温度和水的可利用性对中华蟾蜍免疫功能可塑性的影响

表型可塑性与生活史权衡的关系研究是生理生态学和进化生理学的新兴和热点领域之一。两栖类生活史复杂，是研究生态学背景下生活史权衡关系的理想材料，但对潜藏于其下的生理代价和近因机制，尚不清楚。本项目以中华蟾蜍为研究对象，采用免疫学、生理学、内分泌学和生态学等多学科交叉的方法，以免疫功能的可塑性为切入点，通过测定季节和温度对中华蟾蜍形态学参数、免疫学参数、皮质醇激素和甲状腺激素含量的影响，整合解释中华蟾蜍对季节性环境的响应机理；通过测定水温、水的可利用性及两者的交互作用对变态后蝌蚪发育速率和身体大小的影响，以及免疫应答能力和激素含量的变化，阐明多变的环境条件对发育速率与身体大小之间权衡关系的影响，确定该过程免疫功能的可塑性变化及其与激素含量的关系。通过本项研究，将以实验验证表型可塑性理论和生活史权衡关系的存在，揭示环境异质性条件下免疫功能可塑性对发育速率和身体大小权衡过程的影响及近因调节机制。

如何选择合适的免疫学指标来检测环境异质性条件下两栖动物成体和蝌蚪的适应性反应，是新兴学科-生态免疫学的热点研究领域之一。在全球变暖的背景下，通过特定的免疫学参数揭示免疫功能可塑性与生活史权衡的关系及潜藏于其下的组织学、生理学和血液学机制，可深入理解表型可塑性理论，为预测两栖动物的未来命运提供理论依据。野外与室内研究相结合，系统研究了中华蟾蜍等多种两栖动物免疫功能的性别、季节和纬度差异、蝌蚪响应水位及环境温度变化的形态和生理机制，以及免疫功能和消化性能表现可塑性的血液学、生理学和/或组织学机制。主要结果如下：1）筛选了一套适用于野外研究使用的免疫学指标体系，建立了两栖动物对植物血凝素（PHA）的反应、血清抗菌能力、伤口愈合实验和脾脏IgM检测的标准化操作程序。2）中华蟾蜍体重、脏器大小和免疫功能无性别差异，但有季节差异。睾丸的大小、组织学和生殖激素的含量及血清睾酮和皮质醇激素的水平有季节性变化，雄蟾冬季仍处于繁殖状态。3）中华蟾蜍和黑斑侧褶蛙对PHA的反应和各型白细胞的百分比与纬度有关，但变化趋势有差别。4）温度（10℃、20℃和30℃）、禁食和重喂食（饱食组、禁食1周组、禁食2周组、重喂食1周组和重喂食2周组）处理均影响中华蟾蜍免疫功能的可塑性，也影响其小肠的组织学和酶学特征。5）变态前后蝌蚪对PHA的反应和血液学参数有适应性改变，水的流速影响蝌蚪的形态学参数、发育速率和免疫功能。6）甘蔗蟾蜍24小时内的免疫功能是可变的，短期和长期禁食及季节影响脾脏IgM含量和小肠的组织学参数。7）发现6种两栖动物对PHA的反应无性别差异，但有物种特异性；测定了中华蟾蜍和花背蟾蜍对PHA的反应的组织学和血液学机制。8）较高的温度能加速中华蟾蜍伤口愈合的程度，低温起抑制作用。9）整合测定了中华蟾蜍、花背蟾蜍、东方蝾螈等多种两栖动物消化性能表现的可塑性及内分泌细胞的分布密度和形态学特征。本研究筛选出了多项适合两栖动物野外和室内研究使用的免疫学参数，阐明了免疫功能季节性可塑性的组织学、血液学和激素调控机制，并以温度和食物处理实验验证了免疫功能和消化性能表现可塑性的血液学和/或组织学机制，建立了水位深浅与蝌蚪发育速率和免疫功能的关系，为揭示免疫功能可塑性与生活史权衡过程的关系奠定了良好的基础。