新时代水产类国家级实验教学示范中心建设运行中信息技术的应用——以上海海洋大学为例

文章以水产科学国家级实验教学示范中心(上海海洋大学)为例,概述了水产与生命学院实验教学中心虚拟仿真实验平台、显微互动实验室、显微镜室智能存取系统、创新开放实验平台等信息化项目的具体建设情况,分析了虚拟现实、物联网技术、数字化管理等信息技术手段在水产类双一流学科建设中的优势和发挥的重要作用,总结出现代化信息技术在教育教学管理中的应用成效,并对未来实验教学中开放共享的信息化建设和应用做出了展望。

上海海洋大学水产动物营养繁殖学研究团队简介

水产动物营养繁殖学团队是上海海洋大学水产养殖国家重点学科的骨干研究力量之一，也是省部共建水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室的重要组成部分。

克氏原螯虾的生态养殖⑤ 上海海洋大学克氏原螯虾生态养殖课题组协办 克氏原螯虾高效生态养殖模式

近年来，克氏原螯虾的养殖发展迅猛，已在全国各地形成各具特色的高效生态养殖模式，前面介绍的池塘生态养殖和稻田生态养殖只是众多模式中的一部分，下面介绍其它几种养殖模式，供广大养殖户借鉴。

水产动物病理学实验课的教学问题及探讨

水产动物病理学实验课是水产动物医学新专业中的专业核心课水产动物病理学的配套课程。本课程通过观察动物病理剖检标本和病理组织学切片标本,以求提高病理诊断实际操作能力的一门实验课程。作为上海海洋大学第一届该课的授课老师,本文作者在备课和授课的过程对此课程授课中存在的问题进行思考、归纳和总结,以期为今后该课程及相关课程的开展提供经验,并为进一步改进教学效果提供帮助。

海洋贝类对盐度胁迫适应机制的研究进展

盐度是影响海洋贝类存活、生长、发育、繁殖等生命活动的关键因素,其生命活动时刻受到海洋局部环境中盐度变化的影响。对海洋贝类适应盐度胁迫机制的研究是学术界长期关注的问题。大量研究表明,盐度胁迫会对海洋贝类的生长、渗透调节、能量代谢和免疫反应等生物学过程产生影响。近年来,随着基因组、转录组等组学技术的发展和广泛应用,许多研究从分子水平来探讨海洋贝类适应盐度胁迫的机制。本文综述了海洋贝类在盐度胁迫过程中的调控机制,包括渗透调节、能量代谢、免疫反应,以及转录组和基因组在海洋贝类盐度胁迫机制研究中的应用,提出了广盐性海洋贝类在盐碱水领域中的开发潜力,为海洋贝类抗逆品种选育以及绿色养殖提供重要参考。

丁酸梭菌对七彩神仙鱼生长、形体指标、营养利用和肠道结构功能的影响

为探讨丁酸梭菌对七彩神仙鱼生长、形体指标、营养利用和肠道结构功能的影响,在基础饵料中分别添加0(对照)、1×10^(4)、1×10^(5)、1×10^(6)、1×10^(7)和1×10^(8) cfu/g丁酸梭菌饲养幼鱼8周。结果显示,与对照组相比,丁酸梭菌对七彩神仙鱼生长和形体指标无显著影响。1×10^(5) cfu/g添加组鱼体粗蛋白含量增加,对蛋白质的消化率显著提高。丁酸梭菌显著提高了中肠肠道绒毛高度和宽度,且1×105 cfu/g添加组肠道酸性黏多糖分泌量显著增加。对于肠道消化酶和抗氧化能力,1×10^(5) cfu/g添加组胰蛋白酶活性显著提高,1×10^(6) cfu/g添加组丙二醛含量显著降低。肠道内容物短链脂肪酸分析显示,1×10^(5) cfu/g添加组的乙酸和丙酸含量显著高于对照组,且总酸含量在该添加组达到最大,显著高于其他组。研究表明,在本试验条件下,七彩神仙鱼饵料中添加1×10^(5) cfu/g丁酸梭菌可以改善肠道结构,提高肠道消化和抗氧化能力,增加肠道短链脂肪酸的分泌和营养利用率。本研究可为丁酸梭菌在七彩神仙鱼饵料中的科学利用提供参考。

蓝色七彩神仙鱼虹彩细胞呈色相关基因的发掘

为发掘蓝色体色中与虹彩细胞呈色相关的基因,实验选取全蓝、白化全蓝七彩神仙鱼分别与全白七彩神仙鱼的皮肤组织,进行比较转录组学分析。结果显示,全蓝与全白七彩神仙鱼皮肤组织转录组序列比对,共有2192个差异表达基因(DEGs),其中1270个基因上调,922个基因下调,DEGs主要富集至嘌呤核苷酸生物合成过程、肌动蛋白结构组织、嘌呤化合物生物合成过程、氧化磷酸化和柠檬酸循环等代谢通路。白化全蓝与全白七彩神仙鱼转录组序列比对结果显示,共有3168个DEGs,其中1859个基因上调,1309个基因下调,主要富集在氧化磷酸化、核糖核苷二磷酸代谢过程、ADP代谢过程、阳离子结合和甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等通路。为进一步发掘与虹彩细胞呈色相关的候选基因,通过数据库比对分析,在全蓝与全白七彩神仙鱼筛选出32个DEGs,在白化全蓝与全白七彩神仙鱼筛选出38个DEGs,其中alkal2b、gpnmb、fhl2、pka与虹彩细胞发育相关,pgam、prtfdc1、pnp、slc23a1、slc2a9、rab38、rdh10、psat1、paics与虹彩细胞中鸟嘌呤合成及运输相关。本研究为深入解析鱼类蓝色结构色的形成和调控机制奠定基础。

水产群体基因组重测序数据分析软件包的开发

为了帮助水生动物学研究者解决群体遗传学基础分析的困难,本实验在调研现有的水生动物重测序数据分析研究和成果的基础上,基于水生动物群体遗传学的常用方法和通用分析软件,构建可于本地运行的、能够完成大部分基因组重测序数据基础计算的软件包。软件包首先将质控过滤后的重测序数据与参考基因组序列进行比对,利用比对结果检测基因组的遗传变异,对群体进行系统发育分析、群体结构分析、主成分分析、遗传多样性重要量化指标的计算和选择性消除分析等,并通过R或Python语言工具包对分析结果进行可视化。根据该软件包对来自3个群体、共约30尾大黄鱼个体的简化基因组测序数据进行分析测试的结果,完成了软件包携带的测序数据比对、单核苷酸多态性(SNP)鉴定、系统进化树构建、群体结构预测、连锁不平衡检测和多样性指标等计算功能,并且较好地图形可视化了分析结果。该群体基因组重测序分析的简易软件包可用于野生和自然群体的群体遗传学分析的大部分基础统计、计算和绘图,适合包括水生生物学在内的相关领域的生物学研究者进行群体基因组学研究。本研究为水生动物重测序数据分析提供便利,节约科研时间,减少人力物力成本。相关源码和使用说明文档已公开上传至GitHub:https://github.com/xqteng/Re-seq_analysis。

玉米蛋白粉在水产饲料中应用的研究进展

介绍了玉米蛋白粉的营养价值,综述了在饲料中使用玉米蛋白粉对水产动物生长、原料表观消化率、饲料适口性、饲料氨基酸平衡、鱼体生化指标、肌肉成分以及养殖水环境的影响,初步探讨了改善水产动物对玉米蛋白粉利用率的途径,提出应加强不同水产动物就玉米蛋白粉在体内的代谢、对养殖水环境的影响、对机体抗病免疫力和肌肉风味的影响以及玉米蛋白粉对除鱼粉外的动物蛋白源的替代研究。

饲料中虾青素对水产动物品质影响的研究进展

据联合国粮食及农业组织数据统计,1990—2013年世界水产品养殖产量从1.83×107 t持续增长至9.72×107 t,水产养殖产业正在不断兴起。1900年中国水产养殖量就已达到约世界水产养殖总产量的50%,之后比例不断上升,中国已成为世界上水产养殖量最高的国家[1]（表1）。人们对于水产品的喜爱来源于它的营养与美味,随着水产养殖规模越来越大,人们对于水产品品质的要求也越来越高,不仅要求其品质安全、味道鲜美,还更加注重色泽、运输、保藏等方面的因素。

最佳水产养殖规范(BAP)认证及其在中国的发展

最佳水产养殖规范(BAP)秉承可持续发展的理念,被国际认证组织作为一种新的认证标准走进水产业并逐渐受到人们的重视。该认证主要针对一些水产养殖企业或基地的重要水产养殖品种的育苗、养殖和食品加工以及流通等过程,按照特定的标准对企业进行认证。目前已经形成了对虾、罗非鱼、斑点叉尾鮰、越南鲶鱼和鲑鱼的标准。本文主要以凡纳滨对虾和罗非鱼产业为例,介绍BAP和BAP认证的内容、认证程序、在中国和世界的发展趋势,以及对我国水产养殖业可能产生的影响。

过氧乙酸在水产养殖中的应用研究进展

扼要介绍了过氧乙酸的理化性质和杀菌机制,在水产养殖中过氧乙酸的增氧、杀菌、杀虫、抑藻、改善水质等作用,以及影响过氧乙酸在水产养殖中应用的一些因素。简单了解了过氧乙酸的制配工艺,以期找到最好的制配方法,来适应在水产养殖中的应用。

水产动物营养学原理的教学要点

水产动物营养原理是水产动物营养与饲料学课程的核心和重要内容。本文总结了三大有机物营养、能量营养、矿物质营养和维生素营养的教学要点。掌握好这些教学要点是学好水产动物营养学原理的基本要求。

饲料中脂肪对水产品品质影响的研究进展

随着水产养殖产业的不断发展,水产品越来越受到消费者青睐,人们对水产品品质的要求也逐渐提高。根据近年来国内外相关研究报道,探讨了饲料中不同脂肪源和脂肪水平对养殖水产品感官、营养及风味等品质的影响,并对接下来的研究方向进行展望,以期为水产品饲料配比及品质提升提供理论依据,为水产养殖行业提供有利参考。

海洋细菌生物被膜可拉酸含量影响厚壳贻贝稚贝附着

可拉酸是生物被膜上重要的胞外多糖之一,但细菌可拉酸对海洋无脊椎动物附着过程的影响还鲜少研究。本研究从自然生物被膜中分离出8株海洋细菌,对其种属进行鉴定及聚类分析,并测定其生物被膜的可拉酸含量及对稚贝附着的诱导能力。筛选所得海洋细菌形成生物被膜并测定其成膜能力及胞外产物含量,发现β-多糖的生物量与厚壳贻贝稚贝附着率呈显著正相关趋势(p<0.05)。8株海洋细菌生物被膜中可拉酸含量的定量结果显示,3株革兰氏阳性菌无法产生可拉酸,5株革兰氏阴性菌均可检测到不同含量的可拉酸,其中革兰氏阴性菌Shewanella marisflavi的可拉酸含量最高,为1076.43μg/mL。不同可拉酸含量的海洋细菌单一生物被膜与厚壳贻贝稚贝附着率之间关系的研究结果显示,海洋细菌生物被膜对厚壳贻贝稚贝附着率的诱导效果与其可拉酸含量呈显著正相关(p<0.05)。以上结果表明,细菌生物被膜中的可拉酸能够参与诱导厚壳贻贝稚贝的附着。本研究为探究海洋细菌生物被膜的化学物质与海洋贝类附着之间的相互作用及其对贝类附着机制提出了新的见解。

溶解氧变化对菲律宾蛤仔鳃组织结构的影响

为探讨溶解氧变化对菲律宾蛤仔鳃组织结构的影响,实验设计3种溶解氧变动模式,分别为一直维持正常溶解氧C处理、正常溶解氧-快速低氧24 h-快速复氧4 h AHR处理、正常溶解氧-缓慢低氧48 h-缓慢复氧8 h CHR处理,然后采用组织切片和免疫组化方法分析了溶解氧变化对鳃组织结构的影响。组织切片结果显示,溶解氧变化会影响到菲律宾蛤仔鳃组织的形态结构,低氧使鳃丝变宽,表层上皮细胞破损,纤毛脱落,海绵状血腔组织变得松散,鳃小腔空隙变大,内有细胞残片;低氧再复氧明显改变鳃叶鳃小瓣的形态,外鳃叶鳃小瓣组织细胞受损程度比内鳃叶鳃小瓣严重;缓慢低氧48 h和缓慢复氧8 h对鳃组织结构损伤较快速低氧24 h和快速复氧4 h严重。免疫组化结果显示,快速低氧24 h和缓慢低氧48 h均使鳃组织ROS水平提高,复氧仅降低鳃组织的ROS水平,短时间内对低氧造成的损伤无明显修复作用,缓慢低氧48 h和复氧8 h破损的鳃组织细胞多且弥散,细胞核质边界不清晰,鳃组织细胞受损程度高于快速低氧24 h和复氧4 h。研究表明,无论缓慢低氧48 h还是快速低氧24 h均会对鳃组织的细胞结构造成损伤,短时间内复氧,组织细胞损伤得不到修复,缓慢低氧48 h对鳃组织结构损伤较快速低氧24 h严重,且组织细胞损伤在缓慢复氧8 h时还持续加重。本研究可为双壳贝类养殖模式调整提供参考。

低氧胁迫对瘤背石磺Toll样受体4、血细胞和免疫酶活性的影响

为探究瘤背石磺面临低氧环境时固有免疫的应激机制,实验以RACE法对瘤背石磺TLR4基因进行全长克隆,并进行生物信息学分析,测定了低氧胁迫下瘤背石磺TLR4基因的表达变化,以及分析了血细胞活力和溶菌酶(LSZ)活性、肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和碱性磷酸酶(ALP)活性。结果显示,瘤背石磺TLR4基因cDNA全长共3605 bp,包括编码956 aa氨基酸的2817 bp开放阅读框。系统进化树表明,瘤背石磺TLR4基因与光滑双脐螺TLR4基因的进化地位较为接近。qRT-PCR结果显示,TLR4基因在瘤背石磺7个组织中均有表达,其中表达量最高的是肝脏。低氧胁迫下,各组织中TLR4基因的表达量皆显著上升,其中神经节在4 h时率先达到峰值。此外,血细胞活力、LSZ活性、ALP活性都是呈先下降后上升的趋势,而SOD活性呈先上升再下降再上升的趋势,波动幅度最为明显。研究结果初步说明了TLR4的生理功能,为探究潮间带生物免疫系统的低氧应激机制提供理论参考。

日本沼虾StAR基因克隆及其低氧胁迫下表达分析

为了研究类固醇激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, StAR)在日本沼虾应答低氧胁迫过程中所发挥的作用,实验应用c DNA末端快速扩增(RACE)PCR技术克隆了日本沼虾StAR全长cDNA序列,并利用在线软件对其序列特征进行生物信息学分析,采用半定量RT-PCR方法分析StAR在日本沼虾不同组织的分布情况,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)与免疫印迹(Western blot)技术对其在不同低氧胁迫阶段中的表达规律进行检测,观察低氧胁迫下精巢组织中StAR蛋白免疫组化定位。结果显示,日本沼虾StAR其cDNA全长3 361 bp (NCBI登录号:MW263908),包括5′-UTR 323 bp,3′-UTR 2 129 bp,开放阅读框909 bp,编码302个氨基酸。氨基酸序列比对及系统进化分析结果显示,日本沼虾StAR基因与三疣梭子蟹等甲壳动物StAR聚类一支,具有最近的亲缘关系。半定量RT-PCR检测结果显示,StAR在日本沼虾不同组织中均有表达,其表达量在肝胰腺和心脏组织中最低,在精巢组织中表达处于较高水平。使用qRT-PCR技术检测日本沼虾精巢中StAR在低氧胁迫下时空表达情况,结果表明,与对照组相比,低氧处理组精巢中StAR基因表达量在1~48 h均显著上调,而在低氧处理组96 h显著降低。此外,本实验对StAR进行了原核表达及抗血清制备,采用Western blot检测StAR蛋白表达丰度基本与基因表达模式相似,免疫组化结果显示,StAR蛋白在精细胞与间质细胞中均有表达。综上所述,长期低氧胁迫显著降低了StAR基因的转录表达水平,并且该基因可能在类固醇合成路径及精子发生过程中均发挥重要作用。本研究结果为进一步解析日本沼虾类固醇激素合成分子机制奠定基础。

日本沼虾Bax基因克隆及其在低氧胁迫过程中的作用

为探究细胞凋亡相关基因Bax(B-cell lymphoma-2 associated X protein)在日本沼虾低氧胁迫过程中所发挥的作用,实验采用cDNA末端快速扩增(RACE)PCR技术获得日本沼虾细胞凋亡相关基因Bax的cDNA全长序列,采用半定量RT-PCR与实时荧光定量PCR(qPCR)分析其在日本沼虾不同组织、不同低氧阶段的表达情况,同时采用Western blot与免疫组化分析了低氧下日本沼虾Bax蛋白的表达与定位。日本沼虾Bax基因cDNA全长2287 bp(NCBI登录号:MZ823353),包括5'非编码区(UTR)为42 bp,3'UTR为814 bp,开放阅读框(ORF)1431 bp,编码476个氨基酸。通过软件和生物信息网站对其序列进行分析,氨基酸相似度比对显示,日本沼虾细胞凋亡基因Bax富含高度保守的BH1、BH2及BH3结构域。系统进化树分析显示,日本沼虾Bax基因与斑节对虾等甲壳动物Bax聚为一支,具有最近的亲缘关系。RT-PCR结果表明,日本沼虾Bax基因在肝胰腺中表达量最高,在脑中表达量最低。在低氧胁迫1~96 h时,日本沼虾鳃和肝胰腺组织Bax基因表达量均显著高于对照组,这与日本沼虾Bax蛋白表达丰度基本相似。通过构建原核表达载体获得体外重组蛋白Bax,并将纯化重组蛋白免疫兔子获得抗血清。免疫组化结果显示,鳃和肝胰腺Bax蛋白阳性信号主要定位在鳃上皮细胞和肝细胞中。最后,采用流式细胞仪分析表明,日本沼虾血细胞凋亡率在低氧胁迫96 h时显著高于对照组,这与日本沼虾Bax基因转录水平和蛋白表达丰度相吻合。研究表明,日本沼虾Bax基因在日本沼虾不同组织应答低氧胁迫分子过程中均具有促凋亡作用。本研究可为探明日本沼虾不耐低氧的分子机制提供理论参考。

人NFE2基因上游增强子lncRNA调控NFE2基因转录和K562细胞增殖

目的转录因子NFE2的异常表达在许多骨髓增殖性肿瘤患者中被观察到,然而造成这种异常的转录调控机制尚不明确,本研究旨在探究参与NFE2转录调控的元件和分子机制。方法首先通过公共数据库中Ch IP-seq数据和ATAC-seq数据预测NFE2基因的潜在增强子元件,并通过双荧光素酶报告实验进行体外验证。随后,通过PRO-seq和GRO-seq数据结合RACE技术克隆这些增强子RNA转录本,经在线编码潜能预测工具分析认为其为lnc RNA,通过RT-q PCR检测该lnc RNA在不同白血病细胞系中和这些细胞诱导分化前后的表达变化及其亚细胞定位。最后,通过慢病毒系统在K562细胞中过表达和敲降该lnc RNA以探究其功能。结果鉴定出调控NFE2转录的3个增强子元件,分别位于NFE2转录起始位点-3.6k,-6.2k和+6.3k区域,这些元件插入NFE2启动子上游均能增强下游萤火虫荧光素酶的表达。克隆出-3.6k增强子负链方向的转录本,将其鉴定为-3.6k-lnc RNA。本研究发现,该lnc RNA在K562、U937和HL-60这3种白血病细胞系中均有一定程度的表达,且均定位于细胞核内。当该lnc RNA在K562细胞中过表达,NFE2水平随之提高,细胞增殖和细胞迁移能力受到抑制;当其被敲降时,NFE2水平相应降低而K562细胞增殖能力随之升高。结论本文鉴定了调控人NFE2基因转录的3个增强子元件和一条增强子lnc RNA转录本,并验证了该lnc RNA对NFE2转录的正调控作用以及对K562细胞增殖能力具有抑制作用。