盐度突变对凡纳滨对虾渗透调节中血蓝蛋白和糖酵解影响的初步研究.pdf

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第42卷第9期2012年9月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA42(9)：028～034Sept．，2012盐度突变对凡纳滨对虾渗透调节中血蓝蛋白和糖酵解影响的初步研究+李英1’2，王芳P，赵卓英3，董双林1(1．中国海洋大学教育部海水养殖重点实验室，山东青岛266003；2．北京市水产技术推广站，北京100021；3．国家海洋标准计量中心，天津300112)摘要：实验室条件下测定盐度突变对凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)血淋巴渗透压、血蓝蛋白、血糖、己糖激酶(HK)以及丙酮酸激酶(PK)活力的影响。以蜕皮间期对虾为实验材料(初始湿体重为(2．485+_O．303)g)，设盐度30为对照组，4个不同的盐度突变幅度(为2、4、6、8)为处理组(用S2、s4、S6和s8表示)，于降低盐度和恢复盐度至30的不同时间点采样，实验持续7d。结果表明：(1)凡纳滨对虾血淋巴渗透压会随盐度变化而变化，s4组对虾血淋巴含量在整个实验过程中处于较低水平；(2)随着盐度突变幅度的增加，血蓝蛋白含量与对照组呈现显著性差异(P活力的影响变化Fig．6Changes。fPKactLvityinhepatopancreas。fL．vannameiunderdifferentsalinityfluctuationtreatments巧始坫m5o爸A一争n，茸占譬星R瞧cxH)溢繇冀船加瞄％¨啦呻舭肌1．一。目鼻buItl曼ggu}{越烂四嘲肾冒瑚姗聊珊啪瑚册o10ld【，3吾暑_％型厶R烬^罐d)髓螽镫匿畦O0如殉m 9期李英，等：盐度突变对凡纳滨对虾渗透调节中血蓝蛋白和糖酵解影响的初步研究3讨论3．1凡纳滨对虾血淋巴渗透压在盐度突变过程中的变化在盐度变化的环境中，甲壳动物会主动调节血淋巴中无机离子以及其它渗透压效应物含量，来维持渗透平衡R引。研究已发现，中国明对虾(Fenneropenaeuschinensis)从盐度15突变至7时，血淋巴渗透压下降后6h趋于稳定，但与起始相比显著降低[21]；龙虾(Homa—rzzsgammarus)从盐度为30的水环境中移到盐度为2D的水环境后，其渗透压突降至544mOsm／L，趋于稳定后略提高了154mOsm／L，但也明显低于起始的渗透压∞引。Marsupenaeusjaponicus从盐度为30的海水中分别移至盐度为20和25海水中后，其渗透压明显降低，而移至盐度为35海水中后其渗透压上升[23。。本实验在降低盐度后，S2、S4和S6组对虾渗透压同样出现了下降趋势；s8组对虾除12h处出现一个高峰外其他时间的渗透压持续下降，并在实验的72h降至所有处理组的最低点663mmol／L。各处理组在盐度恢复至30后，对虾渗透压迅速升高。这说明在盐度波动时，对虾能主动调节渗透压使其适应变化的环境，这与上述学者的观点一致。s8组对虾渗透压在盐度降低后先上升后下降的现象，可能因为盐度突变幅度过大，对虾由于受到强烈的应激反应，表现出渗透压增大，而当对虾适应低盐环境后，其渗透压又下降。3．2凡纳滨对虾血蓝蛋白含量在盐度突变过程中的变化血蓝蛋白是甲壳动物运载氧气的载体。但除了运输氧气外，血蓝蛋白还与渗透调节、能量储存和能量代谢等有关。Paul等认为甲壳动物血蓝蛋白在不同盐度下的合成代谢变化与其渗透调节过程密切相关，在高盐度下血蓝蛋白可降解为游离氨基酸，维持血淋巴渗透压平衡皿]。Huong等也发现随着外界盐度升甍，甲壳动物的血淋巴蛋白减少，游离氨基酸含量增加[so。此外，血蓝蛋白是甲壳动物体内巨大的蛋白质储存库。有报道表明，对虾将体爽富余蛋白质以蛊蓝蛋白形式储存，是甲壳动物储存蛋白能量的有效途径之一，甲壳动物血蓝蛋白约占血淋巴总蛋白的90％以上[25之8|。DallandSmith报道改变盐度时，盘蓝蛋自可用来作为渗透压受动器，同时也可以做为能量代谢使用[z9|。Hagerman研究发现血蓝蛋白是饥饿状态下甲壳动物蛋白的提供者[3叭。Carlos发现血淋巴中的蛋白质在食物中缺乏糖类时就开始为新陈代谢提供能量[31|。Ro—sas等报道凡纳滨对虾在低盐度的血氨水平高于高盐度组，这与蛋白代谢有一定的联系，可能是机体为了维持渗透压而消耗体内的游离氨基酸作为能源，然后以氨的形式排泄出去[28|。本实验中，盐度降低过程中，S2组对虾血蓝蛋白含量与对照组没有显著性差异，S4、S6和S8组对虾血蓝蛋白含量与对照组血蓝蛋白含量呈现显著性差异的点依次增多；当盐度恢复至30后，各处理组对虾血蓝蛋白含量与对照组呈现显著性差异点也依次增多。这说明随着盐度突变幅度的增加，对虾在渗透调节过程中血蓝蛋白起到的作用在逐渐增加。在盐度降低的过程中，S4、S6和S8组对虾血蓝蛋自含量呈现出先上升后下降的趋势，这可能是因为盐度降低后，对虾不再需要分解过多的蛋白质形成游离氨基酸来维持渗透压，使血淋巴中的蛋白含量升高，随着对虾对环境的适应和为了提供渗透调节所需的能量，启动糖异生机制，降解以血蓝蛋白形式储存在血液中的蛋白质补充血糖的不足，血蓝蛋白含量开始下降并随着对虾对环境的适应趋于稳定；当盐度恢复至30后，S4和S6组对虾血蓝蛋白含量呈现下降趋势，除了转化成糖类外还可能与高盐度下血蓝蛋白降解为游离氨基酸，维持血淋巴渗透压平衡有关。3．3凡纳滨对虾糖酵解作用在盐度突变过程中的变化糖类是生物体内的重要能源物质。在盐度突变过程中，对虾的应激反应引起能量消耗骤增，使糖类代谢增强，血糖浓度降低，且常伴随着供氧不足，进而使糖酵解作用增强。而己糖激酶(HK)和丙酮酸激酶(PK)是糖酵解反应过程中的2种关键酶，其活性的变化对维持机体血糖水平以及糖酵解速率具有重要作用。己糖激酶是肝脏中调节血糖浓度的关键酶，它可以和细胞膜上葡萄糖转运蛋白功能相互偶联，对机体细胞内葡萄糖流量和代谢产生一定的影响[3233]。丙酮酸激酶可调节细胞中ATP、ADP和糖酵解的中间产物，对糖酵解速率的控制起关键作用，该酶活性的增加表明糖酵解活动增加，补充机体所需能量[33。34|。因此，研究血糖含量、己糖激酶活力和丙酮酸激酶活力在盐度突变后的变化情况对进一步了解对虾渗透调节过程中糖代谢变化情况有重要意义。本实验中，S2和S4组对虾盘糖含量在盐度突变后与对照组没有显著性差异，但表现出血糖含量先降低之后趋于平稳的趋势。这与杨宇晴等在斜带石斑鱼Epinepheluscoioides积Imsland等在大西洋比目鱼HippoglossushippoglossusL．中发现的盐度突变导致鱼体血糖呈下降趋势的结果相似[35-363。这是因为盐度改变，耗能增加，糖酵解作用增强，使血淋巴中的葡萄糖含量下降，当血糖含量降低到一定程度后启动糖再生作用，使血糖浓度升高，随着对虾对环境的适应、能量消耗的减少，血糖含量趋于稳定；而S6和S8组对虾血糖含量在短时间内(3h)急剧上升，可能与盐度波 中国海洋大学学报动较大，对虾过早的启动糖异生作用，未能捕捉到血糖下降的过程有关，同时也说明凡纳滨对虾在应激反应等耗能骤增的过程中，增加糖代谢是保证能量供应的一个重要途径。动物在适应环境因子的突变中会产生应激反应，消耗大量能量，耗氧率上升，机体内往往会出现供氧不足的情况，这就使糖酵解作用在糖代谢中所占比例增加。而己糖激酶NNN酸激酶是糖酵解过程中重要的关键酶，在动物适应环境变化时也会随糖酵解作用的增强而发生变化。郭彪等发现温度突变会使凡纳滨对虾己糖激酶活力短时间内升高，随着对虾适应环境己糖激酶活力又逐渐下降[3川。Gabriela等发现蜕皮间期的凡纳滨对虾在低盐环境下比高盐环境下己糖激酶活力高‘38。。本实验中，对虾肝胰脏中己糖激酶活力与血糖含量变化情况相似，整个实验过程中S4组血糖含量和肝胰脏己糖激酶活力处于较低水平，而S6和S8组对虾血糖含量和肝胰脏己糖激酶活力处于较高水平。这说明S4组对虾在渗透调节过程中糖代谢作用较低，而S6和S8组对虾糖代谢作用较高。这可能是因为S4组对虾所处的海水盐度为26与凡纳滨对虾的等渗点非常接近，因此渗透调节耗能较少；而S6和S8组对虾则要消耗大量能量来进行渗透调节。血糖含量和己糖激酶含量变化相似，则主要是因为己糖激酶是肝脏中调节血糖浓度的关键酶。这与以前学者的研究结果一致。同时，在本实验中，对虾干胰脏丙酮酸激酶活力变化情况要滞后于血糖含量变化，如：在S6和S8组降盐后3h血糖含量最高，而丙酮酸激酶活力比较低，直到降低盐度6h时，血糖含量开始下降，丙酮酸激酶活力却达到一个高峰。这种滞后现象则表明在对虾进行渗透调节过程中，在降盐后3h处增加的血糖有很大一部分是通过增加糖酵解作用而进行代谢的，即增加糖酵解作用是保障渗透调节所需能源的重要途径。总之，在盐度的发生突变后，甲壳动物进行渗透调节时会消耗大量的能量。这些能量可能是由消耗血糖和储存在血液中的蛋白来提供，本研究发现凡纳滨对虾在渗透调节过程中血糖和糖酵解过程中己糖激酶活力和丙酮酸激酶活力都有显著变化，说明增加糖酵解作用是保证渗透调节所需能量的重要途径。但要弄清甲壳动物在渗透调节过程中整个能量代谢变化的详细情况，还需要人们对糖类的有氧代谢和蛋白质代谢作进一步系统研究。参考文献：[1]胡钦贤，陆建生．中国对虾生长与环境因子关系的初步探讨[J]东海海洋，1990，8(2)：58—62．[2]黄加祺，林琼武．影响日本对虾亲虾蜕壳因素的探讨EJ3．海洋科学，2003，27(2)：30一31．[3]LinSC，LiouCH，ChengjH．TheroleoftheantennalglandsinionandbodyvolumeregulationofcannulaterPenaeusmonodonrearedinvarioussalinityconditions[J]．CompBiochemPhysi01．2000，127(2)：121—129．r4]CastihoPC，MartinsIA，Bianchinin久GillNa+，K+ATPaseandosmoregulationintheestuarinecrab，Chasmagnathusgranu—lataDana，1851(Decapoda，Grapsidae)[J]．JExpMarBiolEcol，2001，256：215—227．[5]HuongDTT，YangWJ。OkunoA，eta1．ChangesinfreeaminoacidsinthehemolyphofgiantfreshwaterprawnMacrobrachiumrosenbergiiexposedtovaryingsalinities：relationshiptoosmoregu—latoryabilityEJ]．CompBiochemPhysiol，2001，128(2)：317—326．E6]wilderMN，IkutaK，AtmomarsonoM，eta1．Chan96sinosmot—icandionicconcentrationsinthehemolymphofMacrobrachiumrosenbergiiexposedtOvaringsalinitiesandcorrelationtOionicandcrystallinecompositionofthecuticle[J]．CompBioehemPhysiol，1998，119(4)：941—950．[7]FreireCA，McNamaraJC，RosaJC，eta1．Neuroendocrinecon—trolofosmoticregulationinthefreshwatershrimpMacrobrachiumoZ^rsii(Wiegmann)(Crustacea，Decapoda)；Freeaminoacidconcentrationsinthehemolymph口]．GenCompEndocrinology，1995，i00：83—91．[8]MorrisSNeuroendocrineregulationofosmoregulationandthee—volutiondair2breathingindeeapodcrustaceans[J]．jExpBio，2001，204(5)：979～989．’[9]金彩霞，潘鲁青．盐度变化对克氏原螯虾渗透调节影响机制的初步研究[J]．水生生物学报，2008，32(6)：894—999．[10]穆迎春，王芳，董双林，等．不同盐度波动幅度对中国明对虾稚虾蜕皮和生长的影响口]．海洋学报，2005，27(2)：122—126．[11]丁森，王芳，郭彪，等．盐度波动对中国对虾稚虾蜕皮、生长和能量收支的影响口]．应用生态学报，2008，19(22)：419-423．[12]丁森，王芳，郭彪，等．盐度波动频率对中国明对虾稚虾蜕皮、生长和能量收支的影响[J]．中国海洋大学学报：自然科学版，2008，38(4)：579—584．[13]李英，王芳，董双林。孙皓．盐度突变对凡纳滨对虾稚虾蜕皮和呼吸代谢的影响[J]．中国海洋大学学报：自然科学版，2010，40(7)：4752．[14]ChanSM，RankinSM，KeeleyLL．CharacterizationoftheMoltStagesinPenaeusvannamei：setogenesisandhemolymphlevelsoftotalprotein，eedysteroids，andglucose[J]．TheBio—logicalBulletin，1988，175：185—192．[15]NiekersonKW，KEVanHolde．Acomparisonofmoluscanandarthropodhaernocyanin．I．Circulardichromismandabsorptionspectra[J]．CompBiochemPhysiol，1971，39(4)：855—872．[16]李萍．生物化学检验学[M]，北京：人民卫生出版社，1998：62—98．[17]LowryOH，RoscbroughNJ，FarrA，eta1．Proteinmeasure—meritwiththefolinphenolreagent[J]．JBiolChem，1951，193：265—275．[18]BraithwaiteSS，PalazukJR，ColcaCW，eta1．Reducedex一’pressionofhexokinase．IIininsulin--resistantdiabetes[J]．Dia—betes。1995，44：43—48． 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34中国海洋大学学报201z年_-d___—-————_____--———_1-。_———_—___-—————一—_-—————__-—————————-_——_———————_--——————_—1。‘—'—————_。_。——————_‘。‘——。。——-__-——————，。。‘—————1-。-●，———_-__。—————+。。。-——————__。_“—————。。。。。—’’———’。。。———————1。。‘———。———1。。’—————————。。。——1‘————一EffectsofSalinityFluctuationsonHemocyaninsandGlycolysisofLitoLIYin91一，WANGFan91，ZHAOZhuo—Yin93，DONGShuang—Linl(1．KeyLaboratorydMaricuiture，Ministryo{Education，OceanUniversityoiChina，Qingdao266003，China；2．AquaticProductTechnologyPromotionDepartmentofBeijing，Beijing100021，China；3．NationalCenterofOceanStandardandMe—trology，Tianjin300112，China)Abstract：EffectsofsalinityfluctuationsonhemotymphandtheactivitiesofHKandPKofLitopenaeusvannameiwereinvestigatedinthisstudy．Therewerefourdifferentosmoticpressure，hemocyanins，bloodglucosewithinitialwetbodyweightof2．485±0．3039salinityfluctuationmodels：S2。S4，S6andS8，where2，4，6and8aredecreasingrangeofsalinityfrom30(contr01)．Samplesweretakenatdifferenttimepoints．ThisStudylastedfor7days．Themainresultswereasfollows：(1)Hemolymphosmoticpressurevariedwithsalinitychange，andthelevelofhemocyaninsandbloodglucoseinS4groupwerelowerthantheothergroups．(2)Withtheincreaseofsalinitymutationrate,thesamplingpointsin—creased，whichhemocyanincontentofthetreatedgroupswiththecontrolgroupshowedsignificantdiffer—ence(P