编辑推荐：
为探究鱼类对盐碱胁迫的耐受机制，推动耐盐碱鱼类品种培育和淡水养殖发展，研究人员以草鱼（Ctenopharyngodon idella）幼鱼为对象开展研究。结果发现草鱼对碱性有较高耐受性，碱性胁迫影响其消化酶活性和组织形态，还鉴定出相关差异表达基因。该研究为理解鱼类耐碱机制提供依据。
在地球的水域版图中，盐碱地和盐碱水占据着相当大的面积。全球盐碱地面积达 0.95 亿公顷，约占陆地总面积的三分之一；我国盐碱水面积约 4587 万公顷，占湖泊总面积的 46.3% ，主要分布在东北、西北及沿海地区。而且，由于不当的耕作和灌溉方式，次生盐碱化面积正以每年 10% 的速度递增。盐碱水具有高碳酸盐碱度、高盐度、高 pH 值、离子组成复杂和缓冲能力低等特点，这些特性严重威胁着水生生物的生长、生存和繁殖，导致生物资源数量下降。目前，大部分盐碱水区域尚未得到充分利用，在淡水水资源有限、水产养殖产品需求日益增长的情况下，开发耐盐碱的水产养殖品种迫在眉睫。
草鱼是全球重要的商业养殖鱼类，具有很高的市场价值。此前研究发现草鱼能耐受一定程度的盐度，具备在盐碱环境中养殖的潜力。然而，关于草鱼应对碱性胁迫的精确分子机制，科学界还知之甚少。为了填补这一知识空白，浙江海洋大学、浙江省淡水水产研究所和浙江万里学院的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Aquaculture International》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过碱度暴露实验，测定草鱼幼鱼在不同碱度下的死亡率，从而确定其半致死浓度（LC50）。接着，设置对照组和处理组，在急性碱度处理后，采集不同时间点的组织样本。利用生化分析方法测定消化酶活性，通过组织学分析观察组织形态变化。同时，运用 RNA 测序（RNA-seq）技术构建转录组文库，进行测序和数据分析，筛选差异表达基因（DEGs），并通过 PCR Array 对部分基因进行验证。
在实验结果方面，研究人员发现，在不同浓度碳酸氢钠（NaHCO3）碱度处理下，当碱度低于 30mM 时，实验期间未观察到草鱼幼鱼死亡；但随着碱度升高，致死效应愈发明显，在 80 - 100mM 浓度区间，24 小时死亡率达到 100%。经概率单位分析（probit analysis）得出，草鱼幼鱼在暴露 24 小时和 96 小时后的LC50分别为 47.38mM 和 44.11mM ，这表明草鱼对碱度具有相对较高的耐受性。
在消化酶活性方面，碱性处理后，不同消化酶在肝脏和肠道组织中的活性变化各异。在肠道中，胰蛋白酶活性显著低于对照组，而在肝脏中，碱性胁迫下胰蛋白酶活性在 24 小时达到峰值。此外，碱性处理组肠道中的脂肪酶活性显著高于对照组，而肝脏中的脂肪酶活性无显著差异。肠道和肝脏中的 α - 淀粉酶活性在实验组中均显著高于对照组。
组织学分析显示，对照组草鱼的肠道结构正常，绒毛和肠壁完好；而暴露于碱性胁迫的草鱼，肠细胞出现严重坏死，并伴有广泛的空泡化。对照组肝脏结构正常，碱性处理后的草鱼肝细胞明显变性，细胞质空泡化增加约 8 倍，细胞核固缩。在肾脏组织中，碱性处理的草鱼肾小管上皮细胞坏死、核溶解，出现棕黄色色素沉着。
通过 RNA - seq 数据分析，研究人员在不同组织和时间点鉴定出大量差异表达基因。在肝脏组织中，随着碱度处理时间延长，差异表达基因数量逐渐增多，1 天、2 天和 3 天分别有 205 个（36 个上调，169 个下调）、405 个（107 个上调，298 个下调）和 1023 个（280 个上调，743 个下调）。肾脏组织中，1 天、2 天和 3 天分别有 133 个（64 个上调，69 个下调）、391 个（199 个上调，192 个下调）和 467 个（214 个上调，253 个下调）差异表达基因。鳃组织中，1 天、2 天和 3 天分别有 846 个（288 个上调，558 个下调）、4399 个（2194 个上调，2205 个下调）和 2538 个（1167 个上调，1371 个下调）差异表达基因。通过功能富集分析，发现这些差异表达基因参与了多种生物学过程和信号通路。例如，在肝脏组织中，与催化活性、小分子代谢过程、氧化还原酶活性和分解代谢过程等相关；在肾脏组织中，与膜的组成成分、转运体活性、对刺激的反应等相关；在鳃组织中，不同时间点涉及不同的功能，如 RNA 结合、细胞黏附、水解酶活性等。KEGG 通路分析表明，肝脏组织中的差异表达基因参与 HIF - 1 信号通路、IL - 17 信号通路等；肾脏组织中的差异表达基因参与细胞因子 - 细胞因子受体相互作用等通路；鳃组织中的差异表达基因参与造血细胞谱系、铁死亡等通路。通过 PCR Array 分析，筛选出 serpinh1b、aqp10a、cbr11、scos3b 和 mycb 等基因，它们被认为是响应碱性胁迫的关键调节因子。
综合研究结果和讨论，该研究表明草鱼对碱性胁迫具有较强的耐受性，这一特性使其在盐碱水养殖方面具有潜在优势。碱性胁迫显著影响了草鱼的消化酶活性和组织形态，揭示了碱性环境对草鱼生理功能的重要影响。通过转录组分析，研究人员鉴定出多个与碱性胁迫相关的差异表达基因和信号通路，为深入理解草鱼的耐碱分子机制提供了关键线索。这些发现不仅有助于推动耐碱草鱼品种的培育，还为盐碱水养殖技术的发展提供了理论依据，对充分利用盐碱水资源、拓展水产养殖空间具有重要的意义，为水产养殖业的可持续发展开辟了新的方向。
