线粒体是需氧生物低氧应激反应和适应机制研究的重要组成部分，与包括高原疾病在内的多种低氧相关疾病密切相关。高原动物是低氧适应研究的良好材料，但同一物种内不同海拔种群的线粒体比较研究尚未见报道。本实验以来自青藏高原的西藏飞蝗和华北海岸平原的东亚飞蝗为实验材料，系统开展了线粒体水平的低氧应激和适应机制的比较研究。　　本实验发现，低氧处理后，平原飞蝗表现出显著的低氧应激反应，包括高水平的个体晕倒率、线粒体的膨胀和破损、氧化磷酸化功能的抑制、膜电位的降低、丙酮酸脱氢酶和三羧酸循环酶活的抑制;而高原种群仅在个体晕倒率、氧化磷酸化功能、丙酮酸脱氢酶方面发生相似的改变，而且变化程度显著低于平原飞蝗，表明高原飞蝗具有更强的低氧耐受能力。进一步研究发现丙酮酸脱氢酶复合物和顺乌头酸酶的酶活降低引起的NADH供应不足是复合物1途径氧化磷酸化功能抑制的主要原因。而两个种群皆未出现显著的氧化胁迫和损伤。　　同时，我们发现细胞色素c氧化酶活的升高参与了高原飞蝗的低氧适应机制，而且通过酶活抑制实验进一步证明细胞色素c氧化酶是通过正比例调控氧化磷酸化功能而造成低氧晕倒率的反比例变化。进一步的研究发现高原种群细胞色素c氧化酶活性的升高由酶活效率的增加决定的，且可能与线粒体编码的CO1,CO3亚基的氨基酸位点变化有关。　　本实验结果表明，平原和高原飞蝗采用了相似的低氧应激策略，即通过氧化磷酸化功能的部分抑制和解偶联、膜电位的部分降低来减少氧气的消耗和活性氧的生成，努力维持氧气动态平衡和减少线粒体的氧化损伤;高原飞蝗通过增大细胞色素c氧化酶活性而维持了低氧下有氧呼吸的能力，最终增强了对低氧的耐受，由于这是一种可遗传的特征，因此被认为是高原飞蝗的低氧进化适应机制之一。　　本实验是关于物种内不同海拔种群在线粒体的低氧应激和适应机制方面的首次比较研究。我们的结果提示高原动物对高原低氧的进化适应策略主要是通过提高个体、组织细胞乃至线粒体获取氧气的能力来维持有氧呼吸，并抑制低氧应激反应。同时本研究也为促进高原地区的开发和高原疾病等低氧相关疾病的研究提供了理论依据和线索。