摘要
表型可塑性是指同一基因型在不同环境下产生多种表型，能够帮助物种快速响应环境变化。全球气候变化背景下，低海拔物种逐渐向高海拔地区扩散。环境氧分压不随气候发生周期性变化。面对持续性的低氧压力，在物种向高海拔拓殖的过程中，表型可塑性如何促进动物对高原低氧环境的响应，仍需进一步研究。本研究以近期拓殖到青藏高原的黄胸鼠（Rattustanezumi）为研究对象，通过低压氧舱模拟高海拔（3200米）的低压低氧环境，开展低氧习服实验。该研究通过模拟黄胸鼠拓殖至高原的早期低氧响应阶段，通过生理表型变化与转录表达调控的联合分析，探讨表型可塑性如何促进黄胸鼠拓殖高海拔低氧环境的响应 研究结果显示，急性低氧处理可使低海拔黄胸鼠在呼吸、循环、能量代谢以及神经-激素调控等多方面产生一定的表型变化。低氧压力下，黄胸鼠的血液氧分压降低；心脏、肺脏及心肌纤维有增大趋势；血红蛋白浓度、红细胞压积显著增高。这种表型变化可促进氧气的传输、扩散效率。低氧刺激下，黄胸鼠的进食量及体重发生下降，雄性较雌性下降明显。黄胸鼠的静息代谢率、心肌线粒体大小、棕色脂肪组织大小均有一定的增大趋势。其中棕色脂肪组织性别差异显著，雄性较雌性更加明显，但黄胸鼠的体表温度无显著变化。以上结果表明低氧对黄胸鼠的能量代谢产生显著影响。作为参与黄胸鼠神经-体液调节的重要器官，测定肾上腺组织变化，结果显示组织有一定的增大且雌性显著增加。 为解析表征变化的调控机制，对黄胸鼠的心脏、肺脏、下丘脑、垂体、肾上腺进行转录组测序。低氧压力下，下丘脑作为神经-体液调节的中心，可对环境低氧产生显著的反应，进而调控黄胸鼠的呼吸循环与能量代谢过程。低氧应激源可促使下丘脑-垂体-肾上腺轴释放皮质激素，调控机体的生理代谢过程。环境中氧分压的降低，会导致黄胸鼠的心肺系统发生血管收缩的调控变化，促进氧气循环。器官代谢依赖碳水化合物，可为循环过程高效供能。同时红细胞酶活变化影响血氧结合效率。这种转录水平的调控可提升低氧下的氧气级联扩散。同时温度的高敏感性使得黄胸鼠在低氧下激活其棕色脂肪组织组织转录水平变化，调控机体产热。这种产热活动的调控存在显著的雌雄差异。同时性别差异还表现肾上腺的表达调控过程，雌雄对昼夜节律的调控差异可能使激素产生过程不同，进而造成雌性组织变化差异。 本研究通过急性低氧习服试验、整合表型改变与转录调控变化的综合分析，揭示表型可塑性在黄胸鼠低氧适应过程中的促进机制，研究结果脊椎动物如何快速响应环境变化提供基础数据和案例。
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