鮑低氧脅迫響應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展

張克烽，王藝?yán)?，張子?/p>

(1.泉州市水產(chǎn)技術(shù)站，福建 泉州 362000；2.集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東海海水健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén) 361021；3.福建農(nóng)林大學(xué)海洋學(xué)院，海洋研究院，福建省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350001)

鮑，隸屬軟體動(dòng)物門(mén)(Mollusca)腹足綱(Gastropoda)前鰓亞綱(Prosobranchia)原始腹足目(Archaeogastropoda)鮑科(Haliotidae)鮑屬(Haliotis)。其味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值。2021 年，全國(guó)鮑養(yǎng)殖產(chǎn)量為217 831 t[1]，其養(yǎng)殖業(yè)已成為我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的組成部分。鮑養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，在為百姓提供優(yōu)質(zhì)蛋白和大量就業(yè)機(jī)會(huì)的同時(shí)，也促進(jìn)了藻類(lèi)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，而藻類(lèi)養(yǎng)殖業(yè)除了可為鮑提供優(yōu)質(zhì)的餌料外，還可減碳、降低沿海水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，減少赤潮的發(fā)生[2]?？梢?jiàn)，鮑養(yǎng)殖業(yè)是一種經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益均較高的養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。工廠集約化養(yǎng)殖和海區(qū)延繩式多層籠吊養(yǎng)是目前我國(guó)鮑養(yǎng)殖的主要方式。然而，近年來(lái)，隨著養(yǎng)殖密度的增大和常年投餌養(yǎng)殖造成的殘餌及糞便等有機(jī)物的累積，加上陸地上大量的營(yíng)養(yǎng)鹽及人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等污水的排入，赤潮頻發(fā)，使得近岸養(yǎng)殖水域中的耗氧物質(zhì)增多，水體缺氧現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，從而造成養(yǎng)殖鮑大規(guī)模死亡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，有時(shí)死亡率甚至高達(dá)60%，給鮑養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，制約著鮑養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[3-8]。

眾所周知，大多數(shù)生物需要分子氧(O2)來(lái)支持其基本的代謝。氧在細(xì)胞中的主要作用是在線粒體中作為產(chǎn)生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)的氧化磷酸化過(guò)程的最終電子受體，在此過(guò)程中，每個(gè)葡萄糖分子可被完全氧化產(chǎn)生32 個(gè)ATP[9]。此外，細(xì)胞內(nèi)總O2的10%～15%被許多需氧代謝反應(yīng)，如單/雙加氧酶、氧化酶和過(guò)氧化物酶所催化的反應(yīng)所消耗[10]。所以，當(dāng)氧含量無(wú)法滿足細(xì)胞的氧化磷酸化等需氧反應(yīng)時(shí)，細(xì)胞就處于低氧脅迫狀態(tài)。在低氧脅迫下，由于葡萄糖分子未能被完全氧化，每個(gè)葡萄糖分子通過(guò)糖酵解等途徑僅產(chǎn)生2 個(gè)ATP 和有機(jī)酸，所以低氧脅迫會(huì)使有機(jī)體的產(chǎn)能效率降低且會(huì)對(duì)需氧生物廣泛的生物化學(xué)、生理學(xué)、發(fā)育和行為等過(guò)程，包括呼吸、生長(zhǎng)、代謝、繁殖和運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生有害的影響[10]。故此，溶解氧(DO)是養(yǎng)殖水體中保證養(yǎng)殖生物生命活動(dòng)正常進(jìn)行的一個(gè)關(guān)鍵因子。在一個(gè)大氣壓、溫度為25 °C 時(shí)，水中的飽和溶解氧為7.5 mg/L[10]。溫度升高時(shí)，水中的DO 會(huì)減少。一般而言，水質(zhì)較差的養(yǎng)殖水體中的DO 往往較低，而低DO 又會(huì)引起養(yǎng)殖動(dòng)物的代謝異常，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)和抗病力等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致養(yǎng)殖動(dòng)物的死亡。造成低DO 的原因是多方面的，如高溫、赤潮、天氣突變及高密度養(yǎng)殖等均會(huì)引起低DO[4-7]。早在20 世紀(jì)60 年代就有人發(fā)現(xiàn)，DO 低于2 mg/L 時(shí)銀鮭(Oncorhynchus kisutch)會(huì)大量死亡，于是提出將DO 低于2 mg/L 的現(xiàn)象稱(chēng)為低氧(hypoxia)[11]。但由于不同生物的生活習(xí)性不同，對(duì)DO 的需求也不同，因此以某一DO 來(lái)統(tǒng)一定義所有生物的低氧是不合適的。臨界含氧量(COL)系指低于此含氧量時(shí)，某種動(dòng)物的攝氧量取決于其環(huán)境的含氧量而不再能維持穩(wěn)定[12]；把低于COL 的DO 定義為該種動(dòng)物的低氧的描述可能更為合理。由于鮑對(duì)生活條件的要求較為苛刻，要求的水質(zhì)較清新，因此其對(duì)低氧較敏感[13-15]，如南非鮑(H.midae)在溶解氧為6.4 mg/L(遠(yuǎn)高于2 mg/L)時(shí)就出現(xiàn)了低氧脅迫的現(xiàn)象[13]。低氧脅迫是導(dǎo)致鮑夏季大量死亡的主要原因之一[6,16-17]。

本文從低氧脅迫對(duì)鮑的生長(zhǎng)、存活、生理生化指標(biāo)(包括心率、代謝、酶的活性、pH 等)、免疫機(jī)能、脅迫響應(yīng)基因及其表達(dá)調(diào)控等方面的影響綜述了鮑低氧脅迫響應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展，并據(jù)此提出了相應(yīng)的預(yù)防調(diào)控措施，以期為進(jìn)一步研究鮑的低氧脅迫響應(yīng)機(jī)制、開(kāi)展鮑耐低氧新品種的選育、預(yù)防鮑因夏季低氧脅迫而誘發(fā)的大規(guī)模死亡現(xiàn)象的發(fā)生等提供參考。

1 低氧脅迫對(duì)鮑生理生化指標(biāo)的影響

1.1 低氧脅迫對(duì)鮑生長(zhǎng)、存活的影響

作為需氧生物，鮑受低氧脅迫的影響顯著。低氧脅迫不僅會(huì)使鮑的生長(zhǎng)和代謝減緩，還會(huì)使其抗病力和存活率降低，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)引起鮑的大量死亡?，F(xiàn)將部分報(bào)道過(guò)的低氧脅迫下鮑的反應(yīng)的研究結(jié)果總結(jié)于表1。

表1 低氧脅迫下鮑的反應(yīng)Tab.1 The response of abalone under hypoxia stress

另外，有報(bào)道指出，在同樣的溫度下，皺紋盤(pán)鮑(H.discus hannai)的96 h 半數(shù)致死溶解氧(96 hour-median lethal concentration of dissolved oxygen，96 h-LC50)為4.82 mg/L，而綠盤(pán)鮑[H.discus hannai(♀) ×H.fulgens(♂)]的96 h-LC50為3.18 mg/L，可見(jiàn)綠盤(pán)鮑在同樣的低氧脅迫下的存活率比皺紋盤(pán)鮑的高，表現(xiàn)出了雜種優(yōu)勢(shì)[19-20]。皺紋盤(pán)鮑的幼鮑(殼長(zhǎng)2.2 cm)和1 齡鮑(殼長(zhǎng)5.9 cm)出現(xiàn)明顯脅迫反應(yīng)時(shí)的DO 分別為2.5 和2.0 mg/L；出現(xiàn)死亡率激增時(shí)的DO 分別為2.0 和1.5 mg/L；開(kāi)始出現(xiàn)大量死亡的時(shí)間分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的第12～16 和第6 小時(shí)[21]。南非鮑幼鮑(殼長(zhǎng)4.1 cm)對(duì)低氧脅迫的耐受能力比成鮑(殼長(zhǎng)6.5 cm)強(qiáng)[22]。上述研究表明，不同種類(lèi)的鮑對(duì)低氧脅迫的耐受能力不同，即使是同種類(lèi)但規(guī)格不同的鮑，其對(duì)低氧脅迫的耐受能力也不同。就出現(xiàn)明顯的脅迫反應(yīng)和死亡率激增時(shí)的DO 而言，幼鮑對(duì)低氧脅迫的反應(yīng)較成鮑敏感，但就開(kāi)始出現(xiàn)大量死亡的時(shí)間而言，幼鮑對(duì)低氧脅迫的耐受能力比成鮑強(qiáng)。鮑對(duì)低氧脅迫的耐受能力除了與DO 的高低、鮑的品種和規(guī)格有關(guān)外，還與脅迫持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短、投喂的食物種類(lèi)和鮑的饑餓程度、鹽度、溫度和養(yǎng)殖密度的高低等有關(guān)。在同樣的低氧脅迫下，脅迫持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，其死亡率越高[23-24]。食物的種類(lèi)和鮑的饑餓程度會(huì)顯著影響鮑的耐低氧脅迫能力[25]。鹽度越低，鮑的LC50越高，其耐低氧脅迫的能力越差[26]。溫度越高，低氧脅迫對(duì)鮑的致死效應(yīng)越強(qiáng)，鮑對(duì)低氧脅迫的耐受能力越弱[20]。我們?cè)陴B(yǎng)殖海區(qū)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖密度越高，海區(qū)DO 的下降速率越快，鮑的死亡就越快越多。這與魏姍姍等[21]報(bào)道的高密度組的DO 的下降速率更快、鮑的死亡更快基本一致。

1.2 低氧脅迫對(duì)鮑心率的影響

心率的變化是衡量機(jī)體應(yīng)對(duì)外環(huán)境變化的一項(xiàng)重要生理指標(biāo)。在低氧脅迫下，隨DO 的降低，鮑的心率呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，利用線性回歸對(duì)其心率拐點(diǎn)前后的兩條趨勢(shì)直線進(jìn)行擬合，求出交點(diǎn)，即為阿倫尼烏斯拐點(diǎn)溶氧量(Arrhenius break-point of dissolved oxygen，ABDO)，其可作為衡量鮑對(duì)低氧脅迫耐受能力的一個(gè)重要指標(biāo)[19]。鮑的ABDO 越低，表明其耐受低氧脅迫的能力越強(qiáng)。反之，其耐受低氧脅迫的能力則越弱[19]。鮑的ABDO 的高低與溫度、品種等因素有關(guān)。鮑的ABDO 隨溫度的升高而升高[27]。不同種類(lèi)的鮑的ABDO 不同。如不同的溫度(20、25 和28 °C)下，皺紋盤(pán)鮑的ABDO 均比綠盤(pán)鮑高，表明綠盤(pán)鮑通過(guò)調(diào)節(jié)心率的變化以應(yīng)對(duì)低氧脅迫的能力比皺紋盤(pán)鮑的強(qiáng)[19]。此外，也有研究表明，雜交鮑[2 個(gè)三元雜交鮑日本大鮑(H.gigantea)雌鮑與皺紋盤(pán)鮑H.discus hannai♀ × 綠鮑H.fulgens♂雜交雄鮑的三元雜交鮑，皺紋盤(pán)鮑H.discus hannai♀ × 綠鮑H.fulgens♂雜交雌鮑與日本大鮑(H.gigantea)雄鮑的三元雜交鮑]在耐低氧脅迫、耐高溫脅迫、生長(zhǎng)表現(xiàn)等方面均顯示出了雜種優(yōu)勢(shì)[28]。

1.3 低氧脅迫對(duì)鮑代謝的影響

當(dāng)?shù)脱趺{迫時(shí)，鮑除了可通過(guò)調(diào)節(jié)心率的變化外，還可通過(guò)提高氧氣的輸送能力、改變代謝的強(qiáng)度和途徑等措施來(lái)適應(yīng)低氧脅迫的環(huán)境。

低氧脅迫對(duì)鮑呼吸和排泄的影響 呼吸和排泄是動(dòng)物基本的新陳代謝過(guò)程。多數(shù)動(dòng)物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化已形成可通過(guò)改變體內(nèi)的生理生化反應(yīng)來(lái)適應(yīng)低氧脅迫的機(jī)制。加快呼吸來(lái)獲得更多的氧氣是其中的一條途徑。當(dāng)?shù)脱趺{迫程度較輕時(shí)，多數(shù)動(dòng)物會(huì)通過(guò)加快呼吸來(lái)攝取足夠的氧氣以滿足自身的需求，但當(dāng)?shù)脱趺{迫程度較為嚴(yán)重，機(jī)體不能通過(guò)加快呼吸來(lái)滿足自身的需求時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)其他的調(diào)控機(jī)制，如降低代謝的強(qiáng)度(代謝抑制)或改變代謝的途徑等來(lái)適應(yīng)低氧脅迫。若低氧脅迫超過(guò)動(dòng)物的耐受能力就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物的死亡。由于呼吸代謝主要通過(guò)消耗O2，產(chǎn)生CO2和能量，所以耗氧率是呼吸代謝的重要指標(biāo)，通過(guò)測(cè)定耗氧率可了解動(dòng)物的呼吸代謝情況。在低氧脅迫的初期，動(dòng)物的耗氧率會(huì)升高，此階段主要依靠有氧呼吸，即主要通過(guò)加快呼吸等途徑來(lái)滿足機(jī)體對(duì)氧氣和能量的需求，但隨著低氧脅迫的持續(xù)，其耗氧率就會(huì)大幅降低，此時(shí)機(jī)體主要通過(guò)降低其代謝率或進(jìn)行無(wú)氧代謝等途徑來(lái)適應(yīng)外部環(huán)境的變化。即在低氧脅迫下，動(dòng)物的耗氧率呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。動(dòng)物先通過(guò)增加氧氣供給來(lái)維持能量代謝，隨后通過(guò)降低能量代謝來(lái)減少氧氣的消耗[10,29]。

影響鮑耗氧率的因素有品種、溫度、體重(個(gè)體大小)、DO 等。有研究表明，在同樣的低氧脅迫下，不同種類(lèi)的鮑的耗氧率不同，但它們的耗氧率在一定的溫度范圍內(nèi)均隨溫度的升高而升高[19-20,30]。如在急性的低氧脅迫下，皺紋盤(pán)鮑的耗氧率顯著低于綠盤(pán)鮑的耗氧率；皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑在28 °C 的急性低氧脅迫下的耗氧率均比它們?cè)?5 °C 下的高[19-20]。綠黑鮑[H.rubra(♀) ×H.laevigata(♂)]在低氧脅迫下的最大耗氧率的穩(wěn)定性比其親本的強(qiáng)，表明其對(duì)低氧脅迫的適應(yīng)能力比其親本的強(qiáng)[30]。也有研究表明，同種類(lèi)、不同規(guī)格的鮑在同樣的低氧脅迫下的耗氧率也不同，耗氧率隨個(gè)體的長(zhǎng)大或體重的增加而降低。如殼長(zhǎng)4.1 cm 的南非鮑在低氧脅迫下的耗氧率顯著高于殼長(zhǎng)為6.5 cm 的南非鮑的耗氧率[22]。而在耗氧率與DO 關(guān)系的研究方面，有報(bào)道指出，綠唇鮑幼鮑(殼長(zhǎng)4.4 cm)的耗氧率隨DO 的降低而降低[14]，這與DO 高時(shí)鮑的耗氧率較高的報(bào)道[20,23]基本一致，其原因可能與綠唇鮑在低氧脅迫下通過(guò)降低其耗氧率來(lái)延長(zhǎng)其存活的時(shí)間有關(guān)[14]。但在極端的低氧脅迫下，耗氧率的降低會(huì)引起鰓的病理學(xué)變化，如引起綠唇鮑幼鮑鰓的壞死和黏液細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化[31]，而這些病理學(xué)的改變可能會(huì)導(dǎo)致氧氣在鰓中的擴(kuò)散受阻，從而引起鮑的死亡[14]。也有報(bào)道指出，南非鮑的耗氧率受發(fā)育階段的影響顯著，而不受DO 的影響[22]。如在長(zhǎng)時(shí)間(1 個(gè)月)的低氧脅迫下，南非鮑幼鮑(殼長(zhǎng)4.1 cm)的耗氧率比成鮑(殼長(zhǎng)6.5 cm)的高，但南非鮑的幼鮑和成鮑在長(zhǎng)時(shí)間的低氧脅迫下依然能調(diào)節(jié)它們的耗氧率，其原因可能是低氧脅迫的程度不夠苛刻或是雖低氧脅迫會(huì)對(duì)機(jī)體造成損傷，但損傷的程度卻不夠嚴(yán)重，未達(dá)到阻礙氣體交換的程度[22]；而在短期(7 d)的低氧脅迫下，大個(gè)體的南非鮑(體重80 g)在脅迫后的第1 天表現(xiàn)出典型的逃逸反應(yīng)，第2～4 天則進(jìn)入低代謝期，此后其耗氧率逐漸恢復(fù)到正常水平，而幼鮑在此實(shí)驗(yàn)中則沒(méi)有觀察到此現(xiàn)象[32]。

氨、尿素、組氨等是鮑的主要排泄物，其中氨占很大部分。在單位時(shí)間內(nèi)氨氮的排放量即為排氨率。作為研究貝類(lèi)的生理活動(dòng)和能量代謝的重要參數(shù)，排氨率不僅可體現(xiàn)鮑自身的代謝等生理狀況，還可體現(xiàn)外界環(huán)境對(duì)鮑新陳代謝的影響。如在正常的DO 的情況下，南非鮑的幼鮑(殼長(zhǎng)4.1 cm)與成鮑(殼長(zhǎng)6.5 cm)的排氨率相似，但在低氧脅迫的情況下，幼鮑和成鮑的排氨率則呈現(xiàn)不同的反應(yīng)，幼鮑在低氧脅迫下的排氨率升高[22]，其原因可能是在低氧脅迫下，幼鮑的糖的產(chǎn)能效率降低，使得其蛋白質(zhì)被用于能量代謝，并最終被分解成CO2和NH4+，從而導(dǎo)致幼鮑的排氨率升高，而其產(chǎn)生的能量則被用以補(bǔ)償機(jī)體的體能，以克服低氧脅迫不利因素的影響。此推測(cè)可從低氧脅迫下幼鮑的呼吸底物的氧氮比(O/N)值的明顯降低得到印證：在正常的情況下，南非鮑幼鮑的O/N 值為179.22，成鮑為114.8，而在低氧脅迫的情況下，南非鮑幼鮑的O/N 值則為18.75，成鮑的則為138.17[22]。另外，低氧脅迫對(duì)鮑的氨基酸代謝的影響較大，而對(duì)碳水化合物和脂質(zhì)代謝的影響程度相對(duì)較小的報(bào)道[33]也印證了這一點(diǎn)。同時(shí)可見(jiàn)，鮑的個(gè)體越大(體重或殼長(zhǎng)越大)，其排氨率越低。由此推測(cè)，由于幼鮑在低氧脅迫下的代謝率、耗氧率和排氨率均較高，因此其對(duì)低氧脅迫也較敏感。這也為南非鮑的幼鮑和成鮑適應(yīng)低氧脅迫的機(jī)制可能有所不同提供了佐證。種類(lèi)、規(guī)格均相同的鮑在不同的DO 下的排氨率也不同。如皺紋盤(pán)鮑幼鮑的排氨率在DO 為2.5 mg/L 的低氧脅迫下的第1、2、3、4 個(gè)月時(shí)均出現(xiàn)顯著降低，而在DO 為4 和8 mg/L 的情況下，則未出現(xiàn)顯著變化?？梢?jiàn)，鮑的排氨率高度依賴于DO 的高低。同時(shí)推斷可能是由于皺紋盤(pán)鮑幼鮑的代謝率在低氧脅迫下顯著降低，從而使其排泄物的產(chǎn)量減少[23]。總之，排氨率除了與DO 的高低有關(guān)外，還與品種、發(fā)育階段等有關(guān)。

低氧脅迫對(duì)鮑能量代謝的影響 能量是生命活動(dòng)的重要?jiǎng)恿?，而離子泵、大分子生物合成、蛋白質(zhì)降解及糖異生等過(guò)程則是生命活動(dòng)中消耗ATP 的主要過(guò)程。在正常的情況下，機(jī)體通過(guò)以O(shè)2為最終電子受體的有氧代謝來(lái)提供生命活動(dòng)所需的全部能量，但當(dāng)遭到嚴(yán)重的低氧脅迫或長(zhǎng)時(shí)間的低氧脅迫，其有氧代謝會(huì)受到抑制，導(dǎo)致其能量供應(yīng)不足時(shí)，機(jī)體會(huì)采取改變代謝的強(qiáng)度或途徑等措施來(lái)使自身適應(yīng)外部的環(huán)境，如由有氧代謝轉(zhuǎn)向依靠以有機(jī)酸為最終電子受體的無(wú)氧代謝來(lái)為其提供能量，在此過(guò)程中，有機(jī)酸被還原生成甲酸(methanoic acid)、乙酸(acetic acid)、乳酸(lactate)、琥珀酸(succinic acid)、章魚(yú)堿(octopine)等，并釋放能量以合成ATP (圖1)。

圖1 鮑常氧與低氧條件下的能量代謝示意圖Fig.1 Diagram of energy metabolism of abalone under normoxia and hypoxia conditions

有報(bào)道指出，無(wú)脊椎動(dòng)物在低氧脅迫期間的能量主要由磷酸原分解和無(wú)氧代謝途徑負(fù)責(zé)提供[34]。通常使用的初級(jí)磷酸原有磷酸精氨酸(phosphate arginine，PA)[35]和磷酸肌酸(phosphate creatine，PC)[33]等。但這種通過(guò)磷酸原分解來(lái)獲得能量的補(bǔ)充所持續(xù)的時(shí)間是短暫的。隨DO 的進(jìn)一步降低，線粒體呼吸隨之變緩，ATP 的產(chǎn)量也隨之減少，無(wú)氧代謝途徑被激活以對(duì)抗能量和氧化還原(NADH: NAD+)的失衡。在長(zhǎng)時(shí)間的低氧脅迫期間，大部分的ATP 是由糖酵解途徑中的磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase，PGK)和丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)所催化的反應(yīng)產(chǎn)生的，但這必須在細(xì)胞質(zhì)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)保持在一定的水平才可能發(fā)生，因?yàn)樵谔墙徒馔緩街行枰狽AD+作為載體將脫氫產(chǎn)生的H+俘獲，才可使磷酸甘油酸激酶和丙酮酸激酶能夠催化二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)的磷酸化，合成ATP。在低氧脅迫下，終產(chǎn)物為乳酸的葡萄糖-乳酸途徑(glucose-lactate pathway)，終產(chǎn)物為丙氨奧品(alanopine)、N-羥甲基-L-丙氨酸(strombine)、?；菉W品(tauropine)或章魚(yú)堿的葡萄糖-冠癭堿途徑(glucose-opine pathway)，和終產(chǎn)物分別為琥珀酸和丙酸鹽(propionate)，丙氨酸(alanine)、琥珀酸和丙酸鹽的葡萄糖/天冬氨酸-琥珀酸途徑(glucose/aspartate-succinate pathway)這3 個(gè)互補(bǔ)的糖酵解途徑參與了低氧脅迫下鮑的NAD+的恢復(fù)[33]。如在葡萄糖-冠癭堿途徑中，主要以丙酮酸(pyruvic acid)+[精氨酸(arginine)、甘氨酸(glycine)、丙氨酸、牛磺酸(taurine)等其中的一種]+NADH+H+為底物，在相應(yīng)脫氫酶(dehydrogenase，DH)的催化下，分別生成(章魚(yú)堿、N-羥甲基-L-丙氨酸、丙氨奧品、牛磺奧品)+NAD++H2O。在無(wú)氧代謝的過(guò)程中，會(huì)有大量的丙酮酸產(chǎn)生并被轉(zhuǎn)化為乳酸，而輔酶(coenzyme)則被釋放，以允許糖酵解的繼續(xù)進(jìn)行[9,33]。類(lèi)似的，有報(bào)道指出，功能性和環(huán)境性的低氧脅迫均會(huì)導(dǎo)致南非鮑的產(chǎn)能不足和代謝失衡，由此造成的能量的不足則由儲(chǔ)備的磷酸精氨酸來(lái)補(bǔ)償[36]。即磷酸精氨酸+Mg2+-ADP+H+在精氨酸激酶(arginine kinase，AK)的催化下生成精氨酸+Mg2+-ATP，從而對(duì)不足的能量進(jìn)行補(bǔ)償。這種最初反應(yīng)產(chǎn)生的能量隨后被無(wú)氧糖酵解產(chǎn)生的能量所補(bǔ)充；在此過(guò)程中，葡萄糖先被轉(zhuǎn)化為丙酮酸鹽，然后再被轉(zhuǎn)化為作為進(jìn)一步產(chǎn)生ATP 的底物的乳酸鹽或冠癭堿，同時(shí)產(chǎn)生NAD+，以補(bǔ)充逐漸減少的NAD+。低氧脅迫后，南非鮑的丙氨奧品、N-甲基亞氨基二乙酸、?；菉W品和章魚(yú)堿等海洋軟體動(dòng)物中特有的無(wú)氧代謝的終產(chǎn)物的水平隨著南非鮑的乳酸、琥珀酸和精氨酸等含量的升高而升高[33]。

腺苷酸能量荷(adenylate energy charge，AEC)是ATP 濃度和1/2 ADP 濃度之和與總腺苷酸濃度的比值，即AEC=(ATP+0.5×[ADP])/(ATP+ADP+AMP)，系生物在應(yīng)激狀態(tài)下代謝狀況的指標(biāo)[37]。當(dāng)生物的AEC 值為0.8～0.9 時(shí)，表示其處于正常的代謝狀態(tài)或表示該生物的代謝處于“非脅迫”狀態(tài)；當(dāng)生物的AEC 值低于0.5 時(shí)，表示其處于生理崩潰或細(xì)胞死亡的狀態(tài)[38]。精氨酸激酶催化磷酸精氨酸與二磷酸腺苷(ADP)形成三磷酸腺苷(ATP)之間的可逆交換，其活性的改變會(huì)使生物的AEC 值發(fā)生變化。氧化磷酸化的解耦器—五氯苯酚(pentachlorophenol，PCP)和細(xì)胞色素C 氧化酶抑制劑—疊氮化鈉(sodium azide，NaN3)，系化學(xué)低氧誘導(dǎo)劑可令被處理的生物產(chǎn)生低氧脅迫。Shofer 等[39]評(píng)估了在低氧脅迫下和PCP、NaN3暴露下紅鮑(H.rufescens)中的精氨酸激酶的活性，發(fā)現(xiàn)ATP 形成的正向反應(yīng)方向的偽一階速率常數(shù)(pseudo-first order rate constants，Kfor)的增加與ATP 濃度的降低呈負(fù)相關(guān)。Kfor和磷酸精氨酸的濃度收斂于一個(gè)共同的值，這似乎表明低氧脅迫和PCP、NaN3暴露這3 種脅迫在抑制紅鮑線粒體ATP 的合成方面具有同樣的效果。此外，Shofer 等[40]比較了在低氧脅迫下和PCP、NaN3暴露下通過(guò)高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)測(cè)定的AEC 值和使用精氨酸激酶平衡反應(yīng)和體內(nèi)31P-NMR (nuclear magnetic resonance，NMR)測(cè)定的游離二磷酸腺苷的濃度，發(fā)現(xiàn)在短期的低氧脅迫下和恢復(fù)期間，紅鮑的AEC 值與對(duì)照組的基本相同，說(shuō)明短期的低氧脅迫對(duì)紅鮑ATP 供應(yīng)的影響不大。相反的，游離ADP 的理論濃度約為通過(guò)高效液相色譜法測(cè)定值的三分之一，為應(yīng)激暴露反應(yīng)時(shí)的近2 倍。說(shuō)明紅鮑在短期的低氧脅迫下可通過(guò)精氨酸激酶增加ATP 的形成。精氨酸激酶的活性在低氧脅迫期間升高，且在恢復(fù)水流后的第1 小時(shí)達(dá)到峰值，表明在低氧脅迫期間和恢復(fù)的初始階段，鮑對(duì)通過(guò)磷酸精氨酸水解產(chǎn)生ATP 的需求量增加[41]?？梢?jiàn)，在低氧脅迫的初期和恢復(fù)的初始階段，主要是通過(guò)水解ATP 來(lái)提供能量。這也印證了磷酸精氨酸可作為鮑的即時(shí)能量釋放的初級(jí)磷酸原，但通過(guò)這種方式獲得初始能量補(bǔ)充所持續(xù)的時(shí)間是短暫的。

有報(bào)道指出，在低氧脅迫開(kāi)始后的前6 h 內(nèi)，片層鮑(H.lamellosa)的閉殼肌和足肌的能量主要由精氨酸磷酸鹽和糖原與天冬氨酸的共同分解來(lái)提供，?；菉W品和D-乳酸則分別是閉殼肌和足肌中的無(wú)氧能量代謝的最主要終產(chǎn)物。這種模式與這兩類(lèi)肌肉的酶譜以及相應(yīng)酶—?；菉W品脫氫酶(tauropine dehydrogenase，TDH)和D-乳酸脫氫酶(D-lactate dehydrogenase，D-LDH)的平衡常數(shù)是一致的。鮑在常氧的海水中恢復(fù)，可逆轉(zhuǎn)低氧脅迫期間出現(xiàn)的大部分的代謝變化，但如同在其他軟體動(dòng)物中觀察到的，高能磷酸鹽(快)和糖酵解最終產(chǎn)物(慢)完成逆轉(zhuǎn)所需的時(shí)間不同[42]。另外，雖然通過(guò)?；菉W品脫氫酶所催化的反應(yīng)來(lái)增強(qiáng)糖酵解和維持氧化還原平衡是閉殼肌運(yùn)動(dòng)的主要產(chǎn)能代謝途徑，但其并非足肌的主要產(chǎn)能代謝途徑[42]。也有報(bào)道指出，在功能性的低氧脅迫下，南非鮑的代謝仍能產(chǎn)生足夠的能量以維持一定的能量平衡，這可能與其組織間的相互作用使其能夠調(diào)整能量的需求有關(guān)[43]。也有研究發(fā)現(xiàn)，低氧脅迫會(huì)導(dǎo)致南非鮑以犧牲其生長(zhǎng)為代價(jià)，而將可利用的能量轉(zhuǎn)移至那些對(duì)機(jī)體生存至關(guān)重要的代謝途徑中使用[36]。但同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)速率相對(duì)較快的個(gè)體可通過(guò)提高胰島素的產(chǎn)率，利用相應(yīng)的產(chǎn)能通路和儲(chǔ)備的能量來(lái)促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成[36]。由此可見(jiàn)，低氧脅迫會(huì)對(duì)組織的能量供給產(chǎn)生影響，無(wú)氧能量代謝存在組織特異性的原因，可能與不同組織對(duì)能量的需求不同有關(guān)。此外，研究也發(fā)現(xiàn)，改良的人工鮑飼料會(huì)激活幼鮑的線粒體功能，使其分解脯氨酸產(chǎn)生能量，而在成鮑中，脯氨酸則主要通過(guò)β-氧化途徑以提高其產(chǎn)能的量。一般而言，在常氧的情況下，鮑代謝產(chǎn)生的能量可用于蛋白質(zhì)的合成和個(gè)體的生長(zhǎng)，而在低氧脅迫的情況下這個(gè)過(guò)程會(huì)被抑制，但一些個(gè)體在相同的低氧脅迫的條件下卻可更迅速地利用儲(chǔ)備的氨基酸來(lái)合成蛋白質(zhì)，其機(jī)制仍然是有爭(zhēng)議和值得研究的問(wèn)題[36]。

糖類(lèi)不僅是鮑細(xì)胞的重要組成成分，同時(shí)也是鮑體內(nèi)重要的能源物質(zhì)，為機(jī)體的活動(dòng)提供能量。糖原的含量往往被用于表示機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其可以反映出鮑在脅迫時(shí)的生理狀態(tài)。在低氧脅迫下，糖原會(huì)被分解成葡萄糖，進(jìn)入糖的分解代謝途徑，將能量轉(zhuǎn)化成ATP 進(jìn)而為機(jī)體供能。有報(bào)道指出，低氧脅迫后皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑肝胰腺中的糖原的含量變化顯著，其中糖原的含量在復(fù)氧處理進(jìn)行至第10 小時(shí)時(shí)最低，在復(fù)氧處理進(jìn)行至第20 小時(shí)時(shí)最高，說(shuō)明糖原仍然是低氧脅迫后恢復(fù)期間主要的能量供應(yīng)來(lái)源[44]。在低氧脅迫下，鮑的能量代謝由以糖類(lèi)為底物的代謝向以蛋白質(zhì)或氨基酸為底物的代謝轉(zhuǎn)化，表明低氧脅迫促使鮑改變了能量代謝的途徑[44]。但也有報(bào)道指出，在低氧脅迫和過(guò)氧脅迫(溶解氧為120%的飽和度處于過(guò)飽和狀態(tài))下，南非鮑血淋巴中葡萄糖的濃度、肌肉蛋白和鰓蛋白的含量均沒(méi)有發(fā)生顯著的變化[22]。這兩個(gè)報(bào)道差異的原因可能是由不同養(yǎng)殖品種的鮑的耐低氧脅迫能力不同造成的，也有可能與實(shí)驗(yàn)方法的不同有關(guān)，具體還需要進(jìn)一步的研究來(lái)加以厘清。

此外，一般認(rèn)為，供氧不足會(huì)導(dǎo)致鞭毛活動(dòng)或精子活動(dòng)所需的能量供應(yīng)不足，造成精子的活力降低，進(jìn)而對(duì)精子與卵子的相互作用產(chǎn)生負(fù)面的影響。但目前有關(guān)低氧脅迫對(duì)鮑受精成功與否的影響的研究很少，且現(xiàn)有的在紅鮑中的研究卻發(fā)現(xiàn)低氧脅迫對(duì)鮑受精成功與否的影響不明顯。這可能與鮑的物種特異性有關(guān)，也可能與海水pH 對(duì)鮑受精成功與否的影響比低氧脅迫對(duì)其受精成功與否的影響大有關(guān)[45]。鮑的正常繁殖對(duì)自然種群的維持和苗種生產(chǎn)均具有重要意義，低氧脅迫對(duì)繁殖有重要影響且在其他物種已有許多報(bào)道[10,29]，因此亟需在鮑中開(kāi)展更多的研究。

低氧脅迫對(duì)鮑氧運(yùn)輸?shù)挠绊?血藍(lán)蛋白(hemocyanin，Hc)是鮑血淋巴中可溶性蛋白的重要組成部分，除了具有和血紅蛋白類(lèi)似的運(yùn)輸氧氣的功能外，還具有免疫、滲透壓調(diào)節(jié)等其他生理功能。有報(bào)道指出，低氧脅迫下的無(wú)氧代謝除了會(huì)增加乳酸等的產(chǎn)生外，也會(huì)提高鮑血藍(lán)蛋白的氧親和力[18]，從而在為鮑提供能量的同時(shí)也提高其運(yùn)輸氧的能力。Caldero′n-Lie′vanos 等[46]觀察到，綠鮑的血藍(lán)蛋白的濃度在低氧脅迫下顯著升高，而在高溫脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫下則顯著地降低?；謴?fù)期過(guò)后，低氧脅迫下鮑的血藍(lán)蛋白的濃度依然進(jìn)一步升高，而聯(lián)合脅迫下鮑的血藍(lán)蛋白的濃度則依然進(jìn)一步降低。在高溫脅迫下，綠鮑血藍(lán)蛋白濃度的降低可能與其快速而顯著的代謝活動(dòng)的增加和隨之而來(lái)的對(duì)產(chǎn)能分子需求的增加有關(guān)。有趣的是，同樣的代謝活動(dòng)的增加在高溫脅迫下因需要更多的氧氣會(huì)觸發(fā)更高的呼吸頻率，并降低最豐富的呼吸色素(the most abundant respiratory pigment)的濃度以滿足機(jī)體對(duì)快速供能的需求。這種補(bǔ)償機(jī)制似乎與軟體動(dòng)物通過(guò)增加血藍(lán)蛋白的合成，以增強(qiáng)其在低氧脅迫下的攝氧能力的補(bǔ)償機(jī)制是矛盾的。Caldero′n-Lie′vanos等[46]由此推測(cè)，在高溫脅迫下，血藍(lán)蛋白的最佳用途可能是提供能量。而在高溫低氧聯(lián)合脅迫下，血藍(lán)蛋白的濃度也下降，與其在高溫脅迫下發(fā)生的情況相似，這表明把血藍(lán)蛋白作為能量來(lái)源來(lái)使用是鮑在高溫脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫下的主要補(bǔ)償機(jī)制。Tylor 等[47-48]報(bào)道黑足鮑(H.iris)通過(guò)調(diào)節(jié)功能不同的左右鰓的血淋巴流量(改變O2分壓)，如增強(qiáng)左鰓的濾水作用，吸收更多的氧氣來(lái)對(duì)低氧脅迫做出快速響應(yīng)。這一過(guò)程，加上鮑的開(kāi)放循環(huán)系統(tǒng)的工作方式，導(dǎo)致鮑中的血藍(lán)蛋白的濃度增加可能是血淋巴數(shù)量增加的結(jié)果，而不一定是血藍(lán)蛋白合成增加的結(jié)果，在應(yīng)激條件下這樣的情況更加明顯。Behrens 等[49]研究了二價(jià)陽(yáng)離子和無(wú)氧代謝終產(chǎn)物濃度以及這些物質(zhì)和pH 對(duì)新西蘭黑足鮑的血藍(lán)蛋白氧結(jié)合(Hc-O2)的交互作用。結(jié)果表明，反復(fù)干擾和短期暴露于空氣中3 h 并未導(dǎo)致血淋巴中乳酸的積累，而血淋巴中的Ca2+、Mg2+、pH 和O2的結(jié)合特性也沒(méi)有變化。也有研究指出，在同樣的低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下，血藍(lán)蛋白濃度的變化趨勢(shì)在不同種類(lèi)的鮑中是不同的[44]。如在同樣的低氧脅迫或復(fù)氧處理的條件下，皺紋盤(pán)鮑血淋巴中的血藍(lán)蛋白的濃度未見(jiàn)顯著變化，而綠盤(pán)鮑血淋巴中的血藍(lán)蛋白的濃度則下降了22.05%。綠盤(pán)鮑血淋巴中的血藍(lán)蛋白的濃度在復(fù)氧處理10 和20 h 后仍保持著較低的水平[44]。這與皺紋盤(pán)鮑的耗氧率隨溶解氧的降低而緩慢降低，綠盤(pán)鮑的耗氧率隨溶解氧的降低而迅速降低相對(duì)應(yīng)[20]。由此推測(cè)，綠盤(pán)鮑是通過(guò)降低代謝耗氧率、減少能耗的策略來(lái)維持生存的，而不是通過(guò)增加血藍(lán)蛋白的濃度及增加氧耗和能耗的策略來(lái)維持生存的[44]。此外，有研究指出，血藍(lán)蛋白的濃度受發(fā)育階段的影響，無(wú)論在低氧脅迫、過(guò)氧脅迫還是在常氧的條件下，南非鮑成鮑中的血藍(lán)蛋白的濃度均顯著高于幼鮑，且血藍(lán)蛋白的濃度是高度變化的[22]。可見(jiàn)，在低氧脅迫下，血藍(lán)蛋白的濃度在同種類(lèi)、不同規(guī)格的鮑中也是不同的，其變化趨勢(shì)異常復(fù)雜，其對(duì)低氧脅迫的響應(yīng)機(jī)制還需更多的研究加以厘清。

低氧脅迫對(duì)鮑代謝速率的影響 在低氧脅迫下，鮑除了會(huì)通過(guò)改變能量的供應(yīng)方式和提高氧氣的運(yùn)輸能力外，可能還會(huì)采取一些如代謝抑制等途徑來(lái)抑制ATP 的消耗，以延長(zhǎng)其存活的時(shí)間。魯特效應(yīng)(Root effect)指當(dāng)血液中二氧化碳的分壓升高時(shí)，氧結(jié)合蛋白如血紅蛋白或血藍(lán)蛋白對(duì)氧的親和力下降，而且氧結(jié)合蛋白的氧容量也下降的現(xiàn)象。需氧可延展性(aerobic expansibility)指動(dòng)物在運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大耗氧率與其靜息時(shí)的耗氧率的比值，又稱(chēng)代謝當(dāng)量(metabolic equivalent，MET)，其高低反映機(jī)體供氧能力和運(yùn)動(dòng)機(jī)能的強(qiáng)弱。一些鮑的活體運(yùn)輸采用干露(鮑離水后用濕布覆蓋)的方法進(jìn)行。低氧脅迫是干露的鮑所面臨的主要脅迫之一。

Baldwin 等[50]發(fā)現(xiàn)，熱帶鮑耳鮑(H.asinina)的血氧輸送系統(tǒng)與溫帶鮑的相似，如在血淋巴的數(shù)量、血藍(lán)蛋白的濃度和大多數(shù)血藍(lán)蛋白與氧結(jié)合的特性等方面均相似，然而魯特效應(yīng)的缺失似乎僅與耳鮑的血藍(lán)蛋白有關(guān)，以協(xié)助耳鮑的血藍(lán)蛋白在功能性或環(huán)境性的低氧脅迫期間血淋巴pH 下降時(shí)對(duì)氧的攝取。另外，耳鮑在干露期間的氧攝取量比其在充氣海水中靜息時(shí)的攝取量減少20 倍以上，但其足肌和閉殼肌中卻無(wú)明顯的無(wú)氧糖酵解或磷酸根水解產(chǎn)生ATP 的現(xiàn)象發(fā)生。這種代謝的減慢可能有助于其應(yīng)對(duì)大多數(shù)溫帶鮑常常遇到的低DO 下難以應(yīng)對(duì)的脅迫。研究還發(fā)現(xiàn)，雖然耳鮑在水中的爬行速度并不特別快，但在低于其最大爬行速度20%的情況下，其需氧可延展性為5.5，比報(bào)道的幾種溫帶鮑的需氧可延展性高出2.7 倍以上[50]。一般認(rèn)為，耳鮑長(zhǎng)時(shí)間快速運(yùn)動(dòng)的特殊能力是由其具有更高的有氧代謝率的能力決定的，而不是由通過(guò)增強(qiáng)肌肉的無(wú)氧代謝的能力來(lái)決定的。然而，出乎意料的是，在與有氧代謝產(chǎn)生ATP 相關(guān)的血氧輸送系統(tǒng)或肌肉明顯的代謝調(diào)節(jié)中，耳鮑的需氧可延展性并未出現(xiàn)明顯的異常。Baldwin 等[50]由此推測(cè)，血藍(lán)蛋白魯特效應(yīng)的缺失以及有氧代謝和無(wú)氧代謝的降低可能是幫助耳鮑在環(huán)境性的低氧脅迫下延長(zhǎng)其運(yùn)動(dòng)和生存時(shí)間的特殊機(jī)制。該機(jī)制的遺傳機(jī)理值得進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以期為鮑耐低氧脅迫機(jī)制的研究和鮑耐低氧新品種的培育提供新思路。

低氧脅迫對(duì)鮑的影響的代謝組學(xué)分析Alfaro 等[51]采用基于非靶向GC-MS (gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)的代謝組學(xué)方法來(lái)檢測(cè)黑足鮑在2 d 的干露運(yùn)輸和隨即放回養(yǎng)殖池水(再浸泡) 2 d 后的代謝產(chǎn)物的變化，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸后鮑的血淋巴和肌肉中的許多代謝物發(fā)生了與低氧脅迫有關(guān)的變化，如有些氨基酸因被用于產(chǎn)能代謝以應(yīng)對(duì)鮑在運(yùn)輸過(guò)程中代謝和應(yīng)激反應(yīng)所需要的較高的能量需求而導(dǎo)致其濃度降低；而有些氨基酸則由于氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡引起的主動(dòng)滲透調(diào)節(jié)和(或)蛋白的降解而造成其濃度的升高。另外，由干露導(dǎo)致的低氧脅迫引起機(jī)體的代謝從有氧代謝到無(wú)氧代謝的轉(zhuǎn)變是造成檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物和無(wú)氧代謝最終產(chǎn)物積累的重要原因。有趣的是，再浸泡的鮑的代謝物譜中的一些特征與運(yùn)輸前鮑的特征相似，表明再浸泡會(huì)使鮑在水中逐步得到恢復(fù)。而再浸泡后，一些應(yīng)激生物標(biāo)志物(如乳酸、琥珀酸)的減少則是鮑恢復(fù)的證據(jù)。這項(xiàng)研究揭示了鮑運(yùn)輸應(yīng)激的代謝反應(yīng)，并強(qiáng)調(diào)了再浸泡在活體鮑運(yùn)輸供應(yīng)鏈中的重要性。

Shen 等[44]從低氧脅迫和復(fù)氧處理?xiàng)l件下的皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑的足肌中鑒定出384 個(gè)差異的代謝中間物或終產(chǎn)物，其包括有機(jī)酸及其衍生物(19.79%)，有機(jī)氧化合物(13.02%)，脂類(lèi)和類(lèi)脂分子(10.68%)，核苷、核苷酸及其類(lèi)似物(9.64%)等。這些差異代謝物在皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑中均可分為4 簇，但是它們?cè)诟鞔氐拇x物的數(shù)量是不同的。這些代謝物的京都基因和基因組數(shù)據(jù)庫(kù)(Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)富集結(jié)果表明，每簇都富集在碳水化合物和氨基酸代謝相關(guān)的通路上?？梢?jiàn)，碳水化合物代謝和氨基酸代謝在鮑響應(yīng)低氧脅迫和復(fù)氧處理的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(weighted gene co-expression network analysis，WGCNA)也顯示了相似的結(jié)果。結(jié)果表明，與鮑的種類(lèi)、酚氧化酶的活性、糖原的含量、丙酮酸激酶的活性、己糖激酶(hexokinase，HK)的活性等表型相關(guān)的代謝物都顯著地富集在氨基酸代謝、氨基酰-tRNA 生物合成、煙酸和煙酰胺代謝等通路。另外，雖然Shen 等[44]獲得的差異代謝物的數(shù)量比Venter 等[33]在南非鮑中檢測(cè)到的少。但二者均檢測(cè)到牛磺酸、檸檬酸、琥珀酸、乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、L-肉堿、乙酰肉堿等重要的差異代謝產(chǎn)物。

在低氧脅迫下，糖酵解和相關(guān)碳水化合物的代謝途徑在生物需要進(jìn)行無(wú)氧代謝時(shí)發(fā)揮著重要的作用，它們會(huì)使養(yǎng)殖動(dòng)物的糖原異生、磷酸化碳水化合物和糖基代謝產(chǎn)物增多[33,52]。Shen 等[44]發(fā)現(xiàn)在低氧脅迫下，鮑細(xì)胞中的檸檬酸的含量升高、蘋(píng)果酸的含量降低，推測(cè)其原因可能是由線粒體呼吸被抑制、檸檬酸循環(huán)被中斷等所造成的。這與Alfaro 等[51]報(bào)道的由干露導(dǎo)致的低氧脅迫引起機(jī)體的代謝從有氧代謝到無(wú)氧代謝的轉(zhuǎn)變是造成檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物和無(wú)氧代謝最終產(chǎn)物積累的重要原因基本吻合。當(dāng)碳代謝提供的能量不足以滿足鮑維持生理活動(dòng)的需求時(shí)，蛋白質(zhì)和氨基酸的分解代謝作用開(kāi)始顯現(xiàn)。根據(jù)發(fā)揮連接檸檬酸循環(huán)和氨基酸代謝的橋梁作用的谷氨酸的含量在低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下顯著增加，結(jié)合蘋(píng)果酸和琥珀酸的含量降低，推測(cè)在低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下，鮑的氨基酸生物合成與碳水化合物生物合成之間的可逆反應(yīng)存在著偏倚[44]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，L-谷氨酸、2-羥基丁酸和2-甲基-3-羥基丁酸有可能作為一種生物標(biāo)志物以區(qū)分鮑所經(jīng)歷的溶解氧的變化[44]。相比之下，谷氨酸的胺化產(chǎn)物谷氨酰胺減少，說(shuō)明谷氨酸的胺化減弱或谷氨酰胺被用于嘌呤代謝等其他生物學(xué)過(guò)程[44]。Shen 等[44]認(rèn)為在水中溶解氧波動(dòng)的脅迫下，鮑的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在不同代謝途徑的利用方式會(huì)發(fā)生改變，從而使鮑對(duì)低氧脅迫表現(xiàn)出物種特異性的代謝適應(yīng)。這可能與物種的遺傳特性和其對(duì)環(huán)境因素的適應(yīng)能力不同有關(guān)。

研究表明，不同種類(lèi)的鮑的相同組織對(duì)低氧脅迫的代謝反應(yīng)不同[44]。如在皺紋盤(pán)鮑足部肌肉中，分別有11 和16 個(gè)顯著差異表達(dá)的代謝物存在于低氧脅迫組與對(duì)照組、復(fù)氧處理組與對(duì)照組之間，這些差異表達(dá)的代謝物的量有近一半是增加的，另一半則是減少的。而在綠盤(pán)鮑足部肌肉中分別有28 和28 個(gè)顯著差異的代謝物。值得注意的是，綠盤(pán)鮑足部肌肉中的差異的代謝物在低氧脅迫與復(fù)氧處理?xiàng)l件下的數(shù)量均比皺紋盤(pán)鮑的多。皺紋盤(pán)鮑低氧組與常氧組、綠盤(pán)鮑低氧組與常氧組中共有的差異代謝物有3 個(gè)，分別為乙酰肉堿、硫酸吲哚酚、L-蘋(píng)果酸；而皺紋盤(pán)鮑復(fù)氧組與常氧組、綠盤(pán)鮑復(fù)氧組與常氧組中共有的差異代謝物有5 個(gè)，分別為硫酸吲哚酚、L-谷氨酸、L-蘋(píng)果酸、?；撬?、葫蘆巴堿。硫酸吲哚酚和L-蘋(píng)果酸是它們共有的差異代謝物。在低氧脅迫下，綠盤(pán)鮑肌肉中的代謝譜分析結(jié)果提示其在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、感覺(jué)系統(tǒng)、膜轉(zhuǎn)運(yùn)、排泄系統(tǒng)和氨基酸代謝等方面具有比皺紋盤(pán)鮑更高的調(diào)節(jié)能力。而在復(fù)氧處理的條件下，綠盤(pán)鮑肌肉中的代謝譜分析結(jié)果提示其在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、核苷酸代謝、神經(jīng)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)和氨基酸代謝方面也表現(xiàn)出具有比皺紋盤(pán)鮑更高的調(diào)節(jié)能力。所有的差異代謝都與丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代謝、檸檬酸循環(huán)(TCA 循環(huán))、嘌呤的代謝和丙酮酸的代謝相關(guān)?？梢?jiàn)，在低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下，綠盤(pán)鮑在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、氨基酸代謝、排泄等生物學(xué)過(guò)程中的調(diào)節(jié)能力均比皺紋盤(pán)鮑的強(qiáng)，表現(xiàn)出了雜種優(yōu)勢(shì)。同種類(lèi)的鮑的不同組織對(duì)低氧脅迫的代謝反應(yīng)也不同。如低氧脅迫后，南非鮑閉殼肌的代謝變化比其足部肌肉、左右鰓、血淋巴、上皮觸手等組織中的代謝變化都大。這可能與它們的代謝活動(dòng)(與左右鰓相比)和它們與環(huán)境的接近程度有關(guān)。即肌肉積累的代謝物(通過(guò)血淋巴)運(yùn)送到鰓和上皮觸手組織，在那里接觸氧氣使代謝物進(jìn)一步地被分解或排泄到環(huán)境中[33]。另外，Venter 等[43]也指出南非鮑的不同組織對(duì)功能性的低氧脅迫表現(xiàn)出的代謝反應(yīng)也不同，閉殼肌和鰓均發(fā)生了很大的代謝反應(yīng)，其中尤以閉殼肌的代謝變化最為劇烈，這可能與閉殼肌是其主要的運(yùn)動(dòng)器官有關(guān)。Behrens 等[49]報(bào)道在環(huán)境性的低氧脅迫期間(24 h)，雖然黑足鮑的足肌和閉殼肌以及主動(dòng)脈、踏板竇和閉殼肌空隙的血淋巴中均積累了D-乳酸和牛磺酸。肌肉和血淋巴中的D-乳酸濃度相同，但相對(duì)于血淋巴，肌肉中的牛磺酸濃度更高。還有研究表明，高溫低氧聯(lián)合脅迫會(huì)誘發(fā)鮑發(fā)生性別特異性、時(shí)間特異性和組織特異性的代謝反應(yīng)。如高溫低氧聯(lián)合脅迫后，天冬酰胺、蘇氨酸的濃度在雄性雜色鮑(H.diversicolor)的肌肉中升高，而在雌性雜色鮑的肌肉中卻降低；甘氨酸、蛋氨酸和乳酸的濃度升高，琥珀酸和葫蘆巴堿的濃度降低僅在雄鮑中出現(xiàn)，而?；撬岬臐舛壬撸嚢彼岷湍蜍斩姿崞咸堑臐舛冉档?，僅在雌鮑中出現(xiàn)；高溫低氧聯(lián)合脅迫96 h 后雜色鮑的雌鮑和雄鮑的肌肉和鰓組織中的代謝變化比脅迫24 h 后的代謝變化更顯著；雜色鮑的鰓比肌肉更容易受高溫低氧脅迫的影響；高溫低氧聯(lián)合脅迫不僅會(huì)影響鮑的肌肉和鰓組織的能量代謝和滲透平衡，而且還會(huì)影響其核苷酸的代謝和免疫能力[53]。

1.4 低氧脅迫對(duì)鮑細(xì)胞內(nèi)pH 的影響

細(xì)胞膜上的通道蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白以及信號(hào)通路蛋白等成分會(huì)因pH 的劇烈變化而失去正常的功能，致使細(xì)胞的選擇性透過(guò)功能喪失，細(xì)胞內(nèi)外的鈉鉀離子失衡。此外，強(qiáng)堿或強(qiáng)酸也會(huì)中和堿性或酸性蛋白質(zhì)的功能基團(tuán)，使其發(fā)生降解，造成不可逆的破壞。另外，pH 也會(huì)影響血藍(lán)蛋白與氧的親和力?？梢?jiàn)，pH 在細(xì)胞形態(tài)和功能的維護(hù)等方面均發(fā)揮著重要的作用。目前已有很多學(xué)者進(jìn)行低氧脅迫對(duì)鮑細(xì)胞內(nèi)pH 的影響的研究。如Tjeerdema 等[54]報(bào)道將暫養(yǎng)后的紅鮑干露(低氧脅迫) 1 h，然后浸浴海水2.5 h 恢復(fù)后，發(fā)現(xiàn)干露前鮑足肌細(xì)胞內(nèi)的pH 為7.5～7.6，而在干露1 h 后，細(xì)胞內(nèi)的pH 迅速地降低，達(dá)到最大的酸化(pH為7.0～7.2)，重新浸浴后，細(xì)胞內(nèi)的pH 總體上都恢復(fù)至正常水平。Tjeerdema 等[55]研究了由干露導(dǎo)致的低氧脅迫與PCP 暴露這2 種脅迫在紅鮑體內(nèi)的相互作用。他們?cè)邗U適應(yīng)清潔的海水后，先將鮑置于PCP 半數(shù)致死濃度(1.2 mg/L) 6 h，再將它們浸浴在清潔的海水中2 h，然后再干露45 min，最后再浸浴于清潔的海水中15 h 以便檢查鮑的恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)在PCP 暴露下，鮑細(xì)胞內(nèi)的pH 會(huì)降低，再干露后，細(xì)胞內(nèi)的pH 則迅速地進(jìn)一步降低，但再浸浴于清潔的海水15 h 后其就恢復(fù)到接近初始的水平?？梢?jiàn)，由干露導(dǎo)致的低氧脅迫和半數(shù)致死濃度的PCP 暴露這2 個(gè)因素間的生化相互作用具協(xié)同效應(yīng)。隨后他們又將另外的3 只鮑暴露于120 μg/L 的PCP 中6 h，然后干露1 h，再浸浴于同樣濃度的PCP 中 2.5 h，再檢查其恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)在較低的濃度下(半數(shù)致死濃度的十分之一)，PCP 暴露未對(duì)鮑產(chǎn)生明顯的脅迫效應(yīng)?？梢?jiàn)，由干露導(dǎo)致的低氧脅迫和低濃度的PCP 暴露這2 個(gè)因素間的生化相互作用不具有協(xié)同效應(yīng)。

Caldero′n-Lie′vanos 等[56]的研究結(jié)果表明，綠鮑幼鮑在高溫脅迫期間的可溶性蛋白的含量和pH 均降低，滲透壓升高；恢復(fù)期過(guò)后，其可溶性蛋白的含量和pH 均恢復(fù)至基線水平。在低氧脅迫下，綠鮑幼鮑的滲透壓顯著升高，pH 顯著降低，但是恢復(fù)期過(guò)后，其可溶性蛋白的含量和pH 均顯著地增加。在高溫低氧聯(lián)合脅迫下，綠鮑幼鮑的滲透壓顯著地升高，pH 顯著地降低，但是恢復(fù)期過(guò)后只有pH 恢復(fù)至基線水平。滲透壓在上述所有的情況下，恢復(fù)期過(guò)后都沒(méi)有恢復(fù)。在高溫脅迫和低氧脅迫各自單獨(dú)反復(fù)的作用下，綠鮑幼鮑的可溶性蛋白的含量、滲透壓、葡萄糖的含量及pH 均未見(jiàn)顯著變化。然而，在高溫低氧聯(lián)合脅迫的反復(fù)作用下，其可溶性蛋白的含量和葡萄糖的含量均增加，pH 顯著降低。恢復(fù)期過(guò)后，所有的生化組成的含量均恢復(fù)到基線水平，但pH比對(duì)照組的高，由此推測(cè)細(xì)胞內(nèi)的pH 隨無(wú)氧呼吸代謝的持續(xù)而降低。這可能是由于在脅迫期間隨著呼吸的增加，二氧化碳的產(chǎn)量也隨之增加，最終引起碳酸(H2CO3)的增加，造成pH 降低。1904 年丹麥科學(xué)家Christian Bohr 發(fā)現(xiàn)血液pH 值的降低或二氧化碳分壓(pCO2)的升高使血紅蛋白對(duì)O2的親和力降低，血紅蛋白的氧飽和度降低，氧離曲線右移，反之，pH 值的升高或pCO2的降低，則使血紅蛋白對(duì)O2的親和力增加，血紅蛋白氧飽和度增加，氧離曲線左移。pH 對(duì)血紅蛋白氧親和力的這種影響被稱(chēng)為波爾效應(yīng)(Bohr shift)。但在低氧脅迫下，一些鮑血淋巴pH 的降低卻增加了血藍(lán)蛋白與氧的親和力，即反向波爾效應(yīng)(reverse Bohr shift)[50,57]，這種氧親和力的增加有助于鮑在低氧環(huán)境下提高其攝氧的效率，從而保證鮑具有一定量的氧供給以應(yīng)對(duì)脅迫[56]。另外，也有報(bào)道指出，在長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)氧代謝過(guò)程中，乳酸合成率最終會(huì)超過(guò)其清除率，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)pH 值降低[58]，這反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步限制了長(zhǎng)時(shí)間的低氧脅迫下ATP 的產(chǎn)生。南非鮑通過(guò)產(chǎn)生丙氨酸和冠癭堿以提高細(xì)胞的部分緩沖能力，防止由pH 過(guò)低造成的酸化休克的現(xiàn)象出現(xiàn)[33]。也有學(xué)者持不同的觀點(diǎn)，如Shofer 等[59-60]報(bào)道在整個(gè)低氧脅迫期和恢復(fù)期紅鮑細(xì)胞內(nèi)的pH 均未見(jiàn)顯著的變化。這些結(jié)果的不同可能與實(shí)驗(yàn)方法的不同有關(guān)，具體還需要進(jìn)一步的研究來(lái)加以厘清。

1.5 低氧脅迫對(duì)鮑幾種酶的活性的影響

低氧脅迫對(duì)抗氧化酶和髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)的活性的影響 雖然在線粒體正常呼吸的過(guò)程中會(huì)有少量的超氧陰離子(O2-·)、過(guò)氧化氫(H2O2)、單線態(tài)氧(1O2)、羥基自由基(·OH)等活性氧物質(zhì)(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生，但當(dāng)遇到低氧脅迫時(shí)，這些ROS 的產(chǎn)量會(huì)顯著增多。為避免過(guò)多的活性氧物質(zhì)對(duì)機(jī)體造成損傷，我們?cè)陔s色鮑的工作[61-62]證明與其他物種類(lèi)似，鮑在長(zhǎng)期的進(jìn)化中形成了一套復(fù)雜的自我保護(hù)系統(tǒng)，其中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)、依賴硒的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(selenium dependant glutathione peroxidase，SeGPx)等酶作為抗氧化系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶，能夠有效地清除鮑代謝活動(dòng)中產(chǎn)生的過(guò)多的ROS，保護(hù)體內(nèi)的生物大分子免受ROS 的氧化損傷。有報(bào)道指出，在低氧脅迫的初期，盤(pán)鮑鰓中的MnSOD、CAT、SeGPx、硫氧還蛋白過(guò)氧化物酶(thioredoxin peroxidase，TPx)基因的表達(dá)水平均升高[63]。DO 由7.5 mg/L降至4.5 mg/L 的前6 h 內(nèi)，九孔鮑的CAT 的活性顯著地升高，隨后恢復(fù)至接近正常的水平；當(dāng)DO 由4.5 mg/L 降至2.5 mg/L 時(shí)，九孔鮑的CAT活性顯著升高，并在第12 小時(shí)達(dá)到最高值，隨后逐漸下降并在第108 小時(shí)降至正常水平[15]。這些研究表明，在低氧脅迫下，鮑可通過(guò)提高自身的SOD、CAT 等的活性來(lái)清除因低氧脅迫而產(chǎn)生的過(guò)多的ROS，從而使機(jī)體得到有效的保護(hù)。但當(dāng)?shù)脱趺{迫產(chǎn)生的ROS 超過(guò)鮑的抗氧化能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致其血細(xì)胞中的DNA 損傷加重，最終引起機(jī)體的損傷甚至死亡。如皺紋盤(pán)鮑幼鮑在DO 為2.5 mg/L 的低氧脅迫進(jìn)行的第1 個(gè)月內(nèi)，其體內(nèi)的丙二醛(malondialdehyde，MDA)的含量顯著升高，表明在低氧脅迫的早期，鮑體內(nèi)有ROS 產(chǎn)生，隨后發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，但1 個(gè)月后，MDA 就恢復(fù)到正常的水平。相反地，鮑體內(nèi)的谷胱甘肽(glutathione，GSH)含量則在低氧脅迫進(jìn)行至第1、2、3、4 個(gè)月時(shí)均顯著降低；CAT 的活性雖然在低氧脅迫進(jìn)行至第1 個(gè)月時(shí)顯著升高，但是在低氧脅迫進(jìn)行至第2、3、4 個(gè)月時(shí)，其活性顯著地降低，表明在低氧脅迫持續(xù)的第1 個(gè)月內(nèi)，皺紋盤(pán)鮑幼鮑努力地維持其內(nèi)穩(wěn)態(tài)，以應(yīng)對(duì)低氧脅迫引發(fā)的氧化應(yīng)激，然而，由于氧化應(yīng)激的嚴(yán)重程度取決于低氧脅迫的程度和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，當(dāng)?shù)脱趺{迫持續(xù)的時(shí)間超過(guò)1 個(gè)月時(shí)，皺紋盤(pán)鮑幼鮑最終未能恢復(fù)其氧化穩(wěn)態(tài)。同樣的，SOD 的活性在低氧脅迫進(jìn)行至第3、第4 個(gè)月時(shí)也顯著降低[23]?？梢?jiàn)，長(zhǎng)時(shí)間的低氧脅迫會(huì)使鮑的抗氧化免疫機(jī)能受到抑制，進(jìn)而引起鮑的損傷。此外，也有報(bào)道指出，南非鮑的GPx 活性受低氧脅迫的影響顯著，而SOD 和CAT 的活性則受發(fā)育階段的影響顯著。在相同的低氧脅迫下，南非鮑幼鮑(殼長(zhǎng)4.1 cm)的SOD 的活性極顯著高于成鮑(殼長(zhǎng)6.5 cm)的SOD 的活性[22]，這可能與前述的南非鮑幼鮑的耐低氧脅迫的能力比成鮑的強(qiáng)有關(guān)。

另外，作為氧化酶，MPO 能將H2O2與Cl-催化生成HOCl，可在一定程度上起到保護(hù)機(jī)體免受H2O2損傷的作用。如DO 由7.5 降至4.5 mg/L，九孔鮑的MPO 活性呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。類(lèi)似的，DO 由7.5 降至2.5 mg/L，MPO 的活性呈現(xiàn)先升高并在第24 小時(shí)達(dá)到最高值，隨后降低的變化趨勢(shì)[15]?？梢?jiàn)，在低氧脅迫下，鮑也可通過(guò)提高M(jìn)PO 的活性，將因低氧脅迫誘發(fā)呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的H2O2與Cl-催化生成HOCl，來(lái)減輕H2O2對(duì)鮑的損傷作用，從而增加其對(duì)低氧脅迫的適應(yīng)能力。

需要指出的是，機(jī)體抗氧化系統(tǒng)除了抗氧化酶外，還包括非酶抗氧化分子如熱休克蛋白(heat shock protein，HSP)、谷胱甘肽、半胱胺(cysteamine)、硒結(jié)合蛋白(selenium binding protein，SBP)、鐵蛋白(ferritin，F(xiàn)er)、維生素E (Vitamin E，Ve)、維生素C (Vc)、一氧化氮(nitric oxide，NO)、β 胡蘿卜素(β-carotene)、左旋肉堿(L-carnitine)、丙酮酸、?；撬岬?。遺憾的是，除了本文述及的谷胱甘肽[23]、牛磺酸[33,44,53]，以及我們[64-67]報(bào)道過(guò)的雜色鮑和Vosloo 等[22]報(bào)道過(guò)的南非鮑的熱休克蛋白外，鮑的其他非酶抗氧化分子在低氧脅迫下的反應(yīng)尚未見(jiàn)報(bào)道，需進(jìn)一步研究。

低氧脅迫對(duì)鮑溶菌酶(lysozyme，LZ)、酚氧化酶(phenoloxidase，PO)的活性的影響溶菌酶是鮑免疫系統(tǒng)中的重要成分，是一種能水解致病菌黏多糖的堿性酶。研究表明，在DO 為2.5 mg/L 的低氧脅迫下，皺紋盤(pán)鮑幼鮑的LZ 活性顯著降低[23]，這暗示著鮑抗病力的減弱或許是低氧脅迫誘導(dǎo)的抗應(yīng)激能力降低的結(jié)果，由此推測(cè)，低氧脅迫會(huì)通過(guò)削弱鮑的先天免疫力，誘發(fā)鮑疾病的暴發(fā)。酚氧化酶在鮑的非特異性免疫中發(fā)揮著識(shí)別異物、阻止異物的入侵等作用。PO 活性的高低與鮑的免疫力的強(qiáng)弱有關(guān)。Cheng 等[68]報(bào)道在DO 為3.57 和2.05 mg/L 的低氧脅迫進(jìn)行至第24 小時(shí)時(shí)，九孔鮑的PO 的活性分別顯著地升高了38%和69%。也有研究表明，鮑的種類(lèi)、低氧脅迫或復(fù)氧處理及其相互作用均會(huì)對(duì)PO 的活性產(chǎn)生顯著影響。如在正常的DO 下，皺紋盤(pán)鮑血淋巴中的PO 的活性比綠盤(pán)鮑的高。皺紋盤(pán)鮑血淋巴中的PO 的活性在低氧脅迫期間沒(méi)有顯著的變化，在復(fù)氧處理的條件下則顯著降低，下降了39.13%～79.87%，而綠盤(pán)鮑則呈現(xiàn)不同的結(jié)果，其血淋巴中的PO 的活性在低氧脅迫、復(fù)氧處理10 h、復(fù)氧處理15 h 后持續(xù)升高了53.18%～87.05%，但在復(fù)氧處理20 h 后就恢復(fù)到正常組的水平[44]。由此可見(jiàn)，不同種類(lèi)的鮑的免疫力不同，在低氧脅迫下，綠盤(pán)鮑可通過(guò)提高自身的免疫力來(lái)增加其抵抗環(huán)境應(yīng)激的能力，此時(shí)其雜種優(yōu)勢(shì)就顯得更為突出。

低氧脅迫對(duì)鮑乳酸脫氫酶、己糖激酶和丙酮酸激酶活性的影響 氧氣波動(dòng)(低氧和復(fù)氧重復(fù)出現(xiàn))脅迫會(huì)對(duì)鮑的生理狀態(tài)和能量代謝產(chǎn)生影響。在機(jī)體的糖代謝過(guò)程中，乳酸脫氫酶、己糖激酶和丙酮酸激酶都參與了催化反應(yīng)。雖然乳酸脫氫酶不是糖酵解過(guò)程中的限速酶，但是其在機(jī)體的所有組織的細(xì)胞質(zhì)中均有存在，因此，其常被用于衡量機(jī)體的無(wú)氧代謝的能力。有報(bào)道指出，鮑足肌中的乳酸脫氫酶的活性在低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下均沒(méi)有受到顯著的影響，但其活性受鮑種類(lèi)的影響顯著，如皺紋盤(pán)鮑足肌中的乳酸脫氫酶的活性總體上比綠盤(pán)鮑的低[44]；而己糖激酶和丙酮酸激酶則為糖酵解過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵的限速酶；己糖激酶是第一限速酶，其功能是使己糖磷酸化，產(chǎn)生能量；丙酮酸激酶的功能則是催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP 生成ATP 和丙酮酸。所以，己糖激酶和丙酮酸激酶的活性常被用于衡量機(jī)體的有氧代謝能力。研究發(fā)現(xiàn)，皺紋盤(pán)鮑足肌中的己糖激酶的活性在復(fù)氧處理進(jìn)行至第10 小時(shí)時(shí)最高，并隨著恢復(fù)時(shí)間的持續(xù)而逐漸降低，而綠盤(pán)鮑足肌中的己糖激酶的活性則沒(méi)有顯著的變化。在常氧條件下，皺紋盤(pán)鮑中的己糖激酶的活性比綠盤(pán)鮑中的高；在低氧脅迫和復(fù)氧處理的條件下，皺紋盤(pán)鮑足肌中的丙酮酸激酶的活性呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，而綠盤(pán)鮑足肌中的丙酮酸激酶的活性則呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，說(shuō)明在糖酵解的過(guò)程中，皺紋盤(pán)鮑足肌中的丙酮酸激酶的活性被低氧脅迫抑制，而綠盤(pán)鮑足肌中的丙酮酸激酶的活性則被誘導(dǎo)[44]。不同種類(lèi)的鮑的己糖激酶、丙酮酸激酶在應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)有不同反應(yīng)的原因，或是與不同種類(lèi)的鮑以不同的策略來(lái)應(yīng)對(duì)低氧脅迫有關(guān)，即皺紋盤(pán)鮑傾向于順應(yīng)(submissive)，而綠盤(pán)鮑則是更積極地自我保護(hù)(active self-protectors)[44]，具體的遺傳機(jī)制尚需進(jìn)行更深入的研究。

低氧脅迫對(duì)鮑肉質(zhì)的影響 如前所述，目前活鮑的運(yùn)輸一般都采用密閉的保溫箱進(jìn)行干露運(yùn)輸，若運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，鮑也會(huì)因干露導(dǎo)致的低氧脅迫等產(chǎn)生一定的應(yīng)激反應(yīng)，從而使其體內(nèi)的幾種相關(guān)酶如丙酮酸激酶、乳酸脫氫酶等的活性受到影響，而由此產(chǎn)生的丙酮酸、乳酸等代謝物會(huì)引起鮑肉質(zhì)的變化，有時(shí)甚至?xí)瘐U的死亡。對(duì)暴露于不同的干露時(shí)間和干露溫度下的皺紋盤(pán)鮑血液中的丙酮酸鹽和乳酸鹽的含量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)血液中的丙酮酸的含量隨著由干露導(dǎo)致的低氧脅迫的持續(xù)呈逐漸降低的趨勢(shì)，在濕度為74%～76% RH (相對(duì)濕度，relative humidity)、溫度為15 °C 的條件下，其含量在低氧脅迫進(jìn)行至第36 小時(shí)時(shí)達(dá)到最低值，而乳酸的含量則隨著由干露導(dǎo)致的低氧脅迫的持續(xù)呈逐漸升高的趨勢(shì)，并在低氧脅迫進(jìn)行至第36 小時(shí)時(shí)達(dá)到最高值，再經(jīng)過(guò)24 h 的恢復(fù)后，乳酸的含量有所降低。說(shuō)明血液中丙酮酸鹽的含量降低和乳酸鹽的含量升高可作為判斷鮑在活體運(yùn)輸中是否發(fā)生應(yīng)激乃至肉質(zhì)改變的依據(jù)[69]。

2 低氧脅迫對(duì)鮑細(xì)胞免疫機(jī)能的影響

低氧脅迫下，有氧呼吸受到抑制，線粒體轉(zhuǎn)為依靠產(chǎn)生ATP 效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如有氧呼吸且會(huì)造成乳酸積累的糖酵解途徑來(lái)提供能量，但往往因能量的供應(yīng)不足，致使鮑機(jī)體的免疫力降低，導(dǎo)致其易受病原的入侵，從而出現(xiàn)大規(guī)模的死亡。

血細(xì)胞一個(gè)重要功能就是給需氧組織輸送氧氣。當(dāng)脅迫對(duì)機(jī)體造成傷害時(shí)，首先表現(xiàn)為對(duì)血細(xì)胞造成不利的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至造成血細(xì)胞的死亡；而血細(xì)胞的吞噬作用、包囊作用、呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)的殺傷作用等則是鮑的主要免疫途徑。血細(xì)胞的狀況可反映出脅迫對(duì)鮑的免疫系統(tǒng)的破壞程度，血細(xì)胞總數(shù)(total hemocytes count，THC)、血細(xì)胞死亡率、血細(xì)胞吞噬活力、呼吸爆發(fā)、血細(xì)胞活性氧水平和抗菌清除效率等還是反映貝類(lèi)細(xì)胞免疫防御能力變化的主要指標(biāo)。研究表明，在一定程度的低氧脅迫下，鮑的細(xì)胞免疫會(huì)受到嚴(yán)重的影響，表現(xiàn)為鮑的血細(xì)胞總數(shù)、血細(xì)胞死亡率、血細(xì)胞吞噬活力、呼吸爆發(fā)、血細(xì)胞活性氧水平和抗菌清除效率均發(fā)生顯著的變化[15,19,68]。規(guī)格相近的鮑在同樣的低氧脅迫的條件下，不同種類(lèi)的鮑、不同的低氧脅迫時(shí)間，鮑的THC 和血細(xì)胞死亡率的差異分別呈顯著和極顯著。如在DO 為3.59 mg/L 的低氧脅迫下，皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑的THC 和血細(xì)胞死亡率的差異均顯著，它們各自在不同的低氧脅迫時(shí)間的THC 和血細(xì)胞死亡率的差異也顯著。它們的THC 的變化趨勢(shì)均呈隨低氧脅迫的持續(xù)，THC 先減少，然后緩慢地增加，并分別在低氧脅迫進(jìn)行至第48 和24 小時(shí)達(dá)到最高值，然后再迅速減少的變化趨勢(shì)。綠盤(pán)鮑的THC 在總體上比皺紋盤(pán)鮑的多，但是皺紋盤(pán)鮑的THC 在低氧脅迫下表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑的血細(xì)胞死亡率的差異極顯著，它們各自在不同的低氧脅迫時(shí)間的血細(xì)胞死亡率的差異也極顯著。隨低氧脅迫的持續(xù)，皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑的血細(xì)胞死亡率均呈先緩慢升高，然后緩慢降低，但在第96 h 時(shí)又快速升高的變化趨勢(shì)。其原因可能是在低氧脅迫的初期，血細(xì)胞出現(xiàn)小部分的死亡，隨后有新的血細(xì)胞緩慢生成，但是隨著脅迫的持續(xù)，低氧脅迫對(duì)血細(xì)胞的致死作用越來(lái)越大，所以在低氧脅迫進(jìn)行至第96 小時(shí)，血細(xì)胞死亡率又迅速升高。綠盤(pán)鮑的血細(xì)胞死亡率總體上比皺紋盤(pán)鮑的高，但是二者的變化幅度相當(dāng)[19]。在同樣的低氧脅迫下，不同種類(lèi)的鮑的血細(xì)胞吞噬活性和活性氧水平的差異不顯著，但是它們各自在不同的低氧脅迫時(shí)間的血細(xì)胞的吞噬活性和活性氧水平的差異顯著。如皺紋盤(pán)鮑和綠盤(pán)鮑的活性氧水平均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，但是它們的變化強(qiáng)度不一樣，ROS 最高值分別在低氧脅迫的第3 和第6 小時(shí)，綠盤(pán)鮑的ROS 值比皺紋盤(pán)鮑的高，皺紋盤(pán)鮑屬于“弱響應(yīng)”，而綠盤(pán)鮑屬于“強(qiáng)響應(yīng)”。它們的血細(xì)胞的吞噬活性在低氧脅迫期間的變化趨勢(shì)不同，皺紋盤(pán)鮑的血細(xì)胞的吞噬活性隨低氧脅迫的持續(xù)呈先緩慢降低，然后緩慢上升的趨勢(shì)，而綠盤(pán)鮑總體上則呈迅速上升的趨勢(shì)，但是兩種鮑的差異不顯著[19]。

有研究表明，同種類(lèi)的鮑的THC、血細(xì)胞吞噬活性、呼吸爆發(fā)、抗菌清除率在不同的低氧脅迫下，大部分都呈下降的趨勢(shì)，但DO 越低，其對(duì)鮑的THC、血細(xì)胞吞噬活性、呼吸爆發(fā)、抗菌清除率的影響越大[15,68]。如在DO 為 2.53 和4.51 mg/L 的低氧脅迫下，九孔鮑的THC 總體上隨脅迫的持續(xù)而減少，并在低氧脅迫進(jìn)行至第12 小時(shí)時(shí)出現(xiàn)明顯的減少；血細(xì)胞吞噬活性和呼吸爆發(fā)在低氧脅迫進(jìn)行至第24 小時(shí)時(shí)產(chǎn)生明顯的下降；而抗菌清除率則在脅迫進(jìn)行至第12～24 和第48～72 小時(shí)這兩段時(shí)間內(nèi)下降較明顯。在DO 為2.53 mg/L 的低氧脅迫下的THC、血細(xì)胞吞噬活性、呼吸爆發(fā)、抗菌清除率的降低量均比在DO 為4.51 mg/L 的低氧脅迫下的降低量大[15]。皺紋盤(pán)鮑幼鮑長(zhǎng)時(shí)間在DO 為2.5 mg/L 的低氧脅迫下，其THC 顯著減少，抗細(xì)菌的能力顯著降低，而在DO 為4 和8 mg/L 的情況下，其THC 均未見(jiàn)顯著減少[23]。在低氧脅迫下，鮑的THC、血細(xì)胞吞噬活性、呼吸爆發(fā)、抗菌清除率的減少或下降可能是造成鮑免疫力降低的原因。

此外，有報(bào)道指出，皺紋盤(pán)鮑在溫度為5 和10 °C 的條件下干露30 h 后，其THC 顯著降低；在溫度為20 °C 的條件下干露24 h 后，其THC 也顯著降低。在溫度為5 和10 °C 的條件下，其血細(xì)胞死亡率和ROS 均隨著由干露導(dǎo)致的低氧脅迫的持續(xù)呈逐漸升高的趨勢(shì)，并在脅迫進(jìn)行至第30小時(shí)達(dá)到最高值。再經(jīng)過(guò)24 h 的恢復(fù)期后，其血細(xì)胞的死亡率和ROS 均有所降低，但仍然比對(duì)照組的高[69]。因此，一般認(rèn)為在鮑的運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)提供充足的氧氣，以增強(qiáng)其免疫和存活能力，從而降低運(yùn)輸損耗。然而，也有研究表明，鮑先經(jīng)過(guò)冷水刺激，然后保存在一定的濕度環(huán)境下，其成活率可顯著提高，而在這種情況下氧氣的供給對(duì)鮑的存活率無(wú)顯著影響。另外，隨著干露時(shí)間的延長(zhǎng)，鮑的體重?fù)p失率顯著升高[69]。也有報(bào)道指出，雜色鮑在空氣中干露6 h，再濕潤(rùn)保持12 h 后，其血細(xì)胞總數(shù)顯著減少，吞噬活性顯著降低，細(xì)胞DNA 的損傷水平顯著升高[70]。

3 低氧脅迫對(duì)鮑基因表達(dá)的影響

低氧脅迫對(duì)鮑的生理生化、免疫機(jī)能等方面產(chǎn)生的影響與其對(duì)鮑相關(guān)基因的表達(dá)產(chǎn)生的影響密切相關(guān)。為了適應(yīng)低氧脅迫環(huán)境，鮑會(huì)對(duì)一些與缺氧誘導(dǎo)、抗氧化、調(diào)控細(xì)胞凋亡、能量代謝、免疫等相關(guān)的基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。

3.1 低氧脅迫對(duì)鮑缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)及其靶基因表達(dá)的影響

當(dāng)細(xì)胞遇到低氧脅迫時(shí)，會(huì)啟動(dòng)自身一系列的分子調(diào)控機(jī)制，來(lái)應(yīng)對(duì)低氧脅迫造成的危害。HIF 信號(hào)通路就是首先啟動(dòng)的一種參與低氧脅迫反應(yīng)的免疫防御機(jī)制。在低氧脅迫下，HIF-1α 的羥基化被抑制，從而使HIF-1α 不被蛋白酶體降解，而得到積累，進(jìn)而從細(xì)胞質(zhì)中被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中，并與HIF-1β 結(jié)合成異二聚體。此異二聚體與p300/環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(p300 and cyclic AMP response element-binding protein，p300/CBP)結(jié)合形成具有轉(zhuǎn)錄活性的復(fù)合體，復(fù)合體與目標(biāo)基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子序列的缺氧反應(yīng)元件(hypoxia response element，HRE)結(jié)合，從而啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄[71](圖2)。我們的研究[72-74]發(fā)現(xiàn)，在低氧脅迫及高溫低氧聯(lián)合脅迫下，與對(duì)照組的相比，雜色鮑的缺氧誘導(dǎo)因子-1α 基因(HIF-1α)的表達(dá)水平在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯著升高，尤其是鰓組織中的HIF-1α的表達(dá)水平在脅迫進(jìn)行至第4 小時(shí)時(shí)就出現(xiàn)了顯著的升高，說(shuō)明HIF 信號(hào)通路被迅速啟動(dòng)；同時(shí)還觀察到HIF-1α的下游靶基因，如硒結(jié)合蛋白-1 (SBP1)基因、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)基因與腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor α，TNF-α)基因的表達(dá)水平也隨之在不同的時(shí)相中有不同程度的顯著升高。表明HIF 信號(hào)通路及其靶基因在雜色鮑的低氧脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著極其重要的先導(dǎo)作用。

圖2 低氧脅迫對(duì)鮑缺氧誘導(dǎo)因子及其靶基因的影響Fig.2 Effects of hypoxia stress on hypoxia-inducible factors and their target genes

缺氧誘導(dǎo)因子-1α (HIF-1α)是調(diào)節(jié)氧依賴性內(nèi)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Kim 等[75]報(bào)道皺紋盤(pán)鮑多個(gè)組織中的HIF-1α在低氧脅迫下均被誘導(dǎo)表達(dá)，其中尤以鰓組織中的HIF-1α的反應(yīng)最迅速，這可能與氧氣主要是通過(guò)鰓進(jìn)入機(jī)體，即鰓是鮑的重要呼吸器官有關(guān)。在常氧的情況下，皺紋盤(pán)鮑HIF-1α的組織依賴性轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式分別與HSP90和金屬硫蛋白基因(metallothionein，MT)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式密切相關(guān)并相互交織以應(yīng)對(duì)熱脅迫和重金屬暴露。在常氧的條件下，HIF-1α的表達(dá)在響應(yīng)脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)和哈維氏弧菌(Vibrio harveyi)的感染時(shí)均被顯著上調(diào)，其在鮑血細(xì)胞中的表達(dá)水平最高。這可能與鮑主要依靠血細(xì)胞的吞噬、呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的活性氧等來(lái)發(fā)揮免疫功能有關(guān)。然而，低氧脅迫和弧菌感染的聯(lián)合處理對(duì)HIF-1α的誘導(dǎo)表達(dá)沒(méi)有協(xié)同作用。總之，HIF-1α 對(duì)氧依賴和氧非依賴脅迫的組織特異性動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄調(diào)控表明，HIF-1α 在低氧脅迫響應(yīng)和先天免疫之間的相互關(guān)聯(lián)的交互作用中發(fā)揮著重要作用，可為研究低氧脅迫和其他相關(guān)應(yīng)激因子對(duì)養(yǎng)殖鮑的細(xì)胞和生理的反應(yīng)提供有用的基礎(chǔ)知識(shí)。

3.2 低氧脅迫對(duì)鮑抗氧化系統(tǒng)基因表達(dá)的影響

如前所述，由SOD、CAT、SeGPx、TPx、硫氧還蛋白-2 (thioredoxin-2，TRx-2)等組成的抗氧化系統(tǒng)在鮑抵御低氧脅迫時(shí)發(fā)揮著重要的作用。研究表明，當(dāng)?shù)脱趺{迫時(shí)，雖然同是抗氧化酶基因，但是不同類(lèi)型的抗氧化酶基因的表達(dá)存在差異。如在低氧脅迫下，盤(pán)鮑鰓組織中的MnSOD、CAT、TPx和SeGPx的表達(dá)水平均升高，而CuZnSOD和TRx-2 的表達(dá)水平卻未見(jiàn)升高[63]。由此可見(jiàn)，鮑抗氧化系統(tǒng)中的不同基因?qū)Φ脱趺{迫存在不同的響應(yīng)機(jī)制，即使是同種基因，但類(lèi)型不同，其響應(yīng)機(jī)制也不同。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，低氧脅迫時(shí)，鮑的鰓處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，這可能與鰓是鮑重要的呼吸器官有關(guān)，而在鮑的各種抗氧化酶中，SeGPx在氧化損傷的情況下被誘導(dǎo)表達(dá)的水平最高，因此，其可能是一種潛在的生物標(biāo)志物[63]。

3.3 低氧脅迫對(duì)鮑熱休克反應(yīng)基因表達(dá)的影響

熱休克蛋白是生物體在應(yīng)對(duì)不利環(huán)境刺激時(shí)啟動(dòng)的一族由熱休克基因表達(dá)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)保守的蛋白質(zhì)，其被用于保護(hù)細(xì)胞抵御損傷并幫助細(xì)胞恢復(fù)正常的結(jié)構(gòu)和機(jī)能。大量的研究發(fā)現(xiàn)，熱休克轉(zhuǎn)錄因子1 (heat shock transcriptional factor1，HSF1)起著傳遞細(xì)胞脅迫信號(hào)的重要作用，其能夠與熱休克蛋白基因上游的熱激應(yīng)答元件(heat shock response element，HSE)識(shí)別和結(jié)合，調(diào)節(jié)熱休克蛋白基因的表達(dá)，而熱休克因子結(jié)合蛋白1 (heat shock factor binding protein1，HSBP1)負(fù)調(diào)控HSF1 的表達(dá)。本團(tuán)隊(duì)的研究[64-67]發(fā)現(xiàn)，雜色鮑的HSF1、HSBP1 和HSP90 的表達(dá)受低氧脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫的影響顯著。其中鰓和血淋巴中的HSF1 和HSP90 的表達(dá)水平在低氧脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫下均出現(xiàn)顯著升高，而HSBP1的表達(dá)水平則顯著降低。同樣的，雜色鮑的HSP22、HSP26、HSP40、HSP60、HSP70、HSP105 等基因的表達(dá)水平在上述相同的脅迫下也出現(xiàn)了不同程度的升高。且在對(duì)HSF1 進(jìn)行干擾抑制時(shí)，上述基因的表達(dá)都被不同程度的抑制。進(jìn)一步的，我們還發(fā)現(xiàn)雜色鮑的HSP70 和HSP90的上游均有多個(gè)HSE。說(shuō)明鮑的HSP 作用及其表達(dá)調(diào)控機(jī)制與大多數(shù)動(dòng)物類(lèi)似，在應(yīng)對(duì)低氧脅迫和高溫脅迫時(shí)均表現(xiàn)出相似的應(yīng)答反應(yīng)。有研究指出，HSP70 的表達(dá)受發(fā)育階段的影響顯著。在過(guò)氧脅迫和常氧條件下，南非鮑成鮑中的HSP70與管家基因微管蛋白(α-Tubulin)的比例均顯著高于幼鮑。南非鮑成鮑中HSP70 與α-Tubulin在過(guò)氧脅迫下的比例較其在低氧脅迫下高[22]。其功能與作用機(jī)制是否與南非鮑在不同的發(fā)育階段對(duì)低氧的耐受能力不同有關(guān)，還需進(jìn)行深入研究。

3.4 低氧脅迫對(duì)鮑調(diào)控細(xì)胞凋亡相關(guān)基因表達(dá)的影響

在低氧脅迫下，鮑的部分細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)死亡，為避免細(xì)胞的直接壞死(necrosis)對(duì)鄰近細(xì)胞造成更嚴(yán)重的損壞，鮑會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡(apoptosis)調(diào)控機(jī)制中的有關(guān)基因的表達(dá)來(lái)保護(hù)自己。目前已報(bào)道的調(diào)控細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因主要有抗細(xì)胞凋亡因子(defender against cell death 1，DAD1)基因和Caspase 募集功能域(Caspase recruitment domain，CARD)基因。DAD1 在參與免疫調(diào)控和細(xì)胞凋亡調(diào)控等方面均發(fā)揮著重要的作用，尤其是在抗低氧脅迫時(shí)，其作用更為突出。有研究發(fā)現(xiàn)雜色鮑的DAD1 在低氧脅迫進(jìn)行至第4 和第96 小時(shí)的表達(dá)水平顯著升高，其原因可能是受低氧脅迫后，鮑通過(guò)上調(diào)該基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控由低氧脅迫引起的細(xì)胞凋亡，使鮑免受不必要的細(xì)胞凋亡損傷[76]。CARD 在參與細(xì)胞分化、免疫、細(xì)胞凋亡調(diào)控等方面均有著重要的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，在低氧脅迫進(jìn)行至第192 小時(shí)，雜色鮑的CARD的表達(dá)水平顯著升高。其原因可能是受低氧脅迫后，為了防止細(xì)胞凋亡對(duì)雜色鮑造成更大的危害，雜色鮑通過(guò)顯著升高CARD的表達(dá)來(lái)調(diào)控細(xì)胞的凋亡[77]。其與雜色鮑的DAD1 在應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)的反應(yīng)基本一致。由此推測(cè)，在低氧脅迫時(shí)，雜色鮑可能是通過(guò)調(diào)節(jié)這兩種基因或更多種基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控細(xì)胞的凋亡。

3.5 低氧脅迫對(duì)鮑能量代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響

生物體需要能量來(lái)維持其必要的代謝過(guò)程，尤其是在低氧脅迫等不利的環(huán)境下，更需要能量來(lái)幫助其擺脫不利因素的影響。呼吸作用產(chǎn)生生物體所需的能量，而線粒體則是細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生能量的細(xì)胞器，是進(jìn)行有氧代謝的場(chǎng)所。線粒體對(duì)氧氣的可用性反應(yīng)迅速，因?yàn)檫@直接影響其功能狀態(tài)，進(jìn)而影響ATP 的產(chǎn)量。因此，與其有關(guān)的基因的表達(dá)易受低氧脅迫的影響。

細(xì)胞色素C 氧化酶(cytochrome C oxidase，COX)是一種線粒體酶復(fù)合物，在呼吸作用的最后階段催化電子從還原的細(xì)胞色素C 轉(zhuǎn)移到O2，它在形成電化學(xué)梯度以ATP 的形式產(chǎn)生能量方面起著關(guān)鍵作用，并被認(rèn)為是呼吸速率限制步驟[78]。功能性COX 由13 個(gè)亞基組成；最大的亞基1、2和3 構(gòu)成催化核心，在線粒體中編碼和合成；其余10 個(gè)亞基由核基因編碼[79]。有報(bào)道指出，DO和溫度會(huì)顯著影響南非鮑COX1 的表達(dá)，而不會(huì)顯著影響COX2 和COX3 的表達(dá)。在98%氧飽和度的脅迫下，COX1 和COX2 的表達(dá)水平均隨溫度的升高而升高。在溫度為14 °C 時(shí)，82%氧飽和度脅迫下的COX1 的表達(dá)水平比其在98%氧飽和度脅迫下的表達(dá)水平降低了2.2 倍，而在溫度為19 °C 時(shí)，82%氧飽和度脅迫下的COX1 的表達(dá)水平比其在98%氧飽和度脅迫下的表達(dá)降低了4.8倍[13]，可見(jiàn)，在同樣的低氧脅迫(82%氧飽和度)下，溫度越高，COX1 的表達(dá)水平降低的越多。這可能與細(xì)胞內(nèi)的低氧脅迫使一氧化二氮處于較低水平從而抑制了COX 的活性有關(guān)[80]。而實(shí)驗(yàn)處理未對(duì)COX3 的表達(dá)產(chǎn)生影響[13]。由此推測(cè)，在低氧脅迫的初期，南非鮑的幼鮑通過(guò)加快其呼吸作用來(lái)為機(jī)體提供更多的能量；隨著脅迫程度的加重，南非鮑通過(guò)降低呼吸作用，減少能耗，即通過(guò)降低COX1 的表達(dá)水平來(lái)適應(yīng)低氧脅迫環(huán)境。

除了COX1，紫色酸性磷酸酯酶(purple acid phosphatase，PAP)基因和精氨酸激酶基因的表達(dá)也會(huì)對(duì)低氧脅迫做出反應(yīng)。PAP 在生物體內(nèi)磷代謝、能量轉(zhuǎn)化和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面均發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。我們[81]發(fā)現(xiàn)雜色鮑細(xì)胞中的PAP在低氧脅迫進(jìn)行至第4 小時(shí)的表達(dá)水平顯著地低于對(duì)照組，但當(dāng)脅迫進(jìn)行至第96 小時(shí)，其表達(dá)水平顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明PAP 參與了低氧脅迫調(diào)控，但其具體的調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究。作為磷酸激酶家族的重要一員，AK 在調(diào)節(jié)能量代謝、應(yīng)對(duì)不良環(huán)境脅迫和機(jī)體免疫等方面均發(fā)揮著重要的作用。我們的研究[82]發(fā)現(xiàn)雜色鮑的鰓和血細(xì)胞中的AK在低氧脅迫及高溫低氧聯(lián)合脅迫下的部分時(shí)段的表達(dá)水平顯著高于對(duì)照組，由此推測(cè)雜色鮑的AK 不但參與能量代謝調(diào)節(jié)，而且參與了對(duì)低氧等不利脅迫的響應(yīng)。

3.6 低氧脅迫對(duì)鮑免疫相關(guān)通路及基因表達(dá)的影響

低氧脅迫后，鮑的一些免疫相關(guān)的通路及基因也發(fā)生了顯著的變化，以應(yīng)對(duì)不良刺激對(duì)機(jī)體造成的損傷。作為先天免疫中最重要的信號(hào)通路，NF-κB (nuclear factor kappa B，NF-κB)信號(hào)通路在鮑抵御病原菌的入侵和外界脅迫中發(fā)揮著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，雜色鮑NF-κB 信號(hào)通路中的20 多個(gè)基因，如髓樣細(xì)胞分化蛋白88(myeloid differentiation primary response protein 88，MyD88)基因、Toll 樣受體2 (toll-like receptor 2，TLR2)基因、TLR4、TLR6、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TNF receptor-associated factor 2，TRAF2)基因、TRAF、NF-κB、NF-κB 抑制因子 (NF-kappa-B inhibitor，NκBI)基因、Akirin2、白介素-1 受體相關(guān)激酶4 (interleukin-1 receptor-associated kinase 4，IRAK4)基因等在低氧脅迫及高溫低氧聯(lián)合脅迫下的不同時(shí)相中的表達(dá)水平均有不同程度的顯著變化，且這些變化的模式在鮑的血細(xì)胞和鰓組織中又有所不同[83-84]?？梢?jiàn)，受低氧脅迫后，NF-κB信號(hào)通路中的這些相關(guān)的基因均參與了鮑對(duì)低氧脅迫的免疫防御調(diào)節(jié)。同時(shí)，以上這些基因的差異表達(dá)也表明，鮑的血細(xì)胞和鰓組織在抵御低氧脅迫等刺激時(shí)可能存在著既獨(dú)立，又互相協(xié)同發(fā)揮免疫防御功能的不同免疫調(diào)節(jié)機(jī)制。

PI3K-AKT (磷脂酰肌醇3-激酶：phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase，PI3K；絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶：serine/threonine-protein kinase，AKT)信號(hào)通路為細(xì)胞內(nèi)的經(jīng)典信號(hào)通路之一，在鮑應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)發(fā)揮著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)在高溫脅迫、低氧脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫下感染弧菌后，雜色鮑的鰓、血細(xì)胞和肝胰腺組織中的PI3K、AKT 和PI3K-AKT 信號(hào)通路中的其他成員基因的表達(dá)水平不僅沒(méi)有升高，反而出現(xiàn)降低，表明PI3K-AKT 信號(hào)通路參與了高溫脅迫、低氧脅迫和高溫低氧聯(lián)合脅迫引起的免疫抑制[85]。沈雅威[19]從皺紋盤(pán)鮑鰓組織中篩選到PI3K-AKT 信號(hào)通路中的多表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域蛋白基因(multiple epidermal growth factor-like domains proteins 10，MEG10)、血小板衍生生長(zhǎng)因子亞單位A 基因(platelet derived growth factor subunit A，PDGFA)、表皮生長(zhǎng)因子受體基因(epithelial growth factor receptor，EGFR)、熱休克蛋白基因(HSP90-β)[86]、多表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域蛋白11 基因(MEG11)、Toll 樣受體蛋白基因(TLR2)等6 個(gè)隨DO 增/減而差異表達(dá)的基因，并結(jié)合這些基因的表達(dá)水平隨低氧脅迫持續(xù)時(shí)間的變化而變化，沈雅威[19]推測(cè)可能是這6 個(gè)基因接到外界低氧脅迫的刺激信號(hào)后，將該刺激信號(hào)通過(guò)PI3K-AKT 信號(hào)通路傳遞給HIF 信號(hào)通路。但此觀點(diǎn)與HIF 通路在低氧反應(yīng)中起先導(dǎo)作用的觀點(diǎn)[71-74]矛盾，需進(jìn)一步探究。

作為GTP 結(jié)合蛋白，腦內(nèi)富集的Ras 同系物(ras homolog enriched in brain，RHEB)是一個(gè)參與雷帕霉素(rapamycin)途徑和其他環(huán)境脅迫途徑，并調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程的重要調(diào)控因子。有研究發(fā)現(xiàn)，在低氧脅迫及高溫低氧聯(lián)合脅迫下，雜色鮑的鰓和血細(xì)胞中的RHEB的表達(dá)水平均顯著升高，其中鰓組織中的RHEB的表達(dá)最早，表明RHEB在雜色鮑的脅迫響應(yīng)中扮演著重要角色[87]。同種移植炎癥因子1 (allograft inflammatory factor 1，AIF-1)是機(jī)體先天免疫防御系統(tǒng)中的一個(gè)重要因子，在抵御外部環(huán)境的刺激時(shí)發(fā)揮著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，雜色鮑鰓中的AIF-1 在低氧脅迫下的表達(dá)水平呈現(xiàn)先顯著降低，然后持續(xù)至第192 小時(shí)再顯著升高的變化趨勢(shì)[88]。由此推測(cè)，在低氧脅迫的初期，雜色鮑將鰓中的AIF-1 參與的一些快速調(diào)控途徑關(guān)閉或降低來(lái)應(yīng)對(duì)低氧脅迫，但到脅迫的后期，雜色鮑啟動(dòng)了鰓中的AIF-1 的表達(dá)來(lái)應(yīng)對(duì)低氧脅迫引起的不良反應(yīng)。而在整個(gè)低氧脅迫的過(guò)程中，血淋巴中的AIF-1 的表達(dá)水平與對(duì)照組的基本一致。說(shuō)明低氧脅迫對(duì)血淋巴中的AIF-1 的表達(dá)影響不大。故此，認(rèn)為AIF-1 在雜色鮑的鰓和血細(xì)胞中對(duì)低氧脅迫的響應(yīng)機(jī)制有所不同；同時(shí)研究[88]還發(fā)現(xiàn)，雜色鮑的鰓和血淋巴中的AIF-1 對(duì)由高溫脅迫引起的應(yīng)激較由低氧脅迫引起的應(yīng)激敏感。推測(cè)AIF-1參與高溫脅迫和低氧脅迫的響應(yīng)機(jī)制存在著差異。

金屬硫蛋白基因是一種多功能效應(yīng)因子，在廣泛的細(xì)胞通路，特別是與發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的通路中均發(fā)揮著重要的作用。有報(bào)道指出，在低氧脅迫的過(guò)程中，皺紋盤(pán)鮑MT的表達(dá)水平在早期迅速降低，然后逐漸恢復(fù)到常氧對(duì)照組的水平，被認(rèn)為是“初始干擾后功能的恢復(fù)”。MT在鮑的鰓、血細(xì)胞、肌肉和肝胰腺的表達(dá)結(jié)果表明，肝胰腺可能是皺紋盤(pán)鮑MT 介導(dǎo)的對(duì)抗長(zhǎng)時(shí)間低氧脅迫引起的有害后果的主要器官。此外，鮑的MT的低氧脅迫響應(yīng)調(diào)控可能也涉及MTF-1 (metal regulatory transcription factor 1，MTF-1)和HIF-1α之間的協(xié)同作用，因?yàn)檫@兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)被預(yù)測(cè)存在于該物種的MT啟動(dòng)子[89]。然而，對(duì)MT在低氧脅迫時(shí)的組織依賴調(diào)控(即僅在肝胰腺中誘導(dǎo))還知之甚少，有待進(jìn)一步探索。鮑受低氧脅迫影響的有關(guān)基因部分總結(jié)于表2。

表2 鮑受低氧脅迫影響的有關(guān)基因Tab.2 Related genes affected by hypoxia stress in abalones

通過(guò)嚴(yán)格控制先天免疫的激活，可使內(nèi)穩(wěn)態(tài)在免疫防御反應(yīng)期間得到保持。細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子(suppressor of cytokine signaling，SOCS)正是通過(guò)負(fù)調(diào)控以控制先天免疫中細(xì)胞因子的過(guò)度激活效應(yīng)。因此，SOCS 的轉(zhuǎn)錄可以作為與免疫激活有關(guān)的一個(gè)指標(biāo)[90]。黏液病毒抗性(myxovirus resistance，Mx)是一種干擾素(interferon，IFN)誘導(dǎo)的抗病毒蛋白，其表達(dá)與先天免疫的激活有關(guān)[91]。研究發(fā)現(xiàn)，盤(pán)鮑鰓組織中的SOCS-2 和Mx在低鹽脅迫和低氧脅迫下均被誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)。在低氧脅迫開(kāi)始后的前8 h 內(nèi)，SOCS-2 和Mx的表達(dá)均被顯著上調(diào)，SOCS-2 的表達(dá)呈連續(xù)升高的趨勢(shì)，并在第8 小時(shí)達(dá)到峰值，然而Mx的表達(dá)則呈先升高并在第4 小時(shí)達(dá)到最高值，隨后降低的變化趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，鮑的免疫被激活。與此同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)SOCS-2 和Mx的表達(dá)受高溫脅迫(28 °C)的影響較小。根據(jù)應(yīng)激及其強(qiáng)度的不同，不同的免疫相關(guān)基因可能在不同的時(shí)間段里被激活，為了抑制這些細(xì)胞因子的過(guò)度轉(zhuǎn)錄，SOCS-2可能會(huì)被持續(xù)誘導(dǎo)表達(dá)。相比之下，像Mx這樣的單個(gè)細(xì)胞因子可能只在特定應(yīng)激條件下的不同時(shí)相中被誘導(dǎo)表達(dá)。這可能是SOCS-2 和Mx在特定脅迫下轉(zhuǎn)錄譜不同的原因。因此，SOCS-2 和Mx對(duì)高溫脅迫、低鹽脅迫和低氧脅迫的響應(yīng)調(diào)控，可能與先天免疫和促炎反應(yīng)的誘導(dǎo)有關(guān)，是防御機(jī)制的一部分[63]。其具體的功能和機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

3.7 轉(zhuǎn)錄組水平分析鮑對(duì)低氧脅迫的響應(yīng)

轉(zhuǎn)錄組是連接基因組遺傳信息與生物功能的蛋白質(zhì)組的橋梁，通過(guò)高通量測(cè)序，能夠全面快速地獲得某一物種特定組織或器官在某一狀態(tài)下的幾乎所有轉(zhuǎn)錄本序列信息，深入解析機(jī)體的生理反應(yīng)機(jī)能。Kim 等[92]報(bào)道在應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)，三倍體的皺紋盤(pán)鮑的轉(zhuǎn)錄本的數(shù)量比二倍體的多，可見(jiàn)三倍體的鮑對(duì)低氧脅迫的處理具有快速調(diào)節(jié)與適應(yīng)的能力。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，在低氧脅迫下，二倍體和三倍體的皺紋盤(pán)鮑幼鮑共同的差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本(differentially expressed transcripts，DETs)中，有些基因的調(diào)控方向是相反的。研究發(fā)現(xiàn)，在低氧脅迫及高溫低氧聯(lián)合脅迫下，不同數(shù)量的轉(zhuǎn)錄本被富集到“免疫系統(tǒng)”亞類(lèi)中[83]。免疫相關(guān)通路富集了toll 樣受體信號(hào)通路、PI3K-AKT 信號(hào)通路和NF-κB 信號(hào)通路等。另外，雜色鮑的鰓和血細(xì)胞兩個(gè)組織中的一些相同的基因在應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)表現(xiàn)出不同的表達(dá)模式，表明鰓和血細(xì)胞應(yīng)對(duì)低氧脅迫的機(jī)制有所不同。沈雅威等[19,24]報(bào)道在不同的DO 下，皺紋盤(pán)鮑的鰓組織出現(xiàn)954個(gè)差異表達(dá)的基因和265 個(gè)長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long non-coding RNA，lncRNA)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，隨著溶解氧差異的擴(kuò)大，差異表達(dá)的基因的數(shù)量增加，在3 個(gè)比較組(正常溶解氧組、中度低氧組、低氧組)交疊的部分有18 個(gè)差異表達(dá)的基因，僅占總差異表達(dá)的基因的1.89%，說(shuō)明不同程度的低氧脅迫可能有助于特定基因的表達(dá)。這些差異表達(dá)的基因和lncRNA 涉及能量代謝、DNA 合成代謝、細(xì)胞凋亡、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、局部黏著、細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用、唾液分泌、蛋白/維生素消化和吸收、病原免疫應(yīng)激等生物學(xué)過(guò)程。由此可見(jiàn)，低氧脅迫下，鮑主要通過(guò)維持自身有氧代謝、控制能量消耗、提高自身免疫力等來(lái)適應(yīng)環(huán)境。De 等[93]試圖以紅鮑外套膜轉(zhuǎn)錄組的多態(tài)性來(lái)揭示其群體基因流和局部適應(yīng)模式，發(fā)現(xiàn)在1.17×106個(gè)單核苷酸多態(tài)性 (single nucleotide polymorphisms,SNPs)中(轉(zhuǎn)錄組的1.37%)，有21 579 個(gè)可以對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行基因分型。這些SNPs 的主成分分析的結(jié)果表明，絕大多數(shù)SNPs 都沒(méi)有顯示與群體結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)，相比之下，經(jīng)遺傳分化指數(shù)(finite state transducers，F(xiàn)ST)異常值分析，發(fā)現(xiàn)有691 個(gè)SNPs顯示出明顯高于預(yù)期的分化。通過(guò)BLAST 注釋?zhuān)b定到163 個(gè)基因，其中含有1 個(gè)以上的異常的SNPs 的基因有34 個(gè)。這些大量參與生物礦化、能量代謝、熱耐受性、疾病耐受性、低氧耐受性的基因，是未來(lái)可能使鮑增加適應(yīng)地理多樣性的遺傳變異的候選位點(diǎn)。

3.8 低氧脅迫對(duì)鮑DNA 損傷的影響

研究表明，低氧脅迫會(huì)抑制DNA 的修復(fù)，影響基因組DNA 的完整性[94]。觀察基因組DNA的完整性的方法之一是彗星實(shí)驗(yàn)(comet assay)，又稱(chēng)單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)(single cell gel electrophoresis,SCGE)[95-97]。其原理是將細(xì)胞及其核膜裂解后，核DNA 解旋，在電場(chǎng)作用下，DNA 由負(fù)極向正極遷移。在SCGE 電泳過(guò)程中，未受損的細(xì)胞的核DNA 因其分子量較大，在電場(chǎng)作用下的遷移距離較短，所以還停留在核基質(zhì)的范圍內(nèi)，形成圓形的圖像；而細(xì)胞中發(fā)生單鏈或雙鏈斷裂的DNA 在電場(chǎng)的作用下則會(huì)形成如彗星拖尾般的圖像。彗星尾巴較短，說(shuō)明DNA 存在單鏈斷裂的現(xiàn)象，因?yàn)殚L(zhǎng)鏈DNA 在瓊脂糖凝膠中的移動(dòng)距離相對(duì)較短[95-96]，單鏈斷裂的DNA 的修復(fù)相對(duì)容易，因?yàn)橥暾腄NA 鏈可以作為模板來(lái)指導(dǎo)受損DNA 鏈的糾正[97]。彗星尾巴較長(zhǎng)，則提示著DNA存在雙鏈斷裂的現(xiàn)象。雙鏈斷裂對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)特別危險(xiǎn)，因?yàn)閮蓷l鏈都被切斷，使損傷更難修復(fù)。這種損害會(huì)導(dǎo)致實(shí)際基因組DNA 的重排，這對(duì)動(dòng)物及其后代的危害更大[98]。

有報(bào)道指出，南非鮑的幼鮑和成鮑的基因組DNA 的完整性對(duì)DO 變化的反應(yīng)不同。在低氧脅迫下，南非鮑成鮑的DNA 損傷水平比幼鮑的高。幼鮑DNA 損傷水平在DO 的變化中沒(méi)有表現(xiàn)出任何變化的原因，可能與其在低氧脅迫下的抗氧化酶如SOD 的活性極顯著高于成鮑有關(guān)[22]，也可能與幼鮑修復(fù)DNA 損傷的能力較強(qiáng)有關(guān)[99]，或者是二者綜合作用的結(jié)果。成鮑無(wú)法預(yù)防和/或修復(fù)DNA 損傷，這可能是由于隨著年齡的增長(zhǎng)，修復(fù)DNA 損傷的能力下降所造成的，類(lèi)似的情況在其他物種的研究中已有報(bào)道[99-100]。低氧脅迫對(duì)鮑DNA 損傷的影響機(jī)制及其對(duì)鮑種群遺傳結(jié)構(gòu)的影響均有重要的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)意義，目前的研究較少，需要進(jìn)一步研究。

4 鮑低氧脅迫的預(yù)防調(diào)控措施

4.1 創(chuàng)造良好的養(yǎng)殖環(huán)境，控制合理的養(yǎng)殖密度

依據(jù)海域功能規(guī)劃，清退規(guī)劃外養(yǎng)殖，合理布局，逐漸向外海深海推進(jìn)，拓展養(yǎng)殖空間，緩解近海養(yǎng)殖壓力，從而使因筏架過(guò)密而導(dǎo)致水體交換緩慢的問(wèn)題得到有效的改善。為減少殘餌對(duì)水中DO 的影響，一方面應(yīng)投喂優(yōu)質(zhì)的餌料，乃至少投甚至不投餌料，這樣既可減少殘餌的產(chǎn)生，又可提高鮑的免疫力；另一方面應(yīng)降低養(yǎng)殖密度，同時(shí)開(kāi)展鮑參生態(tài)混養(yǎng)、鮑螺生態(tài)混養(yǎng)或“魚(yú)菜共生”(即在鮑養(yǎng)殖海域空出部分海域用于養(yǎng)殖海帶等藻類(lèi)，這樣既可增加溶解氧、凈化水質(zhì)，還可為鮑提供新鮮的餌料，降低養(yǎng)殖成本)，條件適合的還可在海區(qū)底部投放以海洋動(dòng)物糞便和藻類(lèi)為食的大型多毛類(lèi)經(jīng)濟(jì)物種如沙蠶等進(jìn)行多層次綜合養(yǎng)殖，以達(dá)到減少殘餌、保持水流的暢通、增加水中的溶解氧、減少水中的有害因子等目的。最后就是應(yīng)加強(qiáng)管理，如勤沖洗網(wǎng)籠，保持網(wǎng)籠水流暢通，特別是在高溫小潮水時(shí)，除了應(yīng)及時(shí)沖洗網(wǎng)籠外，還應(yīng)減少甚至停止投餌，以此來(lái)減少其耗氧量，乃至減少其攝食、食物消化所需能量以應(yīng)對(duì)脅迫。與此同時(shí)，若有配備增氧設(shè)備則應(yīng)開(kāi)啟，若沒(méi)有配備增氧設(shè)備的，也可通過(guò)開(kāi)動(dòng)船只使水體流動(dòng)起來(lái)，從而達(dá)到增氧的作用；做好海漂垃圾的收集以預(yù)防鮑養(yǎng)殖海區(qū)低氧脅迫的發(fā)生。而鮑工廠化養(yǎng)殖則應(yīng)采取加大微孔增氧的力度、加大換水量、增加換水和洗池的次數(shù)、及時(shí)分苗降低養(yǎng)殖密度等措施來(lái)減輕低氧脅迫對(duì)養(yǎng)殖鮑的危害程度，在換水、洗池、分苗等的過(guò)程中需要注意的是干露的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免鮑產(chǎn)生低氧脅迫反應(yīng)。此外，也應(yīng)加強(qiáng)日常DO 的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)低氧脅迫時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。若出現(xiàn)大規(guī)模死亡現(xiàn)象，則應(yīng)將死亡的鮑及時(shí)挑出并進(jìn)行無(wú)害化處理，避免死亡的鮑在水中腐敗，消耗水中的DO，從而為鮑創(chuàng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境。

4.2 做好防范，避開(kāi)赤潮

每年的4—10 月是赤潮的多發(fā)期。發(fā)生赤潮時(shí)，除了可采取將吊養(yǎng)的鮑移到潮流暢通的、無(wú)赤潮的海區(qū)養(yǎng)殖外，也可采取將網(wǎng)籠搬至陸地工廠化水泥池中進(jìn)行暫養(yǎng)等措施，若是條件不足的或是吊養(yǎng)的鮑籠不可移動(dòng)的，則應(yīng)采取將鮑籠下沉等措施，以減少赤潮對(duì)鮑的影響。

4.3 養(yǎng)殖優(yōu)良新品種，把好苗種質(zhì)量關(guān)

傳統(tǒng)的鮑養(yǎng)殖品種由于多年來(lái)未加選育的近親繁殖，導(dǎo)致其抗逆性狀退化，因此，應(yīng)積極開(kāi)展新品種的培育與推廣?！按筮B1 號(hào)”雜交鮑、“東優(yōu)1 號(hào)”雜色鮑、綠盤(pán)鮑及西盤(pán)鮑是目前鮑已通過(guò)國(guó)審的新品種。在2015—2017 年筆者參與開(kāi)展的三種鮑(綠盤(pán)鮑、西盤(pán)鮑、皺紋盤(pán)鮑)海區(qū)渡夏養(yǎng)殖的比較實(shí)驗(yàn)中，綠盤(pán)鮑和西盤(pán)鮑表現(xiàn)出了生長(zhǎng)快、抗病力強(qiáng)、抗高溫等優(yōu)良性狀[101]。但目前鮑育種主要關(guān)注于其生長(zhǎng)性狀，亟需開(kāi)展以抗逆性狀為育種目標(biāo)的新品種選育。

5 展望

鮑在每年的8—9 月極易出現(xiàn)低氧脅迫的現(xiàn)象，這可能與此階段不僅是潮水最小的月份，也是水溫最高的月份有關(guān)。在低氧脅迫下，鮑的生理生化會(huì)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致其生長(zhǎng)、發(fā)育變緩或停止，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)引起鮑的大量死亡，顯然，低氧脅迫已成為阻礙鮑養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要外部環(huán)境因子，并已引起科研人員的廣泛關(guān)注。雖然科研人員已經(jīng)從鮑的生長(zhǎng)與存活、代謝和酶的活性等生理生化指標(biāo)、免疫機(jī)能、脅迫響應(yīng)基因及其表達(dá)調(diào)控等不同層次探討了鮑低氧脅迫的響應(yīng)機(jī)制，但由于水中的DO 不僅會(huì)對(duì)鮑產(chǎn)生影響，也會(huì)對(duì)水中的pH、氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽等化學(xué)因子的含量產(chǎn)生影響，而水中的這些化學(xué)因子含量的多寡也會(huì)對(duì)鮑產(chǎn)生重大的影響。另外，高溫脅迫也會(huì)加深低氧脅迫對(duì)鮑的影響。在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，鮑的生理活動(dòng)增加，其需要更多的能量和氧氣。另一方面，隨著溫度的升高，水中的DO 會(huì)降低。當(dāng)鮑的DO 需求量多于水中DO 供應(yīng)量時(shí)，鮑就會(huì)產(chǎn)生低氧脅迫反應(yīng)，其代謝由有氧代謝轉(zhuǎn)為無(wú)氧代謝。目前已有很多關(guān)于溫度和低氧聯(lián)合作用對(duì)鮑影響的報(bào)道[102-103]，有學(xué)者認(rèn)為低氧脅迫會(huì)限制鮑的耐熱性能[104]，更有人認(rèn)為低氧脅迫和高溫脅迫對(duì)鮑的代謝的影響可能存在重疊[34,41,53]。此外，也有學(xué)者開(kāi)展酸化與低氧聯(lián)合脅迫對(duì)紅鮑的影響的研究，發(fā)現(xiàn)酸化與低氧脅迫對(duì)鮑的影響之間有很強(qiáng)的交互作用[105]。因此，下一步還應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)中的綜合因子對(duì)鮑的影響的研究。另一方面，由于環(huán)境條件也會(huì)對(duì)鮑的抗應(yīng)激能力產(chǎn)生影響，優(yōu)良的環(huán)境有利于提高鮑的抗應(yīng)激能力，減少養(yǎng)殖鮑死亡的發(fā)生，故此，也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)養(yǎng)殖環(huán)境的改善和優(yōu)化的研究。此外，種質(zhì)退化也是鮑夏季大量死亡發(fā)生的一個(gè)重要原因。為了鮑養(yǎng)殖業(yè)的綠色健康可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)加快新品種的選育，尤其是耐低氧新品種的選育。在選育方面除了采用傳統(tǒng)的雜交育種等方法外，也應(yīng)重視新育種技術(shù)的選擇應(yīng)用，特別是隨著全基因組時(shí)代的到來(lái)，應(yīng)積極采用全基因選擇育種、基因組編輯等先進(jìn)技術(shù)培育耐低氧的新品種，以促進(jìn)鮑養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

（作者聲明本文無(wú)實(shí)際或潛在的利益沖突）