（图2）。

此外，研究团队同步发现海马对近海多种环境激素污染物（EE2、p4和BpA等）产生显著的响应特征，相关成果发表于《Science of The Total Environment》（《总体环境科学杂志》）（Qin et al., 2020; Liu et al., 2020）。据此，在制定和实施海马资源保护过程中，应充分考虑近岸海洋环境污染等关键因素的影响。

本文通讯作者为中国科学院南海海洋研究所林强研究员和张艳红副研究员，第一作者为汤璐博士研究生。该研究得到了中国科学院基础前沿计划从0到1原始创新项目、国家科技部科技基础资源调查专项项目和南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）重大专项团队项目等资助。