持续高温对大口黑鲈非繁殖期性腺发育的影响及其表观遗传调控机制研究

为探究全球变暖背景下持续高温对大口黑鲈（Micropterus salmoides）繁殖性能的影响，研究人员通过28天28°C模拟实验，结合转录组与表观遗传分析，发现高温通过PPAR信号通路增强脂代谢、诱导内质网应激（ERS）导致卵巢细胞凋亡，并首次揭示高温可能通过睾丸基因组高甲基化（5-MC%）影响子代生产。该研究为气候变化下鱼类资源保护提供理论依据。

　　

论文解读

全球气候变暖正以每年0.2°C的速度加剧，预计本世纪末升温幅度可达6°C，这对淡水生态系统中的变温水生生物——尤其是具有重要经济价值的大口黑鲈（Micropterus salmoides）构成严峻挑战。作为中国年产量超60万吨的核心养殖鱼种，其苗种需求持续增长，但高温对繁殖性能的影响机制尚不明确。既往研究表明，温度升高可导致尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）性逆转、弓背青鳉（Oryzias latipes）幼鱼皮质醇介导的性别分化异常，而表观遗传修饰如DNA甲基化在环境应激响应中起关键作用。然而，关于持续高温如何通过激素调控、氧化应激和表观遗传途径影响大口黑鲈性腺发育的系统研究仍属空白。

为解决这一科学问题，海南大学联合四川省鱼类资源保护与利用重点实验室的研究团队，在《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》发表了一项开创性研究。该工作通过模拟养殖池塘非繁殖期28°C高温环境，结合多组学分析，首次揭示了高温通过PPAR信号通路-内质网应激-表观遗传级联反应影响大口黑鲈性腺发育的分子机制。

关键技术方法
研究选取216尾健康大口黑鲈（250±20 g），分为对照组（自然水温）与高温组（28°C处理28天）。通过ELISA检测血清生长激素（GH）、雌二醇（E₂）和皮质醇水平；qPCR分析性腺组织AR、cyp19a等基因表达；转录组测序筛选差异基因（DEGs）；比色法测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性；Western blot检测内质网应激标志物IRE1、ATF6；高效液相色谱（HPLC）量化基因组5-甲基胞嘧啶（5-MC%）水平。

研究结果

1. 高温对生长与激素的影响
尽管28天处理未显著改变体重，但高温组雌鱼血清GH和E₂分别降低37.2%和52.6%，皮质醇升高2.1倍（P<0.05）。卵巢组织中AR（雄激素受体）、cyp19a（芳香化酶）、fshβ（促卵泡激素β亚基）表达显著上调，提示高温可能通过下丘脑-垂体-性腺轴（HPG轴）干扰雌激素合成。

2. 转录组与通路分析
高温诱导雌、雄鱼分别产生963和700个DEGs。KEGG富集显示，细胞外基质（ECM）受体互作和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路显著激活。PPARγ靶基因Fabp4（脂肪酸结合蛋白4）表达增加3.8倍，证实高温通过PPAR通路增强脂质代谢重编程。

3. 氧化应激与内质网应激
雌鱼卵巢SOD、CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性分别提高1.5、1.8和2.3倍（P<0.05），伴随IRE1和ATF6蛋白水平升高1.7倍，触发未折叠蛋白反应（UPR）。Caspase-3活性增加2.1倍，促凋亡基因Bax/Bcl-2比值上升，最终导致卵巢细胞凋亡率升高68%。

4. 表观遗传调控差异
高温组雄鱼睾丸5-MC%升高40%，甲基转移酶（DNMTs）活性增强1.5倍而去甲基酶（TETs）降低62%（P<0.05），雌鱼未见显著变化。这表明高温可能通过维持睾丸高甲基化状态影响精子发生，且这种修饰具有跨代遗传潜力。

结论与意义
该研究首次系统阐明：持续高温通过三重机制影响大口黑鲈繁殖——（1）下调GH-E₂轴并激活HPI轴（下丘脑-垂体-肾间质轴）；（2）PPAR通路介导的脂代谢重编程与ERS诱导的卵巢凋亡；（3）睾丸特异性DNA高甲基化可能干扰配子发生。这些发现不仅为气候变化下鱼类适应性进化提供新视角，更为水产养殖中苗种生产的温度调控策略奠定理论基础。特别是发现的性腺表观遗传印记差异，为后续研究环境应激的跨代表观遗传效应开辟了新方向。