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为保护水生生物多样性,来自巴西的研究人员研究用明胶胶囊冷冻 Piracanjuba 卵巢组织,效果良好。
全球范围内,环境灾难和栖息地丧失对水生生物多样性的威胁日益严重。人类活动在其中扮演了重要角色,比如亚洲的水电项目、采矿和外来物种引入,大洋洲的气候变化、水资源抽取和海水入侵影响地下生物群落,欧洲淡水贻贝种群因供水变化而减少,南美洲河流因人类活动和环境灾难改变,本土水生物种受到威胁,入侵物种扩散。这些灾难造成了遗传物质的大量损失,凸显了有效保护措施的迫切性。死后遗传冷冻保存是保护生物多样性、防止不可逆转遗传损失的关键创新方法。多种哺乳动物的配子死后冷冻保存已成功实现,对大黄鱼(
Larimichthys polyactis)的研究也实现了死后精子冷冻保存,鱼类死后生殖细胞移植也有报道,但尚未有利用卵巢组织保存未成熟鱼卵母细胞的研究。
Piracanjuba(Brycon orbignyanus)是一种分布在巴西、阿根廷、乌拉圭和巴拉圭的乌拉圭河和巴拉那河流域的洄游鱼类。它极易受到环境变化的影响,如今已被列为濒危物种,在国际自然保护联盟(IUCN)红色名录中被列为 EN A2c 级。温度变化会影响其幼体的性别分化,导致种群中雄性占主导,这使得保存该物种的遗传物质,尤其是母系遗传物质变得刻不容缓。近期,有人开发了 Piracanjuba 卵巢组织玻璃化冷冻(vitrification)的方案,能使初级生长卵母细胞的存活率达到 80% 以上。
在冷冻保存遗传物质时,为避免样本变质、污染和活力丧失,需尽快处理。常用的冷冻管(cryovials)价格高昂,部分国家难以快速获取。冷冻管由聚丙烯制成,降解时间长,且热导率低,不利于玻璃化冷冻过程。而药用硬胶囊是一种可行的替代方案,它价格亲民、易于获取,已在多种鱼类精子冷冻保存和斑马鱼性腺组织玻璃化冷冻中发挥了良好效果。
本研究旨在评估明胶胶囊作为传统冷冻管的替代物,用于死后 Piracanjuba 卵巢组织玻璃化冷冻的可行性。该研究在巴西里约热内卢联邦大学水产养殖实验室的一次真实事件后展开,当时养殖 Piracanjuba 的水箱发生泄漏,鱼死亡。
研究实验 1 表明,使用胶囊或冷冻管对 Piracanjuba 卵母细胞进行玻璃化冷冻,预测百分比差异不大,分别为 68.3±10.3 和 64±5.7% 。但冷冻保存样本的活力均低于新鲜卵母细胞(85.4±3.1%)。在 MTT 测试中,用胶囊冷冻的样本(10.3±4.5 AU/g)和其他样本之间未观察到差异。
研究发现,当发现鱼死亡时,快速冷冻保存其遗传物质至关重要。冷冻管虽广泛用于组织保存,但成本高、获取困难,可能延误紧急处理。本研究通过实际案例证明,明胶胶囊是保存濒危物种 Piracanjuba 遗传物质的可行替代方案。
利用药用明胶硬胶囊保存 Piracanjuba 卵巢组织的方案,为动物死后种质保护提供了一种有前景的策略。该研究基于真实事件,凸显了高效、易获取的保存方法的重要性,为在环境灾难中保护遗传物质提供了实用有效的应急解决方案。
本研究得到了 ANEEL 监管的研发计划、BAESA - Energética Barra Grande 以及 Funda??o de Amparo à pesquisa do Estado do RS - FAPERGS 的资助。
作者贡献声明:Streit Jr. Danilo Pedro 负责写作审核与编辑、可视化、监督、资源获取、项目管理、方法学、资金获取和概念构思;de Freitas Thaiza Rodrigues 负责原始草案撰写、可视化、验证、方法学、调查和概念构思;Siqueira - Silva Diógenes Henrique 负责写作审核与编辑、验证、方法学、调查、形式分析和数据整理;Zhang Tiantian 负责写作审核与编辑和监督。
声明:在论文撰写过程中,作者使用 ChatGPT 辅助翻译和提升英文写作水平,之后对内容进行了审核和编辑,并对论文内容负全部责任。作者声明不存在已知的可能影响论文工作的财务利益或个人关系冲突。
致谢:感谢来自巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)的研究人员 Danilo P. Streit Jr.、Romulo Batista Rodrigues 和 Thaiza Rodrigues de Freitas,同时感谢巴西高等教育人员素质提升协调办公室(Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior,CAPES)的支持。