原标题：我海，优秀！
来源:中国海洋大学
2月26日和3月9日，Nature新子刊Communications Biology在线连续报道了中国海洋大学海洋生物多样性与进化研究所进化与发育生物学团队关于抗细菌和抗病毒天然免疫中的最新研究成果。
rELAVL1a的抗菌活性及其对细菌结构的影响。a：rELAVL1a抗菌活性的液体抑菌法检测；b：rELAVL1a抗菌活性的抑菌圈法检测；c：电子显微镜观察rELAVL1a对细菌的作用。
第一篇题为“ELAVL1a is an immunocompetent protein that protects zebrafish embryos from bacterial infection”（ELAVL1a是一种保护斑马鱼胚胎免受细菌感染的免疫活性蛋白）。
研究人员发现，斑马鱼胚胎中的ELAVL1a蛋白不仅作为一种模式识别受体可以识别细菌固有的病原相关分子模式LTA和LPS，而且能够作为一种效应分子，抑制革兰氏阳性和阴性菌的生长。随后，研究人员还证明ELAVL1a的c端181-242位的62个残基对ELAVL1a的抗菌活性至关重要。
此外，通过点突变技术发现疏水残基Val192/lle193和带正电荷的残基Arg203/Arg204是影响rELAVL1a抗菌活性功能的决定因素。更重要的是，将rELAVL1a显微注射到胚胎中可以显著提高其对致病性嗜水气单胞菌的抵抗能力，而同时注入抗ELAVL1a抗体或通过Morpholino进行基因敲降，以降低胚胎中ELAVL1a含量，会让胚胎抗菌能力明显下降。
该研究证实ELAVL1a是一个母源性LTA和LPS结合蛋白,可以通过结合和杀死细菌来保护斑马鱼早期胚胎抵御病原菌的侵袭，这是关于ELAVL1a功能的一个新发现，也为理解ELAVL1a的生物学作用提供了一个新的角度。
倪守胜博士为上述论文的第一作者，进化与发育生物学团队张士璀教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金和国家重大研发计划等课题的资助。
Bmp8a在抗病毒天然免疫中作为正向调控因子的示意图
第二篇题为“Bmp8a is an essential positive regulator of antiviral immunity in zebrafish”(Bmp8a作为正向调控因子在斑马鱼抗病毒免疫中发挥重要的作用）。
病毒是一种极具感染性和传染性的病原微生物。当病毒感染机体后, 机体会通过激活免疫系统来进行防御。天然免疫系统是机体保护自身免受病原侵害的第一道防线，这个过程受到很多抗病毒调控因子的调控，因此发现新的抗病毒调节因子有助于我们认知病毒和宿主的互作，并为抗病毒治疗提供新的思路。
本研究中，研究人员通过对bmp8a纯合突变体和野生型斑马鱼进行转录组测序分析发现差异基因主要富集在TNF signaling pathway（肿瘤坏死因子信号通路）和RIG-I-like receptor signaling pathway（RIG-I样受体信号通路）等与抗病毒天然免疫调控密切相关的信号通路，这暗示Bmp8a可能是抗病毒天然免疫中一个新的调控因子。在体外培养的细胞过表达Bmp8a显著抑制了GCRV（草鱼呼肠孤病毒）在细胞中的复制，而bmp8a基因敲除则明显提高了斑马鱼受病毒攻击后的死亡率。
接着，运用分子、细胞和遗传等途径阐明了斑马鱼Bmp8a在抗病毒天然免疫调控中的分子机制，首次证明Bmp8a是斑马鱼抗病毒天然免疫调控中一个新的正向调控因子。其调控抗病毒天然免疫的过程如下：斑马鱼受到病毒感染时，Bmp8a通过Ifn-γ-Jak-Stat1途径被激活表达, 然后Bmp8a与Alk6a结合，诱导p38 MAPK磷酸化，进而增强Tbk1和Irf3的磷酸化，最终激活I型干扰素的表达，启动抗病毒免疫反应。
本研究对于揭示BMP8a参与斑马鱼乃至其它物种的抗病毒免疫应答的调控机制具有重要意义，也为抗病毒治疗提供了新靶点。
钟慎杰博士为上述论文的第一作者，进化与发育生物学团队刘振辉教授和张士璀教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金和国家重大研发计划等课题的资助。
解析栖息地改变和气候变化对生物地理格局的影响，阐明其生理生化适应机制是生态学和全球变化生物学的核心科学问题，对于准确评估和预测环境变化的生态效应至关重要。
中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室董云伟教授团队与美国东北大学、卡尔顿大学、香港大学、文莱大学等研究团队合作，以典型潮间带贝类为对象，深入解析了贝类对极端高温胁迫的生理机制，查明了生理可塑性在调节热耐受能力过程中时空模式；并创新性地将生理性状融入到物种分布模型（SDM），构建了机理模型，评估和预测了典型潮间带贝类地理分布格局。
研究成果于近期在线发表于领域内著名期刊Global Change Biology和Function Ecology。这一系列研究为查明潮间带生物温度适应机制，理清气候变化对潮间带生物分布的影响提供了新认知和评估技术体系。
基于生物温度耐受性状的机理性物种分布模型，能够更好地评估和预测气候变暖下潮间带贝类地理分布格局变化（Liao et al., 2021, Global Change Biology）。
第一篇题为“Physiological determinants of biogeography: the importance of metabolic depression to heat tolerance ”（将生理因素纳入生物地理学研究：代谢抑制对耐热性具有重要作用）。
准确评估气候变暖生态效应不能忽略生物自身的温度适应性差异，如何在应用模型分析预测生物地理分布格局时，充分考虑生物或者种群的高温适应性状，是准确评估气候变暖生态效应的关键。
本研究发展了与代谢性状相结合的物种分布模型，建立了基于热性能曲线（Thermal Performance Curve, TPC）的机理性物种分布模型（Physiological Species Distribution Model, pSDM），拟合和区分具有代谢抑制现象的心率分型，并且定义了生物温度耐受性指标(T1/2H)。
对来源于33°S到40°N的26种潮间带贝类的心率TPC分析结果表明，心率分型与生物的栖息地环境显著相关，生存在严酷热胁迫的高潮间带物种具有明显的代谢抑制现象，这可能是其耐受高温胁迫的重要策略。基于心率分型的指标(T1/2H)能够有效指示生物的温度适应能力，通过广义可加模型（GAM）拟合结果表明，种类，生境的纬度和潮高，TPC分型和测定时的升温速率显著影响了T1/2H。对于所有物种来说，其TSM随着纬度的增加而升高的，并且具有很高的种群内变异度。种群的生存能力可能依赖于最耐热的个体的生存，仅从种群水平探讨TPC则可能掩盖刚才上述代谢抑制现象的存在。
传统SDM通常高估了高温对物种分布的负面影响，结合T1/2H和SDM对气候变暖下种群的变化趋势进行评估和预测，研究人员发现，普遍具有代谢抑制现象的耐热粒结节滨螺在中等升温情境下（RCP4.5），分布南界将向北迁移至24°N（2100年），而倾向于单峰型的紫贻贝，分布南界将北移至35°N。
廖明玲博士为上述论文的第一作者，董云伟教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金杰青和面上项目、中国科协青年人才托举工程和博士后基金等项目的资助。
栖息位点温度变化与缢蛏热固性作用的关系。红色圆形表示显著升高，短横线表示无显著变化(Zhang et al., 2021, Functional Ecology)。
第二篇题为“Synchronization of seasonal acclimatization and short‐term heat hardening improves physiological resilience in a changing climate”（季节驯化与短期热固性机制的同步作用增强在气候变化过程中的生理弹性）。
研究人员发现，在温暖季节中，缢蛏可以通过热固性作用在短时间内提高热耐受能力并维持较长时间，这有利于其有效应对频繁的极端高温天气；寒冷季节中较弱的热固性作用，可能是由其更高的生理代价所致，在高温天气较少的寒冷季节中维持较强的热固性作用不具有适合度优势。
缢蛏的热固性作用在一定程度上表现出对24小时的时间依赖性，可能是对栖息地潮汐周期的一种适应。季节最高温度可以诱导出更强的热固性作用，表明热固性作用是生物在季节驯化作用基础上对高温的重要响应机制，可以与季节驯化共同作用来应对极端高温。
此外，季节驯化与热固性作用的同步作用可以提高缢蛏的热安全区间（Thermal safety margin, TSM），更加突出了热固性作用在生物应对极端天气时的重要作用，也强调了在今后探讨生物响应温度变化中考虑热固性等短期生理可塑性的必要性。
张文逸博士为上述论文的第一作者，董云伟教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等课题的资助。
编辑/ 刘莅
