《Marine Environmental Research》：Multi-omics reveals responses to thermal acclimation in the narrow-clawed crayfish (
Pontastacus leptodactylus)
编辑推荐：
摘要窄额螯虾（Pontastacus leptodactylus）是一种冷水物种，在气候变暖情景下具有可观的养殖潜力；然而，其在逐步升温驯化过程中的生理响应模式仍不清楚。本研究在一项为期25天的热驯化实验中，评估了五个最终处理温度（22、25、28、31和34°C）下的生长和
摘要
窄额螯虾（Pontastacus leptodactylus）是一种冷水物种，在气候变暖情景下具有可观的养殖潜力；然而，其在逐步升温驯化过程中的生理响应模式仍不清楚。本研究在一项为期25天的热驯化实验中，评估了五个最终处理温度（22、25、28、31和34°C）下的生长和存活情况，同时进行终点肝胰腺生化测量，以及对22°C和31°C处理组的转录组和代谢组比较分析。组织分析采用了独立的采样组。在25天的热驯化中，28°C组表现出最高的相对生长指标和最低的表观饲料转化率。22–28°C处理组存活率为100%，31°C和34°C处理组分别降至55.56%和33.33%。超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性在31°C组达到峰值，而高温处理组的丙二醛含量升高、能量底物含量降低。34°C组的溶菌酶活性较低、丙二醛含量较高。组学比较鉴定出与氧化还原调控、免疫相关过程及能量代谢相关的差异表达基因和代谢物丰度变化。这些结果描述了窄额螯虾在不同热驯化条件下的短期生理响应，可为今后该物种的温度适应性研究提供参考。
引言
窄额螯虾（Pontastacus leptodactylus）是十足目螯虾科的一种大型甲壳动物（Alvanou等，2022；Crandall和De Grave，2017）。该物种原产于欧洲淡水水域，其自然分布范围横跨亚速尔海、黑海和里海流域，同时被引入到多个其他地区（Alvanou等，2022；Kouba等，2014）。该物种具有广泛的生态可塑性，栖息于从缓流河流、大型湖泊到咸淡水沿岸泻湖等各类淡水环境中。它还表现出对盐度波动的显著耐受性，这一特征使其区别于许多其他螯虾科物种（Hesni等，2009；Malev等，2010）。成体常见体长可达15厘米，较大个体可达30厘米；部分种群的体重可超过350克（Alvanou等，2022），包括在中国额尔齐斯河流域新近发现的种群（Li等，2025）。从商业角度看，P. leptodactylus在原产区和引入地均被广泛视为重要的食用物种，支撑着捕捞渔业和养殖业（Alvanou等，2022；Berber等，2024；Harl?o?lu，2009）。其优良的养殖性状包括体型大、出肉率高、肉质鲜嫩甜美、繁殖力强，适合在冷水环境中养殖，并能耐受多种环境条件。这些特性使其成为可持续养殖开发的有力候选物种。然而，栖息地间的生态可塑性并不能确定特定的最适温度或温度上限。随着水温升高，研究该物种对升温的生长和生理响应对于养殖业具有重要意义（Hossain等，2018；Richman等，2015；Somero，2010）。
作为变温动物，窄额螯虾的体温随环境水温变化，温度是其生态、生物地理分布、行为和生理的主要环境决定因素（P?rtner，2010；Sokolova，2013；Somero，2010）。已有研究测定了P. leptodactylus的驯化依赖性临界温度极限和标准代谢率（SMR）（K?r等，2025；?lü等，2019）。挑战试验中获得的临界温度极限不同于长期暴露下的生长和存活表现；SMR则是代谢的终点指标。急性热应激可能通过三种相互作用的机制导致死亡：肝胰腺的组织病理学损伤、能量代谢稳态紊乱以及活性氧（ROS）的过度积累（Gholamhosseini等，2023；Malev等，2010；Zhu等，2025）。具体而言，在30°C的急性热应激条件下，肝胰腺细胞出现紊乱和明显的坏死，同时伴有肝胰腺小管扩张和星形腔结构丧失。生化分析显示能量代谢标志物显著降低，同时ROS、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）升高，而总抗氧化能力（T-AOC）显著下降（Zhu等，2025）。这些结果表明，高温不仅直接损伤组织结构，还通过氧化失衡和能量代谢紊乱施加生理应激（Malev等，2010；Zhu等，2025）。关于热极限和温度响应的研究强调了暴露历史和测量终点的重要性（K?r等，2025；?lü等，2019；Sim?i?等，2014）。但这些研究本身并不能证实持续升温条件下生长或存活率的改善。
近年来，组学方法大幅推进了人们对甲壳动物温度分子响应的理解（Luo等，2022；Wu等，2025；Zou等，2025）。在P. leptodactylus中，热休克蛋白70（HSP70）被发现参与对环境应激的响应（Alvanou等，2025；Jeyachandran等，2023；Kumar等，2022）。Zhu等（2025）对急性热应激下的肝胰腺进行了比较转录组分析，发现对照组与25°C处理组之间的差异表达基因主要富集于代谢通路。相比之下，对照组与30°C组之间以及25°C与30°C组之间鉴定出的基因显著富集于能量代谢和凋亡通路。季节变化也显著影响热休克响应通路中关键基因的表达，而冷应激也可在该物种中引发热休克响应和凋亡（Alvanou等，2025；Malev等，2010）。在其他甲壳动物中，整合转录组和代谢组分析也已被用于研究热应激响应，包括对斑节对虾（Penaeus monodon）的研究（Liu等，2025）。温度对胚胎发育的影响也受到关注。Alvanou等（2024）发现，将P. leptodactylus胚胎从17°C转移至22°C会显著影响早期胚胎发育期间FGFR4的表达。这些研究为窄额螯虾热应激响应网络的分子机制提供了初步见解；然而，大多数研究考察的是急性或恒温暴露，使人们对逐步升温相关的生理和分子响应了解甚少。
因此，本研究考察了幼体P. leptodactylus在25天热驯化条件下、最终温度为五个水平时的生长、存活和终点肝胰腺响应。研究提出了以下问题：哪种处理表现出最佳的短期生长指标，以及生化特征和分子特征在所测试的热驯化条件下有何差异。本研究的贡献在于将重复生长的观察与存活数据、终点生化检测以及GC-MS代谢组学联用进行综合考察。此前的研究已探讨过该物种的驯化依赖性临界温度极限和标准代谢率（K?r等，2025；?lü等，2019），以及急性热应激的生理和转录组响应（Zhu等，2025）。本研究旨在为P. leptodactylus的大规模可持续养殖提供科学依据。
各部分摘要
实验动物与饲养
窄额螯虾（P. leptodactylus）购自（中国新疆），饲养于（中国上海）东海水产研究所。实验前，将虾在玻璃缸中进行驯化。每日投喂一次，每天更换约50%的养殖水体，并及时清除死亡个体、未吃完的饲料和排泄物。仅选用健康、活跃、附肢完整且无明显外部损伤的个体进行
生长性能与存活率
初始和最终体尺测量结果汇总于表2。22°C组的初始平均体重（2.54 g）高于其他各组（1.98–2.09 g），因此仅以最终体重作为排名生长性能的依据并不公平。因此重点关注图1A和B中的相对生长指数。所有组的起始温度均为22°C。至第25天，分配至28°C的组体长增长率为14.88%，体重增长率为43.24%。其体重增长率被报告为
讨论
在25天热驯化处理中，28°C组表现出最佳的相对生长指标和较低的表观FCR。其最终平均体重并非最高，因为22°C组的起始平均体重较高。温度可影响甲壳动物的摄食量、消化和维持成本（Croll和Watts，2004；He等，2022；Sokolova，2013；Stumpf和López Greco，2015）。最终驯化温度为
结论
在淡水幼体P. leptodactylus的25天热驯化过程中，28°C组表现出最佳的相对生长指标和最低的表观FCR。存活率在终态温度为31°C和34°C的梯度中明显下降。来自独立组织采样组的终点测量显示，氧化还原相关生化指标存在差异，34°C处理的溶菌酶活性降低，能量底物含量发生变化。C22–T31组学比较鉴定出
CRediT作者贡献声明
Yiming Li：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，监督，软件，方法论，数据整理，概念化。Tian Zhu：撰写——初稿，监督，资源，调查。Bin Li：验证，资源，形式分析。Mai Lv：方法论，调查。Zongli Yao：软件，方法论，形式分析。Yan Li：调查，数据整理。Pengcheng Gao：撰写——初稿，资源，调查。Kai Zhou：软件，资源。Yuxin Wang：
资助
本研究由新疆重大需求人才支持计划项目（XJRC-2025-ZZB-ZDXQ-011）资助。资助来源未参与研究设计、数据收集、分析与解释、报告撰写及提交发表的决定。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
Yiming Li|Tian Zhu|Bin Li|Mai Lv|Zongli Yao|Yan Li|Pengcheng Gao|Kai Zhou|Yuxin Wang|Qifang Lai
