[發(fā)明專利]一組紅裸須搖蚊Hb基因及其在水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110227984.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112662677B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫小雅;閆春財(cái);劉文彬;潘麗娜;李敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/12
• 分類號(hào): C12N15/12;C12Q1/6888
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本發(fā)明公開(kāi)了一組紅裸須搖蚊Hb基因及其在水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。它包括：PaHb?3，PaHb?5，PaHb?13，PaHb?15、PaHb?19五個(gè)基因序列，為NO:1?SEQ ID NO:5所示。本發(fā)明的目的是解決水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中用于快速鑒定重金屬銅的新型生物標(biāo)志物開(kāi)發(fā)的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：這五個(gè)Hb基因可作為監(jiān)測(cè)重金屬銅水體污染的生物標(biāo)志物，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)五種紅裸須搖蚊Hb基因用于水質(zhì)中重金屬銅的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，屬于水產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)目前已成為水質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià)的常用手段及重要指標(biāo)。一般研究方法是采集與鑒定不同水體的種類組成、分析群落結(jié)構(gòu)多樣性及構(gòu)建相應(yīng)的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型。然而在實(shí)施過(guò)程中存在諸多困難：1.采樣困難多，耗費(fèi)大。在某些特殊水體底層中，樣品獲取量不足，難以達(dá)到群落統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；2.物種分類鑒定困難，有些物種基礎(chǔ)分類薄弱，系統(tǒng)發(fā)生研究匱乏，進(jìn)一步加大鑒定難度；3.水生生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、生物分布及生物多樣性等受到理化因子和生物因子的雙重影響，對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和真實(shí)性造成影響。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法因采樣少、鑒定難、周期長(zhǎng)等難點(diǎn)無(wú)法快速進(jìn)行水質(zhì)質(zhì)量鑒別及監(jiān)測(cè)，無(wú)法使水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)發(fā)揮最大效能。

搖蚊科昆蟲幼蟲營(yíng)居于各類水體中，其種類繁多、生物量豐富的特性使搖蚊幼蟲成為水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中良好的指示生物。紅裸須搖蚊（Propsilocerus akaumis）是搖蚊中的優(yōu)勢(shì)種，廣泛分布于我國(guó)淡水環(huán)境中。不僅在漁業(yè)中具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且是一種理想的指示生物。然而紅裸須搖蚊幼蟲水生態(tài)毒理學(xué)研究相對(duì)匱乏，其生物標(biāo)志物系統(tǒng)僅包括一些普遍使用的蛋白，如過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶（GST）等。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究主要是用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)定位特定生物有機(jī)體在特定時(shí)空的轉(zhuǎn)錄水平變化，為基因功能驗(yàn)證提供重要信息，深入了解生物體內(nèi)特定基因的功能及表達(dá)機(jī)制。基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，利用差異表達(dá)分析可篩選出在污染物脅迫下紅裸須搖蚊幼蟲所有發(fā)生顯著變化的基因，挖掘有效的新型生物標(biāo)志物，應(yīng)用水質(zhì)監(jiān)測(cè)中。近年來(lái)，轉(zhuǎn)錄組相關(guān)技術(shù)與理論不斷深入發(fā)展，普遍應(yīng)用于分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究、作物和動(dòng)物育種、疾病機(jī)理研究以及環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域，并對(duì)各領(lǐng)域的發(fā)展起到巨大的促進(jìn)作用。然而到目前為止，基于轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)研究十分匱乏。

銅是一種廣泛存在于水環(huán)境中的重金屬，由于其顯著的毒性效應(yīng)，受到環(huán)境科學(xué)研究的普遍關(guān)注。水體中銅污染的來(lái)源主要有城市生活垃圾、工業(yè)“三廢”排放、污水污泥農(nóng)用以及含銅農(nóng)藥化肥施用等。工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的日益加劇，導(dǎo)致水環(huán)境中銅污染趨于嚴(yán)重。銅在天然水體中有多種存在形式，其中自由Cu²⁺被普遍認(rèn)為是銅對(duì)水生生物致毒的主要離子形式。當(dāng)生物體內(nèi)積累一定濃度的Cu離子后，會(huì)出現(xiàn)發(fā)育停滯、生理受阻甚至死亡。同時(shí)，水生生物體受到銅污染后，會(huì)富集高濃度銅離子于體內(nèi)，增強(qiáng)銅毒性，通過(guò)生物放大過(guò)程進(jìn)入食物鏈，最終可能影響到人類。若人體攝入過(guò)量銅會(huì)引起一系列病變，如急性銅中毒可引起惡心、嘔吐、腹瀉甚至肝功能衰竭、休克或死亡。此外，水體銅污染可間接污染農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品，造成環(huán)境的二次污染。因此，如何快速鑒別及監(jiān)測(cè)水體中重金屬及其濃度變化，是水污染問(wèn)題得到有效控制的重要保障。

搖蚊幼蟲又稱為血紅蟲，是因?yàn)榇蟛糠址N類幼蟲的體色呈鮮紅色，富含豐富的血紅蛋白，這個(gè)特性也使搖蚊幼蟲成為營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的天然餌料。血紅蛋白（Hemoglobin，Hb）在少數(shù)大型底棲生物中廣泛分布，如昆蟲綱和甲殼綱。它的功能主要是運(yùn)輸氧到身體各個(gè)組織中進(jìn)行供氧。在搖蚊科中，Hb以單體或二聚體形式存在，具有高效的攜氧能力以及豐富的多態(tài)性。Hb基因表達(dá)被認(rèn)為可作為搖蚊科中潛在的生物標(biāo)志物。目前尚未有基于Hb基因開(kāi)發(fā)生物標(biāo)志物的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了傳統(tǒng)水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的缺陷，提供一種基于轉(zhuǎn)錄組技術(shù)開(kāi)發(fā)新型生物標(biāo)志物用于水質(zhì)重金屬銅監(jiān)測(cè)策略。本發(fā)明的目的是解決水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)中用于快速鑒定重金屬銅的新型生物標(biāo)志物開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。