基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康评估方法，包括确定生物指标步骤、选定标准参照点步骤和建立评估标准步骤。所述的确定生物指标步骤包括选出造礁石珊瑚响应环境胁迫的关键酶caspase3，以造礁石珊瑚caspase3活性为评估珊瑚健康水平的指标；所述的选定标准参照点步骤包括通过选定理想生长状态及不同胁迫条件下的珊瑚样本作为参照点；所述的建立评估标准步骤包括根据不同参照点样本caspase3活性数据、造礁石珊瑚生长状态和恢复到理想海水环境中的存活率来建立珊瑚健康水平标准。本发明专利技术可以客观准确的评估珊瑚健康水平，操作过程简单快捷，不仅可以填补珊瑚礁资源调查技术空白，而且可以指导珊瑚人工移植母体选择，助力珊瑚礁生态系统的研究和保护。

The evaluation method of Caspase3 activity of hermatypic coral health based on

【技术实现步骤摘要】
基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康评估方法
本专利技术涉及生物健康状况评估领域，尤其涉及一种造礁石珊瑚健康水平评估方法，应用于珊瑚礁生态系统保护和修复。
技术介绍
珊瑚礁是生物多样性最丰富、生产力最高的典型生态系统之一，被誉为“海洋中的热带雨林”，具有极高的初级生产力，对调节全球气候和维持生态系统的平衡有不可替代的作用。世界珊瑚礁主要分布在热带和亚热带海域，全球约110个国家拥有珊瑚礁资源，其总面积（617000km2）约占全部海域面积（340×106km2）的0.1%~0.5%，且已记录的礁栖生物占到海洋生物总数的30%。珊瑚礁生态系统不仅为人们提供了食物、药物和旅游资源，在海岸带防护等方面也具有重要作用。受全球变暖、海洋酸化和海洋富营养化等影响，珊瑚礁生态系统正遭受日益严重的威胁。受厄尔尼诺事件影响，2015年至2016年大堡礁发生了至今为止最严重的白化事件，超过90%的珊瑚白化。最近二十年的记录表明，高温是导致大堡礁珊瑚大规模白化的主要原因。自1980年记录的第一次大规模珊瑚礁白化事件以来，大堡礁已经发生了四次类似的白化事件。如果不采取有效的措施，我们可能会失去大堡礁中所有的造礁石珊瑚，造成不可挽回的损失。珊瑚礁生态系统作为最重要的三大海洋生态系统之一，上世纪七八十年代开始得到国际学者的广泛关注，并开展修复性研究。我国对珊瑚礁生态系统研究开始较晚，自上世纪九十年代才真正开始珊瑚礁生态系统研究，但我国的研究主要集中于珊瑚礁资源调查和珊瑚人工移植试验。由于自然海区环境复杂，干扰因素较多，我国对珊瑚礁资源的调查只停留在存活珊瑚和白化珊瑚种类、数量和覆盖面积等方面的变化，这一调查结果只能展示过去珊瑚礁资源的变化，但并不能揭示珊瑚白化原因、健康状况和未来变化趋势，存在严重的缺陷和不足。为了更好的研究和保护珊瑚礁生态系统，迫切需要开发一种新的珊瑚健康水平评估方法。在过去的几十年间，我国对珊瑚人工移植的研究也仅限于最初的理论到实践阶段，对珊瑚礁的修复研究也只是对受损造礁石珊瑚的简单替换。造礁石珊瑚移植的主要工作就是把珊瑚整体或是部分移植到退化区域，改善退化区的生物多样性。但由于移植母体的选择、移植环境、移植方式和移植后管理维护等方面的原因，目前珊瑚人工移植死亡率居高不下。而开发一种新的造礁石珊瑚健康水平快速评估方法可以指导母体的选择和移植后的管理维护，对珊瑚人工移植有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的造礁石珊瑚健康水平评估方法，能够快速评估造礁石珊瑚的健康状况，不仅可以填补珊瑚礁资源调查的技术空白，而且可以指导珊瑚人工移植母体选择，助力珊瑚礁生态系统的研究和保护。为达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案。在造礁石珊瑚适应胁迫及白化过程中，珊瑚产生大量的氧自由基进而诱导珊瑚细胞凋亡。与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用。它不仅仅是病理条件下自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种程序性死亡过程。对造礁石珊瑚适应环境胁迫具有重要作用，因此细胞凋亡可以作为生物健康水平的重要指标。细胞凋亡通常通过蛋白酶caspases介导蛋白裂解起作用，因caspase家族蛋白酶具有均为半胱氨酸蛋白酶类和特异酶切天冬氨酸位点两大特点，故又称为caspase蛋白酶家族。caspase蛋白酶家族在细胞凋亡中发挥着重要的作用，现在一般认为caspase3是细胞凋亡过程最主要的指示因子。所述的珊瑚健康状况评估方法包括：（1）确定生物指标：全球变暖、海洋酸化和富营养化等环境胁迫和人为破坏已成为目前珊瑚礁生态系统面临的主要威胁，通过对比造礁石珊瑚超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、热激蛋白（HSP）、碳酸酐酶（CA）、谷氨酰氨合成酶（GS）、谷胱甘肽转移酶（GST）和天冬氨酸蛋白水解酶（caspase）等关键酶，选出造礁石珊瑚响应环境胁迫的关键酶caspase3，以珊瑚关键酶caspase3活性为评估珊瑚健康水平的指标；（2）选定标准参照点：通过选定理想生长状态下及不同胁迫条件下的造礁石珊瑚样本作为参照点，检测不同样本caspase3活性；（3）建立评估标准：根据不同参照点样本caspase3活性数据、珊瑚生长状态和恢复到理想环境中的成活率建立珊瑚健康水平的评估标准。本专利技术提供的基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康水平评估方法与现有技术相比具有以下优点：（1）确定可表征珊瑚健康水平的生物指标以及理想参照点的选择思路和标准，可准确的对珊瑚礁健康状况进行评估；（2）统一评估标准，操作过程简单快捷；（3）鉴于珊瑚自身的复杂性，通过生物指标直接反映珊瑚健康状况，相比于传统根据珊瑚白化程度评估珊瑚健康状况的方法更加准确，可为珊瑚礁的保护和修复指明方向。附图说明图1健康鹿角杯形珊瑚图2亚健康鹿角杯形珊瑚图3受损白化鹿角杯形珊瑚图4健康丛生盔形珊瑚图5亚健康丛生盔形珊瑚图6受损白化丛生盔形珊瑚图7健康截顶蔷薇珊瑚图8亚健康截顶蔷薇珊瑚图9受损白化截顶蔷薇珊瑚图中选择三种具有代表性的造礁石珊瑚对本专利技术进行说明，图中灰度深浅不同可以表示珊瑚生长状态不同。具体实施方式本专利技术是珊瑚礁生态系统研究的重大突破，对珊瑚礁保护和修复具有重要作用，下面结合具体事例对本专利技术进行说明。实施例1以鹿角杯形珊瑚（Pocilloporadamicornis）健康状况评估为例，包括以下三个步骤：（1）选取理想生长状态下鹿角杯形珊瑚及32℃高温胁迫的鹿角杯形珊瑚样本共25份，用0.22微孔滤膜过滤海水冲洗部分珊瑚组织，4℃，1500g离心15min后，取冲洗液上清保存在-80℃超低温冰箱，用于caspase3活性测定。caspase3活性测定采用凯基生物caspase3分光光度法检测试剂盒；（2）取同一批样本其他珊瑚人工移植到适宜的生长环境中，观察生长情况；（3）根据caspase3活性及移植后珊瑚存活率数据，建立鹿角杯形珊瑚健康状况评估标准。实施例2以鹿角杯形珊瑚（P.damicornis）健康状况评估为例，包括以下三个步骤：（1）选取理想生长状态下鹿角杯形珊瑚及受到0.01molL-1NH4+氨富集胁迫的鹿角杯形珊瑚样本共35份，用0.22微孔滤膜过滤海水冲洗部分珊瑚组织，4℃，1500g离心15min后，取冲洗液上清保存在-80℃超低温冰箱，用于caspase3活性测定。caspase3活性测定采用凯基生物caspase3分光光度法检测试剂盒；（2）取同一批样本其他珊瑚人工移植到适宜的生长环境中，观察生长情况；（3）根据caspase3活性及移植后珊瑚存活率数据，建立鹿角杯形珊瑚健康状况评估标准。实施例3以评估海南文昌海区2种不同造礁石珊瑚健康状况为例，包括以下两个步骤：（1）选取不同生长状态下丛生盔形珊瑚和截顶蔷薇珊瑚样本，根据不同生长环境分为3个分组，每个分组6个生物学重复，采用凯基生物caspase3分光光度法检测试剂盒测定珊瑚细胞caspase3活性；（2）根据caspase3活性数据及生长状态判断珊瑚健康状况。本专利技术三个实施例的数据如下所示：表一不同健康状况鹿角杯形珊瑚caspase3活化程度实施例健康亚健康受损或白化11.00-1.051.14-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康水平评估方法，其特征在于，包括：（1）确定生物指标：以造礁石珊瑚响应环境胁迫的关键酶caspase3作为评估珊瑚健康状况的指标；（2）选定标准参照点：通过选定理想生长条件及不同环境胁迫下的造礁石珊瑚样本作为参照点，检测不同样本中的caspase3活性；（3）建立评估标准：根据不同参照点造礁石珊瑚caspase3活性数据、珊瑚生长状态及白化程度和恢复到理想生长环境中的存活率建立珊瑚健康水平评估标准。

【技术特征摘要】
1.一种基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康水平评估方法，其特征在于，包括：（1）确定生物指标：以造礁石珊瑚响应环境胁迫的关键酶caspase3作为评估珊瑚健康状况的指标；（2）选定标准参照点：通过选定理想生长条件及不同环境胁迫下的造礁石珊瑚样本作为参照点，检测不同样本中的caspase3活性；（3）建立评估标准：根据不同参照点造礁石珊瑚caspase3活性数据、珊瑚生长状态及白化程度和恢复到理想生长环境中的存活率建立珊瑚健康水平评估标准。2.按照权利要求1所述的基于caspase3活性的造礁石珊瑚健康水平评估方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周智，俞小鹏，唐佳，吴逸波，赵水苗，苏逸璐，王佳俊，黄玉连，黄勃，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46