斑马鱼(Danio rerio)热耐受上限的氧依赖性研究：温度驯化的调控作用

本研究通过系列实验探究温度驯化如何影响斑马鱼临界热最大值(CTmax )的氧依赖性。发现热驯化显著改变CTmax （14°C驯化降低6.2°C，34°C驯化升高1.5°C），但高氧(250%空气饱和度)虽提升有氧代谢范围(AS)却未增加CTmax ，仅严重低氧(30%空气饱和度)会降低所有驯化温度下的热耐受性，表明斑马鱼热耐受上限在宽氧范围内具有氧独立性。

　　

随着全球气候变化加剧，热浪事件频发使变温动物面临严峻的热胁迫挑战。理解动物在急性升温过程中热耐受上限的生理机制，尤其是组织氧供应的作用，成为关键科学问题。氧和容量限制的热耐受假说(OCLTT)认为，升温耐受性受限于心血管系统在升温过程中无法满足组织日益增长的氧需求。然而，关于氧可用性对热耐受上限的影响存在物种和情境依赖性，且温度驯化在调节急性热极限中的作用尚不明确。挪威科技大学的研究团队以斑马鱼(Danio rerio)为模型，通过三个系列实验系统研究了不同驯化温度下水中氧水平对临界热最大值(CT_max
)的影响，相关成果发表在《Journal of Thermal Biology》。

研究采用间歇流动呼吸测量系统测定代谢率，结合渐进式升温法评估CT_max
。实验设计包括：1)测定20°C驯化鱼在50-250%空气饱和度下的常规代谢率(??O₂
routine)和最大代谢率(??O₂
max)；2)测试20/28/34°C驯化鱼在30/100/200%空气饱和度下的CT_max
；3)扩大14/20°C驯化样本量验证结果。所有实验使用野生来源的印度西孟加拉种群斑马鱼，遵循挪威食品安全局许可协议。

【Effect of water oxygen levels on metabolic rates】
20°C驯化斑马鱼的??O₂
routine在各氧水平无差异，而??O₂
max在150%和250%空气饱和度时分别增加39%和43%，有氧代谢范围(AS)相应提升46-59%。表明高氧可通过增强鳃氧扩散梯度显著提升最大代谢能力。

【Effect of water oxygen levels on the CT_max
】
初始实验显示150%空气饱和度使CT_max
升高0.6°C，但更大样本量验证未发现高氧效应。严重低氧(30%空气饱和度)使所有驯化温度下的CT_max
降低，而中度低氧(50%)无影响，证实热耐受下限存在氧依赖性阈值。

【Interacting effects of thermal acclimation】
热驯化强烈影响CT_max
：14°C驯化使CT_max
降低6.23°C，34°C驯化升高1.51°C（相对于28°C对照组）。值得注意的是，高氧(200%空气饱和度)未能提升任何驯化温度下的热耐受上限，且冷驯化个体表现出更大的CT_max
变异度。

研究结论挑战了OCLTT假说的普适性，证明成年斑马鱼的热耐受上限在宽氧范围内(50-250%空气饱和度)具有氧独立性。这一特性使其对自然环境中的中度缺氧具有较强抵抗力，但严重缺氧仍会压缩其热安全边际。温度驯化通过改变线粒体密度、鳃表面积等可塑性特征调控热耐受能力，而高氧虽提升有氧代谢范围却无法突破热极限，暗示热失败可能由神经功能失调、蛋白质变性等多重机制共同决定。该研究为预测气候变化下鱼类分布格局提供了重要生理学依据，强调需结合物种特异性机制评估生态脆弱性。