《螞蟥冬眠機理及生理特性的研究》是郭巧生為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：螞蟥冬眠機理及生理特性的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭巧生
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
螞蟥（Whitmania pigra Whitman）為藥材水蛭的主要基原動物，是眾多心腦血管中成藥的主要原料。因供需矛盾激增，亟需開展螞蟥規模化養殖，但螞蟥的冬眠習性顯著影響其養殖的生產效率和經濟效益。目前有關螞蟥冬眠機理的研究鮮見報導。本項目在前期工作基礎上，擬通過實驗生態學、組織結構學、免疫化學、生物化學、分子生物學、蛋白質組學等學科的方法，對螞蟥冬眠期間消化道結構和功能、能量代謝進行研究，闡明螞蟥休眠過程中消化道結構和功能退化的機理以及能量代謝的途徑，同時篩選低溫誘導螞蟥冬眠過程中消化道關鍵差異蛋白，完成其功能鑑定、分析和歸類，並進行分子水平表達驗證，從組織、細胞、亞細胞、蛋白質水平揭示低溫誘導螞蟥休眠的內在機理，為螞蟥生理代謝及冬眠的調控提供基礎研究資料，同時可為螞蟥人工養殖和越冬管理提供科學依據。
結題摘要
螞蟥的“冬眠”習性極大程度影響其養殖效率和經濟效益。本課題組經過四年的研究，已基本按照計畫完成規定的內容，取得以下主要研究成果：（1）對不同溫度下螞蟥生物學特徵、耗氧指標以及消化酶活性進行研究，確定4℃為成齡螞蟥冬眠的臨界溫度，頭部和尾部彎曲呈“彎月”狀可作為其冬眠狀態的標誌；直接復溫或以2℃•d-1速度梯度復溫到20℃都可套用於螞蟥人工出冬眠，復溫72 h後投餵能減少螞蟥出眠時死亡。螞蟥冬眠期間消化道結構鬆散，黏膜層褶皺稀疏。（2）螞蟥冬眠過程中，體重逐漸降低，在冬眠60天時達到顯著性差異。體成分中脂肪、總糖和灰分含量呈降低趨勢，其中總糖、灰分含量在冬眠三個時期皆有顯著差異，而脂肪含量僅在冬眠60天時顯著降低，蛋白質含量變化不顯著。螞蟥在冬眠過程中攝食能和排糞能為零，生長能積累為負值，所消耗的能量主要用於呼吸耗能（約84%）和排泄耗能（約16%）。（3）螞蟥在冬眠過程中會通過調整機體組織物質代謝酶基因的表達來調控能量物質的利用，冬眠初期主要以肌肉中糖類物質提供能量，冬眠30天時上調錶達肌肉和消化道脂肪代謝酶基因以動員兩組織脂肪分解供能，冬眠60天后通過顯著上調胺基酸分解關鍵酶基因表達啟動蛋白質供能，而之後各代謝酶基因表達下調則是冬眠動物對低溫缺食環境進一步適應的結果。(4) 運用TMT和LC MS/MS技術定性檢測到螞蟥冬眠三個期（活躍期、深冬眠期和甦醒初期）3580個蛋白，定量檢測到2184個蛋白，其中390個有顯著差異；定性檢測2596個蛋白上有3474 個磷酸化位點，其中定量檢測到1388個蛋白上有2598個磷酸化位點。通過生物信息學分析，螞蟥在冬眠期間可能通過減弱跨膜運輸和蛋白合成降低能量需求，增加細胞骨架蛋白重組細胞骨架維持細胞結構穩定來保護腸道細胞，並通過可逆蛋白磷酸化變化調控生理活動來適應冬眠不同階段的環境。本課題研究結果初步闡明了螞蟥冬眠期間能量代謝和自我保護的適應機制，同時可為螞蟥室內養殖提供指導。
