贝类附着变态研究进展及其未来工作规划秦骥底栖无脊椎动物专业学号：22420080150111引言浮游幼体的附着(settlement)和变态(metamorphosis)是海洋底栖动物生活史中的关键环节,直接影响其种群分布及数量变动,是一个重要的生态学问题。
双壳贝类幼虫变态机理研究对于阐明双壳贝类的数量变动、资源保护以及增养殖的发展等都具有十分重要的意义。
幼体的附着和变态过程也涉及重大的形态学和生理生化变化,是重要的发育生物学问题，相比其他模式生物，海洋生物有其自身独特的一面。
另一方面，防止海洋污损动物幼体的附着是海洋设施防污技术的关键，阐明幼体附着和变态的机制，将为防污新技术的研发提供新思路。
因此研究幼体的附着和变态机制及其影响因素有重要的理论和实际意义。
本研究拟解决贝类附着的分子调控机理，深入到分子水平对附着变态现象进行阐述，研究其诱导因子，调控路径。
为人工大规范整齐诱导贝类幼体附着变态、发展贝类增养殖、研究基础发育生物学问题、为防污新技术的研发提供新思路。
正文1 科学意义我国是世界上最大的水产养殖大国，同时也是海水养殖大国，是世界唯一一个水产品养殖产量超过捕捞产量的国家，2005年水产品养殖产量占总产量比重的66.47%。
由于中国近海捕捞资源逐年衰退，以及200海里专属经济区的划定，中国传统的海洋捕捞业务面临“无鱼可捕”的资源性难题，而中国经济的持续发展使得人们对海洋产品消费需求和消费能力大幅提高，供需矛盾突出，大力发展海水养殖成为中国海洋渔业持续发展的现实选择。
目前，海水养殖产业正处于新一轮快速发展的良好时机，海水养殖产量持续增长。
海水养殖产量1978年为45万吨，1992年为243万吨，1999年为974万吨，2005年产量达到1384万吨，占海水产品总产量的48.79%，其中，沿海地区贝类养殖总产量达到1067.54万吨，占海水养殖总产量的77.09%，贝类养殖具有食物链短、定居性强、育苗和养殖基础好、成本相对较低等特点，已成为我国沿海地区海水养殖的重要支柱产业之一。
近十几年来，我国的贝类养殖业发展迅速，到1996年，我国在贝类养殖规模和产量上均居世界第一位。
随着社会经济的迅速发展，人们对贝类产品的需求量也越来越大。
而国内外市场的不断扩大，又为贝类养殖业的发展创造了十分有利的条件。
但从整体上讲，我国贝类养殖产量的提高主要依靠养殖规模的扩大和人力、物力的大量投入。
随着养殖面积和养殖密度的不断增大以及生态环境的改变，近几年出现了严重制约产业发展的“瓶颈”问题，单产降低、品质下降、大面积死亡现象时有发生，造成了严重的经济损失。
水产养殖业迫切需要生长快、品质优、抗逆能力强的养殖贝类新品种，以推动贝类养殖业的发展（王清印和杨爱国，2000）。
人工育苗是养殖产业发展过程中大规模苗种生产和新品种培育关键环节。
上世纪70年代贻贝育苗技术的突破和80年代扇贝工厂化育苗技术的成熟，使得浅海贝类养殖成为支撑我国海水养殖产业的重要支柱。
贝类育苗过程可分为亲本培育、催产孵化和幼体培育等过程。
而验证制约苗种数量的一个问题就是附着变态后的苗种太少，或者不附着变态。
大部分海洋底栖动物在生活史中具浮游幼体(larva)阶段,幼体经短期浮游生活后,即下沉至基质表面爬行、探索并最终附着于表面,其形态结构发生重大变化,变态成为与成体形态相似的稚体(juvenile)。
贝类幼虫附着变态研究在本世纪30年代便引起海洋生物学家的兴趣，进入80年代后引起广泛的重视和研究。
在化学诱导方面如诱导物、受体及调控机理的研究取得了一定的进展，但还有很多问题并没有弄清楚。
浮游幼体的附着(settlement)和变态(metamorphosis)是海洋底栖动物生活史中的关键环节,直接影响其种群分布及数量变动,是一个重要的生态学问题.双壳贝类如扇贝、牡蛎等是我国主要的浅海养殖种类。
双壳贝类的大量养殖需要有充足的苗种来源，但在苗种培育过程中，幼虫的大批死亡往往发生在幼虫的附着变态阶段，严重制约着双壳贝类苗种的生产。
在自然海区中，据估计，只有不到5%的双壳贝类幼虫能够发育成成体贝，95%以上的幼虫都在中途死掉了，其中大部分是在附着变态过程中死亡的。
因此，怎样提高双壳贝类幼虫的变态率以及缩短变态周期成为一个亟待解决的问题。
这些问题的解决归根结底依赖于我们对双壳贝类幼虫变态机理的了解上。
因此，双壳贝类幼虫变态机理研究对于阐明双壳贝类的数量变动、资源保护以及增养殖的发展等都具有十分重要的理论价值和现实意义。
幼体的附着和变态过程也涉及重大的形态学和生理生化变化,是重要的发育生物学问题。
同传统模式生物果蝇、小鼠相比，海洋生物有其自己独特的一面：变态过程十分剧烈，这里面的涉及到的细胞程序化死亡和干细胞分化就与两栖类幼虫和昆虫的相对缓慢的变态很不同，如此距离的变化，是否意味着新的细胞凋亡模式和细胞分化种类？阐明它们的机理为研究人类疾病，如癌症、帕金森综合症、器官再生、遗传病后天治疗等提出了新的思路。
另一方面，防止海洋污损动物幼体的附着是海洋设施防污技术的关键，阐明幼体附着和变态的机制，将为防污新技术的研发提供新思路。
因此研究幼体的附着和变态机制及其影响因素有重要的理论价值和现实意义。
2 国内外研究现状和发展趋势当前，附着变态的研究可分为三个水平：生态水平、生理水平和分子水平。
生物因子和非生物因子在不同的时间和空间尺度上影响着海洋无脊椎动物幼虫的附着变态。
将这三个水平有机的结合起来对于阐明这些因子在不同水平和时间对许多海洋无脊椎动物幼虫的附着或募集补充的模式有着重要作用（Rodrigues等，1993）。
海洋底栖动物浮游幼体附着和变态研究在20世纪70年代前主要对一些基本理化因子和饵料生物影响的研究及对幼体附着和变态过程中幼体行为学和形态学的观察。
至20世纪70年代后期发现一些特殊的有效化学诱导物质,由此揭开了化学诱导研究的序幕。
20世纪80年代后，综合考虑化学、物理和生物因子对幼体附着和变态的影响，该领域的研究获得迅猛发展，并深入到分子生物学水平探讨幼体附着和变态的机制，成为海洋生物学研究的热点之一。
其研究内容大体可划分为以下4个方面:(1)幼体行为学和形态学。
对几种重要的海洋底栖动物如藤壶和海鞘等幼体的附着行为进行了系统的观察，并用组织学的方法研究附着后幼体的形态结构变化及组织的发育。
(2)影响因子。
在海洋环境中，物理因子、化学因子和生物因子在不同的时间和空间尺度上影响着无脊椎动物幼体的附着和变态过程.物理因子主要有温度、盐度、光照、水流流速、附着基表面粗糙度和颜色等；化学因子主要指天然诱导物如同种个体和微生物粘膜的分泌物和人工诱导物如金属阳离子和神经递质等；生物因子指幼体行为和生理状况等。
(3)机制研究。
对一些重要的海洋底栖动物幼体的附着和变态机制有较深入研究，有的已进入神经生物学和分子生物学水平。
有关海洋底栖动物幼体附着和变态机制模型较成熟的主要有2个：以太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)幼体附着和变态为代表的双调控模型（Bonar 等，1990&Coon等，1990）,以红鲍(Haliotis rufescens)幼体的附着和变态为代表的调节模型（Baxter & Morse,1987）。
(4)应用研究。
海洋底栖动物幼体附着和变态的研究在水产养殖、海洋防污和海洋污染监测具有重要的应用价值。
在水产养殖方面，人工添加化学物质诱导经济贝类幼体的附着和变态，可缩短幼体附着和变态的时间，减少死亡率，增加苗种生产中的出苗量。
目前在经济贝类苗种生产中得到应用的化学诱导物有GABA、肾上腺素、去甲肾上腺素和KCl。
在海洋防污方面，海洋污损动物幼体附着和变态的抑制实验可作为实验室内检测化合物防污活性的生物模型，快速寻找和筛选具潜在防污应用前景的化合物。
当前在该领域得到应用的海洋底栖动物有藤壶、贻贝、水螅虫和苔藓虫等。
在海洋污染检测方面，海洋底栖动物幼体附着和变态期对环境污染的高度敏感性及易于观察的特征使其成为近年来海洋污染检测的新的生物检测指标，目前已有研究表明其幼体附着和变态实验可用于环境监测的海洋底栖动物有太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)、石鳖(Ischnochiton hakodadensis)及纹藤壶(Balanus amphitrite)。
目前，国内对附着变态的研究在2000年以前还多集中在理化因子、微生物环境和药物诱导等方面上，近年，有张涛（张涛，2000）从细胞第二信使cAMP角度阐述了双壳类附着变态机理；卢素敏（卢素敏，2005）研究了菲律宾蛤仔附着变态过程中的基因表达，并克隆了一个组蛋白基因；王国栋（Guodong Wang，2006）确定了调控文蛤幼虫变态的肾上腺受体的类型，并对其幼虫的神经和肌肉的发育进行了研究。
王晓梅（2008）进行了文蛤幼虫生长发育相关基因的克隆与功能分析的研究。
同时，国外现在对于海洋无脊椎幼体的研究主要集中在海鞘幼体上，Arnold等在对三种海鞘（Herdmaniam,Ciona和Boltenia）的研究表明，编码EGF-Like信号肽的基因（Hemps和Ci METAT）和编码EGF分泌因子的基因在海鞘的发育和变态过程中差异表达（Arnold,1997a;Eri,1999;Davidson,2001）。
Hemps编码一个新型的蛋白序列，这个蛋白在幼体获得发育能力和变态过程前几个小时表达量大大增加，其mRNA和蛋白都定位于乳状细胞和上皮细胞，这个区域是化学诱导变态所必需的(Degnan,1997b)，如果变态时加入抗Hemps 的抗体，实验表面大量的企图基因的表达受到影响，因此Hemps信号系统被认为可以激活基因的表达(Green,2002)。
而关于贝类研究上，一直以来，研究人员比较关注腹足类神经系统的发育和其在接受变态信号刺激中的作用（Morse et al.,1980;Marois and Carew,1990;Barlow andTruman,1992;Pires et al.,2000）。
而幼虫发育中的相关基因，也逐渐受到关注（Degnan et al.,1997）。
Leise等（2004）在腹足类Ilyanassa obsoleta感受态幼虫中发现变态前幼虫顶神经节有神经元可以感受外源复合胺的刺激而发生变态，还发现抑制一氧化氮合成酶可以诱导变态，由于一氧化氮有抑制凋亡的作用，就利用TUNEL方法验证了他们的推断。
双壳贝类的研究主要在长牡蛎Crassostrea gigas中的工作比较多，Favrel和他的同事研究了转化生长因子家族成员，认为其是使幼虫发育成感受态幼虫的关键基因（Favrel etal.,1998;Lelong et al.,2000;Herpin et al.,2005）。