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高原低氧环境会对动物生活造成独特的生理挑战,过去几十年中,科学家们已经在哺乳动物、鸟类和爬行动物中发现了多种高海拔低氧适应特征和机制。红尾沙蜥是迄今为止已知的世居海拔高度最高的爬行动物,但这种动物的高原适应机制尚无报道。本文选择世居羌塘高原(海拔高度约4500-5300m)沱沱河流域的红尾沙蜥(Phrynocephalus erythrurus)(34°13’N,92°13’E,4543m)和甘肃省民勤县境内的荒漠沙蜥(Phrynocephalus przewalskii)(38°38′N,103°05′E,1482m)两种蜥蜴作为研究对象,通过测定两个物种部分血液学参数、全血氧解离曲线及P50值、成体α-和β-珠蛋白基因的表达以及β-珠蛋白基因序列,比较分析了这些指标在两个物种间的差异,并对红尾沙蜥血红蛋白结构和携氧特性的高原适应机制进行了分析讨论。实验结果表明,两个物种血液参数中血红蛋白含量和红细胞数目存在极显著差异(p<0.001),而红细胞大小在两物种间无显著差异(p>0.05)。红尾沙蜥全血氧离曲线位于荒漠沙蜥全血氧离曲线的左侧,P50值小于荒漠沙蜥,差异极显著(p<0.001)。反相高效液相色谱(RP-HPLC)结合电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析两个物种成体α-和β-珠蛋白的表达,结果表明成体红尾沙蜥与荒漠沙蜥红细胞中都表达了四种珠蛋白,但两种蜥蜴的四个峰的出峰时间差异明显,分子量存在差异,红尾沙蜥的四条珠蛋白峰1、2、3和4的分子量分别为15905.2Da、16269.3Da、16063.4Da、15633.2Da；荒漠沙蜥的四条珠蛋白峰1、2、3和4的分子量分别为15916.0Da、16288.2Da、15633.0Da、16061-3Da。通过两个物种p-珠蛋白基因分子克隆结果确定,两个物种中都存在两个p-珠蛋白基因,推测两种蜥蜴成体中表达了两种α-珠蛋白(分别命名为α1,α2,β1和β2)。通过比对两种蜥蜴p-珠蛋白氨基酸序列发现p1-珠蛋白差异较小,只存在一个氨基酸的差异(红尾沙蜥β112Ser,荒漠沙蜥β112Thr),而β2-珠蛋白却差异较大,共存在24个氨基酸位点的差异。综上所述,本文认为增加血红蛋白含量和红细胞数目是红尾沙蜥适应高原低氧环境的方式之一,这种机制可以使生物体具有更多的血红蛋白载体分子,在低氧环境中,血液可以携带更多的氧气供组织利用。较高的血红蛋白氧亲和性也是红尾沙蜥适应高海拔低氧环境的有利的进化结果。另外,本文推测p-珠蛋白中p2-珠蛋白是红尾沙蜥血红蛋白适应高原低氧环境的主要响应元件,具体机制还需进一步阐明。