摘要
气候变化对生物的影响广泛存在于各个气候带和生境内，对热带物种的影响尤为显著。温度作为一种重要的非生物因素，对动物的生长发育、代谢、繁殖等方面都可能产生影响。变温动物由于其自身热调节能力弱，对温度条件的差异尤为敏感。热带爪蟾（Xenopus tropicalis）属负子蟾科(Pipidae)、爪蟾属（Xenopus），终生生活在水中，是爪蟾属下唯一一个是二倍体基因组的物种。由于其繁殖周期短、体型小、产卵量大，现已作为一种理想的模式生物被广泛应用于遗传学、细胞生物学、发育生物学等领域的研究中，是被研究得最充分的蛙类。热带爪蟾基因组与人类基因组有很多共性，对该物种的研究有助于更好地解析人类疾病的分子机制。此外，两栖动物对环境和食物的变化及其敏感，可以作为前哨生物。 因此，研究热带爪蟾对不同温度条件的响应机制可以为世界上两栖动物持续快速衰减原因的探究提供线索，有助于生物多样性的保护。动物与其共生微生物之间存在密切联系，两者之间相互影响，共同维持稳态。然而目前对于热带爪蟾肠道微生物的研究还不充分。本研究主要采用控制单一变量的方式，最大程度减少自然条件下伴随温度变化的变量（如:饮食、生境等）引起的干扰，以RNA-seq及扩增子高通量测序为主要技术手段，结合表型数据，探究不同温度条件对热带爪蟾及其共生微生物的影响，从不同水平解析热带爪蟾对不同温度条件的适应方式。具体研究内容总结如下: (1)通过形态学等指标对生物样本个体进行聚类分析，结果发现:在组织学及形态学水平上，雌雄个体呈现出明显的二型性;此外，在同一性别中，温度变化均可影响生物的组织形态特征，温度变化后处于相同条件的个体更加相似。这表明:在该水平上，当前因素比历史因素具有更大影响。两栖动物对温度条件非常敏感，即便是轻微的温度条件差异也可引起热带爪蟾不同形态学和组织学水平的显著改变。温暖环境下成体具有较小的体型，这可能使雌性的怀卵量减少，进而导致种群繁殖能力下降。不同处理组之间两两比较发现:对于雌性，脂肪体质量、骨密度、前肢长、小肠质量等指标在不同温度处理组之间呈现显著差异;对于雄性，体重、骨密度、脑质量、结肠质量、脂肪体质量、心脏质量、后肢长、小肠质量、肝脏质量、肺质量、头体长都有显著差异。由此推测:雄性个体可能对温度更加敏感。 (2)转录组水平上，脑组织样本个体差异小，且远离外周器官。肝脏转录组具有明显的性二型特征，这可能和肝脏合成类固醇激素有关。脑、心脏、小肠、肌肉组织中，当前环境温度对转录组特征可能起到更多的决定作用（早期温度对雌性个体小肠的影响可能具有持续作用）。不论是雌性还是雄性，不同环境条件下个体各器官基因具有不同的表达模式。整体而言，雄性具有更多对温度条件响应的基因。同一器官中，当前温度诱导产生的差异基因个数大多多于历史因素延续产生差异基因数目。尽管不同器官、不同性别所富集的功能存在不同，但主要集中在能量代谢和免疫方面，如:糖代谢、脂代谢、炎症反应、B细胞信号通路、趋化因子信号通路等。 (3)在肠道微生物方面，宿主的肠道微生物、食物及养殖水体的微生物具有不同的群落结构和组成。在肠道中占主导地位的分类群通常在水和食物中丰度较低，这说明宿主消化道对外来微生物具有选择作用。根据系统发育距离，温度可能影响肠道微生物群的β多样性，而不是α多样性。不同环境温度下热带爪蟾肠道微生物群落丰度存在差异，如:Verrucomicomicrobia、Proteobacteria、Akkermansia、Alcaligenaceae，Enterobacteriaceae、Acinetobacte等，这些微生物类群大都与能量代谢或宿主免疫力有关。 以上研究结果有助于理解生物对不同环境条件的适应性变化和表型可塑性，对预测生物在环境变化选择下的分布、种群动态规律和进化方向，对评估气候变化对热带地区变温动物的影响具有重要意义。
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