热阈值会触发大黄鲈(Larimichthys crocea)的肝脏免疫重编程和氧化应激耗竭

《Marine Environmental Research》:Thermal threshold triggers hepatic immune reprogramming and oxidative exhaustion in large yellow croaker Larimichthys crocea

【字体: 时间:2026年05月02日 来源:Marine Environmental Research 3.2

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  郑曹群|Zeb Rabia|郑荣辉|方超|尤俊伟|刘坤|林赫山|鲍俊中国自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室,厦门摘要沿海核电站(NPPs)排放的热废水通常会使附近海域的水温在几小时到几天内升高2–4°C,对当地海洋生物造成热应力。本研究探讨了大型黄鲷鱼(Lari

  
郑曹群|Zeb Rabia|郑荣辉|方超|尤俊伟|刘坤|林赫山|鲍俊
中国自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室,厦门

摘要

沿海核电站(NPPs)排放的热废水通常会使附近海域的水温在几小时到几天内升高2–4°C,对当地海洋生物造成热应力。本研究探讨了大型黄鲷鱼(Larimichthys crocea)幼体对急性热应激的生化和分子反应,模拟了沿海核电站的热废水排放情况。实验中将鱼暴露在28°C(对照组)、29°C、30°C和32°C的环境中,并在24小时和96小时时进行采样。在32°C条件下,所有鱼在48小时内全部死亡;而在29°C和30°C条件下暴露96小时后,鱼的肝脏出现了氧化应激,表现为脂质过氧化增加和抗氧化酶活性改变。转录组分析显示,在29°C和30°C条件下,96小时后的免疫反应显著增强。值得注意的是,在29°C时鱼体出现了免疫反应适应;而在30°C时,随着温度接近该物种的耐热上限,免疫相关通路从促炎激活转变为广泛的转录抑制。这些发现突显了L. crocea较窄的耐热范围,揭示了核电站热污染的风险,并强调了改进沿海水产养殖管理以应对气候变化和海洋变暖影响的必要性。

引言

全球对碳中和的追求促使各国采用更清洁、更高效的能源。其中,核能因其高能量密度和极低的温室气体排放而被广泛认为是关键的低碳解决方案(Dong et al., 2025; Zhou et al., 2024)。为了散发反应堆热量,大多数沿海核电站使用海水作为冷却剂,随后将这些海水排放回周围海洋环境(Gao et al., 2024)。这种热废水排放可使附近海域的水温在几小时到几天内比环境温度升高2–4°C,具体取决于反应堆负荷和局部水动力条件(Lin et al., 2021; Wang et al., 2024)。这种局部升温会破坏生态平衡,改变物种组成,并影响从初级生产者到鱼类的能量流动(Carneiro et al., 2024; Grilo et al., 2011; Smale et al., 2019; Zhou et al., 2025)。
在易受温度波动影响的物种中,大型黄鲷鱼(Larimichthys crocea)因其狭窄的耐热范围而尤为突出,热应力会严重影响其生长、新陈代谢、免疫功能和繁殖(Chen et al., 2025; Zeb et al., 2026)。由于肉质细腻且营养价值高,L. crocea是中国最具有价值的水产养殖物种之一(Zhang et al., 2025)。然而,过度捕捞和栖息地退化导致养殖方式从野生捕捞转向集约化养殖(Yuan et al., 2021)。这种鱼类主要在中国东海和南海的浅水海域养殖,尤其是在福建省宁德海附近,最近建设的沿海核电站进一步增加了热应力(Gao et al., 2024; Li et al., 2024)。这些人为压力使得L. crocea成为评估热废水排放生物影响的理想物种。因此,了解其对热应激的生理和分子反应对于预测生态脆弱性和制定适应性管理策略至关重要(Lv et al., 2021)。
肝脏作为负责解毒、新陈代谢和免疫调节的主要器官,对温度变化非常敏感,通常是鱼类热应激的早期指标(Huang et al., 2022)。即使短暂的温度升高也会破坏细胞稳态,导致氧化应激和可测量的肝细胞损伤(Duan et al., 2024)。这些效应通常表现为脂质过氧化增加以及抗氧化酶(如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性的变化,反映了肝脏应对热损伤的能力(Zheng et al., 2025)。温度升高还会影响参与新陈代谢、免疫和细胞应激调节的基因表达(Wang et al., 2019)。此外,热暴露会激活抗氧化和代谢通路,改变免疫信号传导,并在包括Micropterus salmoides在内的鱼类中诱导细胞凋亡(Wang et al., 2025)。然而,目前对L. crocea在模拟核电站热废水排放条件下的急性肝转录组反应了解不足,这限制了对其热耐受性的分子基础和人为热污染生态风险的全面理解。
为填补这一空白,将L. crocea幼体暴露在模拟的核电站热废水排放环境中,包括28°C的对照组温度以及29°C、30°C和32°C的升高温度,并在24小时和96小时时进行采样以捕捉急性反应。记录了存活情况,量化了肝脏氧化应激的生物标志物,并对肝脏进行了转录组分析以确定通路级别的变化。综合分析生物存活情况、肝脏损伤的生化指标和基因表达模式,可以全面评估高温对L. crocea生理功能的影响。

节摘

鱼类的获取与适应

从中国福建省宁德市的福建益业海洋产业发展有限公司获取了50 ± 5克的L. crocea幼体,并将其转移到配备了大容量水槽的水产养殖设施中。运输过程中使用充氧容器以减少鱼的应激。到达后,它们在含有过滤自然海水的150立方米圆形混凝土水槽中适应了一周。在此期间,环境参数维持在28 ± 0.5°C和盐度30 ± 1 practical

生物测量反应

在48小时后,32°C组的存活率降至0%,而对照组、29°C组和30°C组的存活率均保持在70%以上。在29°C和30°C组中,96小时后累积死亡率开始显现,存活率降至60%以下。在两个采样时间点,29°C组、30°C组和对照组之间的体重或长度没有显著差异(图S1)。

抗氧化酶的活性

暴露24小时后,30°C组的SOD活性显著增加

讨论

本研究探讨了L. crocea幼体在29°C和30°C条件下的生化和分子反应,模拟了沿海核电站的热废水排放。结果表明,急性热应激会破坏氧化还原稳态,显示出该物种有限的适应能力。转录组分析进一步表明免疫相关通路发生了渐进性重构,突显了其对热扰动的急性敏感性。总体而言,这些发现强调了

CRediT作者贡献声明

Rabia Zeb:撰写 – 审稿与编辑、验证、方法学、数据分析。Ronghui Zheng:研究、数据分析。Chao Fang:撰写 – 审稿与编辑、验证、资金申请。Junwei You:验证、数据分析。Caoqun Zheng:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学、数据分析、数据管理。Heshan Lin:验证、数据分析。Jun Bo:撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资金申请、概念构思。

Duan et al., 2024; Wang et al., 2024; Zhang et al., 2025.

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划(编号:2024YFF1306802)、福建省自然科学基金(2024N0026)以及科学技术基础资源调查计划(编号:2023FY100804)的资助。
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