兩種生態類型蚯蚓血液蛋白質組分電泳分析

摘要：采用聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）技術對不同生態類型的微小雙胸蚓（Bimastus parvus）和威廉環毛蚓（Pheretima guillelmi）血液蛋白質進行分離比較。結果表明，威廉環毛蚓血液蛋白質電泳擴增出6條條帶，微小雙胸蚓血液蛋白質電泳擴增出5條條帶，表棲型的微小雙胸蚓比內棲型的威廉環毛蚓少了一個組分。形成血液蛋白質組分的差異性可能與蚯蚓生態適應性有關。

關鍵詞：微小雙胸蚓（Bimastus parvus）；威廉環毛蚓（Pheretima guillelmi）；血液；蛋白質組分；聚丙烯酰胺凝膠電泳

中圖分類號：S899.8 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0753-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.052

Abstract： Two distinct ecological categories of earthworm Bimastus parvus and Pheretima guillelmi blood protein were separated and studied with the help of PAGE technology. The results indicated that the Bimastus parvus blood protein had 6 electrophoresis belt number and Pheretima guillelmi blood protein had 5 electrophoresis belt number， epigeic Bimastus parvus showed less a component than endogeic Pheretima guillelmi. The formation of blood protein components difference may be related to earthworm ecological adaptability.

Key words： Bimastus parvus； Pheretima guillelmi； blood； protein components； PAGE

蚯蚓屬于環節動物門（Annelida）寡毛綱（Oligochaeta）陸生動物，廣泛存在于土壤生態系統中。在土壤生態系統中，蚯蚓占土壤生物量的60%～80%，是土壤生態系統中的重要組成部分[1，2]。作為一類在自然界中存在了6億年的古老動物，蚯蚓在漫長的進化過程中形成了攝食行為[3]、回避行為[4]、掘穴行為[5]、光感行為[6]等生態學特征。在蚯蚓的生態適應性上，呈現出表棲型（Epigeic）、內棲型（Endogeic）和深棲內棲型（Anecic）三種習性，屬于差別比較大的生態類群[7]。另外，在分子和細胞水平上，由于蚯蚓處于食物鏈底端，與土壤中的各種污染物接觸相對密切，蚯蚓體內形成了獨特而有效的免疫與抗菌系統[8]、抗氧化酶防御系統[9]、高活性的纖維素水解酶[10]以及細胞色素 P450、GST、AChE等對環境污染響應比較敏感的酶系[11]，以適應不良的生存環境和對抗不利因素。在蚯蚓的生態適應性的生理水平上，為了適應長期在土壤中的生存，蚯蚓通過濕潤的體壁來進行呼吸氧氣并排出血液中的二氧化碳，在生理上形成了由縱血管、環血管和微血管組成的多心臟（4～5對）的閉管式循環系統結構。本試驗采用（PAGE）技術對表棲型的微小雙胸蚓（Bimastus parvus）和內棲型的威廉環毛蚓（Pheretima guillelmi）的血液蛋白質組分進行了分析，比較了不同生態類型蚯蚓血液中蛋白質組分的差異性，為進一步研究蚯蚓的生態適應性提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料、藥品與儀器

材料：微小雙胸蚓和威廉環毛蚓，采自成都某農場的大田土壤中。

主要藥品與設備：丙烯酰胺（Acr）、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（Bis）、四甲基乙二胺（TEMED）、核黃素過硫酸銨（AP）、三羥甲基氨基烷（Tris）、甘氨酸Gly-溴酚藍等均為分析純。GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機，DY-501型電泳儀，DYCZ -24D型電泳槽，AcerScan 620P 掃描儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 蚯蚓血液的采集 選擇成熟的微小雙胸蚓和威廉環毛蚓，用pH 6.8 的PBS緩沖液反復沖洗干凈，從背側的心臟部位進行局部剪開，用擠壓方法使一對心臟露出，用0.5 mL的注射器配以特制的細針快速刺入心臟抽取血液。把采集到的蚯蚓血液注射到預先冷卻至4 ℃、放有少量0.53% NaCl的離心管中，在5 000 r/min離心10 min除去白細胞。放置到電極緩沖液的燒杯中，在4 ℃左右透析48 h，備用。

1.2.2 電泳制膠 分離膠和的濃縮膠的制備：7%的聚丙烯酰胺分離膠和2.5%的聚丙烯酰胺濃縮膠的制備方法均與蚯蚓體腔液電泳制膠相同[12]。待分離膠和的濃縮膠聚合完全后，備用。

1.2.3 加樣電泳 取透析后的血液樣品25 μL，加在電泳的凝膠上表面，除去凝膠表面與電極緩沖液之間的氣泡。按照文獻[12]的電壓、電流控制方式電泳后進行固定染色和脫色[13]，可以看到清晰的蚯蚓血液凝膠電泳后的圖譜。

2 結果與分析

經過4次重復電泳，威廉環毛蚓和微小雙胸蚓心臟血液蛋白質的電泳條帶有所不同，結果如圖1所示。從這兩種不同生態類型的蚯蚓心臟血液電泳條帶（圖1）和掃描圖（圖2和圖3）的對比來看，威廉環毛蚓心臟血液電泳的結果中能清晰地分辨出6條條帶；微小雙胸蚓心臟血液電泳結果中能清晰地分辨出5條條帶。

從血液的電泳結果比較來看，生態類型不同的微小雙胸蚓和威廉環毛蚓血液蛋白組分存在一定的差異性。表1為威廉環毛蚓和微小雙胸蚓血液電泳區條帶的相對遷移率（Rm）。由表1可知，二者的相對遷移率差異較大，表棲型的微小雙胸蚓比內棲型的威廉環毛蚓少了一個組分。

3 小結與討論

蚯蚓作為“生態系統工程師”，在土壤生態系統中同時發揮著消費者、分解者和調節者的功能[14]。從行為生態學的角度看，蚯蚓的生態適應性是與其繁殖策略、生存策略、種群密度和社會行為等相互聯系的。蚯蚓的不同生活習性，以及在分子、細胞水平和生理所形成的防御系統是生存策略的具體表現形式。在蚯蚓的覓食行為和食性偏好上，表棲型蚯蚓生活在土壤表層中，是以植物的殘落物和枯枝落葉層作為食物的主要來源；內棲型蚯蚓生活在土壤亞表層中，其食物的主要來源是腐爛狀態的有機物殘體。由于血液具有在物質運輸、調節、保持內環境穩態、防御和保護等重要的生理功能，因此在長達數億年的進化過程中，不同生態類型蚯蚓血液蛋白組分的不同可能與其進化的歷史有關。本試驗通過對兩種不同生態類型的蚯蚓血液蛋白質進行電泳分析發現，在血液蛋白的組成上，表棲型的微小雙胸蚓比內棲型的威廉環毛蚓少了一個組分，這可能與蚯蚓種屬的特異性有關，另一方面也可能是蚯蚓的生存適應環境以及進化演變的一種結果。

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