丁香酚抑制日本沼蝦應激反應效果的研究

何新龍,傅洪拓,龔永生,吳 滟,熊貽偉,蔣速飛

中國水產科學研究院淡水漁業研究中心農業部水生動物遺傳育種和養殖生物學重點開放試驗室,無錫 214081

丁香酚抑制日本沼蝦應激反應效果的研究

何新龍,傅洪拓＊,龔永生,吳 滟,熊貽偉,蔣速飛

中國水產科學研究院淡水漁業研究中心農業部水生動物遺傳育種和養殖生物學重點開放試驗室,無錫 214081

本實驗以丁香酚和日本沼蝦為對象,研究了丁香酚對日本沼蝦因溫度的急劇變化和形態測量所造成的應激反應的抑制效果。結果顯示,丁香酚濃度為 500 mg/L時,對照組和實驗組的存活率開始呈顯著下降趨勢的溫差幅度分別為 10和 14℃;當溫差為 18℃時,對照組存活率為 0,實驗組存活率為 0.653±0.033;當溫差達到10℃后,實驗組存活率明顯高于對照組存活率 (P<0.05)。形態測量結果顯示,實驗組的斷肢率顯著低于對照組,而存活率顯著高于對照組(P<0.05)。研究表明,丁香酚可明顯提高日本沼蝦存活率,并顯著抑制日本沼蝦的應激反應。

丁香酚;日本沼蝦;麻醉劑;應激反應

日本沼蝦 (M acrobrachium nipponense)又名“青蝦”,廣泛分布于我國水域,是淡水漁業資源重要組成部分。近幾年來,日本沼蝦性成熟早,上市規格小使得其遺傳改良的研究受到相關水產研究部門的極大重視。但日本沼蝦對外界環境的變化具有強烈應激反應作用,這一特殊生物學特性及抗應激技術手段的缺乏使得對日本沼蝦進行遺傳改良操作的進程受到阻礙。麻醉劑能有效抑制應激反應。迄今,丁香酚(Eugenol)作為唯一一種被發現的對日本沼蝦具極高麻醉作用效果的麻醉劑[1],是植物丁香 (Flos caryophflli)及丁香羅勒油 (O leum ocim i gratissim i)的主要成分,其代謝物能夠快速的從血液和組織中排出,不會誘發機體產生突變物質,而且價廉易得,對人體健康無影響[2,3]。本實驗以形態測量和溫度的急劇改變等常規遺傳操作為研究內容,探討了丁香酚對日本沼蝦抗應激作用效果,具有實際意義。

1 材料和方法

1.1 材料

實驗所使用的日本沼蝦為野生太湖青蝦,個體體長為 3～5 cm。丁香酚購于江西省吉安市恒誠天然香料提煉廠購得,含丁香酚 99.9%以上,比重為1.038～1.06。

1.2 方法

1.2.1 實驗前期準備工作

實驗前,日本沼蝦在水族箱里低密度 20尾/m2暫養至少 1周,水溫為12℃,正常養殖管理,確保實驗時所用蝦為健康無斷殘肢蝦。丁香酚在使用前用無水乙醇以 10∶1的比例混合均勻后稀釋成 500 mg/L的麻醉劑溶液[1]。另設置幾組水族箱,水溫分別控制在 12、18、22、26、30℃,充分曝氣以備用。

1.2.2 溫度應激反應實驗

選擇健康無斷肢日本沼蝦作為實驗材料。分別挑選 30尾未經丁香酚處理的日本沼蝦為對照組,投放到與暫養水體溫差分別為 0、6、10、14、18℃水體中,觀察和記錄入水后 10 s內、1 h的應激反應狀況,最后統計 1周后的沼蝦存活率。實驗組沼蝦需在12℃水溫條件下用已經配好的500 mg/L丁香酚溶液麻醉至沼蝦喪失維持身體平衡能力、步足喪失活動能力、開始側臥水底、泳肢呈規律性擺動時投放到各溫差水體中。每組30尾蝦,逐個進行麻醉。觀察、記錄方法以及 1周后存活率的統計方法均同對照組。暫養期間,正常養殖管理。每組設置3個重復。

1.2.3 形態測量應激反應實驗

選擇健康無斷肢日本沼蝦作為實驗材料。用游標卡尺離水測量沼蝦蝦體各節以及第二步足各節的長、寬度并用電子稱對蝦體進行稱重,以模擬實際形態測量操作方法和步驟,同時記錄步足斷殘情況。室溫離水操作,操作完成后放回原水體暫養觀察記錄。1周后,統計存活率情況。實驗組沼蝦需在 12℃水溫條件下用已經配好的 500 mg/L丁香酚溶液麻醉至沼蝦喪失維持身體平衡能力、步足喪失活動能力、開始側臥水底時開始測量稱重等實驗操作。每組設置3個重復。

1.2.4 統計方法

用 SPSS10.0統計軟件對實驗組和對照組進行組間 t檢驗和組內單因素方差分析 (one-way ANOVA)。

2 結果

2.1 溫度應激反應實驗結果

經丁香酚麻醉后的實驗組在溫度急劇改變后, 10 s內仍保持側臥水底、泳足有規律的擺動的麻醉狀態。入水 1 h后,溫差幅度為 18℃時,14.7%日本沼蝦死亡,身體軀干混濁呈白色,85.3%恢復正常活動狀態,但反應遲鈍。對照組在溫度急劇改變后表現為:溫差為 0℃和 6℃時,入水 10 s內均表現為輕微跳躍現象,入水 1 h后,恢復正常活動狀態。對照組在溫差為 14℃以及以上溫度時,入水 10 s內,跳躍現象表現非常劇烈,并且肌肉開始變渾濁呈白色;對照組在入水 1 h后,溫差為 14℃時,所有青蝦恢復正常活動狀態,但反應遲鈍,77.8%的青蝦身體軀干肌肉混濁呈白色;溫差為 18℃時,可導致76.7%青蝦死亡 (表 1)。

表 1 溫度應激反應狀態描述Table 1 The description of stress response induced by temperature

注:“D IT”代表“溫差”。Note:D ITmeans difference in temperature.

1周后,統計存活率。結果顯示,溫差為 0℃時,對照組存活率為 0.956±0.019,而溫差為 18℃時存活率驟降為 0±0.000。實驗組存活率在溫差為 0℃時,存活率為 0.933±0.033,而在溫差為 18℃時存活率降為 0.653±0.033。對照組存活率在溫差為6℃以上溫度時,開始出現顯著性下降。而實驗組存活率在溫差為10℃以上溫度時呈現顯著下降趨勢,丁香酚的麻醉可提高其對溫度的耐受力(表2)。

表 2 不同溫度下丁香酚對實驗存活率的影響Table 2 The effect of eugenol on experimental livability (Means±SD)at different temperature differences (D IT)

2.2 形態測量應激反應實驗結果

結果顯示,對照組平均斷肢率為 0.278± 0.019,而實驗組斷肢率為 0,t檢驗顯示差異顯著。對照組平均存活率為 0.605±0.058,而實驗組平均存活率為 0.941±0.019。兩者差異顯著(P<0.05) (表 3)。

表 3 形態測量應激反應實驗結果Table 3 The result of stress response induced by measurement ofmorphology(Means±SD)

3 討論

丁香酚、MS-222、乙二醇苯醚和苯唑卡因等均是水產常用麻醉劑,合理使用麻醉劑能夠使魚體安靜,降低采卵、采精、采血等操作時的應激反應,使操作得以順利進行。在運輸過程中,麻醉劑能夠降低魚體新陳代謝,減少對魚體的傷害,從而提高運輸存活率[2]。其相關報道主要集中在魚類麻醉研究方面[4-7]。丁香酚及其代謝物能夠快速地從血液和組織中排出,不會誘發機體產生有毒和突變物質,在醫學上作為牙科鎮痛劑被廣泛應用[3],近幾年來的研究還表明其有抑菌[8,9]、麻醉[10]、解熱[11]、抗氧化[12]、抗腫瘤[13]、促進透皮吸收[14]、祛蚊[15]等多種藥理活性。1972年,日本的遠藤發現丁香酚這種香料對魚有強烈的麻醉作用,開始將它作為麻醉劑進行了系列研究,迄今已被很多國家如澳大利亞、智利、芬蘭等認為丁香酚沒有殘留期,是合法的水產麻醉劑[16],研究還發現丁香酚是眾水產用麻醉劑中唯一對水產甲殼類具有顯著效果的麻醉劑[1,17,18]。近幾年來,日本沼蝦經濟性狀的改變使得對日本沼蝦遺傳改良的研究倍受重視,但遺傳改良操作時由于應激反應作用致使實驗操作成功率低、研究進程緩慢。因此,選擇丁香酚作為有效麻醉劑研究其抑制日本沼蝦應激反應效果具有實際應用意義。

從溫度應激反應實驗結果看,對照組隨著溫差幅度的加大,應激反應強度逐漸加強,至溫差 14℃及其以上時溫度時,已經可以目測到肌肉因強烈應激反應帶來的理化性質的改變,肌肉變得混濁并呈現白色,甚至這種應激反應在溫差為18℃時給對照組帶來 76.7%的瞬間死亡率。實驗組日本沼蝦在溫差為14℃及其以下溫差梯度時,溫度的驟變并未帶來沼蝦表觀上的改變,只在溫差幅度高達 18℃時,才導致 14.7%的瞬間死亡率,部分沼蝦身體軀干混濁呈白色。從最終存活率結果看,溫差為 0℃時,對照組和實驗組的存活率分別為 0.956和0.933,兩者比較無差異,觀察統計表明這是由于暫養期間部分沼蝦脫殼后被殘食,導致一定的死亡率的原因。溫差為 6℃及其以上溫度時,實驗組存活率顯著大于對照組存活率,說明丁香酚抑制溫度的驟變帶來的應激反應的效果是顯著的。

在進行沼蝦形態測量時,對照組沼蝦頻繁在測量過程中掙扎、彈跳,操作不謹慎容易導致步足斷殘。另外,因測量項目諸多,使得沼蝦長時間暴露在離水環境中。這些操作弊端直接導致對照組 0.278的斷肢率和 0.605的存活率,與實驗組斷足率 (0)以及存活率(0.941)相比,差異均顯著,說明丁香酚有效降低了實驗操作給沼蝦帶來的機械損傷作用。

本實驗采用丁香酚的濃度為 500 mg/L。何新龍等[1]研究發現,經深度麻醉后的日本沼蝦恢復所需時間平均為 18.6 m(22℃)。這種緩慢蘇醒的特性確保了實驗操作的順利進行。另外,在預實驗時發現,丁香酚濃度為 300和 400 mg/L時,均可獲得相同的實驗結果。因此,我們認為只要丁香酚在所需時間內能使沼蝦處于深度麻醉狀態,均可有效抑制日本沼蝦的應激反應作用。

研究結果表明丁香酚是一種能有效抑制日本沼蝦應激反應的麻醉劑,在有關研究方面應受重視和被推廣應用。本研究可為沼蝦遺傳改良研究提供參考依據。

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The Study on Eugenol aga inst the Stress Response toM acrobrachium nipponense

HE Xin-long,FU Hong-tuo＊,GONG Yong-sheng,WU Yan,X IONG Yi-wei,J IANG Su-fei
Key Open Laboratory for Genetic B reeding of Aquatic Anim als and Aquaculture B iology,M inistry of Agriculture, Freshwater Fisheries Research Center,Chinese Academ y of Fishery Sciences,W uxi 214081,China

Experiments of eugenol against the stress response ofM acrobrachium nipponense,induced by sharp changes in temperature or the measurement ofmorphologywere perfor med.Experimental result showed that the livability of control group or experiment group began to show a significant declining trend when the temperature difference was 10℃or 14℃ respectively.The livability of control group was 0 while 0.653±0.033 was observed in experiment group when the temperature difference was at 18℃.A higher livabilitywas also obtained in experiment group when compared with control group when tested by t-test at the condition of the temperature difference was up to 10℃(P<0.05).Another result induced bymeasurement ofmorphology showed that the leg-injury rate was remarkable lower in test group(0)than in control group,while the livability in test group was significant higher than that of control group(P<0.05).The studies indicated that eugenol can significantly improve the livability and has an excellent efficacy against the stress response to M acrobrachium nipponense.

eugenol;M acrobrachium nipponense;anaesthetic,;stress response

1001-6880(2010)02-0281-04

2008-06-24 接受日期:2008-09-02

國家“十一五”科技支撐計劃(2006BAD01A13;2006BAD03B07);農業部農業科技跨越計劃 (2007);江蘇省高技術研究項目(BG2007328)

＊通訊作者 Tel:86-510-85558835;E-mail:fuht@ffrc.cn

R285;Q813.1

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