碱度胁迫对青海湖裸鲤血清生理生化指标的影响.pdf
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1、54卷南 方 农 业 学 报 2164碱度胁迫对青海湖裸鲤血清生理生化指标的影响阿琳林1,2,张海琛1,2,许保可1,2,岳苗1,2,尹卫1,3,周卫国4,丰朝晖4,张宏4,梁健1*(1青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,青海西宁810016;2青海大学生态环境工程学院,青海西宁810016;3青海大学农牧学院,青海西宁810016;4青海湖裸鲤救护中心,青海西宁810016)摘要:【目的】探究碱度对青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)相关生理生化指标的影响,对制定青海湖裸鲤应对碱环境的策略提供理论参考。【方法】以青海湖裸鲤血清为研究对象,进行慢性碱度
2、胁迫,碱度先逐渐上升至最高点后逐渐降低(未胁迫为对照),测定分析取各胁迫点血清中激素、渗透、能量、氧化及免疫等指标的变化。【结果】青海湖裸鲤血清的皮质醇(COR)、钙(Ca2+)、血糖(GLU)、渗透压(OS)、Na+/K+-ATPase(NKA)、碳酸酐酶(CA)、碳酸酐酶(CA)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)、甘油三酯(TG)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和丙二醛(MDA)变化趋势相同,均为随碱度升高先升高后下降,随碱度降低则先下降后升高。COR与CAIV、总胆固醇(TC)、ALT、GP
3、X和MDA呈极显著正相关(P0.01),与TP、GLOB、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、TG和CAT呈显著正相关(P0.05,下同)。胰岛素样生长因子(IGF-)、超氧化物歧化酶(SOD)、钠(Na+)、碱性磷酸酶(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)有相同变化趋势,无论碱度升高还是下降,均呈先下降后升高变化趋势。三碘甲状腺原氨酸(T3)、TC、HDL-C和LDL-C与碱度呈负相关,肌酐(CREA)和总胆红素(TBIL)与碱度呈正相关。IGF-与T3呈显著正相关。甲状腺激素(T4)含量和乳酸脱氢酶(LDH)活力随碱度升高先升高后下降再恢复,之后随碱度降低先下降后升高。生长激
4、素(GH)和氯(Cl-)随碱度升高先升高后下降再升高,之后随碱度降低逐渐升高。催乳素(PRL)含量随碱度升高先稍微下降后恢复再降低,之后随碱度降低先迅速升高后恢复。钾(K+)浓度随碱度升高而下降,随碱度降低先升高后下降。尿酸(UA)含量随碱度升高先下降后恢复,随碱度降低逐渐下降。尿素(UREA)含量随碱度升高先升高后恢复再升高,随碱度降低继续升高后恢复。【结论】在碱度胁迫时,青海湖裸鲤COR起主导作用,T3和IGF-协同,T4调控GH辅助,从而维持鱼类的体液稳态;TP、ALB、GLOB和TG含量的升高、SOD活力先下降后恢复及AKP活力先下降后恢复再升高等反应可能是青海湖裸鲤应对碱环境的一个重
5、要策略。关键词:青海湖裸鲤;碱度胁迫;渗透指标;能量代谢指标;抗氧化指标;免疫指标中图分类号:S917.4文献标志码:A文章编号:2095-1191(2023)07-2164-11收稿日期:2022-09-22基金项目:国家自然科学基金项目(31960741)通讯作者:梁健(1983-),https:/orcid.org/0000-0001-7500-1719,副教授,主要从事高原特色生物资源生物化学与分子生物学研究工作,E-mail:第一作者:阿琳林(1998-),https:/orcid.org/0000-0001-5869-1543,研究方向为动物生态学,E-mail:Effects o
6、f alkalinity stress on serum physiological indexes ofGymnocypris przewalskiiALin-lin1,2,ZHANG Hai-chen1,2,XU Bao-ke1,2,YUE Miao1,2,YIN Wei1,3,ZHOU Wei-guo4,FENG Chao-hui4,ZHANG Hong4,LIANG Jian1*(1State Key Laboratory of Plateau Ecology andAgriculture,Qinghai University,Xining,Qinghai 810016,China;2
7、College of Eco-environmental Engineering,Qinghai University,Xining,Qinghai 810016,China;3College ofAgriculture andAnimal Husbandry,Qinghai University,Xining,Qinghai 810016,China;4The Rescue andRehabilitation Center of Naked Carps in Lake Qinghai,Xining,Qinghai 810016,China)Abstract:【Objective】The st
8、udy was to figureout the effect of alkalinity on relevant physiological and biochemicalparameters of Gymnocypris przewalskii,provide reference for developing the strategies of G.przewalskii to cope with thealkaline environment.【Method】Using the serum of G.przewalskii as the research object,chronic a
9、lkalinity stress was car-南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023,54(7):2164-2174ISSN 2095-1191;CODEN NNXAABhttp:/DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.07.0287期21650引言【研究意义】碱度是重要的环境因子,硬骨鱼类在适宜碱度范围内,依靠自身生理生化补偿机制适应环境碱度变化,包括渗透压、能量代谢、抗氧化及免疫系统等;超出适宜范围时,体内补偿能力下降甚至会导致死亡。鱼类中能适应碱度胁迫的种类较少。青海湖裸鲤(Gymnocypris przewa
10、lskii)属于鲤形目鲤科裂腹鱼亚科裸鲤属,生存在青海湖及其周边支流,具有典型的生殖洄流特性,每年58月从青海湖溯游到淡水支流泉吉河和布哈河等河道产卵繁殖,因此,对盐碱环境水体具有独特的适应能力。从生理生化角度研究碱度胁迫对青海湖裸鲤生命活动的影响,对揭示青海湖裸鲤适应碱度环境的策略具有重要意义。【前人研究进展】鱼类在环境条件波动过程中,通过神经内分泌途径缓解应激源的刺激,能合成、释放多种激素,如与淡水适应相关的激素催乳素(PRL)(Liu et al.,2020),与海水适应相关的激素皮质醇(COR)、生长激素(GH)、胰岛素样生长因子(IGF-)等(Cao et al.,2018)。这些激
11、素通过调节血液中各种离子的浓度和Na+/K+-ATPase(NKA)等的活性,维持体内的渗透压稳定(Hajirezaee et al.,2017),在此过程中还会消耗能量(Weaver et al.,2016),破坏细胞氧化还原平衡(Bal et al.,2021),影响免疫功能等(Dawood et al.,2021)。在碱度为20、40和60 mmol/L的环境胁迫60 d后,鲫鱼(Carassiusauratus)血液的总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素(UREA)、肌酐(CREA)和乳酸脱氢酶(LDH)活力随碱度升高而升高,血糖(GLU)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(
12、CAT)活力随碱度升高先升高后降低,天冬氨酸氨基转移酶(AST)和NKA活力随碱度升高而降低,丙氨酸氨基转移酶(ALT)活力随碱度升高先降低后升高(仍低于CK)(Sun et al.,2020)。在碱度为10、20、30和40 mmol/L的环境胁迫3、6、12、24、48、96和168 h后,大鳞鲃(Luciobarbuscapito)鳃、肝和肾的谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)活力、丙二醛(MDA)和血清COR含量随碱度升高而升高,随暴露时间的延长先升高后降低(张宇婷等,2021)。在碱度为40 mmol/L的环境胁迫6、12、48、96和168 h
13、后,大鳞鲃肝的SOD、CAT、GPX活力、MDA含量及血浆的ALB、ALT、AST、渗透压(OS)、GLU、UREA活力随暴露时间的延长先升高后降低(李海涛等,2022)。在碱度为3.20、7.73、12.60和16.67 mmol/L的环境胁迫20 d后,3月龄杂交鲟(Acipenser sinensis)血清的钠(Na+)、钾(K+)、氯(Cl-)、GLU、UREA、尿酸(UA)、ried out.The alkalinity gradually increased to the highest level and then decreased(without stress as the
14、control).Thechanges in hormones,permeability,energy,oxidation,and immune indicators in the serum of each stress point weremeasured and analyzed.【Result】Cortisol(COR),calcium(Ca2+),blood glucose(GLU),osmolality(OS),Na+/K+-ATPase(NKA),carbonic anhydrase (CA),carbonic anhydrase (CA),total protein(TP),a
15、lbumin(ALB),globulin(GLOB),triglycerides(TG),alanine aminotransferase(ALT),aspartate aminotransferase(AST),catalase(CAT),glutathione peroxidase(GPX)and malondialdehyde(MDA)levels showed the same changetrend,all of whichincreasedandthendecreasedwithincreasingalkalinity.Andthetrenddecreasedandthenincr
16、easedwithdecreasingalkalinity.COR showed extremely significant positive correlation with CAIV,TC,ALT,GPX,and MDA(P0.01),and signifi-cant positive correlation with TP,GLOB,high-density lipoprotein(HDL-C),low-density lipoprotein(LDL-C),TG,andCAT(P0.05,the same below).Insulin-like growth factor(IGF-),s
17、uperoxide dismutase(SOD),sodium(Na+),alka-line phosphatase(AKP)and acid phosphatase(ACP)showed the same trend of decreasing followed by increasing regard-less of alkalinity increase or decrease.Triiodothyronine(T3),total cholesterol(TC),HDL-C and LDL-C levels were nega-tively correlated with alkalin
18、ity,while creatinine(CREA)and total bilirubin(TBIL)levels were positively correlated withalkalinity.IGF-C was significantly positively correlated with T3.Thyroid hormone(T4)content and lactate dehydrogenase(LDH)activities increased,then decreased and then recovered with increasing alkalinity.Their a
19、ctivities decreased andthen increased with decreasing alkalinity.Growth hormone(GH)and Cl-content increased,then decreased,then in-creased with increasing alkalinity.They gradually increased with decreasing alkalinity.Prolactin(PRL)levels decreasedslightly,recovered and then decreased again with inc
20、reasing alkalinity,it increased rapidly and then recovered with de-creasing alkalinity.Potassium(K+)concentration decreased with increasing alkalinity.K+concentration increased and thendecreased with decreasing alkalinity.Uric acid(UA)content decreased and then recovered with increasing alkalinity,i
21、tscontent gradually decreased with decreasing alkalinity.Urea(UREA)content increased,and then recovered,and conti-nued to increase with increasing alkalinity,it continued to increase and then recovered with decreasing alkalinity.【Conclu-sion】During alkalinity stress,COR plays a dominant role in G.pr
22、zewalskii,with T3 and IGF-acting in concert and T4regulating GH auxiliary,thereby maintaining humoral homeostasis in fish;the increase of TP,ALB,GLOB and TG con-tents,the decrease and later recovery of SOD activity,and the decrease and later recovery and later increase of AKP acti-vity may be an imp
23、ortant strategy for G.przewalskii to cope with the alkaline environment.Key words:Gymnocypris przewalskii;alkalinity stress;penetration index;energy metabolism index;antioxidantindex;immunity indexFoundation items:National Natural Science Foundation of China(31960741)阿琳林等:碱度胁迫对青海湖裸鲤血清生理生化指标的影响54卷南 方
24、 农 业 学 报 2166总胆红素(TBIL)、球蛋白(GLOB)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、ALT、AST、AKP和LDH含量随碱度升高无显著变化,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、TP、ALB和钙(Ca2+)含量降低(王念民等,2022)。【本研究切入点】至今关于碱环境影响青海湖裸鲤成鱼体内生理生化指标变化的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】设计7个慢性碱度胁迫试验组(碱度先逐渐上升至最高点后逐渐降低),测定青海湖裸鲤血清的激素、渗透、能量、氧化及免疫等相关指标变化,为青海湖裸鲤应对碱度环境提供适应策略。1材料与方法1.1试验鱼及饲养情况供试青海
25、湖裸鲤由青海湖裸鲤救护中心提供,为56龄的成鱼,暂养于青海大学国家重点实验室高原冷水鱼循环水车间,平均体长32.74.1 cm、平均体重215.283.7 g。在试验前进行17 d的驯化,驯化用水为海水晶处理后充分曝气的自来水 盐度(2.810.38),pH 9.29 0.07,连 续 泵 气,平 均 水 温(12.570.94),饥饿3 d后每天投喂2次。1.2碱度暴露和样品采集随机取出健康、大小相近的成鱼144尾,采用随机分组试验,碱胁迫处理组每天用Na2CO3和NaHCO3按比例(NaHCO3Na2CO3=9 1)配制成不同浓度的自来水换水(表1)(衣晓飞等,2017),碱度每天增加5%
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