迫切需要开发和实现快速评估珊瑚健康允许有效的自适应管理沿海开发和全球变化的反应。现在有越来越多的证据表明,激活caspase-dependent细胞凋亡中发挥着关键作用在珊瑚白化和随后的死亡率。在这项研究中,一个“临床”的方法被用来评估珊瑚健康通过测量活动的半胱天冬酶3使用商业套装。这种方法最初是应用在诱导热漂白两种珊瑚,<我t一个lic> 鹿角我t一个lic>和<我t一个lic> Pocillopora damicornis我t一个lic>。后者物种就选择接受进一步的研究结合氧化应激相关化合物的检测(过氧化氢酶活性、谷胱甘肽浓度)以及半胱天冬酶活性在压力和复苏阶段。黄藻光系统II (PSII)并行效率和细胞密度测量评估共生有机体的健康。我们的研究结果表明,珊瑚的半胱天冬酶3活动增加主机可以观察前检测到任何显著PSII的光化学效率降低藻类共生体和/或驱逐从主机。这项研究强调了潜在的宿主细胞凋亡蛋白酶3和活性氧清除活动强调个人珊瑚在殖民地的早期指标。
一个bstract>热带海洋生态系统基于scleractinian珊瑚是地球上最富有成效的和生物多样化的海洋生态系统(
gydF4y2Ba珊瑚礁生态系统正在经历前所未有的下滑,在世界范围内,主要由沿海开发和全球变化
gydF4y2Ba当前珊瑚监测和评估协议通常涉及主要礁珊瑚覆盖和物种丰富度的调查揭示群落结构的变化通过生物个体的损失、人口和物种(
gydF4y2Ba一个共同的世界各地的珊瑚礁退化发生通过漂白(即。,the disruption of the coral-dinoflagellate symbiosis), a process known to be primarily caused by elevated sea surface temperature. The variation in susceptibility to coral bleaching is commonly explained by the occurrence of different clades or subclades of symbiotic<我t一个lic>
Symbiodinium我t一个lic>和他们不同的公差(热应力
gydF4y2Ba凋亡通路引发的原因之一是活性氧簇(ROS)的存在,作为细胞内信号转导(
gydF4y2Ba在人类医学、临床生物标志物用于诊断病人的状况和发展适当的治疗。细胞诊断是一个系统化的方法来定义根据他们的功能细胞内和细胞生物标志物确定细胞蛋白质/酶的活性变化可能反映了细胞的整体性能(
两个珊瑚物种代表印度太平洋的珊瑚礁生态系统,<我t一个lic>
鹿角我t一个lic>和<我t一个lic>
Pocillopora damicornis,我t一个lic>收集鹭岛上礁(23°33′年代,151°54′E)在大堡礁南部,澳大利亚,2013年和2014年2月。三个健康的殖民地<我t一个lic>
鹿角我t一个lic>和三个健康的殖民地<我t一个lic>
Pocillopora damicornis我t一个lic>使用剪线钳是支离破碎的。这些珊瑚碎片立即运到水族馆设备悉尼科技大学的,他们被分成单一upward-growing分支提示(6 - 8厘米长)和挂在六周后使用传统的钓鱼线适应时期。珊瑚碎片被适应的在模拟自然环境条件(人工海水,26°C;常数和最优流条件在不同的坦克;110年<我t一个lic>
μ我t一个lic>摩尔光子米
两个每个殖民地为每个分支珊瑚物种被随机放置到每个六水族馆(10升,3罐复制/温度处理与一个共同使用heater-chiller池控制,共12珊瑚树枝/水族馆)在同等条件下的适应(人工海水,26°C;110年<我t一个lic>
μ我t一个lic>摩尔光子米
对于每个温度的治疗,36个珊瑚坑被置于一个系统由6水族馆(4升,6每槽坑)与200升过滤油底壳,用人工海水流动的连续7相同条件下的适应(补充图2)时期。实验下的16天以下治疗:(i)(稳定控制<我nline-formula>
喷枪技术(
黄藻被数使用血球计(Neubauer-improved细胞计数室)和复合光学显微镜,一式三份的数量为每个样本,这样至少可以计算400个细胞,和藻密度估计在10%计算错误。
gydF4y2Ba表面积的主机活组织估计使用蜡重量法(
确定的光化学效率PSII黄藻,PSII的最大量子产量与PAM荧光计测量。这种非侵入性技术允许的光合参数的确定<我nline-formula>
为了量化珊瑚宿主组织的蛋白质含量(需要规范化半胱天冬酶3活动),一个商业总蛋白测定工具使用(BCA蛋白质化验设备,皮尔斯<我t一个lic>
™我t一个lic>美国罗克福德)。制造商的指示后,25岁<我t一个lic>
μ我t一个lic>引入L新鲜的珊瑚组织样本的每个好Nunc MaxiSorp 96孔板(西格玛奥德里奇、澳大利亚)和左反应30分钟与200年在37°C<我t一个lic>
μ我t一个lic>L (BCA试剂前阅读吸光度在560 nm FLUOstar最适条件板读者(BMG Labtech Ortenberg,德国)。对于每个板块分析,蛋白质标准曲线是另外获得使用牛血清白蛋白(BSA)的解决方案在浓度范围从0到2000<我t一个lic>
μ我t一个lic>克毫升
半胱天冬酶3活动在珊瑚宿主组织样本测量使用半胱天冬酶3试验装备,比色(西格玛奥德里奇、澳大利亚)。这个分析是基于监控DEVD-p-nitroanilide乳沟的黄色的对硝基苯胺(机构)通过时间(
过氧化氢酶活性测定使用过氧化氢酶荧光检测设备(恩佐生命科学、澳大利亚)。这个实验是基于过氧化氢的测量(H
二硫化还原谷胱甘肽(GSH),谷胱甘肽(GSSG)产生的氧化谷胱甘肽过氧化物酶在宿主组织量化使用谷胱甘肽的检测工具(西格玛奥德里奇、澳大利亚)。板的读者将测量吸光度2-nitro-5-thiobenzoate (TNB)连续生产从5、5′-dithiobis (2-nitrobenzoic酸)(DTNB)氧化谷胱甘肽(每100秒20分钟405海里)。GSSG也是衡量减少到谷胱甘肽,谷胱甘肽还原酶(
19统计分析进行了使用IBM SPSS统计软件。由于收集许可证限制,在这项研究中使用的生物复制数量仅限于3。Kolmogorov-Smirnov和列文首先测试用于测试正常和方差齐性的数据,分别。当这两个条件都满足,一个方差分析(方差分析)意味着在治疗方法进行了比较。当列文的测试没有证实方差的同质性,进行了非参数克鲁斯卡尔-沃利斯检验和非参数Mann-Whitney<我nline-formula>
半胱天冬酶3珊瑚宿主组织内的活动<我t一个lic>
鹿角我t一个lic>测量使用商业套装。如图
半胱天冬酶活性表现出上升趋势随着时间的热处理<我t一个lic>
答:millepora我t一个lic>,但没有可变性之间复制产生了显著差异随着时间的推移,就像控制样品(图
光化学效率(图
光合作用效率量子产率(<我nline-formula>
共生者密度(图
控制珊瑚、半胱天冬酶3活动仍然很低,稳定实验期间没有任何显著差异(知道:<我nline-formula>
半胱天冬酶3活动测量DEVD-p-nitroanilide乳沟<我t一个lic>
Pocillopora damicornis我t一个lic>珊瑚主机分数(<我nline-formula>
总谷胱甘肽水平(图
总谷胱甘肽在珊瑚数量<我t一个lic>
Pocillopora damicornis我t一个lic>主机分数(<我nline-formula>
过氧化氢酶活性(图
过氧化氢酶活性测定过氧化氢的剩饭剩菜<我t一个lic>
Pocillopora damicornis我t一个lic>珊瑚主机分数(<我nline-formula>
在这项研究中,我们首先证明半胱天冬酶3活动可以监控两种珊瑚使用检测方法用于人类医学应用,如乳腺癌的诊断(
gydF4y2Ba缺乏统计学意义差异的观察之间的半胱天冬酶3活动一天8治疗可能是相关的高可变性在强调样品(图
gydF4y2Ba经济复苏的实验表明,珊瑚的早期反应<我t一个lic>
Pocillopora damicornis我t一个lic>热应力可以监控使用生物标记与氧化应激反应有关。先前的研究清楚地表明谷胱甘肽的作用[
gydF4y2Ba珊瑚对热应激严重变量。几种细胞机制导致珊瑚白化(
在诊断应用程序中,PAM氟量计等无损方法非常有吸引力。然而,我们表明,探测共生体的光化学效率的变化发生变化后宿主生物标记物的浓度。显然,如果干预以防止珊瑚损失所需的管理结果,然后快速的发展尚不致命的珊瑚指标压力是必要的。我们已经表明,谷胱甘肽和半胱天冬酶3化验可以检测珊瑚健康下降之前thermal-related漂白的发病和死亡率,因此可以实现的一个早期信号压力珊瑚,补充传统的珊瑚礁监测协议。然而,珊瑚碎片之间的巨大差距观察组织覆盖,与一些片段显示比别人更高的热应力敏感性(有些失去了大部分的组织碎片而仍健康或在漂白过程中,显示出高半胱天冬酶3活动与谷胱甘肽水平),不允许我们确定亚致死的值可以用普遍的生物标志物。此外,一些挑战仍有待解决任何可能的集成之前的亚致死的珊瑚监测项目的检测工具。首先,考虑到这里描述的方法是入侵,对珊瑚群体样本集合的影响应该保持到最低限度。然后半胱天冬酶,谷胱甘肽化验需要执行新鲜生活珊瑚没有处理压力,干扰特定的热应力响应(冻结后这些蛋白质不稳定),这可能是一个问题在偏远地区。在这种情况下,后续研究增加灵敏度(从而减少所需的珊瑚组织)使用电化学传感的半胱天冬酶3活动(
gydF4y2Ba虽然这个新工具不能代替需要监控珊瑚ecosystem-scale级别的压力的影响,我们的工作提供了进一步的证据,它可以用来监控的健康个体珊瑚殖民地和帮助管理当局或珊瑚礁水族馆检测和自适应管理环境压力的影响。
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
作者要感谢悉尼科技大学提供资金用于本研究通过职业生涯早期研究资助计划以及财政大臣Olivier Laczka博士的博士后奖学金项目授予。Sebastien Le Guillou统计以便Ros和大学学生交流项目支持的布雷斯特,法国,和佩皮尼昂大学通过Domitia、法国,分别。他们也愿意承认基督教Evenhuis科学输入,为实验室支持保罗·布鲁克斯,安东尼Larkum珊瑚标本的收集。
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