水溫和饑餓對鮸魚肝臟抗氧化酶的影響

呂小康，劉 峰，樓 寶，劉陽陽，徐冬冬，陳睿毅，詹 煒，王立改，毛國民，馬 濤

（浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，浙江省海水增養殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

水溫和饑餓對鮸魚肝臟抗氧化酶的影響

呂小康，劉 峰，樓 寶，劉陽陽，徐冬冬，陳睿毅，詹 煒，王立改，毛國民，馬 濤

（浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，浙江省海水增養殖重點實驗室，浙江舟山 316021）

為了探討不同水溫和饑餓條件下鮸魚抗氧化酶的變化規律，采用實驗生態法分析了實驗條件下鮸魚（體質量234.46±52.85 g）肝臟中超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活力及其與體質量的相關分析。結果表明：饑餓導致實驗魚體質量下降，其中水溫越高體質量下降越明顯：30℃組下降（29.44±7.42）g，顯著大于22℃組（9.06±1.47）g和13℃組（4.23±0.93）g。相同水溫條件下，隨著饑餓時間的延長，鮸魚肝臟中SOD和CAT活力均出現明顯變化，并且不同水溫條件下變化各不相同：13℃組中，SOD和CAT活力均呈現先上升后下降的走勢，在饑餓2 d時酶活力達到最高值；22℃組中，SOD和CAT從始至終均呈現逐漸下降的趨勢；而在30℃高溫組中，SOD與CAT活力變化趨勢不完全一致，SOD活力變化較小，呈現輕微的先上升后下降趨勢，同樣是饑餓2 d時達到最大值，CAT活力總體表現為下降的趨勢。同一饑餓時長不同溫度處理組中，實驗魚肝臟中SOD和CAT活力同樣存在顯著差異（P<0.05）：除了13℃組在魚體饑餓2 d時CAT活力0.044±0.006 U/mgprot高于22℃組0.038±0.006 U/mgprot之外，SOD和CAT活力均是22℃組最高，30℃的高溫組最低。本研究結果為鮸魚的高效健康養殖提供技術參考。

鮸魚；水溫；饑餓脅迫；抗氧化酶；相關性分析

鮸魚Miichthys miiuy屬于鱸形目、石首魚科，又稱米魚，因其鮮美的肉質和豐富的營養而深受大眾喜愛。由于其生長迅速、自然抗逆性強、病害少、市場潛力巨大等一系列優點，逐漸成為人工養殖的優良品種[1]。在養殖過程中，魚類常會因為飼養密度過大、投放飼料不均勻、投喂不及時、環境改變、季節變化等原因導致短期饑餓脅迫現象存在[2]。在饑餓脅迫下，魚類的生理生化代謝會發生改變，降低代謝，來適應饑餓脅迫[3]。目前已有許多關于魚類饑餓脅迫研究的報道，如柳敏海等[4]測定了短期饑餓脅迫對鮸魚生化組成、脂肪酸和氨基酸組成的影響；谷江穩[5]對銀鯧Pampus argenteus幼魚在饑餓脅迫下的魚體成分及消化系統組織學進行了系統研究。饑餓脅迫將會引起魚體生理生化指標發生變化。蘇慧[6]研究發現卵形鯧鲹Trachinotus ovatus幼魚在饑餓脅迫條件下生理生化指標發生了明顯變化。

此外，養殖水溫是水生動物生存所需的重要非生物環境因素之一，養殖溫度的變化將會導致魚類生化反應過程、代謝能力發生變化[7]，通常，溫度升高能提高魚類代謝速率，但溫度過高時卻能導致魚類的死亡[8]。報道指出，溫度脅迫會導致多種水生生物的超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalane，CAT）等抗氧化酶活性發生變化[9-11]。上述報道均是從饑餓或者水溫單方面對魚類生理生化指標影響進行探討，關于溫度和饑餓對鮸魚抗氧化酶活力協同作用的研究未見報道。為了探討饑餓時間和水溫對鮸魚生理生化指標的影響，本實驗測定了不同水溫條件、不同饑餓時間下鮸魚肝臟組織中的SOD和CAT活力，探討鮸魚體內抗氧化體系在不同饑餓時間、溫度條件下的變化規律，為進行高效、科學的鮸魚人工養殖提供基礎參考資料。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在2015年12月底進行，實驗魚取自浙江舟山沿海網箱養殖的鮸魚群體，選取規格相近、體表無傷、體格健壯的鮸魚共計135尾，體質量均值（234.46±52.85）g，實驗魚隨機分為3組，每組45尾，設3個平行，實驗桶容積0.3 m3，每個實驗桶中放養實驗魚15尾。實驗所用海水為經高位池沉淀和砂濾池過濾處理之后的海水，海水鹽度為26～27。

1.2 實驗方法

實驗分為3個溫度組，溫度分別為13℃、22℃、30℃。開始時的水溫為13℃左右，因此，第1個處理組通過加熱棒和溫控儀使水溫恒定在13℃左右，另外兩個處理組通過加熱棒進行升溫，升溫方式為每24 h升溫1℃[12]，達到實驗設定溫度之后，暫養7 d，每天早晚2次投喂人工配合飼料，顆粒直徑5 mm左右，及時清除殘餌和糞便。實驗開始后則停止投喂飼料，即對實驗魚進行饑餓處理，注意觀察實驗狀態，分別在饑餓0 d、1 d、2 d、3 d、4 d時對實驗魚進行取樣。

實驗水溫的調控：通過加熱棒及溫控儀進行水溫控制。其中，加熱棒型號為WN-B1000 W，功率1 000 W；溫控儀型號為WK-SM3。加熱過程中，每個實驗桶緩慢常流水，水流速度大約為30 L/h，確保加熱升溫速度快于常流水導致的降溫速度，從而保證水溫基本恒定。調節氣閥確保水體含氧量在5.5 mg/mL以上。

1.3 樣品制備與測定

在各溫度處理條件下，每天上午對饑餓的實驗組進行取樣，每個實驗組取9尾，每個平行3尾。首先對取樣的實驗魚進行體質量測量，然后用純水沖洗實驗魚體表2次，將實驗魚移至冰盤冰凍處死，冰盤上快速解剖取肝臟，用預冷魚用生理鹽水（1.2%）沖洗肝臟組織，經吸水紙吸干后盛裝于2 mL離心管中，-80℃超低溫保存，用于酶活力指標的測定。超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的測定均使用南京建成生物工程研究所的試劑盒完成。

1.4 數據采集及統計分析

測量實驗魚初始體質量，采用電子天平，精確到0.01 g。為了避免稱量過程中對實驗魚造成機械損傷、減少魚體帶水量導致的誤差，本實驗采取水中稱量法，先在電子天平放置裝有海水的器皿置零之后將實驗魚放入器皿中，逐一記錄電子天平讀數，計算增加的質量，即可獲得每尾實驗魚的體質量。使用SPSS19.0軟件對實驗魚肝臟抗氧化酶活力進行單因子方差分析（One-way ANOVA）并進行差異顯著性檢驗。

2 結果

2.1 實驗前后實驗魚體質量分析

對實驗前后實驗魚體質量進行統計匯總，并用單因素方差分析和Duncans多重比較的方法對不同溫度組實驗前后體質量差值的差異性進行統計分析，用標記字母法表示結果（表1）。結果表明，30℃組實驗魚體質量降低值（29.44±7.42）g顯著大于22℃組（9.06±1.47）g和13℃組（4.23±0.93）g，說明溫度越高，實驗魚的活動能力較強，消耗能量較多，從而導致自身能量大量消耗，而低溫條件下，魚體運動及代謝能力較弱，減少了能量損耗，所以體質量減輕較小。

表1 實驗前后實驗魚體質量比較分析Tab.1 Comparison of the fish body weight before and after the experiment

2.2 肝臟中SOD活力的變化

對肝臟中SOD活力進行統計分析，結果如圖1。從圖1中可以看出，相同饑餓時長不同溫度處理組中，實驗魚肝臟中SOD活性存在顯著差異（P<0.05），同一饑餓時長條件下，肝臟中SOD活力均是22℃的常溫組最高，13℃的低溫組次之，30℃的高溫組最低；在同一溫度組中，隨著饑餓時間的延長，鮸魚肝臟中SOD活性出現較為明顯變化，13℃組中，SOD活力呈現先上升后下降的走勢，在饑餓2 d時的活力最高，為259.838±28.230 U/mgprot；在22℃組中，SOD活力呈現逐漸降低的趨勢，實驗開始時的SOD活力最高，為439.157± 14.376 U/mgprot；而在30℃高溫組中，SOD活力變化較小，呈現輕微的先上升后下降趨勢，同樣是饑餓2 d時的SOD活力最高，為156.676±9.579 U/mgprot。以饑餓時長為X軸，以肝臟中的SOD活力為Y軸，進行二次項回歸分析，獲得3個溫度條件下的回歸方程的決定系數R2值分別為0.999、0.984和0.925。

圖1 水溫和饑餓脅迫對肝臟中抗氧化酶SOD活力的影響Fig.1 Effects of water temperature and starvation stress on SOD activities in liver of M.miiuy

2.3 肝臟中CAT活力的變化

對肝臟中CAT活力進行統計分析，結果如圖2。從圖2可以得知，相同饑餓時長不同溫度處理組中，實驗魚肝臟中CAT活力存在顯著差異（P<0.05），實驗開始時，是22℃組肝臟CAT活力最高，13℃的低溫組CAT活力次之，而30℃高溫組CAT活力最低。隨著饑餓時長增大，13℃組CAT活力逐漸增加，饑餓超過2 d后該酶活力開始逐漸下降，此時CAT活力為0.044±0.006 U/mgprot。22℃組中，CAT活力逐漸下降，其活力在饑餓2 d時0.038± 0.006 U/mgprot開始低于13℃組CAT活力；30℃組CAT活力總體上呈現為逐漸下降的走勢，并且始終低于其他兩個溫度組。同樣，以饑餓時長為X軸，以肝臟中的CAT活力為Y軸，進行二次項回歸分析，獲得3個溫度條件下的回歸方程的決定系數R2值分別為0.699、0.921和0.832。

圖2 水溫和饑餓脅迫對肝臟中抗氧化酶CAT活力的影響Fig.2 Effects of water temperature and starvation stress on CAT activities in liver of M.miiuy

比較肝臟SOD和CAT活力的回歸方程R2值可以發現，SOD活力的擬合效果要優于CAT。另外，在SOD中，13℃時的數值擬合的回歸方程最好；而在CAT中，22℃時的最優。

2.4 實驗魚體質量與酶活性相關性分析

為了研究不同水溫條件下，鮸魚肝臟抗氧化酶活力與體質量之間的關聯性，通過相關性分析對其進行研究，結果見表2。由表2可知，在水溫22℃和30℃條件下，鮸魚肝臟中SOD活力與CAT活力呈現顯著相關關系（P<0.05）。3個溫度水平中，SOD活力與體質量呈現正相關關系，而CAT活力與體質量呈現負相關關系。

表2 不同溫度條件下酶活力與體質量的相關性分析Tab.2 Correlation analysis of enzyme activities and body weight of M.miiuyunder different temperature

同樣，使用相關性分析方法研究不同饑餓時長條件下抗氧化酶與體質量之間的關聯性，結果見表3。由表3可以看出，各個饑餓時長取樣測定的SOD活力都與CAT活力呈現顯著相關關系（P<0.05）；兩種抗氧化酶活力與體質量之間相關性不顯著（P>0.05）。

表3 饑餓脅迫酶活力與體質量的相關性分析Tab.3 Correlation analysis of enzyme activities and body weight of M.miiuyunder starvation stress

3 討論

3.1 饑餓對體質量的影響

本次研究發現，鮸魚經過饑餓處理之后體質量較實驗前均有一定的降低，研究結果與尼羅羅非魚Oreochromis niloticus[13]、草魚Ctenopharyngodon idellus[14]及太平洋鮭Oncorhynchus spp.[15]等報道的結果相似。主要原因饑餓或食物不足時，動物體消耗自身貯存的能量以維持生命活動，饑餓時能較好地利用糖類作為能源物質[16]以及優先利用脂肪再利用蛋白質作為代謝能源，從而導致自身體質量降低[17-19]；但也有研究者發現有南方鲇饑餓后的蛋白質含量無明顯變化[20]。本次研究不同溫度處理組之間鮸魚體質量降低量有一定的差別，其中高溫組（30℃）體質量下降顯著高于22℃組和13℃組，推測在高溫條件下，魚體的能量代謝加快，消耗能量增加，需要大量利用機體內能源物質，從而出現體質量降低量要明顯高于其他兩個溫度組。

3.2 溫度和饑餓脅迫對鮸魚肝臟SOD和CAT的影響

水生動物在遭受外界環境脅迫時，機體內抗氧化酶的活力會發生一定的變化，以避免機體受到自由基的傷害[21]。本研究中，在溫度和饑餓的脅迫下，鮸魚肝臟中的SOD和CAT活力均發生了一定的變化，在13℃的低溫組中，鮸魚肝臟中SOD和CAT活力均表現為先升高后下降的趨勢。可能原因是，低溫條件誘使鮸魚新陳代謝加快以應對外界的低溫環境，此過程引起抗氧化酶積極響應，表現為酶活力升高，但是隨著饑餓時間的延長，機體內能源物質逐漸消耗，導致新陳代謝速度減慢，進而引起兩種酶活力逐漸下降[22]，同時，饑餓時間的延長，使得饑餓脅迫脅迫作用強度增加，已經超出鮸魚的適應能力范圍，鮸魚抗氧化系統的功能無法正常發揮，也表現為兩種酶活力的下降。在22℃組中，兩種酶活力均表現為逐漸下降的趨勢，導致此現象的可能原因是，此溫度條件下鮸魚代謝旺盛，對外界能源需求量大，此時遭受饑餓脅迫，外界能源供應不足，機體代謝速度迅速降低[23]，進而表現出抗氧化酶活力逐漸下降的現象。在30℃的高溫組中，抗氧化酶活力顯著低于前兩個溫度處理組，可能原因是，高溫脅迫會使生物體內的活性氧產物升高，生物體內的氧自由基不斷積累，抗氧化酶的活力不足以抑制細胞內的氧化損傷，造成機體受到一定程度的損害，從而使體內的抗氧化酶活力降低[23]。

3.3 酶活力與體質量之間關聯性

本次研究中，在水溫22℃和30℃條件下，鮸魚肝臟中SOD活力與CAT活力呈現顯著相關關系（P< 0.05）。3個溫度水平中，SOD活力與體質量呈現正相關關系，而CAT活力與體質量呈現負相關關系，但是相關性均不顯著，因此兩種抗氧化酶活力與體質量之間并未表現出顯著的相關關系。各個饑餓時長取樣測定的SOD活力都與CAT活力呈現顯著相關關系（P<0.05），但是兩種抗氧化酶活力同樣與體質量之間相關性不顯著（P>0.05）。出現上述現象可能原因是本次實驗所取用的實驗魚個體之間差異較小，進行相關性分析時不能有效檢驗出體質量與酶活力變化是否具有顯著的相關性，因此，魚體體質量與抗氧化酶活力變化的相關性分析，需要基于不同大小規格的實驗魚進行深入探討。

研究得知，低溫條件下（本研究中為13℃）適當饑餓有利于提高魚體免疫力，但是饑餓時間太久（本研究中為超過2 d以上），會對機體造成損傷，免疫力降低；適宜溫度條件下進行饑餓將會降低魚體免疫力，有爆發病害的危險。高溫條件下養殖鮸魚，將會導致魚體損傷，免疫力降低，同樣有爆發病害的危險，不利于魚類養殖。

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The Effects of Temperature and Starvation Stress on Liver Antioxidant Enzyme Activities of Miichthys miiuy

Lü Xiao-kang,LIU Feng,LOU Bao,et al
(Marine and Fishery Research Institute of Zhejiang Ocean University,Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Key Lab of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

In order to understand the change rule of liver antioxidant enzyme activities of Miichthys miiuy, the effects of temperature and starvation stress on liver antioxidant enzyme(Superoxide Dismutase,SOD,and Catalane,CAT)activities and the correlation of body weight and the antioxidant enzyme activities of M.miiuy (234.46±52.85 g)were investigated at 13,22,and 30℃.The result showed that the body weight of samples was decreased,in which most obvious is the 30℃group (29.44±7.42)g followed by the 22℃group (9.06± 1.47)g.The temperature and starvation significantly affected the activities of antioxidant enzymes of liver of M. miiuy.In the temperature of 13℃ group,the liver antioxidant enzyme activities of M.miiuy increased andthen declined with starvation time prolonged ranged from 0 to 4 days;in the 22℃group,as the starvation time prolonged,both the SOD and CAT activities constantly decreased.Nevertheless,in the high temperature of 30℃group,the change trends of the SOD and CAT activities were not completely similar,in which the SOD activities increased and then declined,while the CAT activities roughly showed a decreasing trend.For the same starvation time,both the SOD and CAT activities of the 22℃ group were the highest,and the 30℃ group were the lowest,except the CAT activity under stop feeding for 2 days in 13℃group 0.044±0.006 U/mgprot was higher than that of 22℃group 0.038±0.006 U/mgprot.Those research results would be good references for healthy culture of M.miiuy.

Miichthys miiuy;water temperature;starvation stress;antioxidant enzyme;correlation analysis

S917

A

1008-830X(2016)05-0384-06

2016-05-17

農業部公益性行業（農業）科研專項（201203065-07）

呂小康（1994-），男，浙江嵊州人，碩士研究生，研究方向：水產動物遺傳育種.E-mail:lengfeng0210@126.com

樓寶.E-mail:loubao6577@163.com