已有研究表明卵壳蛋白ZPC5(Dissostichus mawsoni zona pellucida c5,DmZPC5)在南极鱼卵巢中大量表达,但是其具体功能尚不清楚.为了明确ZPC5是否参与鱼类抗寒过程,研究在中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster o-vary,CHO)中过表达南极鱼ZPC5,随之给予CHO细胞一定程度的低温处理,通过统计CHO细胞的存活率,来探讨zpc5在鱼类抗寒过程中的作用.存活率检测结果发现,过表达ZPC5的CHO细胞在0℃处理16 h后,其存活率较对照组显著上升(P<0.001),证明zpc5在低温下可以促进细胞的存活.Western Blot检测结果显示,zpc5能在CHO细胞中高效表达,0℃处理后,CHO细胞内的ZPC5表达量显著上调,证明了低温可以诱导ZPC5的表达.研究结果表明,ZPC5有可能参与南极鱼鱼卵抗寒过程.

南大洋生态系统的特异性极为显著,栖息在该海域的鱼类资源也存在着较为明显的本地特征以及对极端环境的适应能力.耳石微化学记录了鱼类完整生活史过程,可以揭示鱼类生活史过程中经历的时空变化.利用耳石中微化学元素,可以解决鱼类生态学中,如产卵场和洄游路径推测、生活史过程重建、种群划分等一系列实际问题.随着耳石微化学技术的不断完善,耳石微化学研究在海洋鱼类中的应用越来越广泛.相对于其他海区,目前南大洋鱼类耳石微量元素研究相对较少,仅涉及3科11种鱼类,约占南极鱼类总数的5％,且主要研究集中于商业性价值较高的鱼类,包括小鳞犬牙南极鱼(Dissostichus eleginoides)、鳞头犬齿南极鱼(D.mawsoni)、次南极电灯鱼(Electrona carlsbergi)、南极电灯鱼(E.antarctica)、裘氏鳄头冰鱼(Champsocephalus gunnari)和侧纹南极鱼(Pleuragramma antarcticum)等11种南极鱼类.耳石微化学研究主要集中在鱼类栖息环境重塑、种群划分以及生活史过程重建等三个方面.今后,更为先进的技术,如微计算断层扫描技术以及人工智能等,将为南极鱼类耳石微化学研究提供重要的支撑.考虑到南大洋鱼类多数具有典型的环南极分布特征,可通过耳石微化学技术进一步探究鱼类产卵场推定以及环极连通性等,并进一步阐释南极鱼类的生物-环境相互作用,相关工作也将为南大洋鱼类资源的开发利用及有效管理提供支撑信息.

为探究南极鱼Calmodulin基因在低温适应下的作用与应用,本研究从南极鱼Dissostichus mawsoni的cDNA文库中克隆得到CaM基因,通过构建真核表达载体并转染到ZF4细胞中,在低温胁迫下检测细胞的存活率.结果 表明,南极鱼CaM基因能够在ZF4细胞中表达,并分布在细胞质中;在低温胁迫下,与对照组相比,过表达南极鱼CaM基因的细胞的LDH毒性明显低于对照组,并且细胞活性明显高于对照组.因此,低温胁迫下南极鱼CaM基因的过表达能够显著提高ZF4细胞的抗寒能力.本研究结果证明了一种候选的抗寒基因,为鱼类的抗寒育种提供了理论依据.

生物的胃肠道微生物数量众多,各种菌群之间互相制约,与宿主共同进化.南大洋作为一个巨大的生物资源库,繁衍生存着大量的生物,其生活环境的多样性及特殊性,使得其胃肠道微生物较为特殊,肠道微生物群落也进化到适应宿主的各种营养生活方式.从不同营养级具有代表性的南极海洋生物出发,以南极磷虾,鱼类,企鹅,海豹为主线,综述这些生物胃肠道微生物的研究概况以及相关研究方法的优势与局限性,以期揭示肠道微生物与宿主的关系,为更加有效开发利用微生物资源提供借鉴.

极端的环境造就了南极独特的生物群体,其中鱼类是南大洋生态系统中最具多样性的脊椎动物,也是许多寄生虫的中间或终末宿主.南极鱼类寄生虫种类丰富,是南大洋海洋生物多样性的重要组成部分.探究南极鱼类及其寄生虫的营养关系可为阐释南极海洋生态系统功能及其变动提供重要的生态数据.虽然关于南极鱼类寄生虫的研究已有一百多年的历史,但这些研究主要集中在寄生虫的种类鉴定、区系调查和组织病理等方面.由于南极鱼类寄生虫研究跨度时间长、地域范围广,相关研究较为零散.文章综述了南极鱼类寄生线虫、绦虫以及桡足类的种类组成、宿主范围和地理分布等方面的研究,并对今后开展南极鱼类寄生虫研究工作提出了展望.

鳞头犬牙南极鱼为南极最为重要的底层鱼类,具有重要的生态作用和极高的商业价值,鱼类耳石形态随着生活史过程的推移有所差异,故耳石形态分析可用于推断鳞头犬牙南极鱼的生活史过程.本研究利用采集自南极罗斯海、阿蒙森海、威德尔海及拉扎列夫海120尾分属4个生活史阶段的鳞头犬牙南极鱼耳石,结合传统测量分析与椭圆傅里叶分析两种形态学研究方法,对其各生活史阶段耳石形态的差异进行研究.结果表明:鳞头犬牙南极鱼各生活史阶段耳石形态存在差异,随着生活史过程的推移,耳石的变化趋势为整体上由轮廓平滑、复杂度较低向轮廓曲折、高度复杂化转变,且纵轴方向增长速度低于横轴方向,翼叶等特征部位变化显著.针对耳石形态的线性判别分析结果显示,椭圆傅里叶分析判别值较高,为85.4％,而传统测量分析判别值较低,为71.9％,表明相较于传统测量分析,椭圆傅里叶分析更具优势.

为了研究极地鱼类双特异性磷酸酶1(dual-specificity phosphatase 1,dusp1)基因在低温胁迫下的作用,实验采用RT-PCR技术从Trematomus bernacchii中克隆获得了编码区含有1128个核苷酸的dusp1同源基因,可编码376个氨基酸残基.将其通过同源重组的方法构建真核表达载体pcDNA3.1-dusp1并转染至人胚肾293T(HEK293T)细胞中,同时以pcDNA3.1空载质粒作为对照.使用荧光探针DCFH-DA检测了细胞活性氧(Reactive oxygen species assay,ROS)含量,采用流式细胞术检测了低温胁迫下细胞的存活率,采用Western Blot检测了P38/MAPK的磷酸化水平和RT-qPCR技术分析了半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)的mRNA表达水平.结果表明,伯氏肩孔南极鱼dusp1基因能在293T细胞中大量表达,并定位于细胞核;在低温胁迫下,与对照组相比,伯氏肩孔南极鱼dusp1基因的过表达能显著减少细胞ROS的含量和细胞凋亡率,并抑制促凋亡基因P38/MAPK的过度磷酸化和凋亡效应基因caspase-3的上调,减轻细胞在低温下的受损程度.研究表明伯氏肩孔南极鱼dusp1的过表达提高了293T细胞的抗寒能力,在细胞低温应激过程中具有保护功能.研究结果为探究极地鱼类低温适应性进化研究提供了新的证据,同时也为进一步探究冷胁迫下硬骨鱼类dusp1的功能奠定了基础.