斑马鱼热耐受性对温度驯化的响应及其性别差异

为了探究斑马鱼(Danio rerio)热耐受性对温度驯化的响应及其性别差异,将性成熟斑马鱼分别于适温(28℃)、低温(20℃)和高温(34℃)下驯化14 d,之后测定不同温度驯化下雌鱼和雄鱼的临界高温(critical thermal maxima,CTmax)、致死高温(lethal thermal maxima,LTmax)、临界低温(critical thermal minima,CTmin)、致死低温(lethal thermal minima,LTmin)等热耐受性参数.结果表明:驯化温度对雄鱼和雌鱼的所有热忍耐参数(CTmax、LTmax、CTmin和LTmin)均影响显著(P<0.05),并且驯化温度和性别对热耐受性参数的影响具有交互作用(P<0.05).适温(28℃)驯化下,雌鱼与雄鱼各个热忍耐参数相比无显著差异(P> 0.05);低温(20℃)驯化下雌鱼的耐高温能力强于雄鱼,而高温(34℃)驯化下雌鱼的耐低温能力弱于雄鱼.结果提示:繁殖适温下雌雄斑马鱼的热耐受性趋于一致,而非繁殖适温下二者的热耐受性出现分化.     

温度驯化对高体鳑鲏热耐受及低氧耐受能力的影响

为了考察温度驯化对鱼类热耐受及低氧耐受能力的影响,以高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)为对象,分别在15、20和25℃条件下驯化14 d,随后在不同驯化温度下测定其温度和低氧耐受指标。结果表明:高体鳑鲏的临界高温(CTmax)和致死高温(LTmax)随驯化温度的升高而上升,临界低温(CTmin)和致死低温(LTmin)随驯化温度的降低而下降,说明高体鳑鲏的热耐受性具有温度依赖性;高体鳑鲏在各驯化温度下的温度耐受幅分别为29.34、30.18和28.01℃;高体鳑鲏的低温驯化反应率在15~20℃和20~25℃的驯化温度范围分别为0.23和0.87,说明高体鳑鲏的低温耐受能力在高温段具有更高的温度敏感性;而高温驯化反应率在不同温度范围差别不大(0.40和0.44);高体鳑鲏失去平衡氧压则随着驯化温度的升高而上升,表明温度上升降低了高体鳑鲏的低氧耐受能力。     

恒温与变温对不同生活史阶段斑马鱼热耐受性的影响

为了探究恒温与变温以及生活史阶段对斑马鱼(Danio rerio)热耐受性的影响,将新孵出的斑马鱼仔鱼、幼鱼以及性成熟雌鱼与雄鱼分别于恒温(28℃)和变温(26～30℃)条件下驯养2周,之后,采用临界温度法测定不同温度驯化下仔鱼、幼鱼以及雌鱼和雄鱼的临界高温CT_(max)、致死高温LT_(max)、临界低温CTmin、致死低温LTmin等热耐受性参数。结果表明:驯化温度、生活史阶段以及二者交互作用对CT_(max)、LT_(max)、CTmin和LTmin均影响显著(P0.05),驯化温度和性别对斑马鱼成鱼的热忍耐参数无显著性影响(P 0.05);仔鱼的热耐受性较差,低于幼鱼和成鱼,表现为CT_(max)和LT_(max)低而CTmin和LTmin高,这可能主要与不同生活史阶段实验鱼的生活习性及其栖息环境有关;变温对幼鱼和成鱼热耐受性无显著影响,但导致仔鱼体长增加、热忍耐范围变窄,提示仔鱼生长和热耐受性可能存在权衡。     

胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对斑马鱼仔鱼热适应性的影响

发育可塑性是引起生物新性状产生与多样化的关键因素。在气候变化的背景下,探究鱼类热适应性的发育可塑性,有助于理解早期生活史阶段鱼类热适应表型的进化,具有重要的生态学意义。为探究胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对鱼类热适应表型的影响,本研究选取卵生鱼类斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采用2×2双因素研究设计,测定了不同胚胎孵化温度(低温组22℃、高温组28℃)和不同初孵仔鱼发育温度(低温组22℃、高温组28℃)及其交互作用对斑马鱼热偏好(偏好温度)、热回避(冷回避温度、热回避温度)、非回避温度范围以及热耐受(临界低温、临界高温、致死低温、致死高温)的影响。结果表明：胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对斑马鱼偏好温度、回避温度、临界温度以及致死温度等均有显著影响(P<0.05),胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度交互作用对非回避温度范围影响显著(P<0.05);胚胎孵化热环境对早期生活史阶段斑马鱼热适应表型特征的塑造具有重要的调节作用,变动的发育温度环境可能扩展鱼类的适宜温度区间,从而提升其在未来变动气候环境中的存活力。     

温度驯化对尖头鳉热耐受特征的影响

为了研究不同驯化温度对尖头鰂(Rhynchocypris oxycephalus)热耐受特征的影响, 本研究设置4组水温(14℃、19℃、24℃和29℃), 对尖头鰂驯化两周, 采用临界温度法观察尖头鰂的耐受温度。结果显示: 尖头鰂的热耐受性受到温度驯化的影响, 表现为高温驯化可以升高最大临界温度(CT_max), 4个驯化组的平均CT_max分别为32.29℃、33.23℃、33.40℃和35.71℃; 低温驯化可以降低最小临界温度(CT_min), 平均CT_min分别为0.00、0.10℃、2.10℃和5.27℃; 在适中的温度(19℃)驯化条件下具有最高的温度耐受范围(33.13℃)。在高温条件下的温度驯化具有较高的驯化反应率, 最大值出现在24—29℃内(0.46); 低温驯化反应率最大值出现在29—24℃内, 为0.63。尖头鰂在本研究的驯化区间(14—29℃)内的热耐受区域面积为478.98℃2, 与温水性鱼类的温度耐受性相当, 说明尖头鰂具有较强的温度适应能力。     

东方蝾螈幼体热耐受性和游泳表现的热驯化响应

特定物种的热驯化能力决定着其是否能成功耐受环境温度的改变,在应对未来气候变暖的趋势中扮演重要角色。为评估有尾类两栖动物的热驯化反应,在3个恒定水温(15、20℃和25℃)中驯化东方蝾螈(Cynops orientalis)幼体4周,测定驯化后幼体在不同测试温度下的运动(游泳)表现、临界低温(CT_(Min))与临界高温(CT_(Max))。结果显示:驯化与测试温度均显著影响蝾螈的游泳速度;驯化温度亦影响蝾螈的CT_(Min)和CT_(Max),但不影响可耐受温度范围(TRR)。驯化与测试温度的交互作用对蝾螈泳速的影响显著,表明驯化温度可改变其游泳表现的热敏感性。经某一温度驯化后蝾螈泳速似乎在相同测试温度下表现最好,该结果可能支持驯化有益假说。CT_(Min)和CT_(Max)随驯化温度的升高而增加,表明:低温驯化可提高动物抗低温能力,而高温驯化提高其抗高温能力。两栖类动物热耐受性与运动表现热驯化反应的种间变异可能与栖息地热环境的差异有关。     

虎纹蛙选择体温和热耐受性在个体发育过程中的变化

体温是影响变温动物表现的最重要生理学变量。检测了国家二级保护动物虎纹蛙的雌性亚成体、雄性亚成体、幼体和蝌蚪这4个发育阶段的选择体温和热耐受性。单因子方差分析表明,虎纹蛙选择体温、耐受低温、耐受高温和温度耐受范围的组间差异均显著,幼体的选择体温(24.13℃)显著低于雌性亚成体(28.06℃)、雄性亚成体(29.27℃)和蝌蚪(28.23℃),雌性亚成体、雄性亚成体和蝌蚪之间差异不显著;幼体的耐受低温(13.85℃)显著高于雌性亚成体(11.27℃)、雄性亚成体(10.84℃)和蝌蚪(10.74℃),雌性亚成体、雄性亚成体和蝌蚪之间差异不显著;幼体具有显著低的耐受高温(35.48℃)、蝌蚪具有显著高的耐受高温(43.31℃),雌性亚成体(39.55℃)和雄性亚成体(39.02℃)的耐受高温差异不显著;幼体(21.62℃)具有显著小的温度耐受范围、蝌蚪(32.58℃)具有显著大的温度耐受范围,雌性亚成体(28.28℃)和雄性亚成体(28.18℃)的温度耐受范围差异不显著。虎纹蛙幼体和亚成体体温和水温之间在降温速度和升温速度的相关关系均显著。用回归剩余值去除水温变化速度对体温变化的影响,双因子方差分析(降温和升温速度为重复检验设置)表明,幼体的体温变化速度显著大于亚成体,两性亚成体间差异不显著;温度变化类型(降温和升温)和两因子的交互作用对体温变化的影响不显著。基本热生态位分离和体温调节能力的发育限制是形成上述现象的最可能的原因。     

杂拟谷盗的热适应特性

为了解杂拟谷盗Tribolium confusum Jacquelin du Val的热适应特性,将杂拟谷盗分别于15,25和35℃下驯化2周后,用温度梯度仪测量在不同温度驯化下杂拟谷盗的最适温度、临界低温和临界高温。结果表明,驯化温度对杂拟谷盗最适温度、临界低温和临界高温的影响极显著(P<0.01),最适温度、临界低温、临界高温均随着驯化温度的升高而升高。最适温区的范围随着驯化温度的升高而扩大。驯化温度对杂拟谷盗最适温度的影响最大(0.317),对临界低温的影响(0.310)大于临界高温(0.255)。     

中华倒刺鲃不同生理性能对降温的响应速率

为了考查长期高温驯化的中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)幼鱼快速降温后不同生理功能对低温环境的响应速率,将实验鱼分为2组分别在15℃和25℃条件下长期驯养(8周),随后25℃组快速降温至15℃(降温组),同时15℃组(恒低温对照组)温度保持不变;在降温后的第1、2、4和8周分别测定和比较降温组和恒温对照组实验鱼的温度耐受能力、游泳能力、自发活动水平、摄食代谢和生长性能等相关生理指标。结果显示:降温后,低温耐受能力(CT_(min))1周时就达到稳定与对照组不再有差异,而高温耐受能力(CT_(max))2周时才达到稳定;与对照组相比,降温处理导致实验鱼自发活动水平(运动时间百分比,PTM和运动总距离,TDM)显著上升,且此差异持续整个驯化周期(P0.05);降温组的临界游泳速度(Critical swimming speed U_(crit))在降温的1—2周均显著小于对照组(P0.05),直到4周才达到稳定;降温组实验鱼特殊动力作用(Specific dynamic action SDA)持续时间和摄食后代谢峰值(Peak metabolic rate PMR)与对照组在降温1—4周均没有显著差异;尽管降温组有更高的摄食率,其食物转化效率和增重率均显著低于对照组(P0.05)。研究表明:中华倒刺鲃在水体温度下降后,不同生理功能的稳定速率存在差异,这可能与不同生理功能的生态关联及内在机制的不同有关;降温处理导致机体生长受阻,其主要原因可能是由于应对环境温度变动的逆境胁迫、生理功能调整以及自发活动增加所导致的能量消耗上升所致。     

鼎突多刺蚁热适应及运动行为的热依赖性

将鼎突多刺蚁(Polyrhachis vicina)分别置于15、20、25和30℃的恒温恒湿培养箱内,对其热适应及运动行为的热依赖性进行了研究。驯化2周后,采用温度梯度仪测量其热适应参数,并选用停顿频率(PF)、疾跑速度(SS)和最大持续运动距离(MDCCL)来衡量其运动能力。结果表明,驯化温度对鼎突多刺蚁的热适应和运动行为有极显著影响(P<0.01)。最适温度(PT)、临界低温(CLT)、临界高温(CHT)随驯化温度(AT)的升高而增大,最终适温为30.54℃,临界低温不低于3℃,临界高温不高于45℃;经过高温驯化的鼎突多刺蚁的运动能力显著大于经过低温驯化的个体运动能力,驯化温度与疾跑速度、最大持续运动距离呈显著的正相关,而与停顿频率呈极显著的负相关。     

中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的体重效应

为了探讨体重对中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的影响,在25℃条件下分别测定不同体重大小(1、10、25、50 g组)中华倒刺鲃的静止代谢率(Resting metabolic rate,RMR)、力竭运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption,EPOC)和热耐受参数。随体重的增加,中华倒刺鲃个体RMR、最大代谢率(Maximum metabolic rate,MMR)、代谢空间(Metabolic scope,MS)和EPOC均显著增加(P0.05);单位体重RMR、MMR和MS则均显著降低,而单位体重EPOC随体重的增加显著增加(P0.05)。RMR、MMR、MS和EPOC的代谢尺度指数分别为0.796、0.834、0.849和1.137且显著大于2/3,因此中华倒刺鲃的能量代谢参数均呈异速度增加的关系而变化。这些变化可能与其个体变大游泳运动能力增强导致能量代谢需求增加相关。中华倒刺鲃临界低温(Critical thermal minimum,CT_(min))和致死低温(Lethal thermal minimum,IL_(min))与体重之间均呈"微笑型"二次函数的关系,临界高温(Critical thermal maximum,CT_(max))和致死高温(Lethal thermal maximum,IL_(max))均呈"钟型"二次函数的关系,因此中等大小的中华倒刺鲃具有更强的热耐受能力。这种非线性关系可能与其生长发育阶段和温度驯化历时有关。     

禁食对胭脂鱼幼鱼游泳能力、热耐受能力和自发运动的影响

为了考察1—2周禁食对胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)幼鱼游泳能力、热耐受能力和自发运动的影响,以胭脂鱼幼鱼[体质量(3.26±0.64) g,体长(5.32±0.32) cm]为实验对象,将其随机分成对照组、1周禁食组和2周禁食组测定其有氧运动能力及其代谢、热耐受能力和自发运动行为相关参数。结果发现:1周禁食组和2周禁食组的静止代谢和临界游泳速度与对照组没有显著性差异,但其最大代谢率、代谢空间、单位位移能量消耗、头高/头长及体高/体长显著低于对照组(P<0.05); 1周禁食组和2周禁食组的临界低温和致死低温与对照组没有显著性差异,但其临界高温和致死高温显著高于对照组(P<0.05); 1周禁食组和2周禁食组的运动总距离、平均运动速度和运动时间百分比与对照组没有显著性差异。综上所述:胭脂鱼幼鱼采取有氧运动能力和自发运动行为的维持策略应对1—2周禁食胁迫,这可能有利于维持其日常的觅食活动。此外,尽管对低温耐受没有显著影响,但1—2周的禁食显著提高了胭脂鱼幼鱼的高温耐受能力。     

南方鲇幼鱼的热耐受特征

为了研究不同驯化温度对南方鲇（Silurus meridionalis Chen）幼鱼热耐受性特征的影响,在水温为10 ℃、20 ℃和30 ℃的条件下,对南方鲇幼鱼（（16.9±0.3）g）进行2周的驯化,以1 ℃·h^-1的变温速率连续观测实验鱼的耐受温度,各驯化温度下的最大临界温度（CT_max）、最大致死温度（LT_max）、最小临界温度（CT_min）和最小致死温度(LT_min）分别为3413 ℃、3822 ℃、39.41 ℃;34.84 ℃、38.63 ℃、39.53 ℃;4.88 ℃、5.90 ℃、9.80 ℃;4.12 ℃、5.03 ℃、8.29 ℃。结果表明：最大临界温度和最大致死温度随驯化温度的升高而增大,最小临界温度和最小致死温度随驯化温度的降低而减小;经计算,南方鲇幼鱼在各驯化温度下的温度耐受幅分别为29.25 ℃、32.32 ℃和29.61 ℃;在10 ℃～20 ℃的驯化温度范围内高、低温驯化反应率分别为0.41和0.12,而在20 ℃～30 ℃驯化温度范围内高、低温驯化反应率分别为0.10和0.39;热耐受区域面积为617.5 ℃²;证明南方鲇幼鱼的热耐受性明显有赖于驯化温度。     

双向急性变温对南方鲇幼鱼静止耗氧率和临界游泳速度的影响

为了考查鱼类对温度变化的功能适应和生理反应特征,以不同驯化温度(10、20和30℃,驯化两周)为对照,进行双向急性变温处理(20℃→10℃和20℃→30℃),分别在不同时间(0.5、1、2、4、8和24h)对南方鲇(Silurus meridionalis Chen)幼鱼静止耗氧率(Resting oxygen consumption rate,VO2)进行测定并在处理后及时测定实验鱼的临界游泳速度(Critical swimming speed,Ucrit)。研究发现:不同驯化温度下实验鱼的Ucrit随驯化温度升高呈显著增加的变化趋势,相对临界游泳速度(Relative critical swimming speed,Ur)分别为1.83、2.87和3.37 BL/s(Body length per second)(P<0.05);双向急性变温两组的Ur分别与驯化组均无显著差异(P>0.05);Ur与温度的关系表达为:Ur=0.8114T+1.0976(n=37,R2=0.973,P<0.05)。VO2也随驯化温度升高呈显著增加的变化特征,分别为14.91、28.34和44.98 mg O2/kg·h(P<0.05)。双向急性变温对VO2的影响十分显著。急性升温组的静止耗氧率呈现先上升后下降并趋稳定的变化规律,其静止耗氧率的Q10值的峰值(3.1)出现在升温后的0.5h,是对照组的1.96倍;而急性降温组的静止耗氧率则急剧连续下降至相对稳定水平,其Q10值的峰值(4.8)出现在降温后的1.0h,是对照组的2.5倍。研究表明:在相同的变温幅度下,双向急性变温对南方鲇幼鱼均存在明显的生理胁迫;不同温度变化方向的代谢反应特征却不尽相同,急性降温对南方鲇幼鱼造成的生理胁迫可能大于急性升温;当环境温度发生骤然变化时,实验鱼的运动生理功能具有较好的温度适应能力。研究提示,迅速降温后水流刺激可能会终止鱼类的"冷休克",引起整体的代谢水平的重新调节,以满足运动的能量需求并提高生存适合度。     

热耐受性及温度对食物同化的影响

研究变色树蜥(Calotes versicolor)的选择体温、热耐受性、温度对食物同化的影响.结果显示:①幼体的选择体温、临界高温和临界低温的平均值分别为32.6、41.7℃和 7.7℃;成体的选择体温、临界高温和临界低温的平均值分别为33.1、42.0℃和8.2℃.②环境温度在26～34℃时,对变色树蜥食物通过时间和摄入能有显著的影响;对表观消化系数(ADC)和同化效率(AE)无显著的影响;在28～34℃时食物通过时间随温度升高而缩短;在26、28℃和30℃时,摄入能小于更高温度的对应值.     

斑马鱼中kdm4aa基因对低温耐受能力的影响

为了研究赖氨酸特异性去甲基化酶4aa(lysine demethylase 4aa, kdm4aa)在斑马鱼(Danio rerio)低温耐受能力中的作用,本研究通过实时定量PCR检测kdm4aa^-/-斑马鱼中kdm4其他家族成员的表达水平和低温处理后野生型(wild type, WT)斑马鱼中kdm4aa基因的表达水平;通过斑马鱼行为轨迹跟踪系统检测低温下kdm4aa^-/-幼鱼的运动能力;采用逐级降温方法检测kdm4aa^-/-斑马鱼低温耐受能力;通过DCFH-DA荧光探针、 ATP检测试剂盒、 Western blot检测低温下kdm4aa^-/-斑马鱼中活性氧(reactive oxygen species, ROS)、腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)、磷酸化组蛋白H2A.X(gamma histone H2A.X,γH2A.X)和微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)水平。...     

小粉虫各发育期的临界热极值和失水的研究

本文研究了升高环境温度对小粉虫(Alphitobiusdiaperinus,鞘翅目拟步行虫总科)末龄幼虫、蛹以及成虫的失水和热敏性(临界热极值,Criticalthermalmaximum,CTmax)的影响。小粉虫成虫和蛹的CTmax值显著低于末龄幼虫(末龄幼虫:CTmax=48.5±0.5℃;蛹:CTmax=48.0±0.9℃;成虫:CTmax=47.8±1.1℃)。此外,成虫的适应性对其CTmax没有显著的影响。在20至60℃连续记录失水值中,三个龄期之间存在显著差异。随着超过临界点温度(约为40℃)的快速升高,末龄幼虫与成虫的失水程度相近。蛹具有明显低的失水速率,即使在温度高于40℃的情况下。当温度升高10℃时(25-35℃),会造成小粉虫蛹和成虫失水增加2.0倍和2.6倍,分别为:Q10=2.05±0.70和2.49±1.31,而幼虫则为3.52±1.27。当高于35-45℃时,幼虫和成虫失水增加甚快(Q10=6.85±1.90和8.51±2.32)。而蛹在高于35-45℃时失水也增加(Q10=3.76±1.83),但低于幼虫和成虫。小粉虫的蛹处于静止和不取食状态,代谢速率较低,其具有特殊结构的气孔能较好地保持关闭状态,且蛹的表皮由脂肪和蛋白质组成,以上诸因素可解释其失水减少的原因     

原尾蜥虎的选择体温、热耐受性和食物同化的热依赖性

(Tsel)、热耐受性和体温对食物同化的影响。Tsel无显著的日时间变化,两性个体的Tsel、临界低温(CTMin)和临界高温(CTMax)无显著的差异。Tsel、CTMin和CTMax的平均值分别为30.9℃、3.2℃和43.3℃。体温对动物食物通过时间有显著的影响。在25℃-33℃范围内,食物通过时间随体温升高而缩短;体温超过33℃后,食物通过时间随体温升高而延长。温度对原尾蜥虎的摄食量、表观消化系数(ADC)和同化效率(AE)有显著的影响。在25℃-37℃范围内,动物在低体温下(25℃和27℃)的摄食量、ADC和AE小于更高体温下动物的对应数值。种间比较结果显示,原尾蜥虎是生活于南方的蜥蜴中具有较强耐受极端体温的种类。     

秦岭细鳞鲑代谢及低氧耐受能力对温度驯化的响应

为考察秦岭细鳞鲑（Brachymystax lenok tsinlingensis）代谢及低氧耐受能力对温度驯化的响应,将实验鱼于6℃、12℃和18℃下驯化4周后,采用密闭式呼吸代谢测定仪对其静止代谢率（Resting metabolic rate,RMR）和临界氧压（Critical oxygen press,P_crit）等参数进行测定。结果发现,RMR随驯化温度升高而升高,在6-12℃、12-18℃温度内,RMR的Q₁₀值分别为2.59和2.77,表明该物种对温度的敏感性较高;P_crit值随驯化温度升高而升高且与RMR显著正相关,在驯化温度范围内（6-18℃）,P_crit提升了76.2%。研究结果提示:秦岭细鳞鲑应对低氧环境的生理可塑性较差,在高温下RMR增加可能是导致其低氧耐受能力降低的内在机制之一。