长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）广泛分布于蒙古国、俄罗斯外贝加尔地区与我国内蒙古地区的干旱、半干旱环境中。在其广袤的分布区域内，自东部呼伦贝尔地区向西部的河西走廊地区年降水量和初级生产力逐渐降低，景观从典型草原过渡至荒漠，存在着明显的环境梯度。空间尺度上食物资源和水资源的变化可能是影响长爪沙鼠生存和分布的重要因素。假设不同地理种群的长爪沙鼠能量代谢和水代谢的生理特征和代谢组特征可能存在着适应性的地理差异。此外，长爪沙鼠具有较宽的热中性区(26.5-38.9℃)与较高的上临界温度(38.9℃)，表现出了较强的体温调节能力和对短期高温暴露的适应能力。假设长爪沙鼠存在着适应短期高温暴露的代谢组特征。在野外研究中，捕捉分布于荒漠（内蒙古西部）、荒漠草原（内蒙古中部）和典型草原（内蒙古东部）的野生长爪沙鼠为研究对象，通过生理参数的测定和气相色谱-质谱联用(GC-MS)代谢组学分析，比较研究了三个长爪沙鼠地理种群适应各自栖息地环境的热生理特征和代谢组特征。在室内研究中，通过GC-MS代谢组学分析比较了长爪沙鼠在热中性区上下临界温度（27℃和38℃）短期高温暴露3h后血清与肝脏的代谢组特征。主要结果和结论如下:　　热生理特征和代谢组特征的地理差异:　　1.西部长爪沙鼠种群相对于东部种群具有较低的静止代谢率(restingmetabolic rate，RMR)和总蒸发失水(total evaporative water loss，TEWL)。　　2.血清代谢组学分析发现，西部种群血清中5种三羧酸循环的中间代谢物（柠檬酸、顺乌头酸、α-酮戊二酸、富马酸、苹果酸）的含量低于东部种群;此外，西部种群骨骼肌中柠檬酸合酶活性与柠檬酸含量也显著低于东部种群。结果表明，分布于荒漠地区的长爪沙鼠通过降低三羧酸循环的活性来抑制有氧呼吸的强度，减少通过呼吸进行的物质交换与蒸发失水。　　3.骨骼肌代谢组学分析发现，西部种群骨骼肌中的葡萄糖含量与糖酵解中间代谢物（6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、3-磷酸甘油酸、2-磷酸甘油酸）含量高于东部种群;但是，脂类、氨基酸与尿素含量低于后者。结果表明，分布于荒漠地区的长爪沙鼠倾向于利用碳水化合物而非脂类或氨基酸作为代谢底物。糖代谢消耗单位氧气产生的代谢水(metabolic water production，MWP)量高于脂代谢与氨基酸代谢。这一代谢底物的地理差异，有助于分布于荒漠地区的长爪沙鼠提高有氧呼吸产生代谢水的效率。　　高温暴露时的代谢组特征:　　1.高温暴露时，长爪沙鼠肝脏中三羧酸循环中间代谢物（柠檬酸、富马酸、苹果酸）含量维持稳定。这一特征有助于长爪沙鼠在热中性区上临界温度维持肝脏代谢率的稳定，可能是高温下动物维持代谢率稳定的生理基础。　　2.高温暴露时，血清和肝脏中氧化损伤的产物（氨基乙二酸）与小分子抗氧化应激系统相关代谢物（甲硫氨酸、2-羟基丁酸、肌酐、次黄嘌呤、尿酸、葡糖糖醛酸、苏糖酸和草酸）出现了显著升高。该结果表明，虽然长爪沙鼠在高温暴露时能够维持自身的代谢率稳定，但高温仍旧对机体造成了一定程度的氧化损伤，小分子抗氧化应激系统在对抗高温导致的氧化损伤中发挥着一定的作用。　　本论文利用代谢组学的研究方法，揭示了长爪沙鼠热生理特征的地理差异的分子基础和高温暴露后的代谢组学特征。研究结果表明:1）分布于荒漠地区的长爪沙鼠提高了糖酵解过程的活性，降低了三羧酸循环、脂代谢与氨基酸代谢过程的活性，在降低有氧呼吸的同时，提升了消耗氧气产生代谢水的效率;2）高温暴露后，长爪沙鼠通过维持肝脏中三羧酸循环代谢物的含量，提高小分子抗氧化应激系统的活性，在稳定代谢率的同时，减轻了高体温导致的氧化损伤。这些结果为理解动物生理、生化特征与地理分布的关系和动物适应环境的分子机理提供了新的视角。