高云濤，高云紅，李明月，王嘉偉，孟 振，關(guān)長濤,3，賈玉東,3*

(1.上海海洋大學(xué)，水產(chǎn)科學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心 上海 201306；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室，山東 青島 266237；3.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071)

溶解氧是影響包括魚類在內(nèi)的大部分水生生物生存和繁衍的重要環(huán)境因子[1-2]。魚類作為物種多樣的高等水生生物，為適應(yīng)水環(huán)境中溶解氧含量變化，在進(jìn)化和繁衍過程中，形成了不同應(yīng)答模式和適應(yīng)性調(diào)控機(jī)制，通過一系列行為、生理和組織結(jié)構(gòu)變化，如改變呼吸模式、增強(qiáng)血氧親和力等，獲取充足的氧氣或者限制組織對氧氣的需求以降低能量消耗，從而維持正常生理功能[3-4]，不同魚類低氧耐受能力存在顯著差異[5]。臨界氧分壓(critical oxygen tension，Pcrit)和失去平衡點(loss of equilibrium，LOE)是被廣泛應(yīng)用于評價魚類低氧耐受能力的有效指標(biāo)[6]，Pcrit和LOE 越低，表明魚類低氧耐受能力越強(qiáng)，反之則越弱。對大多數(shù)魚類而言，5 mg/L 溶解氧含量可滿足其正常生長和生命活動，4.5 mg/L 溶解氧含量即會嚴(yán)重阻礙其生長發(fā)育，缺氧生理耐受閾值約為2 mg/L或更低[7]。魚類還可以通過改變運動和呼吸等行為，調(diào)整血液生理生化指標(biāo)來達(dá)到適應(yīng)低氧環(huán)境、代謝補償?shù)哪康腫8-9]，如葡萄糖、皮質(zhì)醇等[10]。此外，低氧環(huán)境下，魚類還可以通過鰓組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變，如增加鰓小片長度(secondary lamellar length,SLL)、間距(interlamellar distance,ID)、周長(perimeter)等方式增大鰓組織與氧氣接觸面積，從而攝取更多的氧氣，增強(qiáng)自身低氧耐受性[4]。因此，魚類在應(yīng)對低氧環(huán)境脅迫時，可通過一系列行為、生理和結(jié)構(gòu)改變，以提高自身適應(yīng)環(huán)境低氧變化的能力。

許氏平鲉(Sebastes schlegelii)是我國北方沿海增殖放流、深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的主選品種之一[11-12]。隨著許氏平鲉增養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)者們在其種苗繁育、生長調(diào)控和免疫抗性等方面進(jìn)行了深入研究[13-14]，同時對許氏平鲉全基因組進(jìn)行了注釋解析[15]。此外，環(huán)境是影響許氏平鲉養(yǎng)殖的關(guān)鍵因素之一。面對全球變暖導(dǎo)致的海水溫度逐年升高，高溫導(dǎo)致水中溶解氧含量逐漸下降，缺氧是水產(chǎn)養(yǎng)殖面臨的嚴(yán)峻考驗。許氏平鲉作為重要的經(jīng)濟(jì)魚類，水中溶解氧含量的改變易導(dǎo)致其出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)[16-17]，因此急需研究溶解氧含量的改變對許氏平鲉的影響。張亞晨等[18]發(fā)現(xiàn)了水體溶解氧含量低于4.0 mg/L 時，許氏平鲉出現(xiàn)顯著的脅迫反應(yīng)。Mu 等[19]也證實急性低氧應(yīng)激[(4.48±0.25) mg/L]顯著誘導(dǎo)了許氏平鲉熱休克蛋白70 表達(dá)水平上調(diào)和甲狀腺激素升高，上述相關(guān)研究并未對許氏平鲉低氧耐受生理閾值進(jìn)行界定和詳細(xì)闡述，沒有明確許氏平鲉低氧耐受關(guān)鍵點(Pcrit和LOE)溶解氧值，也未從組織學(xué)角度說明低氧對許氏平鲉的影響，同時低氧對許氏平鲉行為和生理機(jī)能的影響尚不完善。在許氏平鲉增養(yǎng)殖過程中缺乏科學(xué)的行為、生理和組織學(xué)依據(jù)，不能對許氏平鲉養(yǎng)殖提供準(zhǔn)確的預(yù)警溶解氧含量，給苗種和成魚養(yǎng)成以及增殖放流造成隱患。鑒于此，本研究通過檢測許氏平鲉Pcrit、LOE、氣體交換率(proportion available gas exchange,PAGE)和呼吸頻率以明確其低氧耐受能力，查明低氧脅迫和恢復(fù)過程中許氏平鲉血液生理生化指標(biāo)和鰓組織結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，探討其對低溶解氧的適應(yīng)性。相關(guān)結(jié)果可為實際養(yǎng)殖提供低氧預(yù)警機(jī)制，減少因氧氣含量下降而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用許氏平鲉為煙臺開發(fā)區(qū)天源水產(chǎn)有限公司提供，體質(zhì)健康、活力旺盛、規(guī)格整齊，平均體長(21.00±6.00) cm，平均體重(88.01±5.34)g。實驗桶(15 尾/桶，90 L)中暫養(yǎng)2 周，暫養(yǎng)期間保持正常流水(水流量大于1 000 mL/min)，養(yǎng)殖水溫18 °C，鹽度30，pH 值7.85，溶解氧含量(8.73±0.36) mg/L，氨氮濃度小于0.1 mg/L，自然光照610～630 lx。每天分別在9:00 和16:00 按照體重的3 %投喂商品化顆粒飼料(海童，中國濰坊三通生物工程有限公司)，充分?jǐn)z食后及時清除殘餌和糞便，實驗前1 天停止投喂。實驗過程中操作人員嚴(yán)格遵守實驗動物倫理規(guī)范，并按照中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所倫理委員會制定的規(guī)章制度執(zhí)行。

1.2 實驗設(shè)計

低氧耐受能力實驗 實驗參考封閉靜水式方法，并進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，取3 個實驗桶，用塑料布將實驗桶密封，實驗開始時關(guān)閉循環(huán)水系統(tǒng)，做隔絕空氣處理。通過溶氧儀(AZ86031 型，鑫恒)自動監(jiān)測、記錄水體中溶解氧含量變化，根據(jù)體重和溶解氧變化計算實驗魚代謝率MO2[mg/(kg·h)]：

式中，[O2]t1為監(jiān)測時間點t1時的溶解氧含量(mg/L)；[O2]t2為t2時溶解氧含量(mg/L)；V為實驗桶的總體積減去魚的體積；t為時間點t1和t2的時間間隔(6 min)；BW 為實驗魚的體重(kg)。

Pcrit表示隨溶解氧含量下降，魚類不能維持其代謝率時的水體溶解氧含量，該值大小與魚類低氧耐受能力呈反比，即Pcrit越大，魚類耐低氧能力越弱，反之越強(qiáng)。將代謝率和溶解氧含量做圖，采用雙線法找到MO2隨溶解氧含量下降而出現(xiàn)的顯著下降拐點，即為Pcrit[20]。

監(jiān)測記錄水體溶解氧含量變化的同時，透過塑料薄膜觀察實驗魚游泳和呼吸行為，并隨機(jī)抽取3 尾魚，記錄每分鐘實驗魚鰓蓋開合次數(shù)，實驗魚鰓蓋1 次開合計為1 次，統(tǒng)計呼吸頻率(次/min)。當(dāng)實驗魚到達(dá)LOE 點時(側(cè)翻，腹部朝上)，記錄下此時溶解氧含量。

低氧脅迫和恢復(fù)實驗 在明確實驗魚Pcrit和LOE 的基礎(chǔ)上，設(shè)置1 個對照組(C)和4個處理組，每個處理組3 個平行，共計15 個養(yǎng)殖桶(60 L)，每個養(yǎng)殖桶放9 尾魚。對照組正常流水，處理組關(guān)閉循環(huán)水系統(tǒng)，并用塑料布密封，做隔絕空氣處理，桶內(nèi)放置溶氧儀(AZ86031 型，鑫恒)監(jiān)測記錄水體溶解氧含量，當(dāng)實驗魚全部出現(xiàn)失衡現(xiàn)象后，去除密閉用塑料布，重新打開循環(huán)水系統(tǒng)，20 min 內(nèi)將水體溶解氧含量恢復(fù)至正常水平，持續(xù)24 h 結(jié)束實驗。實驗前將對照組取樣，實驗過程中分別在Pcrit、LOE 和恢復(fù)正常溶解氧含量12 h (R12)和24 h (R24)時采集9 尾魚的血液和鰓組織。實驗期間，觀察許氏平鲉在低氧脅迫和恢復(fù)正常溶解氧過程中的游泳及呼吸行為變化，統(tǒng)計其呼吸頻率。

1.3 血液樣品采集與處理

血液樣本采集，每組平行樣本隨機(jī)抽取3 尾魚，共9 尾，取樣時迅速將實驗魚撈起并立即放入濃度為200 mg/L 的MS-222 海水中深度麻醉(觸碰15 s 無反應(yīng))，尾靜脈采血。采血注射器及離心管均用20 μL 濃度為1%的肝素鈉溶液浸潤，烘干、冷卻后使用。采集血液樣本分為2 份，一份在4 °C、3 000 r/min 條件下離心10 min 制備血漿，-80 °C 保存，用于檢測皮質(zhì)醇、葡萄糖；另一份直接用于檢測血液生理指標(biāo)[紅細(xì)胞數(shù)目(RBC)、白細(xì)胞數(shù)目(WBC)、血紅蛋白(Hb)和紅細(xì)胞積壓(HCT)]。

1.4 血液樣品分析

RBC、WBC、Hb、HCT 采用邁瑞全自動血液細(xì)胞分析儀(BC-2800 vet)檢測。血漿皮質(zhì)醇采用放射免疫分析法(碘[125I]皮質(zhì)醇放射免疫分析藥盒)進(jìn)行檢測。葡萄糖測定試劑盒(微板法，F(xiàn)006-1-1)購自南京建成生物工程研究所，操作方法參照試劑盒說明書。

1.5 鰓組織石蠟切片與光學(xué)顯微鏡

完整取出“血液樣品采集與處理”中采集完血液樣品的實驗魚右側(cè)第2 片鰓組織，沿鰓絲修成若干小塊后將鰓組織放于4 %多聚甲醛(G1101，塞維爾生物科技有限公司)保存液中固定1 周。固定好的鰓組織經(jīng)過酒精梯度脫水、二甲苯透明、石蠟包埋(KH-BL，闊海醫(yī)療)后，用切片機(jī)(KHQ330，闊海醫(yī)療)連續(xù)切片，切片厚度為5 μm，再用蘇木精-伊紅(G1120，索萊寶)進(jìn)行染色，中性樹脂膠封片，放于顯微鏡(DM500，LEICA)載物臺上觀察。分析方法參考Nero 等[21]的方法并稍作修改。統(tǒng)一取許氏平鲉右側(cè)第2 片鰓的中間部分鰓絲進(jìn)行切片，采用中倍鏡(100 倍)隨機(jī)挑選5 條鰓絲，在鰓絲中部隨機(jī)挑選2 片鰓小片(共10 片)，用測微尺分別測量其SLL、鰓小片寬度(SLW)、ID 和周長值用于分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，并通過測量數(shù)據(jù)計算出鰓小片氣體交換率 PAGE(%)[21]：

式中，SLL 為呼吸面鰓小片長度，BET 為鰓小片基質(zhì)厚度(basal epithelial thickness,BET)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用“雙線法”，將代謝率和溶解氧含量做圖，分別用兩條線表示代謝率變化趨勢，找到MO2隨溶解氧含量變化而出現(xiàn)的拐點，即為Pcrit。

實驗數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，利用SPSS 16.0 軟件單因素方差分析(One-Way ANOVA)進(jìn)行檢驗，并采用Tukey 氏多重比較分析不同溶解氧含量下許氏平鲉重要指標(biāo)的差異，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 許氏平鲉低氧耐受能力和低氧行為反應(yīng)

根據(jù)“雙線法”做圖統(tǒng)計，得出許氏平鲉Pcrit水體溶解氧含量為(3.96±0.11) mg/L。LOE 水體溶解氧含量為(2.60±0.21) mg/L。正常溶解氧狀態(tài)下，實驗魚在水底保持靜止?fàn)顟B(tài)或進(jìn)行規(guī)律性游動，隨著水體中溶解氧含量逐漸降低，實驗魚逐步由底層向上層游動，同時呼吸頻率加快 (圖1)。

圖1 許氏平鲉臨界氧分壓(a)與溶解氧含量&呼吸頻率的變化(b)圖中不同小寫字母表示差異顯著(P＜0.05)，下同。Fig.1 Critical oxygen partial pressure of S.schlegelii (a) and dissolved oxygen consumption & respiratory rate (b)Different small letter superscripts mean significant differences (P＜0.05),the same below.

2.2 低氧脅迫對許氏平鲉血液葡萄糖、皮質(zhì)醇的影響

隨著水體中溶解氧含量下降，實驗魚血漿皮質(zhì)醇含量逐漸升高，并在LOE 處達(dá)到最高(P＜0.05)?；謴?fù)正常溶解氧含量后，血漿皮質(zhì)醇含量逐漸降低，在恢復(fù)溶解氧24 h 時降到最低(圖2-a)，與對照組無顯著差異。隨著水體中溶解氧含量下降，血漿葡萄糖含量呈先升后降的變化趨勢，在Pcrit顯著升高(圖2-b) (P＜0.05)，但在LOE 處葡萄糖含量顯著下降(P＜0.05)，隨后恢復(fù)正常溶解氧含量直至實驗結(jié)束，葡萄糖含量無顯著變化。

圖2 低氧應(yīng)激和恢復(fù)正常溶解氧過程中許氏平鲉血漿皮質(zhì)醇(a)和葡萄糖(b)濃度變化1.對照組，2.臨界氧分壓(Pcrit)，3.失去平衡點(LOE)，4.恢復(fù)正常氧含量12 h，5.恢復(fù)正常氧含量24 h，下同。Fig.2 Changes of plasma glucose (a) and cortisol (b) content in S.schlegelii during hypoxia and reoxygenation1.control,2.critical oxygen partial pressure (Pcrit),3.loss of equilibrium (LOE),4.12 h after reoxygenation,5.24 h after reoxygenation,the same below.

2.3 低氧脅迫對許氏平鲉血液生理指標(biāo)的影響

低氧環(huán)境對許氏平鲉血液生理指標(biāo)影響如表1 所示，RBC 在低氧脅迫和恢復(fù)正常溶解氧過程中無顯著變化(P＞0.05)，而WBC、Hb 和HCT都呈先升后降趨勢。WBC、Hb 和HCT 在Pcrit和LOE 顯著升高，在LOE 處達(dá)到最高濃度(P＜0.05)，恢復(fù)正常溶解氧之后，WBC 濃度逐漸降低，在恢復(fù)24 h 時降至最低。

表1 低氧和恢復(fù)過程中許氏平鲉血液生理指標(biāo)的變化Tab.1 Changes of blood physiological indexes of S.schlegelii during hypoxia and reoxygenation

2.4 低氧脅迫對許氏平鲉鰓組織的影響

鰓組織切片顯示，正常狀態(tài)下許氏平鲉鰓絲和鰓小片形態(tài)完整，鰓小片在鰓絲上整齊分布。隨著水中溶解氧含量降低，許氏平鲉鰓組織出現(xiàn)不同程度病變，包括鰓小片基質(zhì)肥大、增生、末端膨大和上皮細(xì)胞水腫等(圖版)。在水中溶解氧含量達(dá)到Pcrit和LOE 點時，鰓小片基質(zhì)肥大、增生、杵狀比例顯著增加，恢復(fù)正常溶解氧12 h 時，3 種鰓組織形態(tài)比例顯著降低，至恢復(fù)正常溶解氧24 h 時降至正常比例。鰓小片上皮細(xì)胞水腫比例在LOE 點處顯著增高，至恢復(fù)正常溶解氧12 h 時降至正常比例(圖3)。

圖3 低氧應(yīng)激和恢復(fù)正常溶解氧過程中許氏平鲉鰓組織形態(tài)比例“*”表示組間鰓組織形態(tài)變化比例差異顯著(P＜0.05)。Fig.3 Morphological proportions of gill tissues during hypoxia and reoxygenation in S.schlegelii“*” indicates a significant difference (P＜0.05).

正常狀態(tài)下，鰓小片呈柳葉狀向鰓絲兩側(cè)伸展，隨著水中溶解氧含量下降，SLL、SLW 和周長增加，至LOE 時達(dá)到最大值(P＜0.05)?；謴?fù)正常溶解氧12 h 后，SLL、SLW 和周長逐漸變小，恢復(fù)正常溶解氧24 h 時各項指標(biāo)恢復(fù)正常。SLW隨水中溶解氧含量下降而減小，至LOE 時達(dá)最小，在恢復(fù)正常溶解氧階段SLW 逐漸增加，至恢復(fù)正常溶解氧24 h 時與對照組無顯著差異(圖4)。

圖4 低氧應(yīng)激和恢復(fù)正常溶解氧過程中許氏平鲉鰓小片SLL、SLW、ID 及周長的變化Fig.4 Changes of SLL,SLW,ID and perimeter during hypoxia and reoxygenation in S.schlegelii

圖版 低氧應(yīng)激和恢復(fù)正常溶解氧過程中許氏平鲉鰓組織的形態(tài)變化細(xì)箭頭.鰓小片基質(zhì)肥大；粗箭頭.鰓小片基質(zhì)增生；五角星.鰓小片上皮細(xì)胞水腫；三角.鰓小片末端膨大；GL.鰓小片；GF.鰓絲；SLL.鰓小片長度；SLW.鰓小片寬度；ID.鰓小片間距；P.周長；L.長度；W.寬度。Plate Changes of gill histomorphology during hypoxia and reoxygenation in S.schlegeliiThin arrow.hypertrophy of branchial lamellar matrix;thick arrow.lamellar matrix hyperplasia;pentacle.edema of epithelial cells in gill lamella;triangle.expansion of the end of the branchial lamella;GL.gill lamella;GF.gill filaments;SLL.length of secondary lamella;SLW.width of secondary lamella;ID.interlamellar distance;P.perimeter;L.length;W.width.

實驗魚鰓組織氣體交換率和呼吸頻率隨水中溶解氧含量減小而逐漸升高，至LOE 時達(dá)到最高(P＜0.05)?；謴?fù)正常溶解氧24 h 后，鰓組織氣體交換率和呼吸頻率恢復(fù)至正常值(圖5)。

圖5 低氧應(yīng)激和恢復(fù)正常溶解氧過程中許氏平鲉氣體交換率(PAGE)和呼吸頻率Fig.5 Proportion of secondary lamellae available for gas exchange (PAGE) and respiratory rate of S.schlegelii during hypoxia and reoxygenation

3 討論

水體中溶解氧是魚類賴以生存的重要環(huán)境因子之一，魚類在長期進(jìn)化過程中，逐步形成了一系列從行為到生理反饋的低氧適應(yīng)機(jī)制[22]。在低溶解氧水環(huán)境中，魚類行為會發(fā)生不同程度的變化[23]。研究表明，鯽(Carassius auratus)[24]、暗紋東方鲀 (Takifugu obscurus)[25]的游泳能力隨著水中溶解氧含量的下降明顯增強(qiáng)，在溶解氧含量下降到一定水平后其運動能力逐漸減弱，有些魚類甚至出現(xiàn)失衡性游泳[26-27]。楊明陽[28]研究發(fā)現(xiàn)，處于溶解氧含量為0.5 mg/L 的水環(huán)境中115 min 后，斑馬魚(Danio rerio)呈現(xiàn)失衡性游泳，之后逐漸停止運動，靜止在水底。本研究中發(fā)現(xiàn)，許氏平鲉隨著水中溶解氧含量的下降而出現(xiàn)上游行為，同時呼吸頻率增加，恢復(fù)正常溶解氧后，實驗魚行為恢復(fù)正常。表明許氏平鲉可通過改變運動和呼吸行為應(yīng)對低氧脅迫造成的影響。

Pcrit和LOE 可反映魚類對水中溶解氧的需求程度和耐受程度[29-30]，魚類的Pcrit和LOE 受種屬差異和棲息環(huán)境影響[31-34]。Candebat 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水中溶解氧含量降至2.92 mg/L 時，黃條鰤(Seriola aureovittata)會出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)。Barnes等[35]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水體溶解氧含量下降到3.39 mg/L 時，大西洋鮭(Salmo salar)開始出現(xiàn)應(yīng)激。對鲆鰈類的耐氧研究發(fā)現(xiàn)，大菱鲆Pcrit為3.34 mg/L[36]。牙鲆 (Paralichthys olivaceus) 機(jī)體代謝開始增加時，水中溶解氧含量為3.14 mg/L[9]。在本研究中，許氏平鲉Pcrit為3.96 mg/L，高于黃條鰤和大西洋鮭等，說明魚類的Pcrit受種屬差異和棲息環(huán)境的影響，許氏平鲉低氧耐受能力較黃條鰤和大西洋鮭等游泳性魚類弱，同時，許氏平鲉Pcrit高于大菱鲆和牙鲆等底棲性魚類，也說明種屬差異和棲息環(huán)境是影響魚類Pcrit的關(guān)鍵因素[37-39]。本研究中也發(fā)現(xiàn)許氏平鲉的LOE 為2.41 mg/L，顯著高于秀麗高原鰍(Triplophysa venusta,0.98 mg/L)、厚頜魴(Megalobrama pellegrini,0.91 mg/L)、圓口銅魚(Coreiusguichenoti,1.14 mg/L)和大菱鲆(Scophthalmus maximus,1.30 mg/L)等，進(jìn)一步說明巖礁性魚類與游泳運動性魚類及底棲性魚類因棲息地和運動方式不同，對低氧的耐受能力存在顯著差異[36,40-41]。以上結(jié)果說明，許氏平鲉對低溶解氧反應(yīng)敏感，低氧耐受能力弱于游泳運動性魚類和底棲性魚類。

皮質(zhì)醇濃度的增加可促使能量的重新分配，以確保環(huán)境脅迫下魚類正常的生理代謝[42]。研究表明，低氧脅迫可顯著影響魚類血液皮質(zhì)醇濃度，Pichavant 等[43]發(fā)現(xiàn)，在水體中當(dāng)氧分壓下降到30 mm Hg (2.6 mg/L 溶解氧含量)時，大菱鲆血漿皮質(zhì)醇濃度顯著升高。在本研究中，許氏平鲉血漿皮質(zhì)醇濃度隨水中溶解氧含量的降低而升高，表明低氧可導(dǎo)致許氏平鲉產(chǎn)生應(yīng)激，在恢復(fù)正常溶解氧過程中，血漿皮質(zhì)醇濃度逐漸減小，最后恢復(fù)至正常值，說明恢復(fù)正常溶解氧可緩解低氧應(yīng)激[44]。除皮質(zhì)醇外，血漿葡萄糖作為魚體重要的能量來源，隨環(huán)境刺激而發(fā)生變動[45]。J?rgensen 等[46]研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重缺氧會導(dǎo)致歐川鰈(Platichthys flesus)血漿葡萄糖含量急劇上升。van Raaij 等[47]在對鯉(Cyprinus carpio)和虹鱒(Oncorhynchus mykiss)的研究中發(fā)現(xiàn)，低氧環(huán)境可導(dǎo)致鯉和虹鱒血漿葡萄糖含量升高。在本研究中，血漿葡萄糖的含量隨著水中溶解氧含量的下降逐漸上升，至恢復(fù)正常溶解氧24 h 時恢復(fù)正常，分析其原因，當(dāng)水中溶解氧含量下降到Pcrit之后，魚體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致許氏平鲉血漿葡萄糖急速上升。血糖的升高是魚體為了動員更多能量，從而調(diào)動系統(tǒng)的應(yīng)激反應(yīng)表現(xiàn)出的高血糖狀態(tài)，是生理性反饋和自我保護(hù)機(jī)制的表現(xiàn)[48]。

血液是反饋魚類受環(huán)境因素影響的關(guān)鍵指標(biāo)[49]。張曦等[50]研究發(fā)現(xiàn)，急性低氧條件下鯽幼魚RBC 和Hb 升高，從而增強(qiáng)血液載氧能力。李欣茹[51]發(fā)現(xiàn)，低氧條件下暗紋東方鲀的RBC、Hb、HCT 均升高，表明魚類在低氧條件下可通過以上方式提高自身對氧氣的需求。本研究中，低氧處理后，許氏平鲉Hb、HCT 隨著水中溶解氧含量的下降而逐漸上升，至恢復(fù)正常溶解氧24 h 時均降至正常值，與秀麗高原鰍低氧耐受研究結(jié)果趨勢相同[40]。本研究結(jié)果還指出，紅細(xì)胞數(shù)目RBC 在低氧過程中變化不顯著，分析原因為紅細(xì)胞的主要組成成分是血紅蛋白，作為氧氣的載體，血紅蛋白對低氧環(huán)境反應(yīng)敏感，低氧發(fā)生時，血紅蛋白會增加數(shù)目和運輸速度以維持機(jī)體供氧，而紅細(xì)胞響應(yīng)敏感度不如血紅蛋白，因此RBC 在低氧過程中變化不顯著[51]。本研究中WBC 隨溶解氧含量降低而逐漸上升，說明許氏平鲉調(diào)動了免疫防疫機(jī)制[52]，降低了低氧環(huán)境誘發(fā)疾病的可能性[53]。

鰓作為魚類氣體交換的關(guān)鍵部位，在魚類受到環(huán)境脅迫后往往最先受到影響并造成損傷[54]。當(dāng)水中溶解氧含量發(fā)生變化時，鰓組織形態(tài)會發(fā)生變化，如增生、肥大等。Boran 等[55]研究發(fā)現(xiàn)，隨著水中溶解氧含量降低，虹鱒鰓小片肥大、增生、末端膨大比例增加，恢復(fù)正常溶解氧后病變組織恢復(fù)正常。Bosch-Belmar 等[56]研究表明，當(dāng)舌齒鱸(Dicentrarchus labrax)受到低氧應(yīng)激后，鰓小片增生比例顯著增加。此外，Capaldo 等[57]研究表明，環(huán)境脅迫可使日本鰻鱺(Anguilla japonica)鰓組織鰓小片上皮細(xì)胞水腫比例增加。在本研究中，隨著水中溶解氧含量降低，許氏平鲉鰓組織出現(xiàn)鰓小片末端膨大、基質(zhì)增生、肥大等現(xiàn)象。至恢復(fù)正常溶解氧24 h 時，病變組織恢復(fù)正常形態(tài)。當(dāng)水中溶解氧含量下降到LOE 時，許氏平鲉鰓小片上皮細(xì)胞水腫比例顯著增加，恢復(fù)正常溶解氧含量后水中比例顯著減少。說明低氧條件可對許氏平鲉鰓組織形態(tài)產(chǎn)生影響[36]。除此之外，低氧環(huán)境還可改變魚類SLL、SLW、ID 及周長等。Sollid 等[58]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水中溶解氧含量極低時，鯽SLL 顯著延長，使魚體從環(huán)境中攝取更多的溶解氧，當(dāng)溶解氧恢復(fù)至正常后，其鰓結(jié)構(gòu)也逐漸恢復(fù)正常。本研究中，低氧脅迫可導(dǎo)致許氏平鲉SLL 增加、SLW 減小、周長增加、ID 增大，恢復(fù)正常溶解氧后，SLL、SLW、周長和ID減小至正常值。說明魚類鰓小片有延展性[59]，低氧環(huán)境應(yīng)激下，魚類可以通過增加SLL、減小ID等方式增加鰓小片與氧氣的接觸面積，從而增加對環(huán)境氧氣的攝取，提高自身的低氧適應(yīng)能力[60]。Wu 等[61]發(fā)現(xiàn)，低氧條件可使團(tuán)頭魴(Megalobrama amblycephala)鰓小片與氧氣接觸面積增加，從而增強(qiáng)自身低氧適應(yīng)能力。魚類除了通過改變鰓組織形態(tài)增加自身對氧氣的利用外，還可以通過增加呼吸頻率和氣體交換率增加對水中溶解氧的攝入[62]。Nreo 等[21]研究表明，低氧條件下，黃鱸(Perca flavescens)的氣體交換率顯著增加，說明其可通過增加氣體交換率應(yīng)對環(huán)境脅迫。本研究中，許氏平鲉呼吸交換率隨水中溶解氧含量下降顯著增加，同時呼吸頻率增加，恢復(fù)正常溶解氧24 h 后，二者都與對照組無顯著差異。說明許氏平鲉可通過增加呼吸頻率和氣體交換率的方式，增大機(jī)體對氧氣的攝入，提高耐低氧能力。

研究表明，在18 °C、鹽度30，pH 7.85 的條件下，許氏平鲉[(88.01±5.34) g]在Pcrit和LOE 時的溶解氧含量分別為(3.96±0.11)和(2.60±0.21)mg/L。低氧脅迫過程中，其運動和呼吸行為、呼吸頻率、血液生理生化指標(biāo)發(fā)生顯著改變，許氏平鲉通過增加PAGE、呼吸頻率、RBC 和Hb 而增強(qiáng)攜氧能力，提高WBC，血液皮質(zhì)醇和葡萄糖濃度維持正常代謝和生理狀態(tài)。許氏平鲉還可通過增加鰓小片SLL 和周長，擴(kuò)大與氧氣的接觸面積，增加對氧氣的攝入能力，從而增強(qiáng)自身的低氧適應(yīng)能力。相關(guān)結(jié)果可為許氏平鲉高效養(yǎng)殖提供預(yù)警機(jī)制，預(yù)防暴發(fā)性缺氧死亡，減少實際生產(chǎn)中因水體溶解氧突變帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）