达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)生态学研究进展

达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)是广泛分布于中国的主要啮齿类物种,栖息于森林、草原和农田耕地等各类生境中,具有个体小、数量多、适应性强、分布广等特征,携带鼠疫杆菌,对农、林、牧业危害和人类卫生健康影响较大。综述了其生态学和实验动物化开发与防控等方面的研究概况及其进展,展望了可能的研究方向和存有的问题。旨在为该物种的有效监测、综合控制和管理与开发利用等提供参考。

补食增加达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)越冬存活率并减少冬眠表达（英文）

近年来,可利用能量对哺乳动物冬眠表达的影响受到极大关注。有研究证据支持"最小蛰眠假说",即储食类冬眠动物,可以利用储存的食物补充能量,减少冬眠表达。以典型贮脂类冬眠的达乌尔黄鼠为研究对象,将动物分为2组,在冬眠期分别进行补充食物(FP)和剥夺食物(FD)处理,并探讨食物和身体脂肪是否影响、如何影响该物种的冬眠模式。结果表明,FP组17.6%的个体在冬眠季节连续摄入食物,29.4%的个体在冬眠的初始和结束期间摄入少量食物,半数以上的个体冬眠季节未摄取食物。与不取食黄鼠相比,持续取食的个体冬眠阵的持续时间较短,阵间觉醒持续时间较长。冬眠期间的体重降低与入眠时的体重呈正相关。食物补充可减少冬眠季节的长度和冬眠季节异温时长的比例。这些结果支持了可利用能量影响达乌尔黄鼠冬眠表达的假说。

达乌尔黄鼠季节性肥胖与胰腺功能稳态

储脂类冬眠动物在入眠前的育肥阶段大量积累体脂作为越冬的重要能源物质。达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)在短短2~3个月的育肥期间体质量增加近1倍,然而该物种快速育肥过程是否引起糖脂代谢的紊乱以及类似于人类肥胖相关的代谢异常尚不清楚。在本研究中,我们检测了育肥不同阶段黄鼠血糖含量、糖耐受情况、血清和非脂肪类器官中甘油三酯和游离脂肪酸含量以及血清中胰岛素和胰高血糖素含量。结果显示,达乌尔黄鼠在育肥期间血糖保持稳定,心脏、肝脏及肾脏等非脂肪类器官中甘油三酯和游离脂肪酸含量无显著性变化。血清中甘油三酯及胰岛素含量无显著性差异,但游离脂肪酸含量显著升高,胰高血糖素含量显著下降。这些结果说明,达乌尔黄鼠在育肥期间并没有产生高血糖、高血脂、脂质异位堆积和胰岛素抵抗等症状。育肥期间胰高血糖素的降低或许是维持其血糖稳定的机制之一。此外,在冬眠之前,黄鼠胰岛面积以及胰岛细胞数目呈现增加趋势,提示育肥期间可能存在胰岛细胞新生,这可能与育肥期间胰岛功能维持有关。达乌尔黄鼠作为储脂类的冬眠动物,具有独特的体脂积累机制,或将为肥胖引起的代谢综合征的治疗提供借鉴。

冬季和夏季达乌尔黄鼠下丘脑c-Fos、nNOS和NPY表达及血清激素水平比较

动物通过中枢和外周信号的相互作用调节食欲,达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)是一种典型的贮脂类冬眠动物。为探究动物冬眠期调节食欲的神经内分泌反应与夏季活动期相比有何不同,通过免疫组织化学方法比较冬季和夏季达乌尔黄鼠下丘脑c-Fos、神经元型一氧化氮合酶(n NOS)以及神经肽Y(NPY)表达,同时用酶联免疫方法检测血清中调节食欲的胃饥饿素(GHRL)和促肾上腺激素释放激素(CRH)浓度。结果发现:冬季达乌尔黄鼠下丘脑弓状核(ARC)、室旁核(PVN)、腹内侧核(VMH)、下丘脑外侧区(LHA)和背内侧核(DMH)的c-Fos-IR神经元表达显著低于夏季;除ARC外,n NOS-IR神经元在其他脑区表达也显著低于夏季;冬季ARC和VMH的NPY-IR神经元表达显著低于夏季,但LHA表达高于夏季;冬季血清GHRL浓度显著低于夏季,但CRH浓度高于夏季。这些结果表明冬季达乌尔黄鼠下丘脑神经元活动减弱,NO、NPY、GHRL和CRH释放水平与夏季不同,呈现出对冬眠的生理性适应。该结果有助于认识冬眠动物中枢和外周对食欲的季节性调节。

达乌尔黄鼠冬眠期间体温的变化和冬眠模式

用植入式半导体温度记录元件iButton记录了达乌尔黄鼠冬眠季节及其前后的体温,分析了其冬眠模式和体温调节特点。结果显示:1)实验室条件下,达乌尔黄鼠冬眠季节长短的个体差异较大,可以分成深冬眠型、少冬眠型和不冬眠型三种类型;2)达乌尔黄鼠在冬季表现出深冬眠阵(最低体温Tbmin<20℃,冬眠阵的持续时间BD>24h)、短冬眠阵(Tbmin<20℃,BD≤24h)和日眠阵(Tbmin≥20℃,BD≤24h)3种类型,最低体温分别为2.54℃±0.35℃、10.05℃±1.97℃和23.09℃±0.40℃,彼此之间差异显著。日眠阵阵间产热阶段的最高体温为38.09℃±0.17℃,高于深冬眠阵(37.31℃±0.15℃)和短冬眠阵(37.22℃±0.31℃);3)深冬眠阵和日眠阵中最低体温均与环境温度显著相关,冬眠过程中的最低体温为-2.43℃;4)深冬眠过程中,多数个体可以短时(≤3h)耐受-2℃～0℃的低温,激醒或继续维持深冬眠,无致死效应,但长时间(15h)或过度低温(-5℃以下)的条件下,深冬眠的达乌尔黄鼠被激醒(70%)或死亡(30%),不能持续冬眠;5)入眠前10d的体温日波动幅度显著增加,高于出眠后的日体温波动,且多数个体入眠前出现体温的"试降"。表明,冬眠前入眠的准备阶段,动物的体温调节已开始发生变化;冬季日眠的调节机制可能与冬眠不同;短时-2℃～0℃的低体温对深冬眠的达乌尔黄鼠无致死效应。

达乌尔黄鼠实验室饲养、繁殖及其冬眠阵

为探索实验室条件下达乌尔黄鼠饲养与繁殖的方法及冬眠阵的发生规律,参照野生黄鼠冬眠洞穴的主要生态环境参数,建立人工冬眠屋,采用传统锯末技术记录冬眠阵。结果显示:(1)处于春季繁殖期的黄鼠应以大鼠饲料为主,辅以少量黄瓜等,夏季活跃期交叉饲喂大鼠饲料与兔饲料,辅以多水的瓜果蔬菜,秋季育肥期以大鼠饲料为主,辅以高脂肪高蛋白的花生、豆类等。(2)雌鼠怀孕期为28d左右,哺乳期约一个月,雌鼠每窝产仔4～8只,平均5.52只;初生幼鼠两周内忌换垫料,并避免将异味带入鼠房。(3)黄鼠冬眠期从当年11月下旬至次年3月上旬,平均93.95d;冬眠阵睡眠时长平均7.44d,阵间激醒时长平均1.36d,睡眠天数占整个冬眠期的89.9%;整个冬眠期,黄鼠冬眠阵平均7.55个。(4)2009年秋至2011年春季,自野外共捕回黄鼠185只,存活146只,存活率78.9%。在2006、2009和2011年的黄鼠繁殖期,共配对25对,产仔138只,成活92只,成活率为66.7%。结果表明,野生达乌尔黄鼠可在人工饲养条件下实现繁殖,并可在人工冬眠屋成功冬眠。

达乌尔黄鼠冬眠模式年龄性别差异的实验研究

野外环境中达乌尔黄鼠冬眠的模式存在年龄性别的差异,为研究这种差异是否与冬季可利用的能量有关,我们将动物按年龄和性别分为成年雄性、成年雌性、亚成年雄性和亚成年雌性4组,在实验室条件下监测冬眠前能量贮存和冬眠季节冬眠模式和体重的变化。结果表明:达乌尔黄鼠的入眠和出眠时间基本为先雄性后雌性,先成年后亚成年;成年黄鼠冬眠季节的持续时间和深冬眠的累计时间短于亚成年组,与野外的研究基本一致。代表能量贮存量的最大体重值为成年大于亚成年,雄性大于雌性;最大体重出现时间也是先雄性后雌性,先成年后亚成年,这与冬眠模式的年龄性别差异相一致。达乌尔黄鼠冬眠模式的年龄性别差异本质上可能受体内能量的贮存状况的影响,黄鼠能够利用可利用的能量减少冬眠表达。

达乌尔黄鼠种群年龄结构的研究

1987—1989年,作者捕获达乌尔黄鼠2487只,用晶体干重法,将其中的1885只划分为5个年龄组,分析不同年龄阶段臼齿的生长、更换、磨损特点以及体重、体长、胴体重及头骨生长的年龄变化。结果表明随着年龄增长,臼齿磨损明显,而体重、体长等5项指标趋于恒定。达乌尔黄鼠种群年龄结构的季节变化非常显著,不同地区间亦有差别,但年间变动较小,种群增长比较稳定。

达乌尔黄鼠种群繁殖特征的研究

本文主要报道山西省汾阳和曲沃地区以及陕西省合阳和延长地区的达乌尔黄鼠(Sperm-ophilus dauricus)种群的繁殖特征。在曲沃和合阳地区,该鼠3月中旬开始交尾;在汾阳和延长地区则始于3月下旬交尾。雌体妊娠的高峰期在4月下旬至5月上旬,雄体比雌体提前10天左右进入繁殖高峰期。平均胎仔数因地区而异,合阳地区最高(5.43±0.15),次为曲沃、汾阳,延长地区最低(4.65±0.24)。

达乌尔黄鼠入眠准备期的体温、代谢率及能量特征

贮脂类动物在冬眠前大量积累脂肪来准备冬眠,并在入眠时迅速降低体温和代谢率。为探究入眠准备期达乌尔黄鼠体温、代谢率、呼吸商及能量代谢的变化,将其入眠准备期分为育肥期、体重高峰期、育肥后期和冬眠前的试降期,使用植入式半导体温度记录元件i Button、开放式代谢仪和改进的代谢笼,监测其体温、代谢率及呼吸商和能量摄入的变化。结果显示:(1)达乌尔黄鼠体温在冬眠前13-34 d开始下降,远早于冬眠但晚于体重高峰期;体重高峰期体温有降低的趋势,持续时间为1-3 d;育肥后期体温显著下降,体温日波动幅度增加。(2)体重高峰期的静止代谢率高于育肥期,育肥后期有降低的趋势,试降期最低。(3)呼吸商在体重高峰期先升高,之后迅速衰减;入眠准备期的能量摄入在体重达高峰期前达到最大值。结果表明,达乌尔黄鼠在入眠准备期,其体温和代谢率已开始降低,能源物质已开始转变;体重高峰期可能是达乌尔黄鼠入眠的一个转折点或启动入眠的开关。

阿拉善黄鼠模式产地标本染色体核型

采用骨髓细胞直接制备染色体的方法,对采自阿拉善黄鼠(Spermophilus alaschanicus Buchner,1888)模式标本产地,内蒙古阿拉善南部典型荒漠区的5号黄鼠(Spermophilus spp.)标本进行染色体研究。结果表明,该种二倍体体细胞的染色体数为2n=38,与达乌尔黄鼠(草原黄鼠)(S.dauricus Brandt,1843)二倍体体细胞的染色体数2n=36,完全不同,且形态特征与达乌尔黄鼠具有明显差异。基于该种的染色体和形态特征以及分布区域,并与国内外相关研究比较的结果,确认该种为阿拉善黄鼠。

尾部悬吊对达乌尔黄鼠比目鱼肌形态及mATP酶活性的影响

采用尾部悬吊法建立后肢骨骼肌废用的动物模型,以肌球蛋白ATP酶(mATPase)法测定比目鱼肌的mATPase活性,依据mATPase染色结果进行肌纤维分型,并测量肌纤维横截面积(Cross-section area,CSA),首次观察了尾部悬吊对达乌尔黄鼠比目鱼肌湿重、CSA和梭外肌、梭内肌纤维mATPase活性的影响,并与尾部悬吊大鼠进行了比较。旨在探讨冬眠动物骨骼肌在废用状态下的变化。结果显示,尾部悬吊14d可使大鼠比目鱼肌湿重体重比下降35.52%(P<0.001),Ⅰ型肌纤维CSA和Ⅱ型肌纤维CSA分别下降18.91%和20.68%(P<0.05);肌纤维平均CSA减少20.45%(P<0.01)。比目鱼肌中Ⅰ型肌纤维的构成比由对照组的80.61%降低为66.83%,Ⅱ型肌纤维的构成比由19.39%增加到33.17%(P<0.001);梭内肌纤维mATPase活性增强,核袋1纤维的mATPase染色由阴性(-)转变为强阳性(+++),核袋2纤维和核链纤维由阳性(++)转变为强阳性(+++)。而达乌尔黄鼠在尾部悬吊14d后,比目鱼肌湿重仅比对照组下降0.05%,Ⅰ、Ⅱ型肌纤维CSA与平均CSA分别比对照组减少0.84%、0.63%和0.37%,均无明显差异(P>0.05);与对照组相比,比目鱼肌中Ⅰ型肌纤维的构成比从82.55%减少到77.30%,Ⅱ型肌纤维的构成比由17.45%增加到22.70%(P<0.05);梭内肌纤维mATPase活性亦明显升高,核袋1纤维的mATPase染色由对照组的阴性(-)转化为强阳性(+++),核袋2纤维及核链纤维则由对照组的阳性(++)转化为核袋2纤维呈阳性(++),核链纤维则呈弱阳性(+)。结果表明:尾部悬吊可致大鼠比目鱼肌明显萎缩;达乌尔黄鼠比目鱼肌则无明显萎缩;两者比目鱼肌梭内、外肌mATPase活性均明显升高。

达乌尔黄鼠室内繁殖的可能影响因素

繁殖活动是种群延续的基础,也是种群生态学和行为生态学研究的一个重要部分,动物是否能够繁殖成功将影响到整个种群的生存和灭亡。按照现代生活史原理,繁殖成功率决定于环境因素、性成熟的年龄、繁殖次数、婚配制度、个体所处的社会等级地位等。物种为了提高其自身的适合度,会根据环境和自身状况等条件来调整繁殖投入,进而影响其繁殖成功率。达乌尔黄鼠(Spermophilus daurious)广泛分布于我国西北、东北和华北地区,具有冬眠的生物学特性。很多生物学工作者和医学工作者都以其为模型动物,进行研究。为了使达乌尔黄鼠在实验室内繁殖成功,并将其实验动物化,结合国内外相关文献和实验室内环境,分析了可能会影响达乌尔黄鼠室内繁殖的因素并提出适当的对策,以便为该物种的实验室繁殖提供参考。

达乌尔黄鼠育肥过程和冬眠期白色脂肪组织糖代谢相关基因的差异表达

为研究贮脂类冬眠动物育肥过程和冬眠期糖代谢的机制,使用第二代转录组测序(RNA-Seq)技术,检测了达乌尔黄鼠起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期和冬眠期4个阶段血糖含量和白色脂肪组织中与糖代谢途径相关基因的表达情况。结果显示,起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期的血糖浓度无组间差异,但均高于冬眠期。与起始育肥期相比,快速育肥期的果糖-1,6-二磷酸酶基因表达下调了8.3倍,己糖激酶、醛缩酶和烯醇化酶等基因表达上调;育肥完成期与快速育肥期相比,果糖-1,6-二磷酸酶基因表达上调了9.6倍,醛缩酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和柠檬酸合酶等基因表达下调1.2-2倍;冬眠期己糖激酶、丙酮酸脱氢酶E1、醛缩酶、柠檬酸合酶和6-磷酸脱氢酶等基因的表达均明显下调。结果表明,己糖激酶等基因表达上调可能与达乌尔黄鼠快速育肥期的糖代谢增强直接相关;醛缩酶和柠檬酸合酶等基因表达下调可能是动物在育肥完成期发生糖代谢降低的原因;入眠后,己糖激酶、丙酮酸脱氢酶等基因的低表达可能是调控糖代谢降至极低的主要机制。达乌尔黄鼠在冬眠前的活跃期既已启动糖代谢通路在分子水平上的主动调控。

环境温度对达乌尔黄鼠冬眠模式和能量消耗的影响

为研究环境温度对动物冬眠的影响,在实验室不同环境温度下((5±2)℃,(15±2)℃,(25±2)℃)用植入式半导体元件记录了达乌尔黄鼠冬季的体温,监测了冬眠模式及能量消耗。结果显示环境温度不同时,达乌尔黄鼠冬眠的模式和能量消耗均有显著差异。在5℃下,动物均表现为深冬眠型;15℃下,动物表现为深冬眠型和少冬眠型;25℃环境下动物表现为较多少冬眠型和少量不冬眠型。在5、15和25℃冬眠期间总能量消耗分别为(3 722±217.82)kJ,(18 907±2 895.07)kJ,(30 542±2 146.40)kJ,差异显著(F(2,22)=45.198,P=0<0.01)。提示在冬眠动物的冬眠季节,从能量学角度来看,高的环境温度并不利于动物的越冬。

达乌尔黄鼠白色脂肪组织中多不饱和脂肪酸合成基因表达

多不饱和脂肪酸对哺乳动物细胞膜的结构和功能、免疫能力、脂肪代谢等具有重要的调控作用。为研究其在冬眠动物体内合成受基因表达调控的情况,使用第2代转录组测序技术,对达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricuricus)的白色脂肪组织进行转录组测序,得到羟酰基辅酶A还原酶、烯酰辅酶A脱氢酶、Δ-5去饱和酶和Δ-6去饱和酶的碱基序列,并测得它们在起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期和冬眠期4个阶段的差异表达情况。结果显示:羟酰基辅酶A还原酶在冬眠期表达上调,与起始育肥期差异显著;烯酰辅酶A脱氢酶在冬眠期的表达量也显著高于起始育肥期和快速育肥期;Δ-5去饱和酶和Δ-6去饱和酶在起始育肥期高表达。表明达乌尔黄鼠体内多不饱和脂肪酸的合成存在着基因表达的调控,可能以此来实现在不同生理时期对细胞膜流动性和免疫能力的调节。

阿拉善黄鼠的生命表及繁殖

将采自野生种群的阿拉善黄鼠(Spermophilus dauricus alaschanicus Buechner)(以下称黄鼠)样本划分为8个年龄间隔,然后编制生命表。结果表明,黄鼠的平均死亡率(qx)为0.7512(♂)和0.6222(♀),平均寿命为1.3311年(♂)和1.6073年(♀)。0—1岁龄黄鼠的期望寿命(ex)为0.8311年(♂)和1.1073年(♀)。世代净增殖率(Ro)每代为1.7327。种群内禀增长率(瞬时)(rm)为0.1433,世代平均时间(T)为3.8346年,周限增长率(λ)为1.1541/年。

育肥达乌尔黄鼠心脏肾脏未见脂肪异位积累

为了研究自然肥胖动物的肥胖与脂肪异位积累之间的联系,利用磷酸甘油氧化酶法(GPO-PAP法)和单试剂比色法(COD-PAP法)对育肥过程不同时期(起始育肥期,快速育肥期,育肥完成期)的达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)主要器官心脏和肾脏中甘油三酯和胆固醇的含量进行了测定和分析。结果显示,不同育肥时期的达乌尔黄鼠心脏和肾脏中储存的甘油三酯和胆固醇含量均无明显差异。表明达乌尔黄鼠在育肥期即便体重大大增加,心脏和肾脏中都没有产生脂肪异位积累,可用作理想的动物模型来解释肥胖和代谢类疾病之间的关系,为今后治疗疾病提供重要的科学参考。

冬眠对达乌尔黄鼠盲肠菌群的影响

冬眠哺乳动物的肠道微生物会发生季节性变化,同时在冬眠期间动物处于禁食状态,对肠道微生物的多样性和组成也产生影响。本研究通过16S rRNA基因高通量测序分析达乌尔黄鼠育肥阶段(起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期)和冬眠阶段(冬眠早期、冬眠晚期、出眠期)共6个时期盲肠菌群的多样性、组成和功能,并通过冗余分析(RDA)探究其生理特征与菌群组成和功能之间的关系,揭示达乌尔黄鼠盲肠菌群的季节性变化。菌群组成的分析显示达乌尔黄鼠盲肠菌群主要由厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verru⁃comicrobia)组成。与其他时期相比,冬眠早期厚壁菌门的相对丰度减少,拟杆菌门和疣微菌门的相对丰度增加。在Alpha多样性中,起始育肥期、快速育肥期和冬眠早期的Chao1和ACE指数显著低于出眠期,育肥完成期的Simpson指数显著低于快速育肥期(P<0.05)。通过加权和非加权的UniFrac距离矩阵的主坐标分析发现盲肠菌群均显示出了明显的季节性聚类。PICRUSt分析中,丁酸代谢等代谢通路在育肥阶段富集,冬眠阶段集中在氮代谢等相关通路中。RDA分析显示达乌尔黄鼠不同时期的生理特征与其盲肠菌群的组成和功能显著相关。本研究表明,冬眠使达乌尔黄鼠盲肠菌群的多样性和相对丰度发生改变,盲肠菌群组成和功能的变化调节了达乌尔黄鼠的生理代谢,使达乌尔黄鼠适应季节性的环境变化。