双成海洋联合团队在《Marine Environmental Research》揭示黄鳍金枪鱼急性低温胁迫损伤机制为水产养殖耐寒策略及低温运输提供新见解

近日，由海南双成海洋技术发展有限公司（以下简称（“双成海洋”）白晶董事长参与合作的重要研究成果《冷应激通过干扰氧化、代谢和免疫反应，破坏了黄鳍金枪（Thunnus albacares）幼鱼鳃组织的稳态》(Cold stress disrupts gill homeostasis in juvenile yellowfin tuna (Thunnus albacares) by altering oxidative, metabolic, and immune responses) 在国际知名环境科学与生态学领域权威期刊《Marine Environmental Research》(海洋环境研究，IF=3)上发表。

该研究由来自中国水产科学研究院南海水产研究所、三亚热带水产研究院、大连海洋大学、弗林德斯大学以及双成海洋的科研人员黄俊桦、付正祎、白晶共同完成，通讯作者为中国水产科学研究院南海水产研究所/弗林德斯大学的马振华研究员。

研究背景与意义

水温骤降是影响海洋鱼类生存、生长和分布的关键环境胁迫因子。黄鳍金枪鱼作为具有区域性吸热能力的重要经济中上层鱼类，其幼鱼对低温尤为敏感。

鳃组织是鱼类直接与环境接触并进行气体交换、离子调节和免疫防御的核心器官，极易受到温度波动的影响。然而，关于吸热性鱼类，特别是像黄鳍金枪鱼这样高代谢物种，在急性低温胁迫下鳃组织整合性生理响应的系统性研究仍较缺乏。

本研究旨在深入探究幼年黄鳍金枪鱼鳃组织在急性冷应激下的生理、生化和分子层面的响应机制，为理解其耐寒适应机制及制定水产养殖保护策略提供科学依据。

核心研究方法

研究团队将幼年黄鳍金枪鱼从适宜水温（30°C 对照组，CG）急性暴露于两个低温水平：24°C（低温组，LT）和18°C（超低温组，ULT），持续36小时。在0、12、24和36小时取样，综合运用了多种技术手段：

1. 组织病理学分析：评估鳃组织（如鳃小片）的结构损伤（水肿、坏死、粘连、破裂）。

2. 酶活性检测：系统测定了反映抗氧化能力（SOD, CAT, POD, GSH-Px, MDA, LPO）、能量代谢（AST, LDH，ACP, AKP）和膜功能/离子调节（ Na⁺/K⁺-ATP酶, Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶）的关键酶活性。

3. 基因表达分析(qRT-PCR)：检测了与应激反应（`hspa8b`, 热休克同源蛋白71 kDa）、免疫调节（`irf3`）和代谢适应（`lpl`, `pck2`）相关基因的表达变化。

主要研究发现

1. 严重组织损伤：18°C (ULT) 处理导致鳃组织出现渐进性且严重的病理损伤，包括显著的水肿、粘液细胞大量增生、细胞坏死、鳃小片上皮粘连直至广泛破裂。损伤程度在36小时达到峰值，表明18°C已接近幼鱼鳃组织结构的耐受极限.

2. 氧化应激加剧：在18°C下，尤其是在处理12小时和24小时，脂质过氧化物（LPO）水平显著升高，表明氧化损伤严重。虽然部分抗氧化酶（如CAT在后期）活性升高试图应对，但整体抗氧化防御系统在超低温下可能被压倒或出现功能紊乱（如SOD活性在36小时下降）.

3. 代谢重编程与膜功能紊乱：低温胁迫显著改变了代谢酶（AST, LDH升高提示无氧代谢和氨基酸分解增强）和膜相关酶（ACP, AKP）活性。Na⁺/K⁺-ATP酶和Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶活性呈现复杂的时间-温度依赖性变化，反映了在维持离子稳态方面面临巨大挑战，后期（尤其是Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶在18°C 36小时）活性显著下降，预示离子调节功能受损。

4. 分子水平应激与适应：关键基因表达呈现动态响应：

应激基因（`hspa8b`与热休克同源蛋白71 kDa）在急性冷胁迫下表现出时间与温度依赖性的表达变化。两者在24 °C处理后期（36 h）或18 °C处理早期（0–12 h）显著上调，可能反映了机体对蛋白质折叠损伤的修复反应；但在18 °C处理的后期（36 h）表达明显受抑，提示超低温可能超过了应激蛋白的调控能力，导致保护机制减弱。

免疫基因(`irf3`)：在18 ℃低温胁迫下所有时间点相对表达量均显著高于常温组，表明低温强烈激活了先天免疫信号通路。

代谢基因(`lpl`, `pck2`)：表达模式复杂，显示机体试图调整脂质代谢和糖异生途径以应对能量危机，但在超低温后期也可能出现调节能力不足。

结论与应用价值

本研究首次系统揭示了幼年黄鳍金枪鱼鳃组织在急性低温胁迫（特别是18°C）下遭受的多层次破坏：剧烈的氧化应激、显著的代谢紊乱、离子调节失衡以及严重的结构损伤，并伴随着一系列应激、免疫和代谢相关基因的适应性或失调性表达变化。

这些发现深刻阐明了黄鳍金枪鱼等吸热性中上层鱼类应对极端温度波动的生理和分子适应机制。

该成果具有重要的实践意义：

明确温度阈值：18°C被确定为对幼年黄鳍金枪鱼鳃组织造成严重不可逆损伤的关键温度点，为水产养殖中的温度预警和管理提供了直接的科学依据。

指导健康监测：研究确定的敏感生物标志物（如特定抗氧化酶活性、代谢酶活性、ATP酶活性、特定基因表达）可用于评估养殖金枪鱼的胁迫状态和健康水平。

研发耐寒策略：深入理解这些应激反应通路有助于未来开发针对性的营养干预、育种选育或环境调控策略，以提高金枪鱼等经济鱼类的低温耐受性和养殖成活率。

双成海洋的贡献

作为该研究的参与单位之一，双成海洋在资源支持和项目协作方面为研究的顺利开展做出了贡献。此项在《Marine Environmental Research》上发表的高水平研究成果，不仅体现了双成海洋在海洋生物技术与环境研究领域的积极参与和实力，也彰显了海南科研机构与国际团队合作解决产业关键问题的能力。

研究成果直接服务于南海深远海养殖业的发展需求，为金枪鱼等珍贵海洋经济鱼类资源的可持续利用和适应气候变化提供了重要的科技支撑。