Ion-transporting capacity and aerobic respiration of larval white seabass (Atractoscion nobilis) may be resilient to ocean acidification conditions  

幼蟲白鱸的離子轉運能力和有氧呼吸可能對海洋酸化條件具有韌性  

來源：Science of The Total Environment Volume 791, 2021, 148285

《總體環境科學》第791卷2021年 文章編號148285

 

 

摘要內容：  

研究探討了海洋酸化(OA)對白鱸(Atractoscion nobilis)幼蟲的影響。白鱸卵和幼蟲在對照條件(542±28 μatm pCO2)和OA模擬條件(1,831±105 μatm pCO2)下培養至受精后五天(dpf)。通過免疫染色檢測皮膚離子細胞（基于Na+/K+-ATPase, NKA），發現OA暴露組幼蟲的離子細胞數量和密度顯著增加，但離子細胞平均面積較小。相對離子細胞面積(離子調節能力代理)和NKA豐度無差異。耗氧率(rOCR)和體長在組間無顯著差異，表明OA條件未顯著影響離子調節能力、能量消耗或生長。研究還發現親本長期暴露于高pCO2環境可能影響幼蟲韌性。

 

研究目的：  

驗證OA暴露是否會通過增加酸-堿調節需求來上調離子調節能力（表現為離子細胞面積、NKA豐度增加）及能量消耗（耗氧率升高），并評估對幼蟲生長的潛在影響。

 

研究思路：  

1. 實驗設計：在實驗室條件下，將白鱸卵暴露于對照和OA條件（約2000 μatm pCO2），培養至5 dpf。  

2. 采樣與分析：在5 dpf采集幼蟲樣本，進行：  

   ? 免疫染色量化皮膚離子細胞數量、大小和相對離子細胞面積(RIA)。  

 

   ? Western blotting測量NKA豐度。  

 

   ? 微呼吸系統測量耗氧率(rOCR)。  

 

   ? 體長測量評估生長。  

 

3. 額外時間點：在2-5 dpf采樣，分析RIA隨時間變化趨勢。  

4. 回顧分析：審查親本飼養環境的水化學數據，以評估親本暴露于高pCO2的潛在影響。  

5. 統計檢驗：使用t檢驗和線性回歸比較組間差異，顯著性水平α=0.05。

 

測量數據、來源及研究意義：  

1. 離子細胞數量和密度（來自圖2A、B）：OA暴露組幼蟲離子細胞數量顯著增加(p=0.0410)，密度更高(p=0.0008)。意義：直接反映OA對皮膚離子調節結構的潛在影響，用于評估酸-堿調節需求上調。  

 

2. 離子細胞大小和相對離子細胞面積(RIA)（來自圖2C、D）：OA暴露組離子細胞尺寸減小趨勢(p=0.0840)，但RIA無差異(p=0.6129)。意義：RIA作為總離子調節能力代理，無變化表明OA未顯著改變調節能力。  

3. NKA豐度（來自圖2E）：無組間差異(p=0.2156)。意義：評估離子運輸蛋白水平，支持RIA結果，表明NKA表達未受OA影響。  

4. 耗氧率(rOCR)（來自圖4）：無顯著差異(p=0.928)。意義：作為能量消耗指標，表明OA未增加基礎代謝需求。  

 

5. 體長（來自圖1A、B）：在5 dpf無差異(p=0.6473)，且2-5 dpf生長速率相似(p=0.4292)。意義：評估發育影響，無變化提示OA未損害生長。  

 

6. RIA隨時間變化（來自圖2F）：2-5 dpf下降速率無組間差異(p=0.6855)。意義：觀察發育過程中離子調節動態，表明OA未加速或減緩變化。

 

結論：  

1. OA暴露（~2000 μatm pCO2）未顯著改變白鱸幼蟲離子調節能力（RIA和NKA豐度無差異）、能量消耗（耗氧率不變）或體長。  

2. 離子細胞密度增加但面積減小，提示補償機制而非功能上調。  

3. 親本長期暴露于高pCO2環境（平均~1200 μatm）可能通過自然選擇或適應增強幼蟲韌性，但研究未直接驗證此機制。  

4. 白鱸幼蟲對OA具有韌性，可能源于物種固有特性或親本暴露背景，強調需進一步研究親本影響和發育可塑性。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：  

Unisense電極用于測量幼蟲耗氧率(rOCR)，系統包括微呼吸室、傳感器和軟件，確保高精度記錄氧氣濃度變化。在本研究中，測量顯示rOCR無組間差異（圖4），意義包括：  

? 直接能量消耗量化：提供靜息狀態下氧氣消耗數據，作為基礎代謝率代理，證實OA未增加調節性能量需求。  

 

? 方法學優勢：系統能檢測細微呼吸變化，支持結論的可靠性；幼蟲行為觀察（如游泳活動）結合呼吸數據，排除行為干擾。  

 

? 生態應用：結果提示在OA條件下，幼蟲能量分配未重定向至離子調節，可能維持生長和存活，對預測氣候變化影響具參考價值。  

 

? 對比價值：與先前研究（如海膽或牡蠣幼蟲顯示rOCR增加）形成對比，凸顯物種間差異，強調需考慮生理背景和環境歷史。