急性温度胁迫对瘤背石磺行为、呼吸代谢、组织结构及氧化应激的影响研究

本研究针对热带海参物种瘤背石磺（Stichopus monotuberculatus）在极端温度环境下的生理响应机制展开系统性研究。通过模拟15?℃至35?℃的急性温度胁迫条件，研究人员分析了其行为变化、呼吸代谢特征、组织结构损伤以及氧化应激指标（CAT、MDA、AKP）的动态变化。结果表明，高温胁迫导致个体活动性显著降低、呼吸代谢增强、组织结构的严重破坏以及氧化应激水平升高，而低温胁迫下个体主要通过蛋白质代谢获取能量。该研究为揭示瘤背石磺的温度适应机制提供了宏观数据支撑，对优化其养殖环境管理、提高存活率具有重要指导意义。

　　

随着全球气候变化的加剧，极端天气事件如热浪与寒潮频发，导致海洋环境温度剧烈波动，对海洋生物特别是变温动物（poikilotherms）的生存与繁衍构成严重威胁。温度作为关键环境因子，直接影响海洋生物的生长、发育、分布及代谢过程。热带海参瘤背石磺（Stichopus monotuberculatus）是中国南海地区具有重要经济价值的海洋物种，但由于过度捕捞和栖息地破坏，其野生资源量显著下降。人工养殖成为保障资源与市场需求的重要途径，然而养殖池塘多位于潮间带，水温日变化可达4?℃以上，极端温度事件极易引发海参的应激反应，甚至导致死亡。目前，关于温带海参（如刺参Apostichopus japonicus）的温度适应性研究较为充分，但对热带海参瘤背石磺在急性温度胁迫下的多维度响应机制仍缺乏系统研究。

为此，研究人员在《Aquaculture and Fisheries》发表了题为“Impact of acute temperature stress on the behavior, respiratory metabolism, tissue structure, and oxidative stress of Stichopus monotuberculatus”的论文，通过综合行为观察、呼吸代谢测定、组织学分析以及氧化应激指标检测，系统揭示了瘤背石磺在15?℃、20?℃、25?℃（对照）、30?℃和35?℃条件下的生理响应特征。

研究采用以下关键技术方法：

1. 1.

   行为生理状态量化评估：通过生存率、附着行为、应激反应、运动性和疣突伸展等5项指标进行评分（总分100）；

2. 2.

   呼吸代谢测定：使用密闭瓶法测定耗氧率（OCR）和排氨率（ADR），并计算氧氮比（O/N）；

3. 3.

   组织学分析：对呼吸树、口触手和肠道进行石蜡切片与HE染色，观察结构变化；

4. 4.

   氧化应激指标检测：通过酶标法测定体腔液中过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）和碱性磷酸酶（AKP）的活性。实验样本为体重3.6±1.12?g的瘤背石磺幼体，来源于广西中医药大学海洋药物研究所湛江育种基地。

3.1 表型行为对急性温度胁迫的响应

瘤背石蝎在全部温度组中均存活，但行为表现差异显著。对照组个体附着紧密、体态伸展；低温组（15?℃、20?℃）活动减少，多数聚集于池底；高温组（30?℃、35?℃）附着能力下降，35?℃组体壁软化、疣突收缩。生理状态评分随胁迫时间延长而下降，96?h时35?℃组评分最低（64.67分），表明高温对行为影响最为显著。

3.2 呼吸代谢对急性温度胁迫的响应

温度显著影响耗氧率与排氨率（P<0.05）。高温组耗氧率（最高达12.20±0.67?μg/(g·h)）和排氨率（最高2.40±0.08?μg/(g·h)）均高于低温组与对照组，O/N比在2.65–5.69之间。结果表明高温胁迫下机体代谢增强，而低温下主要通过蛋白质代谢（低O/N比）获取能量。

3.3 急性温度胁迫对组织结构的影响

3.3.1 呼吸树：高温组损伤更严重，表现为上皮细胞坏死脱落、黏膜下腔隙形成、肌层断裂；35?℃组出现深染和紫色结缔组织。低温组亦有腔隙和细胞脱落，但程度较轻。

3.3.2 消化器官：

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  口触手：高温组上皮细胞溶解坏死、结缔组织腔隙增大，35?℃组纹理模糊；低温组主要表现为角质层损伤。

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  肠道：高温组上皮细胞刷状缘断裂、黏膜与黏膜下层分离；低温组细胞边界模糊、纹理不清。总体而言，高温对肠道结构的破坏最为显著。

3.4 体腔液中CAT、AKP活性与MDA含量

温度与胁迫时间均显著影响氧化应激指标（P<0.05）。高温组CAT活性最高（35?℃?72?h达2.34?U/ml），MDA含量在35?℃?12?h峰值0.75?nmol/ml，AKP活性在35?℃?12?h达78.61?U/L。低温组波动较小。表明高温胁迫引发更强烈的氧化应激与脂质过氧化损伤。

研究结论与讨论部分指出，瘤背石磺通过行为调节、代谢重组和抗氧化防御等多层次机制响应温度胁迫。高温导致氧化应激（ROS累积）和组织损伤，引发CAT、AKP等酶活性升高以清除自由基；低温下则依赖蛋白质代谢维持能量供应。组织结构的破坏是氧化应激、免疫调节与能量代谢共同作用的结果，最终体现为行为表型的恶化。该研究不仅丰富了热带海参的生物学理论，还为养殖过程中的温度管理提供了科学依据，尤其在极端天气频发的背景下，对提高瘤背石磺养殖存活率具有重要实践意义。