研究人员旨在开发一种筛选方法，以区分欧洲鲈（Dicentrarchus labrax）、金头鲷（Sparus aurata）和塞内加尔鳎（Solea senegalensis）雄性个体在环境酸化和温度升高条件下的精子表现差异。研究人员采用计算机辅助精子分析（Computer-Assisted Sperm Analysis, CASA）系统筛选精子样本，并应用了三项挑战测试。第一项测试使用pH范围为7.6–8.2的人工海水（Artificial Seawater, ASW）激活精子；第二项测试评估物种特异性温度下的激活效果；第三项测试评价ASW pH（7.8和8.2）与不同温度联合作用的影响。第三项挑战测试的结果揭示了精子表现在环境变化下的差异性，从而实现了雄性个体间的区分。为此，研究人员以各样本在物种特异性自然环境条件下的精子活力值作为参考基准，比较不同挑战条件下的活力变化。研究人员应用了不同标准（基于不同比例的活力变化）来区分雄性个体。温度升高影响了欧洲鲈和塞内加尔鳎的精子动力学参数，而金头鲷精子在海水酸化和温度升高条件下表现出较低的变异性。该挑战测试能够基于环境变化下的精子表现区分雄性个体，代表了一种初步的筛选方法。然而，这些结果基于体外条件，应作为第一代理指标进行解读，需要进一步验证以建立与体内繁殖性能的关联。
水产养殖作为全球食品生产的重要部门，在满足日益增长的水产品需求同时缓解野生鱼类资源压力方面发挥着日益重要的作用。欧洲鲈和金头鲷是地中海地区产量最高的两种养殖鱼类，而塞内加尔鳎虽产量较低，但其肉质深受消费者青睐。随着水产养殖规模持续扩大和集约化程度不断加深，深入理解养殖物种的繁殖生物学特征变得尤为关键，尤其是为缓解环境效应带来的影响。在人工条件下实现成功繁殖是可持续水产养殖的基石，可确保持续供应优质后代并促进遗传改良计划的实施。然而，气候变化正对全球淡水和海洋鱼类的生物多样性产生直接冲击，进而影响渔业和水产养殖业。地中海海域的变暖速度已超过全球平均水平，预计到2050至2100年间海水表面温度将上升2.7–3.8°C，同时人为因素也导致地中海海域酸化加剧。对于行体外受精的鱼类而言，精子在生殖道内处于非活动状态，释放至水环境后才被激活，而激活信号的启动具有物种特异性，渗透压和离子浓度是主要影响因素，pH、温度和CO
2浓度等次级因素亦会影响精子活力激活及动力学参数。研究表明，环境酸化会损害欧洲鳗鲡、日本鳗鲡、欧洲鲈及河豚等物种的精子激活，温度升高则会改变细胞内离子浓度、增加精子能量消耗和活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）浓度，导致ATP储备快速消耗，降低精子活力和卵子受精能力。因此，理解环境参数变化如何影响水产养殖重要物种雄性的精子生理特性，并开发能够缓解气候变化对鱼类生产及鱼类区系保护影响的实用工具，成为亟待解决的科学问题。
在此背景下，研究人员开展了本项研究，旨在评估与气候变化相关的海水酸化和温度升高对三种关键地中海商业鱼类精子质量的影响，并探索基于精子在这些条件下表现的雄性筛选方法。该研究发表于《Aquaculture Reports》期刊，为识别在环境胁迫下仍能维持精子性能的雄性个体提供了初步筛选方案，有助于在变化环境条件下优化亲鱼管理策略。
研究使用的主要关键技术方法包括：样本来源于2022/2023和2023/2024繁殖季节采集的欧洲鲈（n=30）、金头鲷（n=54）和塞内加尔鳎（n=116，其中16尾来自西班牙水产养殖研究所IRTA）雄性精子样本，所有个体均来自开放海水系统的养殖群体。精子样本经稀释后保存于4°C，运输至瓦伦西亚理工大学鱼类繁殖实验室进行分析。研究人员采用CASA-Mot系统（ISAS
v1; Proiser R+D）评估精子动力学参数，包括总活力（MOT, %）、前向运动活力（MOTp, %）、曲线速度（VCL, μm/s）、直线速度（VSL, μm/s）和平均路径速度（VAP, μm/s）。实验设计包含pH挑战测试、温度挑战测试和pH×温度联合挑战测试三个部分，后者作为筛选雄性的核心方法，以各物种自然繁殖环境条件下的精子活力作为参考基准，通过设定不同百分比的活力变化阈值（欧洲鲈：5%和10%；金头鲷：2%、5%和10%；塞内加尔鳎：5%、10%和15%）来区分雄性个体的精子环境适应性表现。统计分析采用单因素方差分析、配对t检验和线性混合模型等方法。
**pH挑战测试结果：海水pH对精子动力学参数的影响**
在pH挑战测试中，研究人员以pH 8.2为参考基准，评估了pH 7.6至8.2范围内人工海水激活精子后的表现。结果显示，欧洲鲈精子在pH 7.6–8.2范围内的总活力和各项动力学参数均无显著差异，表明该物种精子对测试范围内的酸化条件具有一定耐受性。金头鲷精子在pH 8.2条件下的总活力（57±3%）高于pH 8.0条件（51±11%），但与其他pH水平无显著差异；虽然pH 8.0条件下的总活力和前向运动活力显著低于pH 8.2，但平均差异仅约6%，被认为在生物学上可忽略不计。塞内加尔鳎精子的各项动力学参数在不同pH处理间均未表现出显著差异。上述结果表明，三种地中海鱼类的精子对测试范围内的海水酸化具有不同程度的耐受能力。
**温度挑战测试结果：温度对精子动力学参数的影响**
温度挑战测试中，研究人员将精子样本分别于物种特异性自然繁殖温度（欧洲鲈12°C；金头鲷和塞内加尔鳎16°C）和升高温度（欧洲鲈20°C；金头鲷和塞内加尔鳎22°C）下孵育一小时后激活。结果显示，温度升高并未对三种鱼类精子的总活力、前向运动活力及各速度参数产生显著影响。这一发现与此前欧洲鲈研究中单独温度升高未显著影响精子活力的结果一致，表明在短期单一温度胁迫下，三种鱼类的精子具有一定的热耐受能力。
**pH×温度联合挑战测试结果：海水pH与温度联合作用对精子动力学参数的影响**
当pH和温度因素联合作用时，研究观察到更为明显的物种特异性差异。线性混合模型分析显示，温度对欧洲鲈精子总活力有显著影响（p=0.001），pH 8.2条件下12°C激活组的精子总活力显著高于20°C激活组，但总活力百分比、前向运动活力及各速度参数在温度组间无显著差异。对于金头鲷，温度升高和pH变化及其交互作用均未对任何精子动力学参数产生显著影响，展现出该物种精子对酸化和升温的双重抗性。塞内加尔鳎则表现出最高的温度敏感性：温度升高显著损害了精子总活力（p<0.001）和前向运动活力（p<0.001），且此效应独立于pH水平；此外，当激活pH为7.8时，高温还显著降低了精子的各项速度参数（VCL: p=0.001; VSL: p<0.001; VAP: p<0.001）。值得注意的是，在整个实验温度范围内，人工海水pH因温度差异产生的波动幅度不超过0.2个单位，且线性混合模型未检测到pH对这些参数的显著影响。
**基于pH和温度变化下精子表现的雄性筛选结果**
应用pH×温度联合挑战测试，研究人员根据精子总活力相对于自然环境条件（pH 8.2；欧洲鲈12°C；金头鲷和塞内加尔鳎16°C）的变异幅度对雄性进行筛选分级。在欧洲鲈10尾测试个体中，5尾被归入5%变异等级，6尾被归入10%变异等级。金头鲷40尾测试个体的筛选结果最为理想：3尾满足最严格的2%变异标准，18尾满足5%标准，32尾（80%）满足10%标准。塞内加尔鳎10尾测试个体中，仅1尾达到5%标准，2尾达到10%标准，而6尾被归入相对宽松的15%变异等级。这些结果表明，不同物种及同一物种内不同个体间存在显著的精子环境适应性差异，该筛选方法能够有效区分这些差异。
**讨论部分**
研究人员在讨论部分综合分析了三项挑战测试的结果，并对其生物学意义进行了阐释。关于pH效应，研究指出细胞外液pH是精子获能和活力激活的重要调控因素。欧洲鲈精子在pH 7.6–8.2范围内表现出耐受性，这与前人研究结果一致，可能与精子激活过程中离子通道和交换器的功能维持有关。金头鲷精子的激活依赖于高渗碱性环境引发的Ca
2+和K
+内流，实验中的酸化条件未显著影响这些离子通道功能。塞内加尔鳎作为底栖物种，其精子可能与鲆鲽类相似，具有高效的细胞内pH调节机制，如碳酸酐酶活性，使其能够耐受低pH环境。
关于温度效应，研究人员指出鱼精子对温度的响应具有物种特异性。虽然单独温度升高未在温度挑战测试中产生影响，但在联合胁迫条件下，欧洲鲈和塞内加尔鳎精子表现出明显的温度敏感性。这种差异可能归因于使用了不同的个体样本，也反映了未经遗传改良的养殖群体存在较高的遗传变异性。温度升高可能通过激活瞬时受体电位通道（TRPV通道）影响精子功能，或导致ROS过度积累而损伤精子结构和功能。金头鲷精子在联合胁迫下的稳定性表明该物种对预期海洋环境理化变化具有较强抗性。
研究人员特别强调，精子活力被认为是鱼类精子质量的主要指标，而速度参数则是成功受精的重要因素。本研究中观察到的个体间差异主要源于未经选育群体的遗传异质性。筛选水平的设定依据物种特异性反应进行调整：金头鲷采用最严格标准（2%），因该物种精子表现最为稳定；塞内加尔鳎则采用最宽松标准（15%），反映其对温度变化的较高敏感性。这种差异化策略增强了筛选方法的实用性。
研究人员同时指出本研究的局限性：体外实验条件虽能反映精子在环境胁迫下的表现，但结果仅为代理指标，尚需进一步验证其与个体繁殖成功的关联。未来研究需要评估：雄性在整个繁殖季节持续产生抗逆性精子的能力；这种能力的年度间稳定性；不同表现水平样本的分子水平差异；以及通过实际受精率和孵化率验证筛选效果。
**结论**
与气候变化相关的pH和温度变化可能影响地中海商业鱼类物种的精子表现。温度升高与欧洲鲈和塞内加尔鳎精子活力降低相关，而金头鲷精子在海水酸化和温度升高条件下表现出较低的变异性。在此背景下，pH×温度联合挑战测试能够基于这些条件下的精子表现区分雄性个体，代表了一种初步的筛选方法。该方法可能有助于变化环境条件下的亲鱼管理，尽管仍需进一步验证精子表现与繁殖结果之间的关联。
