不同盐度驯化对褐牙幼鱼na

不同盐度驯化对褐牙幼鱼na

在相同的渗透条件下，鱼类的消耗能量用于渗透和调节。在一些研究中，相同渗变量的能量占总能量代谢的20%-50%以上，在一些研究中，仅占10%。盐度变化能引起鱼类的鳃Na+-K+-ATP酶活力的改变,但由于不同种类的鱼适应于生活环境,或同一种鱼处于不同生活史阶段,以及是否经过盐度驯化等的差异,鱼类鳃Na+-K+-ATP酶活力对盐度变化表现出不同反应[7,8,9,10,11,12,13,14,15],没有统一的变动模式。Na+-K+-ATP酶活力是鳃进行钠、钾离子主动运输和渗透压调节耗能的指标,因此鳃Na+-K+-ATP酶活力的变化可能与盐度驯化期间能量代谢的改变有密切联系,并引起鱼类能量分配的变化,进而影响鱼类适应环境的能力。现有的研究发现鱼类渗透调节的能量消耗占能量代谢的比例变动很大,而对鳃Na+-K+-ATP酶活力与鱼类渗透调节期间的能量代谢的关系未见描述。在一些研究中发现,养殖于较高盐度的鱼类身体脂肪含量随盐度的升高而下降,表明鱼类的渗透压调节活动可能引起能量代谢底物组成的改变。由于盐度变化引发的渗透压调节和能量代谢的变化对盐度变化环境中鱼类的生长和环境适应能力有重要影响,对鱼类渗透调节指标和能量代谢指标进行研究可为探讨鱼类适应环境盐度变动的机制提供资料。褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)是一种广盐性底栖鱼类,在近岸水域和养殖环境中可能经历盐度的变动,并由此引发其渗透压调节和能量代谢活动的变化。本实验以褐牙鲆幼鱼为研究对象,通过测定以不同盐度日变幅驯化至低盐和高盐的驯化过程中以及在驯化后的适应过程中对其血清渗透压、鳃Na+-K+-ATP酶活力、能量代谢的影响,分析褐牙鲆幼鱼在盐度驯化条件下的渗透调节机制及能量代谢与渗透压调节的关系,为探讨褐牙鲆渗透调节机制和适应盐度变动环境的能力与策略提供参考,并为褐牙鲆增养殖过程中的盐度驯化提供指导。1材料和方法1.1水土流失源暂养期间实验用褐牙鲆幼鱼购于山东省文登市小观镇养殖场,运回后置于实验室水槽(280cm×175cm×150cm)中暂养2周。暂养期间,水温(20.2±0.1)℃,盐度33.0±0.3,pH=7.9±0.3,连续充气,日换水率100%。每日06:00和18:00投喂升索牌鲆鲽类专用颗粒配合饲料,日投饵量为幼鱼体重的3%～4%,投喂2h后及时吸除残饵。1.2盐度调节与能量代谢关系表1、2、4、8将体重(20±1.8)g的褐牙鲆幼鱼由盐度33分别以每天变化14、7、3.5的盐度日变幅驯化至47和5,并在5和47盐度下适应8d,测定驯化过程中盐度在47、40、33、26、19、12、5时和适应第1、2、4、8天的耗氧率、排氨率、血清渗透压、鳃丝Na+-K+-ATP酶活性,分析渗透压调节与能量代谢的关系。盐度调节方法为:低盐度水体用经24h曝气的自来水与天然海水(盐度33)调配,高盐度海水为天然海水加市售海水素调配并曝气24h后使用。实验水温(20.2±0.1)℃。每一处理设10个重复(10尾)。1.3血清渗透率测定在每一盐度下,将停食24h的褐牙鲆幼鱼放入装有对应盐度的20L广口玻璃瓶中适应2h,曝气至溶氧饱和后,取水样测定初始溶解氧和氨氮含量,然后用塑料膜将瓶密封,24h后打开重新取样测定溶解氧和氨氮含量,保证实验结束时水体溶氧含量大于4.0mg/L。取完水样后用100mg/L的MS-222将鱼麻醉,抽取血液,用于测定血清渗透压。抽血后立即解剖鱼体,取鳃测定鳃丝Na+-K+-ATP酶活力。鳃丝Na+-K+-ATP酶活力采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定,取实验鱼的鳃,用预冷的生理盐水洗净、滤纸吸干后称重;制备2%组织匀浆液;4000r/min离心30min,取上清液。用定磷法测定Na+-K+-ATP酶活力(南京建成生物工程研究所ATP酶测试盒),蛋白质含量用考马斯亮兰蛋白测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定。以每小时每毫克蛋白分解ATP产生1μmol无机磷的量为一个ATP酶活力单位(μmolPi/mgprot·h)。渗透压用露点渗透压仪测定,用1mL注射器从实验鱼尾静脉抽取血液,4℃下冰箱放置过夜后4600r/min离心10min,取血清,采用Vapro5520露点渗透压仪测定血清渗透压。溶解氧含量用碘量法测定,氨氮含量用次溴酸钠氧化法测定。1.4呼吸瓶体积、排氨率计算耗氧率和排氨率的计算公式如下:耗氧率=(初始溶氧-结束溶氧)×呼吸瓶体积÷鱼体重÷时间,排氨率=(结束氨氮含量-初始氨氮含量)×呼吸瓶体积÷鱼体重÷时间。氧氮(原子数)比计算方法如下:氧氮比=(耗氧率÷16)÷(排氨率÷14)。1.5dunpan多重比较对所有实验数据进行了单因子方差分析,并对不同处理间的数据进行了DUNCAN多重比较,以P<0.05作为差异显著的标准。数据的统计分析采用SPSS11.0软件包进行。2结果2.1两组患者血清渗透率的变化在以日变幅3.5、7和14的盐度驯化过程中,褐牙鲆幼鱼血清渗透压随驯化盐度提高或降低而上升或下降(见表1)。在驯化至高盐度47的适应过程中,以盐度日变幅7驯化的处理组血清渗透压2d后显著下降并趋于稳定(P<0.05),而以盐度日变幅14驯化的处理组血清渗透压呈逐渐升高趋势,第8天时升高显著(P<0.05);在驯化至低盐度5的适应过程中,以盐度日变幅7驯化的处理组血清渗透压2d后显著下降并趋于稳定(P<0.05),而以盐度日变幅14驯化的处理组血清渗透压在第2d时显著下降(P<0.05),4d后趋于稳定(见表2)。2.2对ws-pas酶活力的影响以盐度日变幅3.5驯化至47的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力均呈升高趋势,以盐度日变幅3.5驯化至5的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力先上升后又下降至与对照处理无显著差异水平;以盐度日变幅7和14驯化至5和47的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力无显著变化(P>0.05)(见表3)。在驯化至高盐度47的适应过程中,以盐度日变幅7驯化的处理组Na+-K+-ATP酶活力2d后显著上升并趋于稳定(P<0.05),而以盐度日变幅14驯化的处理组Na+-K+-ATP酶活力呈现上升后下降的趋势,各时间段均无显著差异(P>0.05);在驯化至低盐度5的适应过程中,以盐度日变幅7驯化的处理组Na+-K+-ATP酶活力第2d时显著增加(P<0.05),之后略有下降并趋于稳定,而以盐度日变幅14驯化的处理组Na+-K+-ATP酶活力则呈先下降后回升再下降的趋势,其变化水平显著(P<0.05)(见表4)。2.3适应期间耗氧率的变化在驯化过程中,耗氧率以不同盐度日变幅向47或5驯化过程中均呈现下降的总体趋势(见表5)。以盐度日变幅7驯化至47后适应期间耗氧率呈现先下降后回升的模式,而以盐度日变幅14驯化至47后则呈现下降后稳定的模式。以盐度日变幅7驯化至5后的适应过程中耗氧率呈下降趋势,而以盐度日变幅14驯化至5后适应期间耗氧率在第4天明显上升,到第8天又回落至与第1天没有显著差异的水平(见表6)。2.4向84驯化的期内阶段在驯化过程中,排氨率以盐度日变幅3.5向47驯化过程中无显著变化,向低盐度5驯化至26时显著上升后下降至对照水平;以盐度日变幅7向47驯化过程中明显上升,向5驯化过程中均呈现先上升后下降的趋势;以盐度日变幅14向5驯化过程中排氨率逐步升高(见表7)。以盐度日变幅7驯化至47后适应期间排氨率呈现先下降后基本维持稳定的模式,而以盐度日变幅14驯化至47后适应期间排氨率较稳定。以日变7驯化至5后适应期间排氨率只在第4天下降,以盐度日变幅14驯化至5后适应期间排氨率呈现“上升—下降—上升”的变动模式(见表8)。2.3驯化过程氧氮比和盐度变化在驯化过程中,氧氮比以盐度日变幅3.5向47或5驯化过程中均呈现下降的总体趋势;以盐度日变幅7向47驯化过程中明显下降,向5驯化过程中均呈现先下降后上升的趋势;以盐度日变幅14向5驯化过程中氧氮比逐步降低(见表9)。以盐度日变幅7驯化至47后适应期间氧氮比不断升高后稳定,而以盐度日变幅14驯化至47后则呈现先下降后上升再下降的模式。以盐度日变幅7和14驯化至5后适应期间氧氮比呈现“下降—回升—下降”的模式(见表10)。3讨论3.1盐度对褐牙幼鱼血浆渗透率、肝胰腺组织/高盐等渗点的影响活性-一个波在不同盐度日变幅的盐度驯化过程中,褐牙鲆幼鱼血清渗透压随驯化到的盐度提高而上升,多种硬骨鱼类在急性盐度变化或盐度驯化过程中的血清渗透压变化规律与此相似,而有些鱼类的血浆渗透压不受盐度变化的影响。Saoud等认为对于一些鱼类而言,只有生活在极端的盐度环境中时,其血浆渗透压才会发生显著变化。说明当周围的盐度发生变动时,鱼类的血浆渗透压变化具有种间特异性。本实验中,以盐度日变幅3.5由33驯化至47的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力均呈升高趋势,与血清渗透压的变化趋势一致,这说明以盐度日变幅3.5的盐度驯化能够提高鱼体对高盐度驯化的主动调节能力。而以盐度日变幅3.5由33驯化至5的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力先上升后又下降至与对照处理无显著差异水平,以盐度日变幅7和14由33驯化至5和47的过程中,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力无显著变化,与血清渗透压随盐度变化的趋势不一致。淡水鱼类莫桑比克罗非鱼(Oreochromismossambicus)其鳃Na+-K+-ATP酶活力在淡水中最低,当将其移入高渗环境中时其Na+-K+-ATP酶活力会升高;海水鱼类遮目鱼(Chanoschanos)其鳃Na+-K+-ATP酶活力在海水中最低,当将其移入低渗环境中时其鳃Na+-K+-ATP酶活力会升高;河口(半咸水)鱼类黑点河鲀(Tetraodonnigropunctatus)鳃Na+-K+-ATP酶活力在半咸水中最低,在低渗(淡水)或高渗(海水)环境中活力都会增加。本实验结果与上述结果相似,表明硬骨鱼类在盐度适应的过程中,其鳃Na+-K+-ATP酶活力最低值通常出现在与其自然生活环境最相近的盐度环境中,而不是出现在其等渗点的盐度。血浆渗透压调整期长短与鱼类种类、盐度变化强度、水温、个体发育等有关,从数小时到数天不等,如点带石斑鱼(Epinephelusmalabaricus)为2h、军曹鱼(RachycentroncanadumL.)为2～3h左右、花狼鱼(AnarhichasminorOlafsan)为12h左右、狼鱼(Anarhichas.lupus)为1d,而褐牙鲆则为6d。本实验研究结果显示,以盐度日变幅7驯化至47和5的适应过程中,褐牙鲆幼鱼血清渗透压达到稳定的时间均为2d,以盐度日变幅14驯化至5的适应过程中,达到稳定的时间为4d,而以加上盐度变化的时间来算,则均为6d,与潘鲁青等直接将褐牙鲆放入盐度18、12和6水体后血浆渗透压稳定时间相同。而以盐度日变幅14驯化至47的适应过程中,在实验期间内未检测到稳定时间,表明褐牙鲆幼鱼适应高盐度的能力较差,可能需要更长时间血清渗透压才能达到稳定。在盐度驯化后的适应过程中,以盐度日变幅7的高盐和低盐驯化处理组的褐牙鲆幼鱼鳃丝Na+-K+-ATP酶活力在适应2d后显著增加并趋于稳定,这一时间与血清渗透压达到稳定的时间一致。而直接将褐牙鲆放入盐度18、12和6水体后鳃丝Na+-K+-ATP酶活力达到稳定则需要9d,比渗透压达到稳定的时间6d长。显然本实验鳃丝Na+-K+-ATP酶活力达到稳定的总时间6d比其短,说明经高盐和低盐驯化后能使褐牙鲆幼鱼及时的进行主动调节,从而较快的适应盐度变化。而以盐度日变幅14的高盐和低盐驯化处理组的褐牙鲆幼鱼鳃丝Na+-K+-ATP酶活力变化无明显规律性,说明在盐度驯化过程中,盐度日变幅对褐牙鲆幼鱼的盐度适应能力具有重要影响。综合考虑渗透压和鳃丝Na+-K+-ATP酶活力趋于稳定所需时间,作者认为采用盐度日变幅为7.0对褐牙鲆幼鱼进行盐度驯化是较好的方案。3.2褐牙幼鱼抗氧化酶系统中的指标变化本实验发现褐牙鲆幼鱼的耗氧率在盐度日变幅为3.5和7.0的驯化过程中有明显变化,鳃丝Na+-K+-ATP酶活力在盐度日变幅为3.5的驯化过程中也有明显变动,但未发现驯化过程中及驯化到高盐度和低盐度后适应阶段褐牙鲆幼鱼的耗氧率与鳃丝Na+-K+-ATP酶活力有明显相关性,也未发现耗氧率与血清渗透压变动趋势有相似性,这表明在本实验中盐度驯化所引发的渗透压调节指标与个体的日常能量代谢未表现出明显关系。Swanson在对遮目鱼的研究中发现渗透调节的能量代价与鱼体和环境之间的渗透压差距没有直接关系,并估算渗透调节的能量消耗占日常代谢的7%左右。Potts等认为欧洲川鲽(Platichthysflesus)的渗透调节只占维持代谢的4%左右。由于渗透调节的能量消耗占个体能量代谢的比例较小,而且渗透调节参与的器官包括鳃、肾、肠道,因此鳃的渗透调节耗能占整个个体日常代谢耗能的比例太小,可能不足以引起个体耗氧率的明显变化,所以本实验也未发现褐牙鲆幼鱼的耗氧率与鳃丝Na+-K+-ATP酶活力有明显相关性。同时,杂色鳉(Cyprinodonvariegatus)和遮目鱼在高盐度水体中活动减弱,表明由于盐度对鱼类行为有明显影响,使鱼的能量代谢发生变化,由于这种影响的交互作用,也导致渗透调节的能量消耗与个体能量代谢比例不易定量。因此,本实验中褐牙鲆幼鱼的能量代谢与鳃丝Na+-K+-ATP酶活力未表现出明显相关性,可能由于鳃的渗透调节耗能占整个个体日常代谢耗能很小的比例,而褐牙鲆幼鱼在不同盐度下的活动代谢变化掩盖了鳃渗透调节引起的能量代谢变化。本实验中褐牙鲆幼鱼以不同盐度日变幅到达不同盐度24h内的耗氧率均基本以盐度33为最高水平,最高盐度47和最低盐度5时耗氧率均降低。而大菱鲆(Scophamusmaximus)在盐度由34向6和40突变的48h内耗氧率和排氨率均显著上升,48h后恢复至对照水平。一方面可能是由于褐牙鲆相对于大菱鲆而言更为广盐性,并可能与杂色鳉和遮目鱼类似,通过降低活动强度来减少能量支出,而大菱鲆则没有类似的反应。另一方面由于本实验是将褐牙鲆以不同日突变幅度驯化至高盐度和低盐度,可能也降低了应激活动的强度。褐牙鲆的主要能量代谢底物为蛋白质和脂肪,本实验中褐牙鲆幼鱼的氧氮比均超过20,表明能量代谢底物中脂肪和碳水化合物占有较大比例。本实验未发现氧氮比变动与血清渗透压及鳃丝Na+-K+-ATP酶活力变动趋势有一致性,由于尚未发现有对它们之间的关系的报道,因此渗透压调节指标与能量代谢底物之间的关系还有待进一步研究。在褐牙鲆和半滑舌鳎(Cynoglossussem