随着纳米科技的快速发展,纳米颗粒对生态平衡和社会安全带来的各种负面影响引起了极大的关注。本文以美洲牡蛎(Crassostrea viginica)为受试生物,研究了不同浓度纳米氧化镍(Nano-nickel oxide,nNiO)(0、1、10 和 100 mg/L)96 h 急性暴露后牡蛎2个组织(鳃和消化腺)的基因表达谱和差异基因表达信息,揭示了牡蛎响应纳米NiO胁迫的分子机制,为纳米金属氧化物对双壳贝类的毒性效应研究提供理论基础。主要结果为:1、利用Illumina Hiseq2000高通量测序技术,对美洲牡蛎进行转录组测序,共获得76895条转录本(≥200 bp),平均长度1539 bp。通过GO和KEGG注释分析获得了1541条参与免疫通路,446条参与凋亡以及296条参与异源物质降解代谢过程的基因。2、不同浓度纳米NiO胁迫美洲牡蛎基因表达谱分析的结果表明,10 mg/L浓度组与对照组相比引起差异基因数量最多,说明该浓度诱导牡蛎体内的生物反应较为活跃;鳃差异基因数量要多于消化腺的,可能跟鳃是悬浮物质过滤器官有关。3、不同组织应对纳米NiO胁迫时的防御机制略有不同。多药耐药蛋白基因MRP和金属硫蛋白对应基因MT在鳃中表达水平较高,这可能与鳃是贝类主要的悬浮物质过滤器官和形成第一道防御屏障的功能有关;而解毒酶细胞色素P450基因CYP450和谷胱甘肽硫转移酶基因GST在消化腺中较高表达,说明消化腺是双壳贝类响应环境污染物的主要解毒器官。4、利用STEM方法,对不同浓度纳米NiO胁迫引起的差异表达基因(DEGs)进行表达趋势分析。结果表明,随暴露浓度的增加,鳃中与免疫凋亡相关的基因表达呈上升趋势,而参与基础代谢过程相关基因的表达水平逐渐减弱;而消化腺中免疫凋亡和解毒机制相关代谢通路(如异源物质降解代谢)富集基因的表达水平逐渐增强。5、通过对差异基因的功能信息深入分析,确定牡蛎响应纳米NiO胁迫的关键分子机制:(1)Toll样受体介导的免疫应答(2)肿瘤坏死因子TNF介导的凋亡过程(3)细胞色素P450、谷胱甘肽硫转移酶和多药耐药蛋白介导的解毒机制。综上所述,本研究首次利用高通量测序技术建立了美洲牡蛎应对纳米NiO胁迫的转录组数据库,筛选出许多跟环境胁迫相关的功能基因,识别了美洲牡蛎响应纳米NiO胁迫的关键分子调控机制,为今后开展纳米重金属胁迫双壳贝类的研究提供了数据支撑。