《Theriogenology Wild》：Development of a sperm cryopreservation protocol for the purple-striped jellyfish (
Chrysaora colorata)
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本文为解决水母精子冷冻保存这一技术空白，以紫色条纹海月水精子为研究对象，系统评估了不同冷冻保护剂（DMSO、EG、PrOH）、水类型及海藻糖添加的影响。研究发现，使用1.5 M 丙二醇（PrOH）作为冷冻保护剂，在不添加海藻糖的条件下，获得了最高的冻后精子活力。该研究成功建立了首个水母精子冷冻保存方案，为刺胞动物生殖细胞库的建立和海洋生物多样性离体保存提供了关键技术基础。
在浩瀚的海洋中，水母以其优雅的形态和独特的生态角色而引人注目，其中紫色条纹海月水母（Chrysaora colorata）便是美国加州海岸一种具有重要生态意义的物种。它们在海洋食物网中扮演着关键角色，然而，气候变化、污染和栖息地破坏正不断改变海洋环境，对包括水母在内的海洋生物多样性构成威胁。此外，野生C. colorata水母体（medusae）在蒙特雷湾的出现时间每年仅限于七至九月的短短几周，且往往呈现衰老迹象，可供展示的时间非常有限。为了维持水族馆的持续展示需求，蒙特雷湾水族馆主要依赖于室内培养的个体。在此背景下，建立一个可靠的生殖细胞保存方法，特别是精子冷冻保存（cryopreservation）技术，对于支持物种的离体（ex situ）保护、促进繁殖研究以及连接碎片化种群间的基因交流至关重要。然而，尽管对刺胞动物（cnidarian）生物学和水产养殖的兴趣日益增长，针对水母精子的标准化冷冻保存方法却一直处于空白状态。此前，科学文献中尚未有任何关于水母精子成功冷冻保存的报道，这严重限制了通过生殖细胞库进行遗传资源保存的可能性。因此，开发一种适用于紫色条纹海月水母的精子冷冻保存方案，不仅对保护该物种本身具有紧迫的现实意义，也为更广泛的刺胞动物乃至海洋无脊椎动物的生物保育研究开辟了新的路径。本研究正是为了填补这一关键技术空白而展开，相关成果发表在《Theriogenology Wild》期刊上。
为开展此项研究，作者运用了几个关键的技术方法。首先，研究对象为一只来自实验室培养的成年F1代雄性C. colorata水母体，其亲本来源于蒙特雷湾野外采集的个体，通过调控水溫诱导水螅体（polyp）横裂（strobilation）产生碟状幼体（ephyrae）并培育成熟。精子采集后，采用显微镜评估法对精子的初始活力（motility）和前进运动速度（SOP，评分1-5分）进行了量化。核心的冷冻保存实验采用了多因素设计，测试了三种渗透性冷冻保护剂（10% DMSO、1.5 M EG、1.5 M PrOH）、两种水类型（过滤海水FSW、人工海水ASW）以及是否添加非渗透性保护剂海藻糖（trehalose）共12种处理组合。精子样品在冷冻管（cryovial）中以-50 °C/min的速率冷冻后储存于液氮中。冻融后，再次评估精子活力，并通过一次受精试验验证了冻存精子的受精能力。数据分析采用方差分析（ANOVA）及Tukey–Kramer HSD事后检验比较不同处理间的差异。
3.1. 精子冻后存活率
研究人员评估了共12种冷冻保存处理对C. colorata精子冻后活力的影响。统计分析表明，处理方式对精子冻后活力（以初始活力分数的百分比，% IMS表示）有显著影响。结果显示，无论使用过滤海水（FSW）还是人工海水（ASW），使用1.5 M 丙二醇（PrOH）且不添加海藻糖的处理组，其精子冻后活力评分显著高于绝大多数其他处理组。水类型本身（FSW对比ASW）对活力没有显著影响。然而，添加海藻糖则 consistently 降低了精子的冻后活力评分。在不同冷冻保护剂的比较中，丙二醇的表现显著优于二甲亚砜（DMSO）和乙二醇（EG），而后两者处理下的精子活力评分较低，暗示了潜在的细胞毒性或冷冻保护不足。
3.2. 受精结果
使用表现最佳的冷冻方案（1.5 M PrOH in FSW）保存的精子进行了一次受精试验。在受精约24小时后，在接收了不同数量冻融精子小管的培养皿中观察到了1-3个浮浪幼虫（planulae）。这一结果证实，经过冷冻保存的C. colorata精子保留了使卵子受精的能力。
本研究首次为紫色条纹海月水母（C. colorata）建立了一套系统性的精子冷冻保存方案。通过实验评估多种冷冻保护剂、水类型和糖添加剂，研究确定了能够 consistently 维持高冻后精子活力的条件。研究发现，冷冻保护剂的选择是影响冻后精子存活的关键决定因素，其中1.5 M 丙二醇（PrOH）表现出最佳的 cryoprotective 效果，这可能与其在细胞毒性（cytotoxicity）和冷冻保护效能之间取得了良好平衡有关。这一发现与许多其他刺胞动物和棘皮动物（echinoderms）中通常以DMSO为最优保护剂的模式形成了有趣对比，却与某些远缘海洋物种（如某些鱼类和贝类）的结果相似，提示水母精子在低温生物学特性上可能存在独特性。此外，研究观察到较快的冷冻速率（-50 °C/min）有益，而添加海藻糖反而产生负面影响，这些规律与部分珊瑚和海胆的研究发现具有一致性，表明某些低温生物学原理可能跨越了不同的海洋无脊椎动物类群。水类型（自然海水与人工海水）则对结果无显著影响。
该研究成功验证了使用最佳方案冻存的精子具备受精能力，尽管受精率较低，但证明了概念可行性。这些初步发现为水母生殖细胞（germplasm）的长期储存奠定了关键基础，代表了刺胞动物低温生物学（cryobiology）领域的一项重要进展。此项工作将实验低温生物学与海洋保护相结合，为未来更广泛的水母乃至其他胶质浮游生物的精子冷冻保存研究铺平了道路，最终提升了在海洋快速变化背景下保护和研究此类生物多样性的能力。
