第八届青年地学论坛

水环境中的砷污染会导致水生生物的不良反应，如细胞和组织损伤等。而海洋鱼类可以通过解毒策略，形成无毒的砷代谢物砷甜菜碱（AsB）来克服体内的砷胁迫，然而目前对于AsB合成相关的基因尚不清楚。因此，在本研究中通过对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）进行转录组学分析，用于筛选参与AsB合成相关的候选基因，并借助体外基因转化实验来鉴定基因功能。海洋青鳉鱼食物相暴露砷酸盐[As(V)]后，肝脏有40个基因上调，23个基因下调，肌肉中83个基因上调，331个基因下调。通过GO和KEGG功能表达分析，我们发现3个差异表达基因：bhmt、mat2aa和gstt1a在谷胱甘肽和蛋氨酸代谢途径中发挥重要作用，该途径可能与AsB合成有关。在大肠杆菌BL21(DE3)的体外基因转化实验中，bhmt、mat2aa和gstt1a基因可以影响砷胆碱（AsC）向AsB的转化。大肠杆菌过表达bhmt后，可将更多AsC转化为AsB。然而，大肠杆菌过表达mat2aa和gstt1a后，生成的AsB含量减少，mat2aa和gstt1a降低了AsC转化为AsB的能力。其中，在海洋青鳉鱼肝脏和肌肉中，AsB含量增加的过程中bhmt表达上调，而mat2aa和gstt1a表达下调。体外基因过表达的结果和海洋青鳉鱼基因表达结果一致。因此，bhmt、mat2aa和gstt1a参与了AsB的合成。本研究揭示了海洋青鳉鱼肝脏和肌肉组织中参与AsC转化为AsB的关键基因。这不仅可以进一步阐明海洋鱼类高砷富集的机制，还可以为海洋鱼类AsB合成途径提供参考和理论依据。
 

砷甜菜碱合成；转录组学；过表达；海洋青鳉鱼