受温度、季节、天气等不确定的自然因素或富营养化、放养密度高等人为因素的影响,鱼类所处水环境氧浓度变化十分剧烈和频繁,时常面临低氧环境。研究发现,鱼类已进化出了复杂的生理生化系统以适应水环境低氧引起的应激反应,而严重的急性低氧会导致鱼类短时间内大量窒息死亡,这也是引起“泛塘”的主要原因之一。硬骨鱼类是研究低氧应激的良好模型,了解其低氧胁迫的生理调节机制,更有助于水产养殖业的健康可持续发展。杂交黄颡鱼“黄优1号”是雌性黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco,♀)和雄性瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli,♂)的杂交后代,因其口感鲜美、无肌间刺、营养价值高等特点,已成为我国重要的淡水养殖品种之一。目前,国内外围绕该鱼抗菌、温度耐受和营养评价等方面展开了研究,但是针对其重要的生态影响因子“低氧”的研究少有报道。因此,本文以杂交黄颡鱼“黄优1号”为研究对象,重点研究了该鱼在急性低氧胁迫(0 h,1.5 h,4 h,6.5 h;0.7±0.05 mg/L)和复氧(1.5 h,4 h,6.5 h;7.29±0.40 mg/L)条件下生理指标的变化。研究结果可为该鱼集约化健康养殖提供有价值的参考资料,也为今后开展鱼类耐低氧新品种选育提供一定的理论依据。其具体研究结果如下:(1)低氧胁迫和恢复对杂交黄颡鱼“黄优1号”氧传感蛋白相关基因的影响杂交黄颡鱼“黄优1号”的浮头点和窒息点分别为0.55 mg/L和0.25 mg/L,采用略高于浮头点的氧浓度作为低氧胁迫阈值(0.7±0.05 mg/L),使该鱼处于稳定的低氧胁迫状态。首先利用qRT-PCR技术检测其氧传感蛋白相关基因在该鱼不同组织的表达分布,结果显示:HIF-1α、HIF-2α、HIF-1β、PHD2、Vhl和FIH-1基因在肠、肝脏、肌肉、脾脏、心脏、鳃、大脑和前肾组织都有表达,其中HIF-1α和PHD2在肝脏组织表达最高,HIF-1β、HIF-2α、Vhl和FIH-1在心脏组织表达最高。然后对低氧胁迫和复氧下杂交黄颡鱼“黄优1号”的大脑和肝脏组织基因表达进行比较分析,发现氧传感蛋白相关基因的表达量在低氧胁迫时均显著上调(P<0.05),而复氧时呈现下降趋势。最后利用Western Blot技术对该鱼大脑和肝脏组织FIH-1蛋白的时序表达进行分析,其蛋白表达量均在低氧胁迫6.5 h时达到峰值(P<0.01),复氧时其表达量逐渐下降至常氧水平。结果表明低氧胁迫诱导了杂交黄颡鱼“黄优1号”的氧传感蛋白相关基因表达量上调,在复氧过程中逐渐恢复到正常水平。(2)低氧胁迫恢复对杂交黄颡鱼“黄优1号”呼吸代谢相关基因的影响利用qRT-PCR技术检测杂交黄颡鱼“黄优1号”呼吸代谢相关基因在不同组织的表达分布,结果显示:HK1、PFK和PGK1在心脏组织表达最高,CS、PGAM2和SDH在肌肉组织表达最高,而LDH的表达量最高则出现在前肾组织。通过对低氧胁迫和复氧下杂交黄颡鱼“黄优1号”的大脑和肝脏组织呼吸代谢基因的表达进行比较分析,发现HK1、PFK、PGK1、LDH和PGAM2(糖酵解代谢相关基因)的表达量在低氧6.5 h显著高于对照组(P<0.05),在复氧过程中恢复至常氧水平。肝脏中与TCA循环相关的CS的表达量在低氧条件下变化不明显,在复氧过程中CS的表达量显著增加,在复氧6.5 h达到峰值(P<0.05)。肝脏组织SDH的表达量在低氧4 h时显著低于对照组(P<0.05),复氧期间SDH表达量增加,在复氧1.5 h达到峰值(P<0.001)。在低氧条件下,脑组织CS和SDH的表达量与对照组无明显差异,复氧时上调(P<0.05)。以上结果表明:杂交黄颡鱼“黄优1号”可能为了应对低氧和复氧下能够进行正常生命活动获取能量所做出的代谢改变,代谢模式由有氧呼吸至无氧呼吸转变。(3)低氧胁迫和恢复对杂交黄颡鱼“黄优1号”氧化应激相关基因的影响利用qRT-PCR技术检测了杂交黄颡鱼“黄优1号”氧化应激相关基因在不同组织的表达分布,结果显示:杂交黄颡鱼“黄优1号”氧化应激相关的基因在肠、肝脏、肌肉、脾脏、心脏、鳃、大脑和前肾组织都有表达。其中SOD1和CAT在肝脏组织表达最高,SOD2在肌肉组织表达最高,GSH-Px在脾组织表达最高。同时对低氧胁迫和复氧条件下大脑和肝脏氧化应激相关基因表达进行比较分析,发现在低氧条件下,与氧化应激相关的基因(SOD1、SOD2、GSH-Px和CAT)的表达量在低氧6.5 h时显著高于对照组(P<0.05),在复氧6.5 h时恢复至常氧水平。肝脏组织SOD、CAT的酶活性和MDA的峰值出现在复氧1.5 h(P<0.05),血清SOD、GSH-Px的酶活性和MDA的峰值也出现在复氧1.5 h(P<0.05)。由此可知杂交黄颡鱼“黄优1号”的肝脏和血清在低氧6.5 h出现了脂质过氧化现象,而抗氧化系统防御在低氧4 h已部分启动,暗示着该鱼在低氧过程中提前提高机体的抗氧化能力以应对复氧带来的氧化应激损伤,同时复氧过程中过氧化现象和抗氧化能力极显著增高。(4)低氧胁迫和恢复对杂交黄颡鱼“黄优1号”细胞凋亡相关基因的影响利用qRT-PCR技术检测了杂交黄颡鱼“黄优1号”细胞凋亡相关基因在不同组织的表达分布,结果显示细胞凋亡相关基因在大脑、肝脏、前肾、心脏、鳃、肠、脾脏和肌肉8个组织均有表达,其中Apaf-1、Bax、Caspase 3、Caspase 9、Cyt C和p53在脾组织表达较高,而Bcl-2在前肾组织表达最高。在低氧条件下,杂交黄颡鱼“黄优1号”的肝和脑组织Caspase 3、Caspase 9、Apaf-1、Bax和p53的表达量与对照组相比显著增加(P<0.05),Cyt C和Bcl-2的表达量与对照组相比显著降低(P<0.05)。大脑Bax蛋白的表达量在低氧6.5 h时到达峰值(P<0.01),在复氧6.5 h时已恢复至常氧水平。肝Bax蛋白的表达量在低氧4 h时显著高于对照组(P<0.01),复氧后与对照组相比仍处于高水平。由此推断低氧和恢复过程中杂交黄颡鱼“黄优1号”产生氧化应激损伤,同时细胞有氧代谢受阻转变为无氧呼吸,其正常的细胞功能受到影响,这可能是引起细胞凋亡的原因之一。