不同海拔兩種沙蜥低溫耐受性的比較

李相濤， 王燕， 李梅， 門(mén)勝康， 蒲鵬， 唐曉龍， 陳強(qiáng)

(蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究所，蘭州730000)

不同海拔兩種沙蜥低溫耐受性的比較

李相濤， 王燕， 李梅， 門(mén)勝康， 蒲鵬， 唐曉龍， 陳強(qiáng)*

(蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究所，蘭州730000)

環(huán)境條件會(huì)對(duì)動(dòng)物的生理和遺傳特征產(chǎn)生重要的影響。然而，目前關(guān)于蜥蜴低溫耐受的研究較少。為探究不同海拔沙蜥的低溫耐受性，選取了青海省可可西里地區(qū)的紅尾沙蜥Phrynocephaluserythrurus和甘肅省民勤縣的荒漠沙蜥P.przewalskii作為研究對(duì)象。分別測(cè)定了2種沙蜥的過(guò)冷能力、對(duì)于接種結(jié)冰的抵抗能力、急性低溫(4 ℃)條件下的心率和呼吸頻率，以及體內(nèi)一些可能作為抗凍物質(zhì)存在的小分子滲透物質(zhì)(如葡萄糖，尿素等)。結(jié)果表明：不同海拔2種沙蜥的過(guò)冷能力差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而紅尾沙蜥抵抗接種結(jié)冰能力明顯優(yōu)于荒漠沙蜥；在4 ℃條件下，紅尾沙蜥的適應(yīng)能力比荒漠沙蜥更強(qiáng)，其有更高的心率和呼吸頻率；然而在4種可能作為抗凍保護(hù)劑存在的小分子滲透物質(zhì)方面，2個(gè)物種之間并沒(méi)有呈現(xiàn)出有規(guī)律的差異。

紅尾沙蜥； 荒漠沙蜥； 過(guò)冷能力； 接種結(jié)冰； 心率； 呼吸頻率； 滲透物質(zhì)

變溫動(dòng)物的地理分布受氣溫、濕度和氧濃度(Krebs，1974；Campbell & Solorzano，1992；Gaston，2003)等諸多環(huán)境因素的影響，其中氣溫是相當(dāng)重要的(Stuart，1951；Grahametal.，1971；Huangetal.，2006)，因?yàn)樽儨貏?dòng)物的體溫很大程度上取決于自然環(huán)境下的熱交換(Pough，1980)。由于氣溫隨海拔的升高而降低，與低海拔物種相比，高海拔的變溫動(dòng)物將會(huì)經(jīng)歷更低的氣溫(Dammeetal.，1989，1990；Grant & Dunham，1990；Smith & Ballinger，1994；Navas，2002)。寒冷環(huán)境對(duì)所有生物尤其是變溫動(dòng)物提出了許多挑戰(zhàn)(Cossins，2012)。許多以冬眠方式過(guò)冬的生物面臨著能量短缺的風(fēng)險(xiǎn)，越冬過(guò)程中能量的短缺能夠?qū)е滤劳龌蚍敝衬芰档?Irwin & Lee，2003；Hahn & Denlinger，2011)，并且限制了一些物種的分布(Humphriesetal.，2002)。因此，冬季的長(zhǎng)度和嚴(yán)酷程度對(duì)于陸生動(dòng)物都是挑戰(zhàn)。

不能逃離冰凍環(huán)境的變溫動(dòng)物一般有2種低溫存活策略，即避免結(jié)冰和耐受結(jié)冰。在大多數(shù)情況下，這2種方式是相互排斥的(Costanzo & Lee，2013)。避免結(jié)冰策略使動(dòng)物體液在氣溫低于體液的均衡結(jié)冰點(diǎn)(溶液在降溫過(guò)程中結(jié)冰時(shí)的最高溫度)時(shí)保持液態(tài)；耐受結(jié)冰策略使生物體能夠忍受部分體液轉(zhuǎn)化成冰(S?mme，1982；Storey & Storey，1988)。目前，在低溫耐受方面研究最多的蜥蜴類(lèi)是胎生蜥蜴Zootocavivipara。有報(bào)道指出Weigmann是在脊椎動(dòng)物中證實(shí)結(jié)冰耐受的第一人，而歐洲的普通壁蜥Podarcismuralis是被發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)表現(xiàn)出耐受結(jié)冰的脊椎動(dòng)物(Weigmann，1929；Claussenetal.，1990)。實(shí)驗(yàn)室條件下的研究結(jié)果表明，胎生蜥蜴可以在過(guò)冷狀態(tài)下存活3周或者在結(jié)冰狀態(tài)下存活3 d(Costanzoetal.，1995)。

結(jié)冰前、結(jié)冰過(guò)程中或結(jié)冰后，有機(jī)物質(zhì)的積累在保護(hù)細(xì)胞和組織對(duì)抗結(jié)冰/解凍的壓力上起重要作用。避免結(jié)冰的物種通過(guò)積累多種滲透物質(zhì)，包括多元醇、糖類(lèi)和特定的氨基酸等來(lái)降低組織的結(jié)冰/融化溫度(Storey & Storey，1988；Lee，2010)。甘油、葡萄糖、乳酸和尿素4種滲透物質(zhì)作為被證實(shí)了的抗凍保護(hù)劑被結(jié)冰耐受的脊椎動(dòng)物廣泛使用(Costanzo & Lee，2013)。其中，葡萄糖可以依數(shù)性(取決于溶液中的粒子數(shù)量而非性質(zhì))減少冰含量的增加以及細(xì)胞的縮水，能夠?qū)?xì)胞膜和蛋白質(zhì)起到特定的保護(hù)作用(Costanzo & Lee，2013)；樹(shù)蛙Ranasylvatica冬眠時(shí)會(huì)在組織中積累尿素(Schilleretal.，2008)；冷馴化的灰樹(shù)蛙Hylachrysoscelis血漿中甘油的濃度可以由≈1 mmol·L-1上升至50～80 mmol·L-1甚至更多(Zimmermanetal.，2007；Layne & Stapleton，2009)；結(jié)冰耐受的爬行動(dòng)物在結(jié)冰時(shí)也會(huì)合成滲透物質(zhì)(主要是葡萄糖和乳酸)(Storey，2006；Costanzoetal.，2008)。

紅尾沙蜥Phrynocephaluserythrurus棲息于西藏北部的羌塘高原地區(qū)，被認(rèn)為是世界上垂直分布最高的蜥蜴(海拔4 500～5 300 m)(Zhao & Adler，1993；Jin & Liu，2010)，而且其生存環(huán)境惡劣，冬季月平均氣溫可達(dá)到-15 ℃以下。本研究選擇紅尾沙蜥為主要研究對(duì)象，同時(shí)以生活在低海拔地區(qū)的荒漠沙蜥P.przewalskii作為參照，測(cè)定了不同海拔2種沙蜥的過(guò)冷能力、對(duì)于接種結(jié)冰的耐受能力、急性低溫(4 ℃)條件下的心率和呼吸頻率，以及體內(nèi)可能作為抗凍保護(hù)劑存在的4種小分子滲透物質(zhì)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

2016年5月于青海省格爾木市唐古拉山鎮(zhèn)(92°13′E，34°13′N(xiāo)，海拔4 543 m)捕獲34只成體紅尾沙蜥；荒漠沙蜥于2016年4月底在甘肅省民勤縣(103°05′E，38°38′N(xiāo)，海拔1 482 m)捕獲。

1.2 蜥蜴過(guò)冷能力的測(cè)定

蜥蜴稱(chēng)量后，將經(jīng)過(guò)水銀溫度計(jì)矯正的熱電偶用醫(yī)用膠帶貼在蜥蜴的胸腹部，進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。然后用干燥的棉花將蜥蜴包著放入50 mL的塑料離心管中。最后把蜥蜴放在以酒精為介質(zhì)的低溫冷浴中，初始溫度為4 ℃，1 h后以0.5 ℃/h的速率進(jìn)行降溫，直至放熱曲線(xiàn)出現(xiàn)。此時(shí)的溫度作為蜥蜴的過(guò)冷能力。

1.3 蜥蜴對(duì)于接種結(jié)冰耐受能力的檢測(cè)

蜥蜴稱(chēng)量后，將經(jīng)過(guò)水銀溫度計(jì)矯正的熱電偶用醫(yī)用膠帶貼在蜥蜴的胸腹部，然后將蜥蜴用采自沱沱河的濕沙(含水量4.23%)包圍著放入50 mL的塑料離心管中。將蜥蜴放在以酒精為介質(zhì)的低溫冷浴中，初始溫度為4 ℃，1 h后以0.5 ℃/h的速率進(jìn)行降溫，直至放熱曲線(xiàn)出現(xiàn)。此時(shí)的溫度作為蜥蜴對(duì)于接種結(jié)冰的耐受能力。

1.4 4 ℃條件下蜥蜴心率和呼吸頻率的測(cè)定

隨機(jī)選取成體紅尾沙蜥和荒漠沙蜥各10只，在避光、恒溫(4 ℃)條件下通過(guò)BL420-F生物采集分析系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)記錄蜥蜴體溫、心率和呼吸頻率。

1.5 滲透物質(zhì)的檢測(cè)

隨機(jī)選取2種沙蜥各8只，雙毀髓后，用肝素處理過(guò)的微量采血管從頸部采血，3 000 r·min-1，4 ℃離心10 min，取上清液。取肝臟、肌肉、心臟、腦組織，立即放入液氮中，并轉(zhuǎn)到-80 ℃低溫冰箱貯存，用于之后滲透物質(zhì)的檢測(cè)。葡萄糖、乳酸、尿素、甘油的測(cè)定采用各自相應(yīng)的試劑盒(南京建成生物工程研究所)。組織中滲透物質(zhì)的含量用nmol·g-1fresh tissue或μmol·g-1fresh tissue表示，血漿中滲透物質(zhì)的含量用μmol·L-1或μmol·mL-1表示。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在統(tǒng)計(jì)分析前進(jìn)行正態(tài)性和方差同質(zhì)性檢驗(yàn)。用單因素方差分析(One-Way ANOVA)、LSD和Tamhane’s T2多重分析比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異。所有描述性統(tǒng)計(jì)值用Mean±SE表示，顯著水平設(shè)置為α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 2種沙蜥生理學(xué)指標(biāo)的比較

表1 紅尾沙蜥和荒漠沙蜥形態(tài)指標(biāo)和含水量的比較

注： 不同字母表示2個(gè)物種之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

Note： Different letters indicate there is significant difference between 2 species (P<0.05).

通過(guò)比較2種沙蜥的生理學(xué)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)荒漠沙蜥的體質(zhì)量、吻肛長(zhǎng)、尾長(zhǎng)顯著大于紅尾沙蜥，但其體內(nèi)的含水量明顯低于紅尾沙蜥(P=0.012；表1)。

2.2 2種沙蜥過(guò)冷能力的比較

在干燥條件下，蜥蜴的過(guò)冷能力在2個(gè)物種間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.584；圖1)，過(guò)冷耐受溫度紅尾沙蜥為-6.35 ℃±0.33 ℃，荒漠沙蜥為-6.55 ℃±0.13 ℃。

2.3 2種沙蜥對(duì)于接種結(jié)冰耐受能力的比較

圖1 紅尾沙蜥和荒漠沙蜥的過(guò)冷耐受溫度

圖2 紅尾沙蜥和荒漠沙蜥的接種結(jié)冰溫度

不同字母表示2個(gè)物種間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)； 下圖同。

Different letters indicate there is significant difference among 2 species(P<0.05)； the same below.

濕沙包圍條件下蜥蜴對(duì)接種結(jié)冰耐受能力的結(jié)果顯示，2個(gè)物種之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且紅尾沙蜥的接種結(jié)冰溫度顯著低于荒漠沙蜥的(P=0.008；圖2)，紅尾沙蜥為-2.57 ℃±0.12 ℃，荒漠沙蜥為-2.15 ℃±0.04 ℃。

2.4 2種沙蜥在4 ℃條件下心率和呼吸頻率的比較

4 ℃條件下，紅尾沙蜥的心率顯著高于荒漠沙蜥的心率(P=0.003；圖3)，同時(shí)，紅尾沙蜥的呼吸頻率要顯著高于荒漠沙蜥(P<0.001；圖4)。

圖3 4 ℃條件下紅尾沙蜥和荒漠沙蜥心率的比較

圖4 4 ℃條件下紅尾沙蜥和荒漠沙蜥呼吸頻率的比較

表2 紅尾沙蜥和荒漠沙蜥血漿和組織中甘油、葡萄糖、乳酸、尿素含量的比較

2.5 2種沙蜥滲透物質(zhì)的比較

研究發(fā)現(xiàn)，2個(gè)物種的血漿以及4個(gè)不同組織中的甘油、葡萄糖、乳酸、尿素4種滲透物質(zhì)并沒(méi)有呈現(xiàn)出有規(guī)律的差異(表2)。

3 討論

變溫動(dòng)物幾乎存在于地球上的每一個(gè)生態(tài)位，其體溫與環(huán)境溫度密切相關(guān)。由于一些特殊的適應(yīng)性，它們也會(huì)分布在季節(jié)性或持續(xù)寒冷的高海拔或高緯度地區(qū)(Addo-Bediakoetal.，2000)。經(jīng)過(guò)高原環(huán)境長(zhǎng)期的自然選擇和適應(yīng)，世居青藏高原的紅尾沙蜥體內(nèi)形成了多種可遺傳的適應(yīng)特性，與低海拔的荒漠沙蜥相比，其在線(xiàn)粒體、酶活性和基因水平上有獨(dú)特的代謝調(diào)節(jié)策略(Tangetal.，2013)。本研究測(cè)定了不同海拔2種沙蜥的低溫耐受性，初步探究紅尾沙蜥適應(yīng)高原低溫環(huán)境的機(jī)制。

雖然避免結(jié)冰是許多動(dòng)物采取的主要生存方式(Storey & Storey，1989；Duman，2001)，但較深程度的過(guò)冷狀態(tài)對(duì)動(dòng)物造成損害。一是由于瞬間冰的形成(在成核作用下水迅速轉(zhuǎn)化成冰)，二是由于隨后冰的迅速積累。例如，普通壁蜥只能耐受不多于體內(nèi)5%水含量的結(jié)冰(Claussenetal.，1990)。本研究中，2種沙蜥都表現(xiàn)出較高的過(guò)冷耐受能力以及較易于接種結(jié)冰，同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)干燥條件下結(jié)冰的蜥蜴全部死亡，濕沙包圍條件下結(jié)冰的蜥蜴全部存活。這表明在較高溫度下的接種結(jié)冰對(duì)這2種沙蜥是有益的，這有利于結(jié)冰過(guò)程的緩慢進(jìn)行，而且通常能夠提高存活率(Voituronetal.，2002)。紅尾沙蜥的接種結(jié)冰溫度要顯著低于荒漠沙蜥，這可能是它適應(yīng)生存環(huán)境的結(jié)果。

研究表明，體溫可以很大程度上影響生物一系列的生理功能和行為表現(xiàn)(Bennett，1980；Kaufmann & Bennett，1989；Angilletta，2001)。本研究發(fā)現(xiàn)在4 ℃條件下，紅尾沙蜥的心率和呼吸頻率明顯高于荒漠沙蜥，表明紅尾沙蜥在低溫條件下有更好的適應(yīng)性。有研究表明，心率可以作為代謝率的指示指標(biāo)(Currieetal.，2014；Zenaetal.，2015)，因此，我們認(rèn)為將蜥蜴置于急性低溫(4 ℃)條件下，紅尾沙蜥的代謝率要高于荒漠沙蜥。

本研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)葡萄糖、尿素等可以作為抗凍保護(hù)劑存在的物質(zhì)在2個(gè)物種間存在有規(guī)律的差異，這與在干燥條件下測(cè)定的2種蜥蜴的結(jié)冰溫度沒(méi)有差別一致。然而，在生物體內(nèi)可能作為抗凍保護(hù)劑存在的滲透物質(zhì)有許多種(如海藻糖、脯氨酸等)，本實(shí)驗(yàn)只檢測(cè)了其中4種，可能這2種沙蜥利用其他的滲透物質(zhì)作為抗凍保護(hù)劑。許多結(jié)冰耐受的生物體在結(jié)冰之前積累抗凍物質(zhì)，尤其是在季節(jié)性的變冷過(guò)程中(Storey & Storey，1988；Lee，2010)。有研究表明，初生錦龜Chrysemyspicta冬季的血糖水平比秋季高15倍(Costanzoetal.，2008)，而胎生蜥蜴至少高4倍(Grenotetal.，2000)。因此，2種沙蜥是否采用其他物質(zhì)作為抗凍保護(hù)劑，以及那些能夠作為抗凍保護(hù)劑存在的滲透物質(zhì)在結(jié)冰前后是否有變化需進(jìn)一步研究。

綜上所述，2種沙蜥過(guò)冷能力的差異并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是紅尾沙蜥對(duì)于接種結(jié)冰的耐受能力要顯著高于荒漠沙蜥；同時(shí)，在面臨相同的低溫條件時(shí)，紅尾沙蜥的表現(xiàn)優(yōu)于荒漠沙蜥，表明其有更好的適應(yīng)性。本研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以作為抗凍物質(zhì)存在的4種小分子物質(zhì)在2個(gè)物種之間存在有規(guī)律的差異，這可能是2個(gè)物種過(guò)冷能力沒(méi)有差異的原因。

Addo-Bediako A, Chown SL, Gaston KJ. 2000. Thermal tolerance, climatic variability and latitude[J]. Proceedings of the Royal Society of London B： Biological Sciences, 267(1445)： 739-745.

Angilletta MJ. 2001. Thermal and physiological constraints on energy assimilation in a widespread lizard (Sceloporusundulatus)[J]. Ecology, 82(11)： 3044-3056.

Bennett AF. 1980. The thermal dependence of lizard behaviour[J]. Animal Behaviour, 28： 752-762.

Campbell JA, Solorzano A. 1992. The distribution, variation, and natural history of the middle American montane pitviper,Porthidiumgodmani[M]. Selva： Tyler, TX, 22： 3-250.

Claussen DL, Townsley MD, Bausch RG. 1990. Supercooling and freeze-tolerance in the European wall lizard,Podarcismuralis, with a revisional history of the discovery of freeze-tolerance in vertebrates[J]. Journal of Comparative Physiology B, 160(2)： 137-143.

Cossins A. 2012. Temperature biology of animals[M]. Berlin, Germany： Springer Science & Business Media： 204-247.

Costanzo J, Grenot C, Lee Jr. RE. 1995. Supercooling, ice inoculation and freeze tolerance in the European common lizard,Lacertavivipara[J]. Journal of Comparative Physiology B, 165(3)： 238-244.

Costanzo JP, Lee RE, Ultsch GR. 2008. Physiological ecology of overwintering in hatchling turtles[J]. Journal of Experimental Zoology Part A： Ecological Genetics and Physiology, 309(6)： 297-379.

Costanzo JP, Lee RE. 2013. Avoidance and tolerance of freezing in ectothermic vertebrates[J]. Journal of Experimental Biology, 216(11)： 1961-1967.

Currie SE, K?rtner G, Geiser F. 2014. Heart rate as a predictor of metabolic rate in heterothermic bats[J]. Journal of Experimental Biology, 217(9)： 1519-1524.

Damme RV, Bauwens D, Castilla AM,etal. 1989. Altitudinal variation of the thermal biology and running performance in the lizardPodarcistiliguerta[J]. Oecologia, 80(4)： 516-524.

Damme RV, Bauwens D, Verheyen RF. 1990. Evolutionary rigidity of thermal physiology： the case of the cool temperate lizardLacertavivipara[J]. Oikos, 57(1): 61-67.

Duman JG. 2001. Antifreeze and ice nucleator proteins in terrestrial arthropods[J]. Annual Review of Physiology, 63(1)： 327-357.

Gaston KJ. 2003. The structure and dynamics of geographic ranges[M]. Demand： Oxford University Press： 27-52.

Graham J, Rubinoff I, Hecht M. 1971. Temperature physiology of the sea snakePelamisplaturus： an index of its colonization potential in the Atlantic Ocean[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 68(6)： 1360-1363.

Grant BW, Dunham AE. 1990. Elevational covariation in environmental constraints and life histories of the desert lizardSceloporusmerriami[J]. Ecology, 71(5)： 1765-1776.

Grenot CJ, Garcin L, Dao J,etal. 2000. How does the European common lizard,Lacertavivipara, survive the cold of winter?[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part A： Molecular & Integrative Physiology, 127(1)： 71-80.

Hahn DA, Denlinger DL. 2011. Energetics of insect diapause[J]. Annual Review of Entomology, 56： 103-121.

Huang SP, Hsu Y, Tu MC. 2006. Thermal tolerance and altitudinal distribution of twoSphenomorphuslizards in Taiwan[J]. Journal of Thermal Biology, 31(5)： 378-385.

Humphries MM, Thomas DW, Speakman JR. 2002. Climate-mediated energetic constraints on the distribution of hibernating mammals[J]. Nature, 418(6895)： 313-316.

Irwin JT, Lee Jr. RE. 2003. Cold winter microenvironments conserve energy and improve overwintering survival and potential fecundity of the goldenrod gall fly,Eurostasolidaginis[J]. Oikos, 100(1)： 71-78.

Jin YT, Liu NF. 2010. Phylogeography ofPhrynocephaluserythrurusfrom the Qiangtang Plateau of the Tibetan Plateau[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 54(3)： 933-940.

Kaufmann JS, Bennett AF. 1989. The effect of temperature and thermal acclimation on locomotor performance inXantusiavigilis, the desert night lizard [J]. Physiological Zoology, 62(5)： 1047-1058.

Krebs CJ. 1974. The experimental analysis of distribution and abundance[M]// Krebs CJ. Ecology. Oxford, UK： Addison-Wesley: 93-116.

Layne JR, Stapleton MG. 2009. Annual variation in glycerol mobilization and effect of freeze rigor on post-thaw locomotion in the freeze-tolerant frogHylaversicolor[J]. Journal of Comparative Physiology B, 179(2)： 215-221.

Lee RE. 2010. A primer on insect cold-tolerance[M]// Denlinger DL， LEE RE. Low temperature biology of insects. Cambridge: Cambridge University Press: 3-34.

Navas CA. 2002. Herpetological diversity along Andean elevational gradients： links with physiological ecology and evolutionary physiology[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part A： Molecular & Integrative Physiology, 133(3)： 469-485.

Pough FH. 1980. The advantages of ectothermy for tetrapods [J]. American Naturalist, 115(1)： 92-112.

Schiller TM, Costanzo JP, Lee RE. 2008. Urea production capacity in the wood frog (Ranasylvatica) varies with season and experimentally induced hyperuremia[J]. Journal of Experimental Zoology Part A： Ecological Genetics and Physiology, 309(8)： 484-493.

Smith GR, Ballinger RE. 1994. Temperature relationships in the high-altitude viviparous lizard,Sceloporusjarrovi[J]. American Midland Naturalist, 131(1): 181-189.

S?mme L. 1982. Supercooling and winter survival in terrestrial arthropods[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part A： Physiology, 73(4)： 519-543.

Storey K, Storey J. 1989. Freeze tolerance and freeze avoidance in ectotherms[M]// Wang LCH . Animal adaptation to cold. Berlin, Heidelberg： Springer： 51-82.

Storey KB, Storey JM. 1988. Freeze tolerance in animals[J]. Physiological Reviews, 68(1)： 27-84.

Storey KB. 2006. Reptile freeze tolerance： metabolism and gene expression[J]. Cryobiology, 52(1)： 1-16.

Stuart L. 1951. The distributional implications of temperature tolerances and hemoglobin values in the toadsBufomarinus(Linnaeus) andBufobocourtiBrocchi[J]. Copeia, 1951(3)： 220-229.

Tang X, Xin Y, Wang H,etal. 2013. Metabolic characteristics and response to high altitude inPhrynocephaluserythrurus(Lacertilia： Agamidae), a lizard dwell at altitudes higher than any other living lizards in the world[J]. PLoS ONE, 8(8)： e71976. DOI: 10.1371/journal.pone.0071976.

Voituron Y, Storey J, Grenot C,etal. 2002. Freezing survival, body ice content and blood composition of the freeze-tolerant European common lizard,Lacertavivipara[J]. Journal of Comparative Physiology B, 172(1)： 71-76.

Weigmann R. 1929. Die wirkung starker abkühlung auf amphibien und reptilien[J]. Zeitschrift für wissenschartliche Zoologie, 134：641-692.

Zena LA, Gargaglioni LH, Bícego KC. 2015. Temperature effects on baroreflex control of heart rate in the toad,Rhinellaschneideri[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part A： Molecular & Integrative Physiology, 179： 81-88.

Zhao EM, Adler K. 1993. Herpetology of China[M]. Oxford, Ohio, USA： Society for the Study of Amphibians and Reptiles in Cooperation with Chinese Society for the Study of Amphibians and Reptiles.

Zimmerman SL, Frisbie J, Goldstein DL,etal. 2007. Excretion and conservation of glycerol, and expression of aquaporins and glyceroporins, during cold acclimation in Cope’s gray tree frogHylachrysoscelis[J]. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 292(1)： R544-R555.

Comparison of Cold Hardiness of Two Toad-headed Lizards from Different Altitudes

LI Xiangtao, WANG Yan, LI Mei, MEN Shengkang, PU Peng, TANG Xiaolong, CHEN Qiang*

(Institute of Biochemistry and Molecular Biology, School of Life Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)

Environment has a significant impact on physiological and genetic characteristics of animals, and low temperature is one of the main characteristics of high altitude environment. However, until now, there are few studies on cold hardiness of lizards. In this study,Phrynocephaluserythrurusfrom Hoh Xil’Qinghai province andP.przewalskiifrom Minqin county, Gansu province were selected to investigate the cold hardiness of lizards living at different altitudes. The supercooling capacity, the ability to resist inoculative freezing, the heart rate and breathing rate at 4 ℃ and the concentration of organic osmolytes (such as glucose, ureaetc.) were measured. The results showed that the supercooling capacity of the2 species had no significant difference； whileP.erythrurushad a stronger ability to resist inoculative freezing thanP.przewalskii. At 4 ℃, the heart rate and breathing rate ofP.erythruruswere higher than those ofP.przewalskii. None of the 4 potential organic osmolytes that might be as cryoprotectants in these species.

Phrynocephaluserythrurus；Phrynocephalusprzewalskii； supercooling capacity； inoculative freezing； heart rate； breathing rate； organic osmolytes

2017-01-12 接受日期：2017-03-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31472005)

李相濤(1992—)， 男， 碩士， 研究方向?yàn)閯?dòng)物生理生化， E-mail：xtli14@lzu.edu.cn

*通信作者Corresponding author， 男， 博士， 教授， 博士生導(dǎo)師， 研究方向?yàn)榕佬袆?dòng)物生理生態(tài)學(xué)， E-mail：chenq@lzu.edu.cn

10.11984/j.issn.1000-7083.20170014

Q959.6

A

1000-7083(2017)03-0300-06