不同海拔高原鼠兔个性特征与SERT基因多态性关联

个性特征是指动物个体间稳定、可遗传的行为差异,与相关基因多态性有关,反映了动物对环境的适应模式,探究个性相关基因变异,将有助于更好地理解动物对环境的适应与进化机制。本文以高原鼠兔 (Ochotona curzoniae) 为对象,研究了5个不同海拔地区高原鼠兔的个性 (探究性、勇敢性和温顺性) 差异特征,并检测了个性相关基因5-羟色胺转运体 (SERT) 的单核苷酸多态性 (SNP) 和mRNA表达。结果发现,高海拔地区高原鼠兔的探究性和勇敢性显著高于低海拔地区,而高海拔地区高原鼠兔SERT基因mRNA表达量显著低于低海拔地区,提示不同海拔高原鼠兔个性特征差异可能与SERT基因mRNA表达有所关联。进一步检测不同海拔地区高原鼠兔SERT基因多态性及其分布差异情况,发现该基因存在6个SNP (其中5个位于外显子3,1个位于外显子5 );不同海拔地区鼠兔基因分布差异分析显示外显子5的c.A1063C 同义突变与海拔之间存在显著相关,高海拔地区该位点CC基因型分布频率显著高于低海拔地区;c.A1063C的基因型虽然与探究性、勇敢性无显著相关,但与温顺性显著相关。综上所述,随着海拔升高,高原鼠兔探究性和勇敢性增加,这有利于动物获取更多的食物资源,进而增加其生存机会。与此同时,SERT基因多态性显示与不同海拔地区的生存环境相适应的特征,且与温顺性有关,暗示不同海拔高原鼠兔个性差异可能与SERT基因SNP的差异有关。本研究从基因表达与突变的角度尝试阐述高原鼠兔适应不同海拔环境的行为差异,显示了不同海拔地区高原鼠兔行为生存策略潜在的分子机制。     

低氧对动物组织糖原含量和血糖水平的影响

比较不同年龄组大鼠和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的心肌、骨骼肌和脑皮层组织的糖原含量,以及血糖浓度在模拟高原低氧的变化,发现急性高原低氧暴露24小时,老年组大鼠心肌、骨骼肌糖原含量在海拨8000米高度时有不同程度升高。血糖水平在8000米高度也有明显上升。成年组大鼠心肌、骨骼肌和脑皮层组织糖原含量随海拔升高而增加。慢性低氧暴露25天,大鼠脑组织糖原含量在海拔7000米时略有升高,心肌和骨骼肌糖原含量在海拔7000米时明显升高。低氧暴露7天和48小时,大鼠血糖浓度无明显变化。 高原鼠兔在急性低氧暴露期间,成年组脑糖原含量在海拔5000米和8000米高度时均有明显下降,心肌糖原在8000米高度时明显升高。骨骼肌糖原含量随海拔升高而略有降低。幼年组高原鼠兔脑糖原含量随海拔升高而下降,心肌和骨骼肌糖原在海拔升高时有增加倾向。成年和幼年组鼠兔血糖水平则随海拔上升而升高。     

不同海拔地区高原鼠兔探究性和静止代谢率的差异

环境的差异影响动物种群生活史对策的进化。对地理分布范围广的物种而言,栖息地环境差异大,不同种群的生活史对策亦存在显著差异。个性特征作为生活史的一部分,反映了动物对环境的适应模式。前期研究表明,不同海拔区域的高原鼠兔的生活史对策存在显著差异,然而,其个性特征及与能量代谢的关联性是否也存在差异,目前尚不清楚。2018年9-10月,分别在海拔3268 m的贵南县和3980 m的玛沁县测定当地高原鼠兔的探究性与静止代谢率。结果发现,高海拔雄性高原鼠兔的探究性显著低于低海拔雄性个体;高海拔雌性高原鼠兔体重矫正静止代谢率显著高于低海拔雌性个体。高海拔地区,雌性高原鼠兔的探究性和体重矫正静止代谢率呈显著正相关,雄性高原鼠兔的探究性和体重呈显著负相关;低海拔地区,高原鼠兔的探究性和体重矫正静止代谢率或体重之间均无显著相关性。该结果 表明,调整个性特征和能量代谢及其两者的关联性也是高原鼠兔适应不同海拔栖息地环境差异的生活史对策之一。     

高原鼢鼠和高原鼠兔血液参数和血红蛋白亚型对不同海拔生境的响应

高原鼢鼠和高原鼠兔是青藏高原特有的物种,对高原低氧环境有很强的适应性。本研究测定了不同海拔的高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数目、血红蛋白浓度、平均红细胞压积、平均红细胞体积等;通过质谱测序明确两种高原动物血红蛋白亚型;采用PAML4.8程序分析两种动物血红蛋白亚基中的正向选择位点;采用同源建模的方法分析正向选择位点对血红蛋白氧亲和力的影响,基于对两种高原动物血液特征的分析,探讨了它们适应低氧的策略。结果表明,随着海拔升高,高原鼢鼠通过增加红细胞数目、减小红细胞体积应答低氧,相反,高原鼠兔通过减少红细胞数目、增大红细胞体积应答低氧;高原鼠兔红细胞中具有α₂β₂成年型血红蛋白和α₂ε₂胎儿型血红蛋白,高原鼢鼠红细胞中只有α₂β₂成年型血红蛋白,但高原鼢鼠血红蛋白氧亲和力和别构效应显著高于高原鼠兔;高原鼢鼠与高原鼠兔的血红蛋白α和β亚基中,正向选择的氨基酸位点数目、位置以及它们的侧链基团极性和取向具有明显不同,这可能是造成两种动物血红蛋白氧亲和力不同的重要原因。总之...     

高原鼢鼠和高原鼠兔心脏对低氧环境的适应

为了探讨高原鼢鼠和高原鼠兔心脏对低氧环境的适应机制,以Sprague-Dawley (SD)大鼠为对照,测量三者的心脏/体重比(HW/BW)、右心室/(左心室 室间隔)重量比[RV/(LV S)];应用免疫组织化学方法测定心肌微血管密度(microvessel density, MVD);通过显微体视学技术比较线粒体的面数密度(NA,单位面积中线粒体数目)、体密度(Vv,单位体积心肌纤维中线粒体的体积密度)、面密度(Sv,单位体积心肌纤维中线粒体外膜的面积密度)、比表面(δ,线粒体外膜面积与其自身体积的比);用分光光度法测定心肌中的肌红蛋白(myoglobin, Mb)含量、乳酸(lactic acid, LD)含量和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)活力;聚丙烯酰胺凝胶电泳观察LDH同工酶谱.结果显示:高原鼢鼠和高原鼠兔HB/WB显著大于SD大鼠(P<0.05), RV/(LV S)显著小于SD大鼠(P<0.05).高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠心肌MVD和线粒体NA依次递减(P<0.05);高原鼢鼠线粒体Vv显著低于高原鼠兔和SD大鼠(P<0.05),高原鼠兔与SD大鼠之间没有明显差异;高原鼢鼠线粒体Sv显著高于SD大鼠(P<0.05),与高原鼠兔相比无明显差异;高原鼠兔和SD大鼠的线粒体δ无显著差异,但均明显低于高原鼢鼠(P<0.05).高原鼢鼠和高原鼠兔心肌Mb含量显著高于SD大鼠(P<0.05);高原鼢鼠心肌LD含量显著高于高原鼠兔和SD大鼠(P<0.05);两种高原动物心肌LDH活力显著低于SD大鼠(P<0.05).同工酶谱显示,高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠的LDH中H亚基所占比例依次递减.以上结果提示,高原鼢鼠和高原鼠兔通过增加心肌线粒体Sv、MVD以及Mb含量提高其在低氧环境获取氧的能力;同时,由于生境和习性上的不同,两者线粒体指标又表现出差异性.     

高原鼠兔脑组织中精子特异性乳酸脱氢酶的作用

高原鼠兔对高原低氧环境有很强的适应性。研究发现,精子特异性乳酸脱氢酶(LDH-C4)基因在高原鼠兔脑组织中表达,为阐明LDH-C4在高原鼠兔脑组织中的作用,应用荧光定量PCR和Western blot方法,测定了Ldh-c基因在高原鼠兔脑组织中的表达水平;应用对精子特异性乳酸脱氢酶(LDH-C4)特异性的抑制剂(N-isopropyl oxamate),通过肌肉注射后,研究抑制剂对高原鼠兔脑组织中LDH比活力、乳酸和ATP含量的影响。结果表明,在mRNA和蛋白水平,Ldh-c基因在高原鼠兔脑组织中均有表达,相对表达水平分别为0.38±0.05和0.74±0.13;当肌肉注射1 m L 1 mol/L的抑制剂30 min后,血液中抑制剂浓度为0.08 mmol/L;与对照组相比,抑制剂组脑组织中LDH比活力、乳酸和ATP含量显著下降,抑制剂对LDH、乳酸和ATP的抑制率分别为30.78%、46.47%和21.04%。结果表明,精子特异性乳酸脱氢酶基因在高原鼠兔脑组织中表达。LDH-C4通过催化无氧糖酵解过程,为其脑组织生命活动提供至少20%的ATP,可能使高原鼠兔减小在低氧环境中对氧气的依赖,增强对低氧环境的适应能力。     

草地退化影响高原鼠兔血清总IgG水平、肠道寄生物感染及肝脏和肾脏指数

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)作为青藏高原高寒草地生态系统中的关键物种,其种群数量随着过度放牧导致的草地退化而暴发式增长。阐明此过程中高原鼠兔天然免疫能力及肝脏和肾脏器官指数的变化,对深入揭示青藏高原草地退化引起的高原鼠兔种群暴发机理具有重要意义。本研究在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站地区,调查了轻度、中度、重度退化草地中高原鼠兔洞口数量,并测定了成体高原鼠兔血清总IgG含量、肠道寄生物感染状况及肝脏和肾脏指数。结果发现：随着草地退化,高原鼠兔洞口数量和血清总IgG水平显著增加;绦虫和线虫的感染率和感染强度以及肝脏和肾脏指数均显著降低。雄性对绦虫的感染率和肝脏指数显著低于雌性;雌性在重度退化草地中对绦虫和线虫的感染率及感染强度显著低于轻度退化草地。以上结果表明,过度放牧介导的草地退化增强了高原鼠兔的天然免疫功能,缓解了毒素对肝脏和肾脏的损伤,进而可能促进其种群暴发式增长。     

急性及慢性低氧对大白鼠和高原鼠兔肝线粒体呼吸功能的影响

本实验用氧电极法测定在急性及慢性低氧条件下,S.D大白鼠及高原鼠兔(Ochotona curzoniae)肝线粒体的氧化磷酸化效率及呼吸控制率之变化。结果表明:大白鼠和高原鼠兔经24小时急性低氧暴露后,其氧化磷酸化效率无明显变化;呼吸控制率在高原鼠兔中无明显变化,而在大白鼠中却有明显增加,这种增加是由于呼吸状态Ⅳ呼吸速度降低而引起的。经25天的慢性低氧暴露后,大白鼠和高原鼠兔的氧化磷酸化效率仍无明显变化,但大白鼠在海拔7000米时的呼吸控制率则有明显下降,而高原鼠兔却明显增加。实验结果提示:在细胞呼吸水平方面,高原鼠兔对低氧的耐受力明显高于大鼠。     

高原鼠兔干扰下高寒草甸植物功能群分布与土壤因子的关系

为阐明高原鼠兔干扰下高寒草甸植物功能群分布及其与土壤因子的关系,以高原鼠兔有效洞口密度代表其干扰强度,在青藏高原东缘高寒草甸选择3个不同干扰强度的高原鼠兔栖息区,调查植物群落结构和土壤理化性质,并分析高原鼠兔干扰下二者之间的关系.结果表明:(1)随高原鼠兔干扰强度增加,植物群落平均高度增加、盖度下降;(2)植物功能群多样性指数下降,其中莎草科和杂类草功能群多样性指数下降显著;(3)土壤有机质和全磷含量显著增加,土壤pH和土壤紧实度显著下降(P<0.05);(4)通过冗余分析和偏冗余分析,土壤化学因子(土壤全磷和全钾)的总效应和净效应达到极显著水平,表明高原鼠兔干扰下高寒草甸植物功能群分布与土壤全磷和全钾含量显著相关(P<0.05).     

高原鼠兔干扰对高寒草甸植物多样性与土壤养分间关系的影响

高原鼠兔干扰虽然能够改变高寒草甸植物多样性与土壤养分含量,但植物多样性与土壤养分间的关系对高原鼠兔干扰的响应尚不清晰。利用高原鼠兔有效洞口密度将高原鼠兔干扰程度划分为T_1(7个/625 m~2)、T_2(12个/625 m~2)、T_3(22个/625m~2)、T_4(38个/625 m~2)4个水平,运用RDA冗余分析法研究了高原鼠兔不同干扰程度下高寒草甸植物多样性与土壤养分间的关系。结果表明:随着高原鼠兔干扰水平的增加,优势种高山嵩草(Kobresia pygmaea)的重要值先增加后降低,而伴生种小花草玉梅(Anemone rivularis var.flore-minors)和莓叶委陵菜(Potentilla fragarioides)的重要值先降低后增加;当高原鼠兔干扰水平从T_1到T_2时植物多样性指数变化不显著,而高原鼠兔干扰程度超过T_2时则植物多样性指数具有降低趋势;土壤全氮和硝态氮含量随高原鼠兔干扰水平增加而降低,而土壤铵态氮含量则降低后增加,土壤有机碳和全磷先增加后降低;多样性指数与0—10cm土壤深度硝态氮、10—20cm土壤深度全钾间的相关性从T_1到T_3时为正相关,而到T_4时则变为负相关,而与0—10cm土壤深度全氮的相关性则表现T_1到T_3时为负相关,T_4时为正相关,与铵态氮间相关性只有T_1时为负相关,这说明高原鼠兔干扰改变了植物多样性与土壤养分间的关系,其变化阈值介于T_2和T_3。     

植被覆盖度和土地利用对高原鼠兔觅食与警戒行为的影响

野生动物的自然行为受当地家畜影响。作为与家畜共享一个栖息地、并具有挖掘行为的兔形目高原鼠兔,其行为也受当地高原家畜影响。本文采用了Poisson回归分析方法,确定牦牛、不同土地利用对高原鼠兔行为频次的影响。结果显示觅食、移动频次是高原鼠兔的主要行为频次。在冬季牦牛觅食地高原鼠兔觅食行为频次高于警戒行为频次。相反,在夏季,无论是在牦牛觅食地还是在其夜宿地,高原鼠兔警戒行为的频次高于觅食行为频次。高原鼠兔行为也受不同土地利用、植被覆盖度以及季节因素的影响。植被覆盖度与觅食频次成反比,植被覆盖度高的生境高原鼠兔觅食较少,相反,植被覆盖度较低生境觅食行为频繁。另外当前牧民的定居化趋势造成局域放牧过度,加速了土地荒漠化。因此本文也认为,季节性传统游牧模式对于草地可持续发展具有重要意义。     

Keystone status of plateau pikas (Ochotona curzoniae): effect of control on biodiversity of native birds

The plateau pika (Ochotona curzoniae) of the Qinghai–Xizang (Tibetan) plateau, People's Republic of China, has been considered a pest because it putatively competes with native livestock for forage and contributes to rangeland degradation. As a result the plateau pika has been poisoned across vast areas of the high alpine meadows of the plateau. The plateau pika has also been considered a keystone species for biodiversity on the plateau. As one test of the keystone species hypothesis, we investigated the effects of poisoning plateau pikas on avian species richness and abundance. We conducted standardized censuses of birds on a number of sites across the alpine grassland of Qinghai province on which pikas either had or had not been poisoned. Avian species richness and abundance were higher on non-poisoned sites, in particular for species that nest in pika burrows such as Hume's groundpecker (Pseudopodoces humilis) and six species of snowfinch (Montifringilla spp., Pyrgilauda spp.), and species that prey on pikas (upland buzzard, Buteo hemilasius; black-eared kite, Milvus lineatus). The plateau pika thus appears to be both an allogenic engineer and a keystone species. Poisoning pikas reduces biodiversity of native species on the Qinghai–Xizang plateau, therefore management decisions concerning plateau pikas should reflect caution and careful assessment.     

高原鼢鼠、高原鼠兔和大鼠肺表面活性物质组成和含量的比较

本研究通过分析肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)组成和含量探讨高原鼢鼠(Myospalax baileyi)和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的低氧适应机制.高原鼢鼠和高原鼠兔各36只,捕捉于海拔3 600 m左右的青海省海南州贵德县拉脊山地区,36只Sprague-Daw...     

高原鼢鼠和高原鼠兔红细胞低氧适应特征

为探讨高原鼢鼠对低氧高二氧化碳洞道生境及高原鼠兔对高海拔低氧生境的适应机制,用Sysmex SF-3000血细胞分析仪及聚丙烯酰胺凝胶电泳对两种高原动物的血常规及血红蛋白类型进行分析,后者采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法。结果表明,高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数(RBC)、红细胞压积(HCT)及平均红细胞容积(MCV)组间无显著差异(P>0.05),但高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数显著高于SD大鼠,红细胞压积及平均红细胞容积均显著低于SD大鼠(P<0.05);高原鼢鼠的血红蛋白浓度(HBC)与SD大鼠无显著差异(P>0.05),但显著高于高原鼠兔的HBC(P<0.05)。高原鼢鼠血红蛋白主要有2种类型,高原鼠兔血红蛋白主要有3种类型,而SD大鼠血红蛋白主要有5种类型。从血红蛋白电泳迁移来看,2种高原动物血红蛋白类型有明显的趋同特征并与SD大鼠具有明显的差异。上述结果提示,长期适应高海拔低氧环境的高原动物的红细胞和血红蛋白表现出趋同进化,同时因生境和习性的差异又表现出各自的特异性。     

Social and ecological influences on dispersal and philopatry in the plateau pika (Ochotona curzoniae)

Benefits and costs of dispersal and philopatry of the socialplateau pika (Ochotona curzoniae) were studied on the Tibetanplateau for 3 years. Although short-lived, plateau pikas livein cohesive family groups that occupy burrow systems in sedgemeadow habitat Most (57.8%) plateau pikas were philopatric,and dispersal movements were extremely restricted. No juvenilefemales or adult pikas moved more than two family ranges betweenyears; the greatest observed dispersal distances were by twojuvenile males that moved five family ranges from the familyof their birth. Traversing unfamiliar habitat was not a costof pika dispersal because most dispersers settled in familiesthat they could easily visit before dispersal. Dispersal movementsappeared to result in equalization of density among pika families,an expected result if competition for environmental resourcesinfluenced dispersal. Males did not disperse to gain advantagesin competition for mates, as evidenced by their moving to familieswith significantly fewer females. Females, however, moved tofamilies with significantly more males. Males provide abundantpaternal care, and significantly more offspring per female survivedto become adults from families with more adult males per adultfemale. Evidence concerning the influence of inbreeding avoidanceon natal dispersal was indirect. Some males exhibited natalphilopatry; thus some families had opportunity for dose inbreeding.Males and females that dispersed had no opposite-sex relativesin their new families. Philopatric pikas may have benefitedby remaining in families that exhibited low local densities,and philopatric females might have benefited from social cooperationwith relatives.     

高原鼠兔在不同植被覆盖的立地占据、局部灭绝和建群率研究

青藏高原的草地生态系统被野生动物和家畜广泛地利用。大型有蹄类动物的放牧和小型哺乳类动物的挖掘行为,会改变其栖息地的植物群落。基于拉萨市墨竹工卡县日多镇年村牦牛(Bos grunniens)放牧的实践,我们发现高原鼠兔(Ochotona curzoniae)立地占域率、建群和区域灭绝率与栖息地变量之间存在一定的格局关系。为了了解高原鼠兔立地占域率、建群和区域灭绝率与栖息地之间的关系,我们采用多季节性立地占据模型,利用Presence软件对相关数据进行分析。结果表明,高原鼠兔局部灭绝率与植被覆盖度之间存在正相关性,而与建群率之间则呈负相关性。     

Mitochondrial genome analysis of Ochotona curzoniae and implication of cytochrome c oxidase in hypoxic adaptation

Pikas originated in Asia and are small lagomorphs native to cold climates. The plateau pika, Ochotona curzoniae is a keystone species on the Qinghai-Tibet Plateau and an ideal animal model for hypoxic adaptation studies. Altered mitochondrial function, especially cytochrome c oxidase activity, is an important factor in modulation of energy generation and expenditure during cold and hypoxia adaptation. In this study, we determined the complete nucleotide sequence of the O. curzoniae mitochondrial genome. The plateau pika mitochondrial DNA is 17,131bp long and encodes the complete set of 37 proteins typical for vertebrates. Phylogenetic analysis based on concatenated heavy-strand encoded protein-coding genes revealed that pikas are closer to rabbit and hare than to rat. This suggests that rabbit or hare would be a good control animal for pikas in cold and hypoxia adaptation studies. Fifteen novel mitochondrial DNA-encoded amino acid changes were identified in the pikas, including three in the subunits of cytochrome c oxidase. These amino acid substitutions potentially function in modulation of mitochondrial complexes and electron transport efficiency during cold and hypoxia adaptation.     

食物及洞道密度对高原鼠兔冬季死亡率的影响

本研究在野外围栏条件下采用2×2 析因实验设计,通过最小存活数法分别统计冬季前后种群数量,测定附加食物及洞道密度对高原鼠兔冬季死亡率的影响,旨在检验栖息地质量对降低高原鼠兔冬季死亡率的效应。4种野外实验处理2 个重复的研究结果表明,夏季无附加食物与低密度洞道处理组高原鼠兔冬季死亡率为71% ;而附加食物和高密度洞道处理冬季死亡率仅为47% ;添加食物和低密度洞道及无附加食物和高密度洞道处理组种群死亡率分别为60% 和53% 。每一处理组雌性死亡率均显著低于雄性。夏季添加食物和增加洞道密度均能明显地降低高原鼠兔种群冬季死亡率,但无显著的交互作用。     

低氧暴露下高原鼠兔肺组织间隙连接蛋白40表达分析

低氧性肺血管收缩反应钝化是高原鼠兔适应低氧环境的重要策略,但参与该生理代偿反应的功能基因尚不明确。间隙连接蛋白40 (Connexin40, Cx40) 在哺乳动物肺血管内皮表达。本研究对生活在海拔3 200 m的高原鼠兔进行28 d模拟海拔5 000 m低氧处理,以Sprague Dawley (SD) 大鼠为对照,采用免疫组化法分析模拟低氧处理后高原鼠兔和SD大鼠肺组织形态结构,qPCR和蛋白印记法检测Cx40基因和蛋白表达量变化,探究Cx40在高原鼠兔低氧性肺血管收缩反应钝化中的潜在作用。结果显示,低氧处理后,高原鼠兔肺泡呈空泡囊状,Cx40蛋白在支气管和肺血管中均表达,Cx40 基因mRNA水平随着低氧暴露而升高,但其蛋白质水平呈下降趋势,肺支气管Cx40蛋白无明显变化。SD大鼠肺血管和肺支气管表达的Cx40蛋白均无明显变化。暗示生活在高海拔低氧环境中的高原鼠兔,Cx40蛋白下调可抑制血管收缩信号,减弱低氧性肺血管收缩反应,使低氧性肺血管收缩反应钝化,以适应高原缺氧环境。研究结果可为高原土著动物适应高寒缺氧环境提供基础理论数据。