[发明专利]一组可用于十字牡丹珊瑚白化早期预警的分子标志物及其应用

说明书

本发明公开了一组可用于十字牡丹珊瑚白化早期预警的分子标志物及其应用。所述分子标志物包括E3泛素蛋白连接酶TRIM71基因、同源框蛋白Hox‑B7‑B基因和骨骼有机基质蛋白5基因。本发明用高通量转录组测序技术，来进行十字牡丹珊瑚转录组测序，将这些数据做生物信息学处理，比较不同白化及恢复阶段珊瑚的转录组表达的变化，以了解不同珊瑚在野外处于相同环境压力下的不同分子应答机制，找出了一组能预示珊瑚白化的分子标记物，为最终开发简单、实用的珊瑚白化早期预警试剂盒提供科学资料，在用于十字牡丹珊瑚白化早期预警和制备十字牡丹珊瑚白化早期预警试剂盒中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域。更具体地，涉及一组可用于十字牡丹珊瑚白化早期预警的分子标志物及其应用。

背景技术

珊瑚礁由众多的珊瑚虫个体分泌碳酸钙骨骼形成，珊瑚虫与其体内虫黄藻形成互利共生关系，虫黄藻利用珊瑚虫代谢产生的二氧化碳和营养盐进行光合作用，而光合作用的部分产物则成为珊瑚生存的能源。珊瑚礁是生物多样性最丰富的生态系统之一，它具有保护海岸线以及为海洋生物提供栖息、繁衍、和生长的场所等十分重要的生态功能。珊瑚白化指的是在环境压力下珊瑚虫与虫黄藻共生关系的破坏，虫黄藻离开珊瑚虫，进而导致珊瑚颜色变白的现象。近几十年来，全球气候变化引起的海水表面温度上升是导致大规模的珊瑚白化，以及区域性珊瑚礁退化的元凶。有史以来最为严重的珊瑚礁白化现象发生在1998年，海水表面温度创下历史新高，全球15％的珊瑚礁的死亡，其中位于印度洋90％的珊瑚礁受到严重破坏。中国大陆沿岸的珊瑚群落主要分布于海南，广东及广西沿岸。其中广东及广西沿海由于所处纬度较高，冬季平均水温较低，珊瑚骨骼生长缓慢，因此珊瑚大多不能成礁。全球高纬度珊瑚通常被认为是受全球暖化的珊瑚的避难所。然而近年来，在不同高纬度地区的珊瑚也陆续出现了珊瑚白化的现象。

之前的调查研究发现了较大程度的珊瑚白化现象，受影响的珊瑚主要为肉质扁脑珊瑚(Platygyra carosus)，指型鹿角珊瑚(Acropora digitifera)及十字牡丹珊瑚(Pavona descussata)。因此，亟需在全球气候变化的情况下，研究中国大陆沿海不同种类珊瑚对海水温度上升的敏感程度，及珊瑚白化的过程和分子机制，以帮助管理部门积极应对全球气候变暖给珊瑚礁管理所带来的挑战。

我国关于珊瑚白化方面的研究起步较晚，但在近二十年来也取得了不少可喜的成绩，特别是通过分析珊瑚骨骼取得了南海珊瑚在过去200年间发生热白化的证据；定量报道了2007年由于水温过高导致的南沙珊瑚大规模白化，发现不同生长形态的珊瑚对高温的耐受性不同；对若干种珊瑚做了急性热胁迫，急性及慢性热胁迫，以及高温、缺氧、氨氮和硝氮胁迫室内实验，观察珊瑚白化及虫黄藻密度的变化，揭示了在珊瑚白化过程中虫黄藻密度显着下降这一重要现象；利用分子生物学手段探讨珊瑚共生藻的遗传多样性，为解释珊瑚对水温升高的不同反应提供了重要的基础数据。然而，我国在珊瑚白化机理研究方面大大滞后于国际水平；尤其在分析白化过程中功能基因的变化以及基因调控方面，国际上的研究已从单个或单类基因(荧光蛋白、热激蛋白、及铁蛋白)的筛选，发展到用基因芯片以及RNA-seq进行转录组水平筛选。通过在分子水平进行高通量的研究，可以发现容易受白化影响的珊瑚，预测海水暖化的影响，为开发白化预警标志物提供基础数据。

在全球范围内，由于全球环境变化以及当地人类活动的影响，珊瑚礁生态系统正在减少。珊瑚白化被认为是威胁珊瑚礁生态的一个重要原因，但是目前对珊瑚白化的分子机制知之甚少。因此，亟需尽早开展相关方面的研究，从分子水平了解我国珊瑚对白化的适应性。

发明内容