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温度是一个很重要的生态因子,它影响着物种的分布,数量和各种生命活动。在全球气候变暖背景下,开展动物对温度变化响应的研究具有重要理论和现实意义。 爬行类和鸟类都是产羊膜卵。其胚胎缺乏运动能力,受环境温度的影响较成体更大。热激蛋白(HSP)在动物响应急性温度胁迫中扮演着重要角色。那么,(1) HSP对急性温度胁迫的响应模式是否存在类群间差异?(2)不同家族的HSP对温度胁迫的响应是否一致?为了回答这些问题,本研究选择了丽斑麻蜥(Eremias argus)、中华鳖(Pelodiscus sinensis、鹌鹑(Coturnix coturnix)和北京鸭(Anas platyrhynchos)胚胎为实验对象,开展温度胁迫实验,测定胚胎致死高温,进行Hsp27、Hsp40、Hsp60、Hsp90α、Hsp90β和Hsp105的实时荧光定量(Quantitative Real-time PCR)研究,检测其转录水平表达差异。 本研究结果表明:在28℃下孵化的爬行类(丽斑麻蜥和中华鳖)胚胎在发育至70%时的致死高温为49℃;在37.5℃下孵化的鹌鹑胚胎在发育至70%时的致死高温为49℃,而北京鸭为47℃。丽斑麻蜥胚胎对急性温度胁迫做出响应的有Hsp7、Hsp40、Hsp60、Hsp90α、Hsp90β和Hsp105;中华鳖胚胎对急性温度胁迫做出响应的有Hsp40、Hsp60、Hsp90α和Hsp105;鹌鹑胚胎对急性温度胁迫做出响应的有Hsp27、Hsp40、Hsp60、Hsp90α和Hsp105;北京鸭胚胎对急性温度胁迫做出响应的有Hsp27、Hsp40、Hsp60、Hsp90α、Hsp90β和Hsp105。另外,不同物种中,六种热激蛋白对温度响应的强度和模式有很大的差异。其中,Hsp90α和Hsp105在四个物种胚胎应对温度胁迫时都高表达。Hsp90α上调了大约20倍到60倍,Hsp105上调了20倍到200倍。此外,Hsp60在丽斑麻蜥和北京鸭中上调明显,Hsp27在北京鸭中有明显高表达。同时,不同物种中不同的热激蛋白基因的Ton(热激蛋白起始差异表达时的温度)和Tmax(热激蛋白表达量达到最大时的温度)是不同的。对比四个物种的Ton发现,鸟类起始热激蛋白表达的温度一般都高于爬行类,高出大约2-4℃。 因此,在爬行类和鸟类胚胎应对急性升温过程中,Hsp90a和Hsp105可能发挥了重要作用,维持细胞内环境稳定和免受高温损伤。