溫度對美洲黑石斑(Centropristis striata)幼魚生長和免疫因子活力與相關基因表達的影響*

李偉業 徐志進 殷小龍 陳 爽 馬雪彬 章 霞 邱豪軍 張曉林 蔣霞敏

溫度對美洲黑石斑()幼魚生長和免疫因子活力與相關基因表達的影響*

李偉業1, 2徐志進2殷小龍2陳 爽2馬雪彬2章 霞2邱豪軍2張曉林3蔣霞敏1①

(1. 寧波大學海洋學院 寧波 315832; 2. 浙江省舟山市水產研究所 舟山 316000; 3. 浙江海洋大學 舟山 316022)

采用溫度漸變的方法, 研究了18、22、26、30 °C共4個溫度梯度對美洲黑石斑幼魚[(73.74±3.76)g]生長及免疫因子活力的影響。結果表明, 溫度對美洲黑石斑幼魚的生長和存活均有不同程度的影響。在實驗溫度范圍內, 隨著溫度的升高, 美洲黑石斑幼魚最終體重、特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增重率(GBW)和增長率(GBL)均出現先升高后降低的趨勢, 且部分溫度組間差異顯著(<0.05), 其中上述各項指標中, 溫度22 °C組均最高, 與溫度26 °C組差異不顯著(>0.05), 而與溫度18 °C、30 °C組存在顯著性差異(<0.05); 幼魚的飼料系數(FCR)隨溫度升高先降低后升高, 且部分溫度組間差異顯著(<0.05)。在成活率方面, 除溫度30 °C組的成活率為82.2%, 顯著低于其他溫度組外(<0.05), 其他各溫度組成活率均達到90%以上。溫度對美洲黑石斑幼免疫相關酶活力和基因表達也存在一定影響。在實驗第1 d時, 堿性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)和溶菌酶(LSZ)活力隨溫度的升高呈逐漸升高的趨勢, 而在實驗第60 d時, 堿性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)和溶菌酶(LSZ)活力隨溫度升高呈先升高后降低的趨勢, 且22 °C和26 °C組顯著高于18 °C和30 °C組(<0.05); 而超氧化物歧化酶(SOD)活力在實驗第1 d時隨溫度的升高呈先下降后升高的趨勢, 實驗第60 d時超氧化物歧化酶(SOD)活力隨溫度的升高逐漸上升。溫度也影響和基因的表達, 盡管實驗期間各實驗組和基因的表達變化未呈現明顯的規律性, 但30 °C組和的表達量顯著高于其他組(<0.05)。從以上結果可見, 溫度對美洲黑石斑幼魚的生長和免疫因子活力有一定影響, 綜合實驗魚的生長和免疫因子實驗數據, 美洲黑石斑幼魚最適的生長溫度應為22—26 °C。

溫度; 美洲黑石斑; 生長; 免疫酶; HSP70; HSP90

美洲黑石斑(), 又稱條紋鋸鮨和黑鋸鮨, 通稱黑石斑, 商品名為翡翠斑或珍珠斑, 屬鮨科(Serranidae)、石斑魚亞科(Serraninae)、鋸鮨屬(), 原產于墨西哥灣水域、美國東岸及加拿大東南近海(雷霽霖等, 2007)。因其肉質豐腴、口感清爽, 適應性強、且易于接受配合飼料、養殖生長速度要比自然界快, 因此備受養殖界青睞, 美國水產養殖界將其定位為高價值魚類和美洲杰出的候選養殖品種(盧繼武等, 2006; 雷霽霖等, 2007)。從20世紀70年代開始, 國外相繼對美洲黑石斑的地理分布、生物學特性、生殖習性等方面進行研究(Kendall, 1977; Link, 1980), 隨后開展了美洲黑石斑繁育養殖方面的研究, 并發現在人工養殖條件下, 其生長速度比自然棲息地的魚快許多倍, 認為養殖優勢和市場優勢非常突出, 養殖潛力巨大, 值得大力推廣(Kim, 1987; Tucker, 1989)。國內在美洲黑石斑增養殖方面的研究起步稍晚, 首先由青島三高大菱鲆研究所有限公司于2003年從美國東北沿岸引進美洲黑石斑魚苗, 開啟了美洲黑石斑增養殖研究的序幕, 并于2006年取得苗種規模化繁育的成功, 為我國美洲黑石斑養殖業的發展奠定了基礎(王波等, 2003; 雷霽霖等, 2007)。目前, 美洲黑石斑已在我國溫帶海域, 尤其是浙江、福建海區開展了池塘、網箱、工廠化養殖(褚衍偉, 2004)。

溫度是養殖水環境中重要的環境因子, 不僅影響水生動物的生長、發育和存活等, 還能顯著影響其免疫系統(An, 2010)。不適的溫度條件不僅抑制水生動物的生長, 也會破壞其免疫系統, 從而引發疾病, 造成養殖業嚴重損失(Wyban, 1995; Le Moullac, 2000)。國內外學者在魚類方面開展了廣泛的研究, 諸多研究表明溫度對魚類的生長、存活和抗病力均會產生顯著的影響(Mart??nez-Palacios, 2002; Partridge, 2002; 李文龍等, 2017)。同樣, 在養殖過程中發現, 溫度對美洲黑石斑的生長、疾病也存在顯著的影響, 在15—30 °C下表現出較好的生長性能, 但在高溫養殖環境下又極易染病。然而, 目前關于溫度對美洲黑石斑的生長和免疫因子的研究鮮見報道。因此, 本文在15—30 °C范圍內選取了4個不同的溫度, 研究美洲黑石斑幼魚的生長、免疫相關酶活力及、基因表達的影響, 以期探究出美洲黑石斑適宜的養殖溫度, 為美洲黑石斑的健康養殖提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗時間為2020年6—8月, 實驗地點在浙江省舟山市水產研究所朱家尖基地。實驗用魚為人工繁育的美洲黑石斑幼魚, 挑選健康、活力強、無畸形、大小相近, 體重(73.74±3.76) g, 體長(14.06±0.13) cm的美洲黑石斑幼魚, 放于恒溫實驗房的圓形實驗桶內, 實驗桶規格為直徑80 cm、高100 cm。實驗用水為經消毒沉沙濾后的自然海水, 實驗期間, 每天換水2次, 日換水率50%, 每天投喂2次配合飼料(天邦海水魚配合飼料3號料), 投喂時間為09:00和16:00, 并于投喂后1 h吸污清底。水質條件為: 鹽度26—28, pH 8.4±0.1, 氨氮<0.3 mg/L, 亞硝酸鹽<0.1 mg/L, 溶解氧保持在5 mg/L以上。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 實驗現設18、22、26、30 °C四個溫度梯度組, 每個溫度梯度設3個平行, 各實驗桶放30尾實驗魚。實驗開始前, 將實驗魚在實驗桶進行暫養, 暫養水溫24 °C, 暫養7 d后按照1 °C/d升溫或降溫, 至各溫度梯度后, 開始實驗, 實驗進行60 d。

實驗期間, 觀察并記錄實驗魚的日常行為狀態, 并在實驗第1 d和第60 d測量魚的體重、全長, 統計成活率; 再從各梯度組中隨機取3尾魚, 取血清和肝臟, 用于相關酶活力和基因表達測定。

1.2.2 樣品制備 從每個實驗組中隨機取3尾魚, 用MS-222麻醉后, 用一次性注射器(1 mL)從美洲黑石斑幼魚尾靜脈取血, 血液置于1.5 mL離心管中, 4 °C下靜置4 h后, 以12000 r/min離心30 min, 取上清液, 即為血清樣品。剪取魚肝臟, 用預冷蒸餾水洗凈, 濾紙吸干, 置于1.5 mL離心管中, 迅速液氮冷凍。所取樣品均置于冰箱(–80 °C)中, 用于酶活和基因檢測。

1.2.3 酶活測定 使用購自南京建成生物工程研究所試劑盒測定樣品酶活力。堿性磷酸(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)活力采用微量酶標法, 活力單位為U/L; 溶菌酶(LSZ)活力采用比濁法測定, 活力單位為U/mL; 超氧化物歧化酶(SOD)活力采用比色法, 活力單位為U/mL。

1.2.4 基因表達檢測 使用RNA提取試劑盒(天根)提取總RNA, 采用反轉錄試劑盒(TaKaRa), 按說明步驟合成cDNA。根據NCBI數據庫中、基因序列, 使用primer 5.0設計兩對特異性引物(表1)。用于熒光定量分析(qPCR), 選取作為內參基因(黃左安等, 2011)。使用TransStart Top Green qPCR Super Mix試劑盒(全式金)試劑盒對cDNA在實時熒光定量PCR儀(ABI 7300plus)上進行檢測。

1.2.5 數據處理 實驗期間美洲黑石斑幼魚特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增長率(GBL)、增重率(GBW)、飼料系數(FCR)計算如下:

SGR=[(ln2–ln1)/]×100%, (1)

DWG=(2–1)/, (2)

GBL=(2–1)/1×100%, (3)

GBW=(2–1)/1×100%, (4)

FCR=/[(2–1)], (5)

式中,1、2為時間1、2時的體重(g);1、2為時間1、2時的全長(cm);為實驗天數;為實驗個體尾數;為總投餌量(g)。

表1 美洲黑石斑基因定量分析所用引物

Tab.1 Primers that were used in the q-PCR an alysis of C. striata

采用SPSS19.0統計軟件對數據進行處理和分析, 用Duncan氏和T檢驗法進行顯著性分析和多重比較, 數據結果采用平均值±標準誤差(Mean±S.D.)表示,<0.05為差異顯著,<0.01為差異極顯著。

2 結果

2.1 溫度對美洲黑石斑幼魚行為狀態的影響

由表2可以看出, 不同溫度下美洲黑石斑幼魚的游動、攝食等行為狀態相似。18、22和26 °C組的幼魚活力強, 游動迅捷, 攝食兇猛, 搶食明顯, 多分布于水體下層; 而30 °C組幼魚活力和攝食均一般, 分布于水體各層。實驗期間, 實驗魚的成活率較高, 除30 °C組的成活率為82.2%外, 顯著低于其他組(<0.05), 其他組的成活率均高于90%。

2.2 溫度對美洲黑石斑幼魚生長的影響

由表3可見, 美洲黑石斑幼魚的最終體重、最終體長、特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增長率(GBL)和增重率(GBW)隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢。且部分溫度組間差異顯著(<0.05), 其中22 °C組最終體重、特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增長率(GBL)和增重率(GBW)均最大, 與26 °C組差異不顯著(0.05), 而與溫度18 °C、30 °C組存在顯著性差異(<0.05); 而溫度30 °C組的上述各項指標均最低, 與18 °C組差異不顯著(0.05), 但與22 °C和26 °C組差異顯著(<0.05)。美洲黑石斑幼魚的飼料系數(FCR)隨溫度升高呈先降低后升高的趨勢, 且部分溫度組間差異顯著(<0.05), 30 °C組的飼料系數()最高為1.835±0.044, 22 °C組的飼料系數()最低為1.443±0.033。

2.3 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的AKP活力變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的AKP活力見圖1。由圖1可知, 實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的AKP活力隨溫度的升高逐漸升高, 30 °C組最高為(28.42±0.99) U/L, 顯著高于其他組(0.05), 18 °C最低為(19.59±0.99) U/L, 顯著低于其他組(0.05), 而22 °C和26 °C兩組間差異不顯著(0.05)。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的AKP活力隨溫度的升高呈先升高后下降的趨勢, 26 °C組最高為(26.26±1.04) U/L, 且與22 °C組差異不顯著(0.05)。18 °C和30 °C組實驗第60 d的AKP活力均低于實驗第1 d, 且存在顯著性差異(0.05); 而22 °C和26 °C組實驗第60 d的AKP活力均高于第1 d, 但差異不顯著(0.05)。

2.4 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的ACP活力變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的ACP活力見圖2。由圖2可知, 實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的ACP活力隨溫度的升高逐漸升高, 30 °C組最高為(18.21±0.83) U/L, 顯著高于18 °C和22 °C組(<0.05), 18 °C最低為(14.63±0.60) U/L, 顯著低于其他組(<0.05), 而22 °C和26 °C兩組間差異不顯著(>0.05)。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的ACP活力隨溫度的升高呈先升高后下降的趨勢, 26 °C組最高為(16.70±0.62) U/L, 且與22 °C組差異不顯著(>0.05)。各實驗組第60 d的ACP活力均低于實驗第1 d, 其中18 °C和30 °C組實驗第60 d的ACP活力顯著低于第1 d (<0.05); 而22 °C和26 °C組實驗第60 d的ACP活力與第1 d差異不顯著(>0.05)。

表2 不同溫度下美洲黑石斑幼魚的行為狀態

Tab.2 The performance of juvenile C. striata in different temperatures

注: 同一列數據中上標字母不同表示顯著差異(<0.05)

表3 不同溫度下美洲黑石斑幼魚的生長指標

Tab.3 Indicators to the growth of juvenile C. striata in different temperatures

注: 同一行數據中上標字母不同表示顯著差異(<0.05)

圖1 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的AKP活力

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(0.05)

圖2 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的ACP活力

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(0.05)

2.5 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力見圖3。由圖3可知, 實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力隨溫度的升高逐漸升高, 且各組間存在顯著性差異(<0.05), 其中30 °C組最高為(202.85±4.00) U/mL, 18 °C組最低為(163.47±1.93) U/mL。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力隨溫度的升高呈先升高后下降的趨勢, 26 °C組最高為(169.82±2.26) U/mL, 與其他組差異顯著(<0.05)。18 °C和22 °C組實驗第60 d的LSZ活力均高于實驗第1 d, 但差異不顯著(>0.05); 而26 °C和30 °C組實驗第60 d的LSZ活力均低于第1 d, 其中26 °C組差異不顯著(>0.05), 而30 °C組存在顯著性差異(<0.05)。

圖3 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(0.05)

2.6 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力見圖4。由圖4可知, 實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力隨溫度的升高呈先下降后上升的趨勢, 30 °C組最高為(174.44±1.25) U/mL, 顯著高于其他組(<0.05), 22 °C組最低為(152.89±0.60) U/mL, 顯著低于其他組(<0.05)。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力隨溫度的升高逐漸上升, 30 °C組最高, 為(195.54±4.21) U/mL, 且顯著高于其他組(<0.05); 18 °C組最低, 為(145.48±2.76) U/mL, 且顯著低于其他組(<0.05)。22、26和30 °C組實驗第60 d的SOD活力均高于實驗第1 d, 其中30 °C組實驗第60 d的SOD活力顯著高于第1 d (<0.05), 而22 °C和26 °C組實驗第60 d的SOD活力與第1 d差異不顯著(>0.05)。18 °C組實驗第60 d的SOD活力均低于實驗第1 d, 且存在顯著性差異(<0.05)。

圖4 不同溫度下美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(<0.05)

2.7 不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中HSP70基因的表達量變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中基因的表達量見圖5。由圖5可知, 實驗第1 d美洲黑石斑幼魚肝臟中基因的表達量隨溫度的升高呈逐漸上升的趨勢, 30 °C組最高, 且與其他組差異顯著(<0.05)。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚肝臟中基因的表達量隨溫度的升高呈先下降后上升的趨勢, 其中30 °C組顯著高于其他組(<0.05), 而22 °C組顯著低于其他組(<0.05)。18、22和26 °C組實驗第60 d的基因的表達量均高于實驗第1 d, 且各組差異顯著(<0.05), 而30 °C組實驗第60 d的基因的表達量低于第1 d, 但差異不顯著(>0.05)。

圖5 不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中的HSP70基因的相對表達量

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(0.05)

2.8 不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中HSP90基因的表達量變化

不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中基因的表達量見圖6。由圖6可知, 實驗第1 d美洲黑石斑肝臟中基因的表達量隨溫度的升高呈逐漸上升的趨勢, 30 °C組最高, 且與其他組差異顯著(<0.05)。實驗第60 d美洲黑石斑幼魚肝臟中基因的表達量隨溫度的升高也呈先下降后上升的趨勢, 其中30 °C組顯著高于其他組(<0.05), 而22 °C組顯著低于其他組(<0.05)。22 °C和26 °C組實驗第60 d的基因的表達量均低于實驗第1 d, 且各組差異顯著(<0.05), 而18 °C組實驗第60 d的基因的表達量高于第1 d, 但差異不顯著(>0.05)。

3 討論

3.1 魚類適宜溫度的因子篩選

溫度是影響魚類最重要的環境因素之一, 它能直接影響養殖動物的新陳代謝、生長和存活, 同樣也對魚類的免疫機能和抗病能力有顯著影響(Imsland, 1996; An, 2010)。探究出魚類適宜的溫度范圍對提升魚類生長速度、有效預防病害發生、提升養殖效益具有顯著的作用(雷霽霖等, 2007)。研究人員在探尋魚類生長適溫方面做了大量的研究工作, 主要從魚類的表型性狀、生理生化指標及基因表達變化等方面進行了研究。魚類的生長性能、攝食和存活情況可直觀反映自身的生存狀態, 因此研究人員多通過上述指標探尋魚類的適溫范圍, 如大菱鲆()、大瀧六線魚()、點籃子魚()、斑點叉尾()等(Buentello, 2000; 高淳仁等, 2006; 胡發文等, 2012; 劉鑒毅等, 2015)。魚類的自身狀態從生理指標的變化也可以體現, 如研究人員對軍曹魚()、施氏鱘()、大菱鲆()通過研究抗氧化酶、消化酶、免疫相關酶的活力變化探尋魚類的適宜生長溫度(楊健, 2007; 白海文, 2012; 李文龍等, 2017)。諸多研究人員也通過基因表達的變化探尋魚類適溫范圍, 如研究人員通過對大西洋鮭()的基因、布氏鯧鯵() GHRHR基因、黃姑魚()基因在不同溫度條件下的表達變化, 探究魚類基因對溫度的響應。可見, 通過研究表型性狀、生理生化指標和基因等因子變化, 可有效了解魚類的生存狀態, 從而探尋出魚類的適溫范圍。

圖6 不同溫度下美洲黑石斑幼魚肝臟中的HSP90基因的相對表達量

注: 圖中不同小寫字母代表同一時間下不同溫度組間的表達差異(0.05), 不同大寫字母代表同一溫度組不同時間下的表達差異(0.05)

3.2 溫度對美洲黑石斑幼魚生長的影響

適宜的水溫變化對魚類生長促進作用, 一定范圍內升溫有利于魚類的生長發育, 而水溫超過適宜溫度后, 則往往會抑制魚類的生長, 同時也會對攝食、成活造成影響(王小磊, 2001; 高淳仁等, 2006)。研究人員在溫度對魚類的影響方面已開展了大量的研究工作, 并發現溫度變化對魚類的生長性能有顯著的影響。劉鑒毅等(2015)對點籃子魚()的研究發現, 在19—31 °C范圍內幼魚的特定生長率(SGR)和相對增重率(WGR)隨溫度的升高而顯著增加, 攝食率(FR)隨著溫度的升高而顯著升高(<0.05), 認為點籃子魚幼魚快速生長的適宜溫度范圍為29.89—31.74 °C。胡發文等(2012)對大瀧六線魚()的研究結果表明, 溫度變化對大瀧六線魚4月齡幼魚存活與生長的影響顯著(<0.05), 4月齡幼魚存活與生長適宜水溫為14—23 °C, 最適水溫為17—23 °C, 在適溫范圍內幼魚具有較高的存活率和生長率, 溫度過高或過低均對其生長發育有抑制作用。高淳仁等(2006)研究發現不同溫度對大菱鲆()幼魚生長、成活率具有顯著影響, 結果表明, 12—16 °C時, 其生長速度隨溫度的升高而加快, 且在此溫度范圍內攝食、生長較好, 成活率高也不易染病。曾本和等(2018)研究了水溫對異齒裂腹魚()存活、攝食和生長的影響, 結果表明水溫與飼料系數、體質量增長率、體長增長率、特定生長率均為拋物線關系, 異齒裂腹魚幼魚在12—22 °C水溫范圍內均可存活、攝食及生長, 最適溫度15.15—17.24 °C。李勇等(2011)研究發現高密度封閉循環海水養殖條件下大菱鲆攝食、生長和消化的適宜溫度范圍為16—18 °C, 適溫范圍內的最大攝食率為0.52%—0.55%。Buentello等(2000)研究發現, 斑點叉尾()的最適生長水溫為22.8 °C, 在該溫度下攝食量和飼料轉化效率最高。從上述的研究可以看出, 溫度的變化對魚類生長、攝食和存活有顯著的影響。本研究結果顯示, 不同溫度對美洲黑石斑幼魚的生長影響顯著(<0.05), 在溫度18—30 °C范圍內, 美洲黑石斑的最終體重、最終體長、特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增長率(GBL)和增重率(GBW)隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢, 其中22 °C組最終體重、特定增長率(SGR)、日增重(DWG)、增長率(GBL)和增重率(GBW)均最大, 而溫度30 °C組的上述各項指標均最低。美洲黑石斑的飼料系數(FCR)隨溫度升高呈先降低后升高的趨勢, 且部分溫度組間差異顯著(<0.05), 22 °C組的飼料系數(FCR)最小, 30 °C組的飼料系數(FCR)最大。在18—26 °C范圍內, 美洲黑石斑的成活率達90%以上。這表明, 美洲黑石斑在18—30 °C范圍內均能生長存活, 而在22—26 °C范圍內的生長性能最好。

3.3 溫度對美洲黑石斑幼魚免疫相關酶活力的影響

溫度不僅影響魚類的生長, 對其免疫功能也有顯著的影響(Bly, 1992)。諸多研究表明, AKP、ACP、LSZ和SOD等酶是魚類免疫防御體系中重要的酶, 可反映出魚類機體的免疫狀態(陳昌福等, 1990; M?ck, 1990)。

AKP和ACP是魚類免疫防御體系中比較重要的水解酶, 也是重要的代謝調控酶, 在防御異物侵入的機制中直接參與磷酸基團的轉移和代謝, 形成水解酶體系, 在免疫反應中發揮作用(Muta, 1996; Yokota, 1982)。目前, 有關溫度度變化對魚類AKP和ACP活力的影響已研究較多。研究人員對大菱鲆(Huang, 2011)、草魚()(張繼平等, 2005)、施氏鱘()(劉紅柏, 2004)、花()(方美娟等, 2010)、羅非魚()(強俊等, 2012)等魚類的研究發現, 溫度對AKP和ACP的活力有顯著影響, 且均隨水溫呈先升高后降低的趨勢。本研究發現, 實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的AKP和ACP活力與上述研究結果一致, 隨溫度升高呈先升高后降低的趨勢, 而實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的AKP和ACP活力呈逐漸升高的趨勢。這可能在實驗開始時, 受溫度的影響, 美洲黑石斑幼魚血清中的AKP和ACP的活力隨著溫度的升高出現短暫的活力增強, 以提升自身的免疫力; 而當美洲黑石斑幼魚長期處于高溫下, 由于其免疫能力的下降, 血清中的AKP和ACP活力也降低。同時, 實驗第60 d, 美洲黑石斑幼魚AKP和ACP的活力在22 °C組和26 °C組顯著高于18 °C組和30 °C組, 這也表明, AKP和ACP的活力在適宜的溫度下活力最強, 溫度過低或過高都會使AKP和ACP的活力降低, 致使實驗魚免疫力下降。

LSZ是吞噬細胞殺菌的物質基礎, 對機體的抗炎、修復和再生等過程中具有重要作用, 溶菌酶(LSZ)活力是衡量水生動物免疫狀態的一個重要指標(M?ck, 1990)。溫度對魚類機體內LSZ的變化有顯著的影響, 研究人員對大西洋庸鰈(L.) (Langston, 2002)、草魚(陳昌福等, 1990; 楊先樂等, 1997)、虹鱒() (向建國等, 2008)的研究發現, 在適宜范圍內, LSZ活力隨溫度的升高而升高, 超過適宜溫度, LSZ活力有下降趨勢。本研究發現, 實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力與上述研究結果一致, 隨溫度升高呈先升高后降低的趨勢, 而實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ活力呈逐漸升高的趨勢。這可能在實驗開始時, 在高溫刺激下, 美洲黑石斑幼魚血清中的LSZ的活力增強, 以提升自身的免疫力, 這也與Huang對大菱鲆的研究結果一致(Huang, 2011); 而實驗第60 d的研究結果表明, 當美洲黑石斑幼魚長期處于不適的溫度下, 由于其免疫能力的下降, LSZ活力也降低。

SOD是魚類機體重要的抗氧化酶, 可有效清除機體內的氧自由基, 在提升吞噬細胞防御能力和機體免疫功能中發揮重要作用, 通過檢測 SOD的活力能夠比較準確地反映機體內自由基的代謝及組織的氧化損傷情況(Nichols, 2000; 覃川杰等, 2011)。目前, 有關溫度變化對魚類SOD酶活力的影響已研究較多, 而不同魚類SOD酶活力的變化情況卻不盡相同。對大菱鲆(Huang, 2011; 李文龍等, 2017)、羅非魚() (強俊等, 2012)、褐牙鲆() (徐冬冬等, 2010)等魚類的研究發現, SOD活力隨溫度的升高先上升后下降; 而對軍曹魚() (楊健等, 2007)、金魚() (Lushchak, 2006)、大彈涂魚() (Liu, 2006)等魚類的研究發現, SOD活力隨溫度的升高先逐漸上升。本研究發現, 實驗第60 d美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力與后者研究結果一致, 隨溫度升高逐漸上升, 而實驗第1 d美洲黑石斑幼魚血清中的SOD活力呈先下降后升高的趨勢。這可能在實驗開始時, 實驗魚為適應溫度的變化, 通過提升SOD活力, 增強對環境的適應性。而實驗第60 d的不同溫度組實驗魚的SOD變化趨勢, 可能是因為實驗溫度范圍內, 美洲黑石斑幼魚的耗氧率隨環境溫度的升高而升高, 氧自由基的產生也隨之增加, 機體SOD活力的增強可降低氧化氫, 從而消除氧化損傷。

3.4 溫度對美洲黑石斑幼魚免疫相關基因的影響

是生物機體內的一種分子伴侶, 調節細胞的生理功能, 提高細胞對應激反應的耐受性, 避免生物體遭受氧化應激傷害, 常作為反映機體細胞功能態和抗應激能力的指標之一(Bond, 1987; Parsell, 1993)。和是重要的家族成員(馮起國, 1998)。諸多研究表明溫度變化對魚類機體內的表達具有顯著的影響, 如研究人員對大西洋鮭() (Takle, 2005)、西伯利亞鱘() (田照輝等, 2013)、鯉魚() (王云彪, 2008)、黃姑魚((羅勝玉, 2016)等研究發現, 在溫度急性刺激下,或基因均有顯著的變化。但上述研究, 多為短時間的溫度刺激, 而長時間實驗對象的養殖條件下的研究報道鮮見。本研究發現, 實驗第0 d和第60 d, 各實驗組美洲黑石斑幼魚的和基因的表達變化未呈現明顯的規律性, 但30 °C組美洲黑石斑幼魚的和基因的表達量在實驗第0 d和第60 d均顯著高于其他組, 表明美洲黑石斑幼魚在30 °C條件下機體反應強烈, 通過提高和基因的表達量, 以提升自身的抗高溫能力, 但和基因長時間的上調表達耗能巨大, 導致美洲黑石斑幼魚免疫力下降, 也致使成活率降低, 從實驗結果來看, 也發現30 °C組實驗魚的成活率最低。這與周鑫等(2013)對草魚的研究結果較為一致。

4 結論

本研究結果表明, 溫度對美洲黑石斑幼魚的生長和免疫因子活力均有一定的影響。根據實驗魚的生長和免疫因子實驗數據, 結合美洲黑石斑幼魚的實際生活環境, 本文作者認為美洲黑石斑幼魚最適的生長溫度應為22—26 °C。

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EFFECTS OF TEMPERATURE ON GROWTH, IMMUNE FACTOR ACTIVITY AND RELATED GENE EXPRESSION OF JUVENILE

LI Wei-Ye1, 2, XU Zhi-Jin2, YI Xiao-Long2, CHEN Shuang2, MA Xue-Bin2, ZHANG Xia2, QIU Hao-Jun2, ZHANG Xiao-Lin3, JIANG Xia-Min1

(1. School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315832, China; 2. Zhoushan Fisheries Research Institute of Zhejiang Province, Zhoushan 316000, China; 3.Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China)

Using the temperature gradient method, we studied The effects of temperature gradients of 18, 22, 26, and 30 °C on growth and immune factor activity of juvenile[(73.74±3.76) g]. The results indicate that temperature affected the growth and survival of the juveniles in a different degree. With the increase of temperature, the final body weight, final body length, specific growth rate (SGR), daily weight gain (DWG), weight gain rate (GBW) and growth rate (GBL) of the juvenile fish showed a trend of first increasing and then decreasing, but significant differences were shown among groups (<0.05). The 22 °C group showed the best performance in all the above indicators so did similarly in group at 26 °C, but the 18 °C and 30 °C groups. The feed coefficient of juveniledecreased first and then increased with the increase of temperature, and the among-group difference was significant (<0.05). In survival rate, the 30 °C group was the lowest (82.2%), which was significantly lower than those of other groups were (<0.05) (>90%). Temperature had also a certain effect in terms of the activity of immune-related enzymes and gene expression in the juveniles. The activities of alkaline phosphatase (AKP), acid phosphatase (ACP) and lysozyme (LSZ) gradually increased with the temperature on the 1th Day of the experiment, and first increased and then decreased with the temperature increasing on the 60th day of the experiment. Moreover, the above-mentioned activities in 22 °C and 26 °C groups were significantly higher than those in 18 °C and 30 °C groups (<0.05). The activity of superoxide dismutase (SOD) decreased first and then increased with the increase of temperature on the 1th day of the experiment, and gradually increased with the increase of temperature on the 60th day of the experiment. Temperature also affected the expressions ofand. Although the expressions in each experimental group did not show obvious regularity, the expression levels in the 30 °C group were significantly higher than those in other groups (<0.05). Therefore, temperature affected obviously the growth and immune factor activity of juvenile. The experimental data show that the optimal growth temperature of juvenilewas 22—26 °C.

temperature;; growth; immune enzyme;;

* 浙江省重點研發計劃項目, 2019C02048號; 舟山市公益類科技項目, 2019C31053號。李偉業, 博士研究生, E-mail: 17536260@qq.com

蔣霞敏, 博士生導師, 教授, E-mail: jiangxiamin@nbu.edu.cn

2020-09-25,

2020-10-22

S965.329

10.11693/hyhz20200900257