近日，廈門大學海洋與地球學院、近海海洋環境科學國家重點實驗室柯才煥教授團隊在Computational and Structural Biotechnology Journal等國際權威期刊上以“Role of Bmal1 in mediating the cholinergic system to regulate the behavioral rhythm of nocturnal marine molluscs”為題發表研究論文。該研究揭示了核心生物鐘基因Bmal1介導膽堿能系統參與了鮑晝夜行為節律的調控，為進一步研究海洋夜行性生物的生活史適應策略及底播生物資源的增值和保護提供了重要參考。

鮑是我國重要的海產經濟貝類之一，作為典型的晝伏夜出型生物，其攝食、運動等行為多發生于夜間，白天較少移動。這種晝伏夜出的行為是鮑長期適應環境的結果，也保障了其能夠有效躲避敵害捕食，世代繁衍不息。基于這種近似24h為周期的節律性循環往復運動，鮑既是研究夜行性海洋生物獨特行為節律起源和進化的良好模型，也是探討晝夜節律生物鐘分子調控機制的理想材料。

柯才煥教授團隊通過視頻記錄、行為參數定量等方法，并借助蛋白質組學、雙熒光素酶報告基因、凝膠遷移等技術手段，揭示了鮑核心生物鐘基因Bmal1介導膽堿能系統參與了鮑晝夜行為節律的調控。對晝夜間乙酰膽堿（Ach）濃度以及膽堿酯酶（AchE）、乙酰膽堿受體（nAchR）表達水平進行了測定和余弦節律分析，發現在鮑的運動高峰期Ach濃度增加而AchE的表達量降低。給鮑注射不同濃度的AchE抑制劑甲硫酸新斯的明4h后，Ach濃度以及nAchR的表達量顯著升高，鮑的運動行為更加活躍，說明膽堿能系統在維持鮑節律行為過程中發揮調控作用。研究還發現核心生物鐘基因Bmal1不僅在晝夜間的表達水平呈現余弦節律性，而且還可以分別結合AchE、nAchR啟動子的E-box區域。敲降Bmal1基因24h后，AchE和nAchR的表達量顯著下降，證明Bmal1介導膽堿能系統在鮑晝夜行為節律調控中具有重要作用。

核心生物鐘基因Bmal1介導膽堿能系統調控鮑行為節律的分子機制

相關研究成果先后發表于Computational and Structural Biotechnology Journal、Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology、Frontiers in Physiology等國際權威期刊上。廈門大學海洋與地球學院、近海海洋環境科學國家重點實驗室杰出博士后高霄龍為論文第一作者，柯才煥教授為通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃項目（2018YFD0901400）、國家自然科學基金項目（31872564）、中國博士后科學基金特別資助（2021T140393）和MEL杰出博士后基金等聯合資助。

論文鏈接：

Gao, X.L., et al. 2022. Role of Bmal1 in mediating the cholinergic system to regulate the behavioral rhythm of nocturnal marine molluscs. Computational and Structural Biotechnology Journal. 20, 2815-2830. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.05.038

Gao, X.L., et al. 2020. Circadian movement behavior and metabolism differences of the Pacific abalone Haliotis discus hannai. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 211, 111994. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2020.111994

Gao, X.L., et al. 2022. Review: use of electrophysiological techniques to study visual functions of aquatic organisms. Front. Physiol. 13, 798382. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.798382