Published September 14, 2021 | Version v1
Publication Open

Effects of Bicarbonate Stress on Serum Ions and Gill Transporters in Alkali and Freshwater Forms of Amur Ide (Leuciscus waleckii)

Creators

  • 1. Chinese Academy of Fishery Sciences
  • 2. Northeast Forestry University
  • 3. Universiti Malaysia Terengganu
  • 4. Shanghai Ocean University

Description

The Amur ide ( Leuciscus waleckii ) is a fish in the Cyprinidae family. Compared with other Amur ide living in freshwater ecosystems, the Amur ide population in Lake Dali Nor of China is famous for its high tolerance to the alkaline conditions of 54 mM (pH 9.6). Yet, surprisingly, the ionoregulatory mechanism responsible for this remarkable alkaline adaptation remains unclear. Therefore, this study sought to investigate how bicarbonate affects the acid-base balancing and ionoregulatory responses of this animal. Here, using a comparative approach, the alkali form of Amur ide and its ancestral freshwater form living in other freshwater basins were each exposed to 50 mM (pH 9.59 ± 0.09), a level close to the alkalinity of Lake Dali Nor, and their physiological (AE1) adjustment of ions and acid-base regulation were investigated. This study highlighted differences in blood pH and serum ions (e.g., Na + , K + , Cl − , and Ca 2+ ), Na + /K + ATPase (NKA) activity and its mRNA level, and mRNA expression of gill transporters (Na + /H + exchanger member 2 and/or 3, Na + / HCO3- cotransporter (NBC1), Cl − / HCO3- exchanger, Na + /Cl − cotransporter (NCC), Na + /K + /2Cl − (NKCC1), SLC26A5, and SLC26A6) for alkalinity adaptation between the two forms of Amur ide differing in alkalinity tolerance. Specifically, close relationships among the serum Na + and mRNA levels of NCC, NKCC1, and NHE, and also NKA and NBC1, in addition to serum Cl − and bicarbonate transporters (e.g., SLC26A5 and SLC26A6), characterized the alkali form of Amur ide. We propose that this ecotype can ensure its transepithelial Cl − and Na + uptake/base secretions are highly functional, by its basolateral NKA with NBC1 and apical ionic transporters, and especially NCC incorporated with other transporters (e.g., SLC26). This suggests an evolved strong ability to maintain an ion osmotic and acid-base balance for more effectively facilitating its adaptability to the high alkaline environment. This study provides new insights into the physiological responses of the alkaline form of the Amur ide fish for adapting to extreme alkaline conditions. This information could be used as a reference to cultivating alkaline-tolerant fish species in abandoned alkaline waters.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

آمور إيد ( Leuciscus waleckii ) هي سمكة في عائلة Cyprinidae. وبالمقارنة مع أفكار آمور الأخرى التي تعيش في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة، فإن سكان أفكار آمور في بحيرة دالي نور في الصين يشتهرون بتحملهم العالي للظروف القلوية البالغة 54 مللي متر (الرقم الهيدروجيني 9.6). ومع ذلك، من المدهش أن آلية التنظيم الأيوني المسؤولة عن هذا التكيف القلوي الرائع لا تزال غير واضحة. لذلك، سعت هذه الدراسة إلى التحقيق في كيفية تأثير البيكربونات على توازن الحمض القاعدي واستجابات التنظيم الأيوني لهذا الحيوان. هنا، باستخدام نهج مقارن، تعرض كل من الشكل القلوي لآمور آيد وشكل أسلافه من المياه العذبة الذين يعيشون في أحواض المياه العذبة الأخرى إلى 50 مللي متر (الرقم الهيدروجيني 9.59 ± 0.09)، وهو مستوى قريب من قلوية بحيرة دالي نور، وتم التحقيق في تعديلها الفسيولوجي (AE1) للأيونات والتنظيم الحمضي القاعدي. سلطت هذه الدراسة الضوء على الاختلافات في درجة حموضة الدم وأيونات المصل (على سبيل المثال، Na + و K + و Cl - و Ca 2 +) ونشاط Na +/ K + ATPase (NKA) ومستوى mRNA الخاص به، وتعبير mRNA عن ناقلات الخياشيم (Na +/ H + عضو المبادل 2 و/أو 3، Na +/ HCO3- الناقل المشترك (NBC1)، Cl -/ HCO3- المبادل، Na +/ Cl - الناقل المشترك (NCC)، Na +/ K +/ 2Cl - (NKCC1)، SLC26A5، و SLC26A6) للتكيف القلوية بين شكلي Amur المثالي المختلف في تحمل القلوية. على وجه التحديد، تميزت العلاقات الوثيقة بين مستويات Na + و mRNA في مصل NCC و NKCC1 و nHe، وكذلك NKA و NBC1، بالإضافة إلى ناقلات Cl - و bicarbonate في المصل (على سبيل المثال، SLC26A5 و SLC26A6)، بالشكل القلوي لـ AMUR IDE. نقترح أن هذا النمط البيئي يمكن أن يضمن أن إفرازات Cl - و Na + الامتصاص/القاعدة عبر الظهارة تعمل بشكل كبير، من خلال NKA القاعدي الوحشي مع NBC1 والناقلات الأيونية القمية، وخاصة NCC المدمجة مع الناقلات الأخرى (على سبيل المثال، SLC26). يشير هذا إلى قدرة قوية متطورة على الحفاظ على التوازن الأسموزي الأيوني والحمضي القاعدي لتسهيل قدرته على التكيف مع البيئة القلوية العالية بشكل أكثر فعالية. تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة حول الاستجابات الفسيولوجية للشكل القلوي لأسماك آمور أيد للتكيف مع الظروف القلوية الشديدة. يمكن استخدام هذه المعلومات كمرجع لزراعة أنواع الأسماك التي تتحمل القلوية في المياه القلوية المهجورة.

Translated Description (French)

L'Amur ide ( Leuciscus waleckii) est un poisson de la famille des Cyprinidae. Comparée à d'autres espèces de l'Amour vivant dans des écosystèmes d'eau douce, la population de l'Amour dans le lac Dali Nor de Chine est célèbre pour sa grande tolérance aux conditions alcalines de 54 mM (pH 9,6). Pourtant, de manière surprenante, le mécanisme ionorégulateur responsable de cette remarquable adaptation alcaline reste flou. Par conséquent, cette étude a cherché à étudier comment le bicarbonate affecte l'équilibre acido-basique et les réponses ionorégulatrices de cet animal. Ici, en utilisant une approche comparative, la forme alcaline d'Amur ide et sa forme d'eau douce ancestrale vivant dans d'autres bassins d'eau douce ont chacune été exposées à 50 mM (pH 9,59 ± 0,09), un niveau proche de l'alcalinité du lac Dali Nor, et leur ajustement physiologique (AE1) des ions et la régulation acide-base ont été étudiés. Cette étude a mis en évidence des différences dans le pH sanguin et les ions sériques (par exemple, Na + , K +, Cl − et Ca 2+ ), l'activité de la Na +/K + ATPase (NKA) et son taux d'ARNm, et l'expression de l'ARNm des transporteurs branchiaux (Na + /H + membre échangeur 2 et/ou 3, Na + /HCO3- cotransporteur (NBC1), Cl − /HCO3- échangeur, Na + /Cl − cotransporteur (NCC), Na + /K + /2Cl − (NKCC1), SLC26A5 et SLC26A6) pour l'adaptation à l'alcalinité entre les deux formes d'Amur ide différant par la tolérance à l'alcalinité. Plus précisément, des relations étroites entre les taux sériques de Na + et d'ARNm de NCC, NKCC1 et nHe, ainsi que de NKA et NBC1, en plus des transporteurs de Cl − et de bicarbonate sériques (par exemple, SLC26A5 et SLC26A6), ont caractérisé la forme alcaline d'Amur ide. Nous proposons que cet écotype puisse assurer que ses sécrétions transépithéliales de Cl − et de Na +/base sont hautement fonctionnelles, par son NKA basolatéral avec des transporteurs ioniques NBC1 et apicaux, et en particulier le NCC incorporé avec d'autres transporteurs (par exemple, SLC26). Cela suggère une forte capacité évoluée à maintenir un équilibre osmotique ionique et acido-basique pour faciliter plus efficacement son adaptabilité à l'environnement hautement alcalin. Cette étude fournit de nouvelles informations sur les réponses physiologiques de la forme alcaline du poisson idéal de l'Amour pour s'adapter à des conditions alcalines extrêmes. Ces informations pourraient être utilisées comme référence à la culture d'espèces de poissons tolérantes aux alcalis dans des eaux alcalines abandonnées.

Translated Description (Spanish)

El Amur ide ( Leuciscus waleckii ) es un pez de la familia Cyprinidae. En comparación con otros Amur ide que viven en ecosistemas de agua dulce, la población de Amur ide en el lago Dali Nor de China es famosa por su alta tolerancia a las condiciones alcalinas de 54 mM (pH 9,6). Sin embargo, sorprendentemente, el mecanismo ionorregulador responsable de esta notable adaptación alcalina sigue sin estar claro. Por lo tanto, este estudio buscó investigar cómo el bicarbonato afecta el equilibrio ácido-base y las respuestas ionorreguladoras de este animal. Aquí, utilizando un enfoque comparativo, la forma alcalina de Amur ide y su forma ancestral de agua dulce que vive en otras cuencas de agua dulce se expusieron cada una a 50 mM (pH 9.59 ± 0.09), un nivel cercano a la alcalinidad del lago Dali Nor, y se investigó su ajuste fisiológico (AE1) de iones y regulación ácido-base. Este estudio destacó las diferencias en el pH de la sangre y los iones séricos (por ejemplo, Na + , K +, Cl − y Ca 2+ ), la actividad de Na +/K + ATPasa (NKA) y su nivel de ARNm, y la expresión de ARNm de los transportadores branquiales (miembro del intercambiador Na + /H + 2 y/o 3, Na + /HCO3- cotransportador (NBC1), intercambiador Cl − /HCO3-, cotransportador Na + /Cl − (NCC), Na + /K + /2Cl − (NKCC1), SLC26A5 y SLC26A6) para la adaptación a la alcalinidad entre las dos formas de Amur ide que difieren en la tolerancia a la alcalinidad. Específicamente, las estrechas relaciones entre los niveles séricos de Na + y ARNm de NCC, NKCC1 y NHE, y también NKA y NBC1, además de los transportadores séricos de Cl- y bicarbonato (por ejemplo, SLC26A5 y SLC26A6), caracterizaron la forma alcalina de Amur ide. Proponemos que este ecotipo puede garantizar que sus secreciones transepiteliales de Cl − y Na + captación/base sean altamente funcionales, por su NKA basolateral con NBC1 y transportadores iónicos apicales, y especialmente NCC incorporado con otros transportadores (por ejemplo, SLC26). Esto sugiere una fuerte capacidad evolucionada para mantener un equilibrio iónico osmótico y ácido-base para facilitar más eficazmente su adaptabilidad al entorno altamente alcalino. Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre las respuestas fisiológicas de la forma alcalina del pez Amur ide para adaptarse a condiciones alcalinas extremas. Esta información podría utilizarse como referencia para el cultivo de especies de peces tolerantes a la alcalinidad en aguas alcalinas abandonadas.

Files

pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b43e099c396787f1b67ca1b282968a6d
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
آثار إجهاد البيكربونات على أيونات المصل وناقلات الخياشيم في الأشكال القلوية والمياه العذبة لفكرة آمور (Leuciscus waleckii)
Translated title (French)
Effets du stress au bicarbonate sur les ions sériques et les transporteurs branchiaux dans les formes alcalines et d'eau douce de l'idéal d'Amour (Leuciscus waleckii)
Translated title (Spanish)
Efectos del estrés por bicarbonato en iones séricos y transportadores branquiales en formas alcalinas y de agua dulce de Amur Ide (Leuciscus waleckii)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3199102999
DOI
10.3389/fphys.2021.676096

Is supplement to
https://openalex.org/W4251036949 (Other)
https://openalex.org/W4249728238 (Other)
https://openalex.org/W4234609123 (Other)
https://openalex.org/W4207064856 (Other)
https://openalex.org/W2374945469 (Other)
https://openalex.org/W2348179995 (Other)
https://openalex.org/W2118790168 (Other)
https://openalex.org/W2088827802 (Other)
https://openalex.org/W2040560653 (Other)
https://openalex.org/W202183479 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1727563972
  • https://openalex.org/W1943580690
  • https://openalex.org/W1974281991
  • https://openalex.org/W1989484236
  • https://openalex.org/W2000878346
  • https://openalex.org/W2003046046
  • https://openalex.org/W2003526042
  • https://openalex.org/W2015711177
  • https://openalex.org/W2034527214
  • https://openalex.org/W2036997003
  • https://openalex.org/W2039031569
  • https://openalex.org/W2042975630
  • https://openalex.org/W2047227410
  • https://openalex.org/W2049549066
  • https://openalex.org/W2054035606
  • https://openalex.org/W2061933963
  • https://openalex.org/W2072278127
  • https://openalex.org/W2078980551
  • https://openalex.org/W2081448449
  • https://openalex.org/W2083462993
  • https://openalex.org/W2085077117
  • https://openalex.org/W2088354826
  • https://openalex.org/W2100293940
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2107307363
  • https://openalex.org/W2110247443
  • https://openalex.org/W2117914467
  • https://openalex.org/W2119704137
  • https://openalex.org/W2121457400
  • https://openalex.org/W2124355926
  • https://openalex.org/W2132436245
  • https://openalex.org/W2134263702
  • https://openalex.org/W2135570498
  • https://openalex.org/W2136987808
  • https://openalex.org/W2144159618
  • https://openalex.org/W2149480794
  • https://openalex.org/W2150194813
  • https://openalex.org/W2153450298
  • https://openalex.org/W2156935972
  • https://openalex.org/W2168362750
  • https://openalex.org/W2194573311
  • https://openalex.org/W2287210341
  • https://openalex.org/W2351558214
  • https://openalex.org/W2537014219
  • https://openalex.org/W2542137618
  • https://openalex.org/W2564886759
  • https://openalex.org/W2589930233
  • https://openalex.org/W2772255784
  • https://openalex.org/W2796305066
  • https://openalex.org/W2891443699
  • https://openalex.org/W2901381280
  • https://openalex.org/W3129258402
  • https://openalex.org/W3134572424
  • https://openalex.org/W3169266369
  • https://openalex.org/W4300551374
  • https://openalex.org/W936621082