百态千姿话贝壳

软体动物所以又名贝类,即因它们多具贝壳而使然。当贝类生活时,头、足即伸出壳外,一遇险境便缩入壳内,所以贝壳是一种保护器官。典型的贝壳有三层结构:外层为有质层,内含角质物质,称贝壳素,如同人的指甲,是一种硬蛋白,耐受酸腐蚀。中层较厚,称棱柱层或壳层。内层为叶状的霰石结构,极富光彩,称珍珠层。外层和中层由外套膜背部边缘分     

五种双壳贝类贝壳微观结构观察与成分分析

利用扫描电镜技术、X-射线粉末衍射技术和弱酸去钙法, 对菲律宾蛤仔、文蛤、厚壳贻贝、泥蚶、缢蛏5种习见海洋经济贝类贝壳的断面微观结构、物相组成、有机基质和蛋白质含量等进行了观察和分析。电镜观察结果显示, 5种贝壳的微观结构主要包含棱柱层和珍珠层; 棱柱层晶体结构有斜棱柱层、球棱柱层、棱柱层、均质层和交错板状层5种类型, 其中缢蛏只有斜棱柱层, 而泥蚶除球棱柱层外, 其他4种晶体类型均存在, 此复杂结构可能与其贝壳强度大有关; 珍珠层晶体结构有珍珠层和肌棱柱层2种类型, 其中厚壳贻贝的珍珠层呈典型的“砖-泥”结构, 具有明显的层状结构, 其余4种贝壳珍珠层均由不规则块状结构组成。X-射线衍射结果显示, 菲律宾蛤仔、文蛤、缢蛏和泥蚶4种贝壳都属于文石质壳体, 无机相几乎由文石组成, 而厚壳贻贝属于混合质壳体, 无机相由文石和方解石组成; 贝壳化学成分分析显示, 5种贝壳有机质含量均为3%左右, 而总蛋白含量占有机质的2.98%~7.21%, 其中可溶性蛋白是不可溶蛋白含量的5.55~20.31倍。上述结果为贝壳形成机理的研究积累了基础资料。     

珍珠及若干有关贝类贝壳的晶体结构

本文研究淡水褶纹冠蚌的珍珠和壳、三角帆蚌的珍珠和壳、背角无齿蚌壳;海水马氏珍珠贝的天然珍珠和壳、大珠母贝的天然珍珠和壳,及紫色裂江瑶壳等的晶体结构.发现所有珍珠的主要成分都是碳酸钙(CaCO₃),正交晶系,霰石结构,晶格常数都一致,淡水产的或海水产的都同样.贝壳的白色部分也都具同珍珠一样的成分结构和晶格常数、淡水产的和海水产的也都一样.淡水蚌壳的色泽表层也是碳酸钙的霰石结构,海水珍珠贝壳的色泽表层,紫色裂江瑶壳的色泽中、表层是碳酸钙,三方晶系、方解石结构.     

长牡蛎贝壳不同部位的几丁质提取及鉴定

几丁质是贝壳有机框架的重要组成成分，在贝类生物矿化中发挥着重要作用，然而贝壳不同部位的几丁质含量与类型是否存在差异，目前还未有报道。本研究通过脱钙、脱蛋白、漂白的方法分别从长牡蛎贝壳的壳膜、贝壳表面的角质鳞片、贝壳内侧的棱柱层与片层结构中提取到粉末状固体，并通过傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）对提取产物进行鉴定，发现这3个部位的提取产物均具有几丁质的特征吸收峰。通过对比3个部位提取产物的吸收峰，发现壳膜和角质鳞片中提取到的几丁质产物FTIR结构较为相似，其结构特征更接近于β-几丁质；而在富含钙质的棱柱层及片层结构中，几丁质提取产物在1 620 ~ 1 660 cm-1波数处有两个特征吸收峰，其结构更接近于α-几丁质。在长牡蛎壳膜、角质鳞片及贝壳内侧的几丁质提取物的含量分别为：（15.14 ± 1.13）%、（4.52 ± 0.85）%、（0.27 ± 0.12）%。3个部位中，壳膜主要由几丁质和基质蛋白构成，角质鳞片则积累了更多钙质，而贝壳内侧的棱柱层与片层结构中含有大量的碳酸钙，这导致壳膜中提取产物得率最高，而在贝壳内侧提取产物得率显著下降。     

我国主要育珠贝(蚌)贝壳珍珠层的扫描电子显微镜研究

采用扫描电子显微镜（SEM）对我国海水马氏珍珠贝Pinctada martensi(Dunker），大珠母贝Pinctada maxima(Jameson）、企鹅珍珠贝Pteria penguin(Roeding）和淡水三角帆蚌Hy-riopsis cumingii（Lea）贝壳珍珠层内层面的形貌特征进行了研究，结果表明，4种贝壳珍珠层均呈砖墙式结构，珍珠层中文五笔型小板片呈不规则多边形至六边形，直径为1.3-4.5μm，厚度0.35-0.85μm，同一种类贝壳中文石小板片的形状及粒径均匀一致，反映了生物矿物化的特殊性。珍珠层沿壳内层面与棱柱层过滤带中均存在初始生长的文石小晶体结构排列较混乱的现象，与成熟珍珠层中文石小板片的定向排列结构明显不同。     

合浦珠母贝贝壳珍珠层EDTA可溶性基质蛋白对无定形碳酸钙稳定性的影响

通过红外光谱、扫描电镜、能谱等方法探讨了合浦珠母贝贝壳珍珠层EDTA可溶性基质蛋白(ESM)对无定形碳酸钙(ACC)晶型转化的影响。试验结果显示,合浦珠母贝贝壳珍珠层ESM在镁离子存在的条件下能够显著抑制ACC的转化,并减少最终诱导形成的方解石中的镁离子含量。同时,珍珠层ESM具有调节方解石晶体晶貌的作用。     

海洋酸化对马氏珠母贝珍珠层形成的影响

分析了酸化环境对马氏珠母贝珍珠层形成的影响。在温度为28℃,盐度为31的条件下,分别在p H 8.2(对照组,CG)、p H 7.7(实验一组,E1)和p H 7.4(实验二组,E2)的海水中养殖马氏珠母贝,观察贝壳珍珠层结晶形貌的变化,并检测珍珠层形成相关的矿化基因(pif177、nacrein及pearlin)在外套膜中央区(mantle center,MC)的表达。结果表明:(1)通过扫描电镜观察贝壳,比较对照组与实验组贝壳晶体形貌变化,发现E1组贝壳珍珠层低倍镜下,生长阶梯明显,高倍镜下超微结构规则,六边形棱角不明显,但边界清晰;而E2组出现板块边界不明显,生长排列不规则等现象,说明了海水酸化影响了马氏珠母贝的钙沉积,引起珍珠层形貌特征的变化;(2)实验设定条件下,pif177、nacrein及pearlin基因表达量整体上呈现随p H降低而降低的变化趋势。其中,E1组与CG组间均无显著性差异(P0.05),E2组均较CG组显著下调(P0.05)。     

南黄海牡蛎壳元素组成的原位微区分析及环境指示

碳酸盐生物壳体的周期性生长纹层是记录气候环境变化的天然材料。随着原位微区测试技术的快速发展,高分辨率的同位素和化学元素组成的快速分析显著推动了古气候环境变化及生物地球化学研究。应用激光剥蚀等离子体质谱仪(LAICP-MS)对南黄海现代牡蛎Crassostrea gigas壳体韧带部的元素组成进行原位微区测试,利用内标元素43Ca进行元素比值的校正,探讨了牡蛎壳中化学元素特征及其环境意义。研究的长牡蛎壳体中Mg/Ca、Sr/Ca、Na/Ca比值具有显著的季节性周期变化。环境水体物理化学性质的变化对壳体生长速率影响较大,壳中白垩质方解石和叶片方解石生长层分别对应较高和较低的环境温度,白垩方解石层具有较高的Mg/Ca、Sr/Ca和较低的Na/Ca比值。Mg/Ca比值可指示牡蛎壳体生长环境水体温度,利用前人Mg/Ca比值公式计算可以恢复与器测资料相符的近岸海水温度结果。本研究对应用LA-ICP-MS分析技术开展高分辨率的生物壳体元素组成和环境示踪研究具有借鉴意义。     

皱纹盘鲍贝壳沉积过程的研究

利用“平珠”生成法,通过对插入皱纹盘鲍(Haliotis discus hannaiIno)外套膜外腔中的玻片上沉积物质的分析,探讨皱纹盘鲍贝壳沉积的过程。利用扫描电镜(SEM)观察玻片上沉积物质的超微结构,傅立叶红外光谱(FTIR)分析玻片上沉积晶体的晶相,透射电镜(TEM)观察与玻片接触部分的外套膜的超微结构。结果发现:在将玻片插入外套膜外腔后的4~88h内,有机质首先在玻片上规则沉积。插入玻片88h后方解石晶体开始沉积,104h后出现圆形方解石晶体单位。8d后在方解石晶体表面出现文石晶体突起,15d后出现明显的堆垛型文石片层。27d后突然转变为方解石晶体的沉积。由此可见皱纹盘鲍贝壳的沉积具有一定的周期性,即方解石→文石→方解石的转变为1个周期。透射电镜观察外套膜结构表明在不同的插片时间,外套膜的超微结构不一样。插入玻片24h后,高柱状细胞中的内质网上的核糖体消失,高尔基体数量减少。3d后,大颗粒细胞增多,细胞内充满分泌颗粒。7d后,外套膜上皮细胞新分泌的有机质染色较浅。本研究证明了“平珠”生成法能够模拟贝壳的自然沉积,外套膜细胞超微结构的变化与贝壳沉积过程所处不同阶段有关。     

牡蛎壳人工礁对多毛纲底栖动物群落结构的影响

采用功能群及多元统计方法, 对山东荣成俚岛湾牡蛎壳人工增殖礁礁区与毗连非礁区底质中多毛纲动物群落结构进行对比研究, 评估了牡蛎壳人工礁对多毛纲底栖动物群落结构的影响。结果表明, 人工礁区与非礁区共采集19科39种多毛纲动物, 按食性分为植食性、沉积食性和肉食性三大功能群。礁区肉食性多毛纲动物栖息密度高于非礁区, 可能与人工礁礁体底栖多毛纲动物引起的边缘效应有关。多维尺度分析MDS、相似度分析ANOSIM以及多因素方差分析(PERMANOVA)结果表明, 礁区同非礁区多毛纲动物群落结构差异不显著, 这可能与牡蛎壳人工礁单体体积较小, 对近底层水体及底质理化环境的影响较小有关。综上所述, 牡蛎壳人工礁在较小时间尺度内(1—2年)对底栖环境无显著影响。     

Riddle of the Nautilus: Specific Structural Features of Its Shell

The shells of the chambered nautilus (Nautilus pompilius) are studied by X-ray structure analysis (XRD) and electron microscopy (SEM and TEM). The shell structure is examined in a nanometer scale using XRD and synchrotron-based small angle X-ray scattering (SAXS). The mineral composition of shells includes 98–99 wt % aragonite, ~1 wt % organic substance (conchiolin), 1 wt % strontianite, and 0.5 wt % calcite. Trace elements comprise Na, Mg, Al, K, Si, Fe, P, S, Zn, Sr, Ba, and Cl. The laminated layers are composed of aragonite crystals with a width of 5–10 μm and a thickness of 0.5–1 μm; the prismatic layers, with a length of 7–12 μm long and a width of 1–3 μm. According to XRD and SAXS assays, the aragonite layers are formed of flawless monocrystals lacking any internal structuring. The shell conchiolin is a polymer formed of a system of parallel fibers folded with a step of approximately 100 nm without longitudinal structuring. Presumably, the unique structure of the nautilus shells has determined the existence of Nautiloidea over 500 Ma and their preservation as fossils for over 100 Ma.     

The crystal structure of pearls and related shellfish''s shells

In this article we explored the crystal structure of a few pearls and shellfish's shell of fresh water and sea water, and found that pearls and nacreous layer (perhaps and prismatic layer) of shells are all the same: CaCO3, orthorhombic system, aragonite structure and the value of lattice spacings are almost identical. This shows that the pearls of fresh water and sea water are all the same in nature.     

养殖密度、水层和养殖地点对马氏珠母贝选育群体生长存活的影响

用通过壳高定向选择培育的第三代马氏珠母贝Pinctada martensii为实验材料，研究不同的养殖密度、养殖水层和地点对生长和存活的影响。实验结果表明在一定试验范围内养殖密度对体重增长有显著影响（p<0.05），高密度组（200只/笼）的生长较低密度组慢，密度与水层对生长无明显的交互作用。水层对生长的影响不显著（p>0.05），但对存活率的影响明显，2m水位的存活率较高，且水层与养殖密度间有交互作用。不同地点的贝的生长无显著性差异（p>0.05）。该研究结果将为珍珠贝优良品种（系）养殖技术的优化和品种推广体系的建立提供指导。     

胶州湾双壳类壳体中的Ca,Mg,Mn,Sr元素组成及影响因素

探讨影响双壳类元素组成的可能因素,从胶州湾沿岸不同取样点采集黄海近海常见的菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、褶牡蛎(Oystrea denselamellosa)和紫贻贝(Mytilus galloprovincialis),分别测量了3种壳体的矿物物相类型和壳体中的Ca,Mg,Mn,Sr元素组成。研究表明:3种壳体分别属于文石质、方解石质和混合质壳;Ca,Mn元素含量在菲律宾蛤仔、褶牡蛎和紫贻贝壳体中没有差别,而Mg元素含量在菲律宾蛤仔壳体中含量较低,在褶牡蛎壳体和紫贻贝壳体中含量较高,Sr元素恰好与Mg元素相反。双壳类壳体中元素组成主要受壳体矿物物相类型的制约,而与水体环境要素之间的关系弱。     

In vivo and in vitro biomineralization in the presence of the inner-shell film of pearl oyster

The inner shell surface is the biomineralization site in shell formation and an inner-shell film covers it.This surface is composed of two regions:an outer calcitic region and an inner aragonitic region.In this study,some amalgamated calcite crystals were found in the calcitic region and some aragonitic "imprints" were found in the central part of the aragonitic region.The "imprints" are probably the trace of mantle cells that adhered to the inner shell surface when the shell was produced.Furthermore,to build a novel in vitro biomineralization system,the inner-shell film was detached from the shell and introduced to the calcitic crystallization solution.Crystallization experiments showed that nacre proteins could induce aragonite crystals in the novel system but inhibited calcite growth in the absence of the inner-shell film.These data suggested that the inner-shell film may induce aragonite growth in vivo by combining nacre proteins.     

中国皱纹盘鲍壳体矿物组成

利用X射线衍射物相分析方法，对不同生长阶段的中国皱纹盘鲍壳体矿物组成进行了分析，结果表明，中国皱纹盘鲍壳体矿物成分包括文石、方解石、白云石3种，文石属于主要成分，另两者属于次要组分；从皱纹盘鲍生长的幼体到成体，壳体的矿物组成中文石所占的比例逐渐降低，方解石的比例逐渐增加，而白云石含量基本保持恒定。     

企鹅珍珠贝矿化基因表达模式和贝壳超微结构对珍珠质层颜色影响的研究

为探究企鹅珍珠贝贝壳内表面珍珠质层不同区域颜色差异形成的原因,选取9个生物矿化相关基因,利用实时荧光定量PCR扩增技术对其在外套膜不同部位的表达水平进行测定,并利用扫描电子显微镜对贝壳珍珠质层不同区域的内表面及纵断面的微观结构进行观察.结果 表明:有8个矿化基因在企鹅珍珠贝外套膜远端膜区和中央膜区的表达量具有显著差异(...     

Environmental influences on the shell mineralogy ofMytilus edulis

The shells ofMytilus edulis in the Tay estuary, Scotland, show mean aragonite contents of 55%, but in one zone the average aragonite proportion is only 45%. Comparison with data forMytilus edulis from other regions indicates the temperature and salinity are not the only significant determinants of the aragonite/calcite ratio. Elimination of other variables suggests that sewage discharges may influence the mineralogy of the shell secreted byMytilus edulis in the relatively nutrient-enriched areas.     

日本海西部大陆坡自生碳酸盐的特征与成因

对日本海西部大陆坡沉积物柱状样中的自生碳酸盐样品进行了X射线衍射、扫描电镜、地球化学和碳氧同位素组成的系统研究。X射线衍射和扫描电镜分析结果表明,碳酸盐主要组成矿物为颗粒状自生高镁方解石微晶,放射状自生文石微晶仅在一个层位出现。结合碳酸盐的地球化学组成,认为研究区碳酸盐来自于富Ca2+、Mg2+和HCO3-流体的沉淀。中度亏损的13C(-33.85‰～-39.53‰)表明碳来自于甲烷的厌氧氧化,同时,这也是研究区海底存在甲烷冷泉的重要证据。重氧同位素比值(5.28‰～5.31‰)则指示着富18O流体来源,而该流体应源于天然气水合物的分解。综上可知,研究区碳酸盐来自于研究区甲烷冷泉上升流的沉淀,指示着海底更深处天然气水合物的存在与分解。