中国特有分布种画眉鸟和红嘴相思鸟的适应性产热特征与机制

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基本信息

  • 批准号:
    31470472
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Fluctuating environments necessitate adjustments in physiology, behavior and morphology in small birds. Adjustments of thermoregulatory mechanisms presumably promote the survival of birds subjected to seasonal changes in their natural environment, including temperature, photoperiod, and food quality and availability. Phenotypic flexibility refers to phenotypic changes that are reversible, temporary, and repeatable. Resident birds of temperate climates provide a natural experiment in phenotypic flexibility, and in these birds winter increments of thermogenic capacity and cold tolerance are often associated with changes in exercise or nutritional organ masses and cellular aerobic capacity. Seasonal adjustment of cellular aerobic capacity potentially involves modulation of activities of key catabolic enzymes in oxidative pathways and/or activities of enzymes and transporters involved in substrate mobilization and delivery pathways. Thyroid hormones may regulate thermogenesis, especially basal and cold-induced thermogenesis in birds and mammals. Elevation of thyroid hormones in plasma increases the obligatory and facultative thermogenesis in some avian species. Thyroid hormones can also enhance adaptive thermogenesis by influencing several aspects of energy metabolism, such as substrate cycling, ion cycling, and mitochondrial proton leakage. Hwameis (Garrulax canorus) and red-billed leiothrix (Leiothrix lutea) belong to Passeriformes, Timaliidae. As an endemic Asian species, Hwameis mainly inhabit central and southern China, northern Indochina, Hainan and Taiwan. Within their ranges, Hwameis preferentially inhabit scrubland, open woodland, secondary forest. Due to the male's elaborate songs, Hwameis are one of the most popular caged birds in the global Chinese community. In this study, we used an integrative approach to investigate whether seasonal phenotypic variation is associated with physiological, hormonal, or biochemical differences in the hwamei and red-billed leiothrix. In the final, from the perspective of energy, we clarify the metabolism and adaptive strategy in hwamei and red-billed leiothrix, and provide a scientific basis for Timaliidae which adapt to different environments.
鸟类的代谢产热特征与其地理分布的气候带和栖息环境密切相关,某一地区某种鸟类的代谢水平与总体鸟类代谢一般模式的差异,可以反映出该物种对环境独特的适应机制和进化对策,体现出生物多样性与环境相适应的关系。中国现有画眉科鸟类分别占世界属、种的57.4%和45.9%,是画眉科分布的辐射中心,画眉科鸟类不仅是我国野生动物资源的一个重要组成部分,而且对全球生物多样性保护具有重要意义。本项目以画眉鸟和红嘴相思鸟为研究对象,以进化生理学的理论为基础,从不同组织层次(整体、器官、细胞及分子水平等)上整合研究画眉鸟和红嘴相思鸟的代谢产热特征;探讨外部环境因素(温度和光周期等)和内部调节因子(甲状腺激素、鸟类解偶联蛋白和瘦素等)对画眉鸟和红嘴相思鸟适应性产热的影响,确定限制其地理分布的产热特征,揭示其生存对策及适应机制,为对其管理与保护提供科学依据。

结项摘要

本项目从自然环境的季节性驯化、实验室的温度光周期的适应实验及甲状腺激素亢进实验探讨画眉鸟和红嘴相思鸟适应性产热,以进化生理学的理论为基础,从不同组织层次(整体、器官、细胞及分子水平等)上整合研究画眉鸟和红嘴相思鸟的代谢产热特征;探讨外部环境因素和内部调节因子对画眉鸟和红嘴相思鸟适应性产热的影响。研究结果表明:①冬季画眉和红嘴相思鸟有更高的体重、基础代谢率和代谢活性器官重量;画眉和红嘴相思鸟肌肉和肝脏中细胞色素氧化酶活力和线粒体呼吸冬季显著高于夏季,心脏中仅线粒体呼吸冬季显著高于夏季,肾脏中细胞色素氧化酶活力冬季显著高于夏季。画眉和红嘴相思鸟表现出对季节性驯化的生理反应,利用这种能力应对野外环境温度的波动;②甲状腺素对画眉体重没有显著影响,但甲亢组画眉的代谢率比对照组画眉的代谢率明显升高,甲状腺激素使肝脏和肌肉的线粒体状态呼吸及细胞色素氧化酶活力明显升高;③低温增加画眉和红嘴相思鸟的代谢产热,肌肉、肝脏、心脏和肾脏的状态四呼吸和细胞色素氧化酶的活力在冷适应后也显著升高,并与基础代谢率显著相关,表明画眉和相思鸟表现出对温度适应的生理反应,利用这种能力应对野外环境温度的波动;④温度和光周期实验表明低温影响画眉的体重、代谢产热、器官的重量(肾脏和小肠);低温组肾脏和肝脏组织线粒体状态呼吸以及细胞色素氧化酶活力显著高于暖温组,小肠细胞色素氧化酶活力受低温影响显著增加。相比于光周期,环境因子中温度的改变似乎是驱动画眉鸟代谢产热季节性变化的主要因素,且画眉鸟代谢产热对温度变化的响应更敏感。适应性产热是鸟类生理生态学的重要指标,能反映鸟类不同物种及同种不同个体间的能量消耗水平,确定限制其地理分布的产热特征,揭示其生存对策及适应机制。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Temperature and photoperiod as environmental cues affect body mass and thermoregulation in Chinese bulbuls, Pycnonotus sinensis
温度和光周期作为环境因素影响白鹎的体重和体温调节
  • DOI:
    10.1242/jeb.143842
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BIOLOGY
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Hu, Shi-Nan;Zhu, Ying-Yang;Liu, Jin-Song
  • 通讯作者:
    Liu, Jin-Song
画眉冬夏两季能量收支和消化道形态特征比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴梦斯;赵丽丹;王润梅;郑蔚虹;柳劲松
  • 通讯作者:
    柳劲松
白头鹎对季节性驯化和温度适应的生理反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏素素;杨芳;王润梅;郑蔚虹;赵志军;柳劲松
  • 通讯作者:
    柳劲松
Seasonal variation in body mass and energy budget in Chinese bulbuls (pycnonotus sinensis)
中国鹎 (pycnonotus sinensis) 体重和能量收支的季节变化
  • DOI:
    10.1186/s40657-014-0004-8
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Avian Research
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Wu Mengsi;Xiao Yuchao;Yang Fang;Zhou Limeng;Zheng Weihong;Liu Jinsong
  • 通讯作者:
    Liu Jinsong
Seasonal phenotypic flexibility in body mass, basal thermogenesis, and tissue oxidative capacity in the male Silky Starling (Sturnus sericeus)
雄性丝椋鸟 (Sturnus sericeus) 体重、基础产热和组织氧化能力的季节性表型灵活性
  • DOI:
    10.1186/s40657-017-0083-4
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Avian Research
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Li Min;Sun Yingqiao;Mao Hongzhen;Hu Xujian;Zheng Weihong;Liu Jinsong
  • 通讯作者:
    Liu Jinsong

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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