溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥消化酶活性的影響

張建萍， 王強， 李小魯

(1.塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾843300；2.新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆阿拉爾843300)

外溫動物的生理功能易受環境溫度變化的影響。環境溫度影響外溫動物體內生化反應速率，進而影響動物的行為。已有文獻報道絕大多數生化反應都具有顯著的溫度依賴性(Prechtetal.，1957；Prosser & Ayers，1985)。Bennett和Licht(1972)發現北美綠蜥蜴Anoliscarolinensis代謝過程的生理參數值隨溫度升高而增加，并且在不同溫度范圍內增加的倍數不相同。外溫動物的生理機能受到環境溫度的顯著影響，是開展溫度適應研究的適宜系統。在外溫動物溫度依賴性的研究中，蜥蜴類動物占據了重要的地位。沈劍敏(2005)研究了荒漠沙蜥Phrynocephalusprzewalskii和密點麻蜥Eremiasmultiocellata的脂質和脂肪酸組成對溫度的依賴關系，發現不同溫度下，2種蜥蜴在粗脂肪含量、脂類及脂肪酸組成方面存在明顯的差異。張建紅等(2005)研究了密點麻蜥肝臟、骨骼肌及大腦組織中琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)活性對溫度的依賴關系。陳卓等(2004)研究了溫度對荒漠沙蜥肝臟組織中SOD活性的影響。李仁德和劉迺發(1994)研究了溫度對荒漠沙蜥腓腸肌ATP酶活性的影響。Iglesias等(2009)報道了澳大利亞蜥蜴Lophognathustemporalis消化酶活性受季節的影響，在雨季的活性較高。Naya等(2011)分析了樹鬢蜥Liolaemusmoradoensis消化功能的季節變化受到內源或外源(即環境決定)控制的程度。食物消化能力直接影響外溫動物的存活、生長和繁殖等適合度指標，而消化酶在食物的消化過程中起著非常重要的作用。因此，消化酶活性的溫度依賴性對于外溫動物適應熱環境具有重要意義。

南疆沙蜥Phrynocephalusforsythii隸屬于爬行綱Reptilia有鱗目Squamata鬣蜥科Agamidae沙蜥屬Phrynocephalus。在中國大陸分布于新疆南疆地區，自喀什往東沿塔里木盆地的南、北，分布于阿克蘇、洛甫、托克遜等地，常生活于荒漠、干旱的沙漠或戈壁灘邊緣地區(張鵬，袁國映，2005)。對南疆沙蜥的胃容物進行分析，發現動物性食物占90%～100%，主要是膜翅目Hymenoptera和鞘翅目Coleoptera昆蟲(戴昆，馬鳴，1991)，也有以螞蟻為主食，還有甲蟲的蛹，但未見植物或種子(趙肯堂，1999)。密點麻蜥隸屬于爬行綱有鱗目蜥蜴科Lacertian麻蜥屬Eremias，生活于荒漠和荒漠草原，常與各種麻蜥、沙虎、沙蜥等同域棲息(旭日干，2001)。對密點麻蜥的胃容物進行分析，發現其全年以動物性食物為主，捕食螞蟻、金龜子、蝗蟲、甲蟲、象鼻甲科Curculionoidea、蜘蛛和昆蟲的幼蟲，其中尤以金龜子科Scarabaeidae、象鼻甲科、蟻科Formicidae種類比例最高(季達明，1987)。南疆沙蜥和密點麻蜥是典型的外溫動物，其行為和生理活動容易受到環境因素的調節，尤其是溫度的影響。

本研究以新疆塔里木盆地的南疆沙蜥和密點麻蜥為研究對象，通過測定不同馴化溫度下2種蜥蜴的肝臟、胃及十二指腸的消化酶——淀粉酶、脂肪酶及胰蛋白酶的活性，研究消化酶活性對環境溫度的依賴關系，從而揭示2種蜥蜴消化酶活性對溫度的適應特征。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

南疆沙蜥、密點麻蜥各50只于2018年4月捕獲于新疆維吾爾自治區南部阿克蘇地區沙雅縣境內。南疆沙蜥平均體質量7.13 g±0.91 g，平均體長57.1 mm±5.9 mm。密點麻蜥平均體質量7.91 g±0.83 g，平均體長66.5 mm±7.9 mm。

1.2 實驗方法

1.2.1實驗分組將南疆沙蜥和密點麻蜥各自隨機分為5 組，每組10只，分別在4 ℃、25 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃恒溫環境中馴化10 d。采用測定蜥蜴肛溫(用半導體點式溫度計測定肛溫，將其插入肛門內1 cm處，讀數時間不超過35 s)的方法確保實驗動物達到設置的溫度(趙偉民等，2010)。馴化期間飼喂黃粉蟲(李仁德等，1996)。

1.2.2組織處理采用乙醚麻醉南疆沙蜥和密點麻蜥，快速解剖出肝臟、胃及十二指腸，剔除所取器官上的結締組織和脂肪組織。取0.3 g樣品放入勻漿器(IKA@T18，上海喬楓實業有限公司)，按照1∶4的質量體積比，加1.2 mL生理鹽水，將勻漿器置于冰浴上勻漿2 min，4 ℃、2 500 r·min-1離心10 min，取上清液用紫外分光光度計(TU-1810，北京普析通用儀器有限責任公司)和723型可見分光光度計(Bruker，德國)測定消化酶活性。

1.2.3樣品蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法測定。

1.2.4淀粉酶活力測定采用碘-淀粉比色法。淀粉酶活力定義為：組織中每毫克蛋白在一定溫度下與底物作用30 min，水解10 mg淀粉定義為一個淀粉酶活力單位(U)。

1.2.5脂肪酶活力測定采用比濁法。脂肪酶活力定義為：每克組織蛋白在反應體系中與底物反應1 min，每消耗1 μmol底物為一個酶活力單位(U)。

1.2.6胰蛋白酶活力測定采用紫外線吸收法。蛋白酶活力定義為：每毫克蛋白中含有的胰蛋白酶每分鐘使吸光度變化0.003為一個酶活力單位(U)。

1.3 統計學分析

應用Graphpad Prism分析南疆沙蜥和密點麻蜥消化器官的3種酶活性，t-test分析南疆沙蜥或密點麻蜥在不同溫度條件下酶活性的差異，數據以平均數±標準差(Mean±SD)表示。Two-Way ANOVA分析南疆沙蜥和密點麻蜥在相同溫度下酶活性的差異。

2 結果與分析

2.1 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官淀粉酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶的活性隨溫度的變化而變化(圖1)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，2種蜥蜴淀粉酶的活性隨溫度上升而增加。而南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其淀粉酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.01)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥肝臟和胃淀粉酶的活性最大；當馴化溫度為 35 ℃時，密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶的活性最大。

2.2 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官脂肪酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性隨溫度的變化而變化(圖2)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，2種蜥蜴脂肪酶的活性隨溫度上升而增加。而南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其脂肪酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.01)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性最大；當馴化溫度為35 ℃時，密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性最大。

圖1 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官淀粉酶活性的影響Fig. 1 Effect of temperature on amylase activity in different digestive organs of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

圖2 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官脂肪酶活性的影響Fig. 2 Effect of temperature on lipase activity in different digestive organs of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

2.3 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶的活性隨溫度的變化而變化(圖3)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，胰蛋白酶的活性隨之增加。南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其胰蛋白酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.001)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥十二指腸胰蛋白酶的活性最大；當馴化溫度為35 ℃時，密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶的活性最大。

圖3 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶活性的影響Fig.3 Effect of temperature on trypsin activity in the duodenum of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

3 討論

消化酶是參與消化的酶的總稱，主要作用是將食物消化和分解為小分子物質以便被機體所吸收，為機體提供生長和發育所需的各種營養物質，缺少消化酶或者活性降低會導致食物的分解不完全，引起消化不良。消化酶活性不僅是動物攝食、營養條件、生理狀況的反映，同時影響動物的生長、發育以及繁殖。消化酶在動物消化和吸收食物的過程中發揮關鍵作用，其中的淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等活性受溫度、pH等因素的影響(潘魯青等，2006；Luoetal.，2008；姜鶴等，2016)。同其他酶一樣，消化酶活性受許多因素的影響，而溫度是影響其活性的重要因素之一。

本研究結果顯示，南疆沙蜥和密點麻蜥消化酶對溫度有很大的依賴性，這與其在不同溫度下的行為、攝食、新陳代謝等密切相關。錢亞群和牛翠娟(2006)報道荒漠蜥蜴生活的環境溫度，夏季高達40 ℃以上，冬季低至-20 ℃以下，并且晝夜溫差很大。本研究中來自同一棲息地的南疆沙蜥和密點麻蜥，其選擇的環境溫度相差2～3 ℃。南疆沙蜥多棲息在干燥沙礫地帶，環境溫度為25～40 ℃，密點麻蜥的洞穴多在荒漠草叢下，環境溫度為27～37 ℃。蜥蜴在適應環境溫度的過程中，生理機能會發生適應性的變化，也反映在酶的適應上。在本實驗中，4 ℃時蜥蜴處于冬眠狀態，蜷縮不動，不進食，此時消化酶的活性最低。4～25 ℃是蜥蜴解除冬眠的溫度范圍，蜥蜴的活動量少，進食量較少，而作為消化和分解食物的消化酶的活性也相應較低。30 ℃以上是蜥蜴活動頻繁的溫度范圍，蜥蜴進食量增加，且在這一范圍內，其對溫度較敏感，消化酶活性隨溫度升高而增加(李仁德，宋志明，1990)。這與溫度對蜥蜴腓腸肌ATP酶活性的影響(李仁德，劉迺發，1994)和溫度對荒漠沙蜥肝臟組織中SOD活性的影響(陳卓等，2004)一致。劉迺發和李仁德(1999)報道荒漠沙蜥和密點麻蜥選擇的最適環境溫度分別為38～40 ℃和35～37 ℃，在此溫度條件下測得的體溫與其消化酶活性的最適溫度基本接近。在最適環境溫度以上，蜥蜴躲到陰涼處逃避高溫，其活動量和進食量顯著減少，在最適溫度以上測定的消化酶活性隨溫度升高而急劇下降。溫度繼續升高會引起蜥蜴的死亡，荒漠沙蜥的致死高溫為48 ℃，密點麻蜥的致死高溫為46 ℃(李仁德，劉迺發，1992)，高溫條件下酶會發生不可逆的變性。

本實驗結果還顯示了荒漠沙蜥和密點麻蜥消化酶的最適溫度明顯不同，即使在相同溫度下消化酶活性之間的差異也有統計學意義。劉迺發和李仁德(1999)報道了與密點麻蜥相比，荒漠沙蜥的偏好溫度要高2～3 ℃。本實驗結果顯示，南疆沙蜥消化酶活性最大時的馴化溫度也高于密點麻蜥的，即蜥蜴的偏好溫度高者，酶的最適溫度也較高，二者可能有很好的相關性。在長期的適應進化過程中，荒漠沙蜥選擇比較開闊的沙地，這些地帶植物覆蓋度低，地面受陽光的輻照強度大，溫度較高。而密點麻蜥選擇植物較多的地帶，地面受陽光的輻照強度較弱，溫度較低。長期選擇環境溫度的差異決定了體內酶對不同溫度的耐受性，使荒漠沙蜥較密點麻蜥更能耐受高溫。

南疆沙蜥和密點麻蜥消化酶活性在4～45 ℃隨著溫度升高呈現先上升、后下降的趨勢。40 ℃馴化的南疆沙蜥、35 ℃馴化的密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶、脂肪酶及胰蛋白酶的活性最高。2種蜥蜴的消化酶活性與溫度具有關聯性，酶活性最大時的馴化溫度明顯不相同，這與其選擇體溫相關。