低水温是南美白对虾养殖（Penaeus vannamei）中的严重压力源，会引起免疫抑制和生理障碍。虾在18°C以下停止进食，温度低于12°C时可能会死亡。 了解低温胁迫期间虾血浆的分子机制对于改善对虾的健康是必要的。
低水温是白对虾（Penaeus vannamei）养殖中的严重压力源。
一、建立研究：
研究采用健康的白对虾（P. vannamei），平均体重9.06±0.23克，体长10.0±0.4厘米，实验前，虾被关在室内水箱中七天。共随机选取300尾虾，分入三个1000升PVC水箱（三个重复），并进行为期两天的环境适应。
实验从24°C（对照，CK）开始，然后每两小时自动以2°C的速度降低温度，直到达到预定温度（22、20、18、16、14和12°C）为止。每当温度达到时，制冷系统会暂停并保持稳定22小时。采样时使用的温度点为：24°C（CK）、20°C（T1）、18°C（T2）、14°C（T3）和12°C（T4）。每个点随机取虾，并用冰块快速麻醉10-15秒。在每个温度点采集虾血浆，并立即进行生理分析处理。一般过程如图1所示。
图1：实验程序。对照组测试（CK/24摄氏度）、实验组1（T1/20摄氏度）、实验组2（T2/18摄氏度）、实验组3（T3/14摄氏度）、处理组4（T4/12摄氏度）。
二、结果与讨论：
总体来看，结果表明冷应激会导致白对虾酶活性、基因表达和代谢产物水平发生显著变化（见图2）。
图2：白对虾（P. vannamei）在寒冷胁迫下潜在的调控机制。CK（24摄氏度）、T2（18摄氏度）和T4（12摄氏度）。
1、在甲壳类动物中，血浆不仅运输营养物质、废物、激素和神经肽，还在免疫反应中发挥关键作用。因此，维持血浆平衡是确保动物健康的关键条件。随着温度下降，代谢物浓度的变化可能直接受到基因表达变化的影响；同时，代谢物本身还可以通过反馈机制调控基因活性。在低温影响下，某些基因的调控会激活或抑制相应的代谢通路，导致相关代谢产物的增加或减少，从而形成基因组与代谢系统之间的双向相互作用环。
在长时间的冷压下，虾的身体往往会优先节能。转录分析显示，糖异生途径在非碳水化合物碳源合成葡萄糖中起重要作用，但在血细胞中被强烈抑制。该途径中两种关键酶的表达明显降低，表明当虾具耐寒能力时，合成葡萄糖的能力明显受限。
2、冷应激还会严重干扰氨基酸代谢。代谢数据记录了这些通路中许多代谢物的巨大变化，反映了当碳水化合物利用受阻时，虾向氨基酸作为替代能源的转变。与此同时，生长和特殊生理功能所必需的氨基酸往往会减少，可能影响生长、发育和免疫。相比之下，某些氨基酸如丙氨酸、脯氨酸、D-鸟氨酸和L-谷氨酰胺随着温度下降而急剧增加。
3、脯氨酸和丙氨酸的积累是许多无脊椎动物常见的适应机制，尤其是在白对虾面对寒冷应激时。脯氨酸有助于保护细胞，维持渗透和抗氧化平衡，转化为丙氨酸后还能提供能量。研究表明，升高的脯氨酸水平有助于虾更好地耐寒，稳定渗透并维持细胞能量。此外，随着温度下降，虾血清中的甘油三酯（TG）明显下降，表明虾已调整脂质代谢以在极端条件下提供能量。
4、冷应激会影响核苷酸代谢，导致能量紊乱，降低合成RNA和DNA的能力。这对虾的许多生理活动产生负面影响。当温度下降时，代谢率降低，导致免疫系统减弱。虾的免疫系统可能被氧化应激激活。然而，在冷应激下，重要免疫酶如AKP和ACP的活性明显降低。这表明非特异性免疫屏障受损，身体更容易受到病原体攻击。转录分析还发现许多免疫相关基因表达减少，这会损害免疫识别和反应能力。
三、总结：
综合来看，寒冷胁迫会引发从基因、酶到代谢物的多层次转化链，导致白对虾（P. vannamei）中的能量代谢障碍、抗氧化功能受损和免疫抑制。这也是为什么养殖环境持续寒潮时，虾类更容易受到威胁的重要原因。
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