海洋热浪与有害藻华（亚历山大藻）胁迫对亚成年绿唇贻贝（Perna canaliculus）生理及表观遗传的复合影响

本研究针对海洋热浪（MHW）和有害藻华（HABs，特别是产麻痹性贝毒PST的Alexandrium pacificum）对绿唇贻贝（Perna canaliculus）的复合胁迫效应展开实验。研究人员通过模拟17°C（对照）和22°C（MHW峰值温度）条件下暴露于产毒与非产毒藻株两周，系统评估了贻贝的毒素积累、免疫反应、组织病理、脂质代谢及DNA甲基化等指标。结果显示，高温导致贻贝糖原储备耗竭、PST积累减少1.8倍，并引发鳃组织全局DNA甲基化水平升高1.7倍，而低温下A. pacificum暴露则加剧血细胞死亡和免疫细胞迁移。该研究揭示了气候变暖与HABs交互作用对贝类生理及生态风险的复杂影响，为水产养殖安全与贝类适应性管理提供了关键科学依据。

　　

随着全球气候变化的加剧，海洋生态系统正面临前所未有的压力。其中，海洋热浪（Marine Heatwaves, MHWs）和有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）作为两类典型的气候相关胁迫因子，近年来频发且强度递增，对海洋生物和渔业资源构成了严重威胁。特别是在新西兰最大的绿唇贻贝（Perna canaliculus）养殖区——马尔堡峡湾，海洋热浪与产麻痹性贝毒（Paralytic Shellfish Toxins, PSTs）的亚历山大藻（Alexandrium pacificum）水华同时发生，给贻贝养殖业带来了巨大的经济与生态风险。尽管已有研究关注单一胁迫因子对贝类的影响，但MHWs与HABs的交互作用，尤其是对亚成年贻贝生理与分子层面的复合效应，尚缺乏深入探讨。

为此，研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表了题为“Impacts of marine heatwave stress and harmful algal (Alexandrium spp.) exposure on subadult green-lipped mussels (Perna canaliculus)”的研究论文。该研究通过模拟实际环境中的双胁迫场景，系统评估了高温与藻毒素暴露对贻贝的多维度影响，为理解气候驱动因子与生物胁迫的交互机制提供了新的见解。

本研究采用实验生态学与分子生物学相结合的方法，主要技术包括：（1）双因素实验设计：设置17°C（对照）和22°C（MHW峰值温度）两个温度梯度，并结合三种饲料处理（PST产毒A. pacificum、非产毒A. minutum及对照微藻Tiso:CM混合饲料）；（2）多端点生理指标检测：涵盖血细胞流式分析（活力、死亡率、吞噬活性、ROS产生）、组织病理学评估（性腺成熟度、糖原储备、炎症反应等）；（3）生化与分子分析：包括麻痹性贝毒（PST）的LC-MS/MS定量、脂质类别与脂肪酸组成的气相色谱分析，以及鳃组织全局DNA甲基化（5-mC）的ELISA定量；（4）统计方法：使用GraphPad Prism进行双因素方差分析（ANOVA）及事后检验，以评估温度与饲料的独立及交互效应。实验所用贻贝样本来自新西兰马尔堡峡湾野生群体，由SPATnz公司提供。

3.1 生存与生长

在整个14天实验期间，仅记录到一例死亡（发生在17°C高温A. pacificum组），各组贻贝壳长无显著差异，表明短期暴露下存活与生长未受显著影响。

3.2 血细胞响应

初始（第0天）检测发现，17°C组贻贝的血细胞死亡率显著高于22°C组（9.68% vs 4.36%），提示低温下可能存在基础应激背景。至第14天，17°C下A. pacificum暴露组的血细胞死亡率显著高于对照组（6.65% vs 0.75%），而22°C组无此变化，表明低温加剧了藻毒素诱导的免疫细胞损伤。

3.3 组织病理学变化

低温组（17°C）贻贝在实验初期即显示出更高的消化小管糖原颗粒积聚和蜡样物质（ceroid）沉积，且寄生虫（Bucephalus sp.）感染率更高（33.3% vs 3.33%）。至第14天，温度仍是影响糖原储存的主导因子（高温组糖原评分更低），但A. pacificum在低温下进一步促进了糖原积累。此外，低温下A. pacificum暴露组还出现更高的血细胞迁移（diapedesis）发生率，表明免疫激活增强但伴随细胞损失。

3.4 DNA甲基化

鳃组织的全局DNA甲基化（5-mC）水平在22°C组显著高于17°C组（26.2% vs 15.4%），且此差异仅在实验末期出现，提示高温可能通过表观遗传调控影响基因表达模式。

3.5 PST积累与转化

A. pacificum暴露组贻贝在第7天即达到毒素积累峰值，且22°C组积累量显著低于17°C组（降幅达1.8倍）。毒素组成分析显示，贻贝体内GTX2,3和STX比例升高，而C3,4及GTX1,4比例降低，表明存在温度依赖的生物转化过程。所有暴露组贻贝毒素含量均超过食品安全限值（0.8 mg STX.2HCl eq kg^?1），但高温组风险相对较低。

3.6 脂质与脂肪酸组成

饲料藻类的脂质分析显示，A. pacificum富含多不饱和脂肪酸（PUFA，尤其是C18:5n3），而Tiso:CM则以单不饱和脂肪酸（MUFA）为主。然而，贻贝 mantle 组织的脂质类别和脂肪酸组成在实验处理间无显著差异，表明短期的饮食变化未引起脂质代谢的显著重构。

4.1 温度对贻贝生理与表观遗传的调控

高温（22°C）导致贻贝糖原储备耗竭，反映代谢需求增加及能量分配策略改变；同时，PST积累量降低可能与代谢速率变化或摄食行为调整有关。高温下DNA甲基化水平升高，提示表观遗传机制可能参与调控应激响应基因，从而影响贻贝的生理适应性。

4.2 免疫响应的温度依赖性

低温下A. pacificum暴露引发更强烈的免疫反应（血细胞死亡与迁移），可能与更高的毒素负荷及寄生虫共感染有关。而高温下的免疫抑制现象，则可能是能量优先用于维持基本代谢而非免疫功能的策略性调整。

4.3 脂质代谢的稳定性

尽管饲料脂肪酸组成差异显著，贻贝 mantle 脂质谱在各处理间保持一致，说明亚成年贻贝具有较强的脂质稳态维持能力，短期胁迫未导致显著代谢紊乱。

4.4 不同生活史阶段的敏感性对比

与本团队前期对贻贝幼体（spat）的研究相比，本研究中亚成年贻贝表现出更高的胁迫耐受性（死亡率极低），但高温引发的代谢消耗和表观遗传变化可能潜藏长期适应成本。

本研究首次系统揭示了海洋热浪与有害藻华双重胁迫对亚成年绿唇贻贝的独立与交互效应。高温通过改变代谢分配、抑制免疫响应及诱导表观遗传修饰，显著影响贻贝的生理状态；而藻毒素暴露则在低温下更具破坏性。研究结果强调，在评估气候变化对水产养殖的影响时，必须考虑多胁迫因子的复合效应。这些发现不仅为理解贝类应对环境变化的生理机制提供了深入见解，也为制定适应性养殖策略（如温度监测、藻华预警、种质选育）提供了科学依据。未来研究需进一步结合转录组与表观组学技术，揭示分子调控网络在贻贝抗逆性中的核心作用。