低温保存对不同温度偏好鱼类精子活力的差异性影响及热激活响应机制研究

【编辑推荐】针对鱼类精子低温保存技术跨物种适用性难题，研究人员通过0–2?°C储存六种鱼类精子并测试不同温度激活效果，发现热激活可改善部分物种精子活力参数，XGBoost模型证实储存时长与温度对温带/热带鱼类影响显著，为水产养殖精子库建设提供重要依据。

　　

在水产养殖领域，鱼类精子的有效保存直接关系到人工繁殖的成功率。虽然0–2?°C短期保存技术已被证明能维持精子质量，但这项技术能否适用于从冷水性虹鳟到暖水性鲷鱼等不同温度偏好的鱼类？更关键的是，经过低温保存的精子是否仍能响应自然产卵温度的热激活信号？这些问题的答案将决定精子库技术能否真正实现跨物种推广。

研究人员设计了一项涵盖六种典型鱼类的系统性研究：斑马鱼、鲤鱼、欧洲鳗鲡、金头鲷、小体鲟和虹鳟的精子样本分别用特定稀释液处理，在0–2?°C有氧条件下保存1-28天。通过对比低温(4?°C)与物种自然产卵温度激活时的精子运动参数变化，首次揭示了温度偏好对储存精子活力的差异化影响。

关键技术包括：1) 多物种精子样本的标准化采集与低温储存；2) 计算机辅助精子分析(CASA)定量检测运动速度(VCL)和直线速度(VSL)；3) 主成分分析(PCA)解析温度响应模式；4) XGBoost机器学习模型评估参数重要性。

【温度激活的物种特异性】研究发现，在物种自然产卵温度下激活时，所有储存精子的运动能力均出现下降，但暖水鱼类的下降幅度显著小于冷水鱼类。值得注意的是，高温激活反而提升了斑马鱼等部分物种的前向运动比例，暗示热刺激可能触发某些鱼类的精子活化通路。

【热敏感性的进化差异】PCA分析显示，斑马鱼、鲤鱼和小体鲟的精子参数呈现明显的温度响应聚类，而鳗鲡和金头鲷则无此规律。这表明鲤科鱼类可能进化出了更精细的温度感应机制，其精子膜蛋白(如热激蛋白HSP)对温度变化的响应更为敏感。

【机器学习验证关键因素】XGBoost模型分析证实，储存时间对温带鱼类(如鲤鱼)精子活力的影响权重达37.5%，显著高于冷水性虹鳟(21.3%)。而激活温度参数在热带鱼类模型中的重要性评分比冷水鱼类高1.8倍，这与进化生物学的温度适应理论高度吻合。

这项发表于《Aquaculture》的研究首次系统论证了0–2?°C储存技术对广温性鱼类的普适性，同时揭示了温度激活响应的物种特异性规律。研究建立的XGBoost预测模型为不同生态型鱼类精子库的建立提供了量化工具，而发现的鲤科鱼类热敏感特征可能为开发新型精子激活剂提供分子靶点。这些发现不仅解决了水产繁殖中精子储存的实际难题，更为理解鱼类生殖细胞的环境响应机制提供了新视角。