在养殖鱼类中,骨骼肌占据了其体重的很大比例,因此其发育状况是决定鱼类生长性能和产量的关键因素(Johnston, 2006; Vélez et al., 2017)。与哺乳动物主要通过现有肌纤维的肥大来实现产后肌肉生长不同,硬骨鱼在整个生命周期内都表现出既有多核化又有肥大的不定量生长特征(Perez et al., 2023),这一特点使得鱼类肌肉生长极易受到环境因素的影响。肌纤维的形成过程被称为肌发生,它是由肌肉卫星细胞的激活启动的,这些细胞会经历增殖、分化,随后融合形成多核肌管,最终形成肌纤维(Feng et al., 2024)。这一发育过程由多种保守的生物学网络共同调控,包括基因(De Mello et al., 2024; Liu et al., 2026)、信号通路(Peng et al., 2025)、非编码RNA(Ge and Chen, 2011; Zhu et al., 2024)以及DNA甲基化(Koganti et al., 2020)等。
温度是影响变温硬骨鱼肌肉生长、生理功能及分布的主要环境因素(Mugwanya et al., 2022)。鱼类肌肉的不定量生长对温度极为敏感,温度会直接影响肌纤维的数量增加和大小增长(Johnston et al., 2011),越来越多的证据表明,温度会在组织和细胞层面深刻影响肌发生过程。在组织层面,胚胎期的温度会持续影响诸如海鲷、欧洲海鲈和斑马鱼等物种的肌纤维生成、肌肉circRNA表达以及整体生长情况(Balbuena-Pecino et al., 2019; Katsika et al., 2021; Schnurr et al., 2013)。在细胞层面,利用鱼类原代肌肉细胞或细胞系进行的体外研究已经证实,温度会调控成肌细胞的活性,这说明这类鱼类肌生成细胞是研究温度对细胞功能影响的理想模型,适用于不同物种和实验条件。例如,在斑点海鲈的成肌细胞中,28℃相较于21℃能更促进细胞的增殖、迁移和分化,同时还会激活HSF1、DNA复制、细胞外基质相关以及肌发生相关的转录通路(Zhang et al., 2022)。在大西洋鲟的细胞系中,适应28℃的环境相较于20℃时,会提升线粒体的可塑性、促进细胞增殖,并提高hsp70的表达水平(Lutze et al., 2024)。最新的研究还发现,非编码RNA如circRNA和miRNA以及DNA甲基化等表观遗传修饰在介导温度对鱼类肌肉发育的影响中起着关键作用(Rbbani et al., 2024; Sáez-Arteaga et al., 2024; Lin and Meegaskumbura, 2025)。尽管取得了这些进展,但温度调控成肌细胞增殖和肌发生分化的分子机制仍然不完全清楚,尤其是在大多数具有重要经济价值的海洋鱼类中。
黄鼓鱼是中国境内一种具有较高经济价值的海洋鱼类,其适宜生存温度为8–30℃,最佳生长温度为18–28℃(Yu et al., 2024)。作为典型的变温硬骨鱼,黄鼓鱼的生长性能和肌肉发育都会受到温度的影响。然而,目前关于温度对黄鼓鱼影响的研究主要集中在寒害方面,尚未有研究系统探讨温度变化对其生长和发育过程的影响。此外,现有的关于黄鼓鱼温度应激反应的研究大多是在脑、肌肉或肝脏等组织层面进行的。例如,Xu等人以及Zhao等人研究了黄鼓鱼在7.5℃和8.0℃的寒害环境以及10–28℃不同温度下的脑组织和肌肉组织的转录反应,找出了与寒害适应相关的信号传导、能量代谢以及应力诱导的细胞膜变化等通路(Xu et al., 2018),同时还确定了HMGB1、STAT4、Noct、C1q和CRT等关键基因(Zhao et al., 2021)。另外,代谢组学和生理学研究也表明,低温(8℃)和饥饿胁迫会导致黄鼓鱼生长受阻、肝功能下降以及肝脏免疫功能减弱(Song et al., 2019),并且发现谷胱甘肽代谢及其相关代谢物是胁迫条件下的关键通路和潜在生物标志物(Jiao et al., 2020a)。不过,这类基于组织水平的研究无法将骨骼肌特异性 的细胞自主转录程序与复杂的系统性信号区分开来,因此无法确定温度究竟是如何直接影响肌肉前体细胞而非其他类型细胞的。这样一来,温度在黄鼓鱼肌发生两个核心阶段——成肌细胞增殖和分化——中所发挥的阶段特异性分子机制就仍然没有被探索清楚。
为填补这一研究空白,我们建立了黄鼓鱼的原代骨骼肌细胞培养体系。利用这一体外模型,我们在28℃和20℃这两个无应激温度下,对处于增殖和分化阶段的骨骼肌细胞进行了形态学观察以及比较转录组分析。我们的研究目标包括:(1)阐明温度在成肌细胞分化 和增殖阶段所影响的特定分子通路;(2)识别与温度调控肌发生相关的关键差异表达基因。总体而言,本研究揭示了温度在分子层面如何影响黄鼓鱼骨骼肌细胞的增殖和分化,同时也进一步加深了我们对硬骨鱼骨骼肌温度适应机制的理解。