温度对三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）代谢生理特征影响的基础研究

发布时间：2017-04-01 13:09

  本文关键词：温度对三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）代谢生理特征影响的基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究以三疣梭子蟹幼蟹为实验材料,较为系统地研究了两种环境介质(水和空气)中,不同温度水平及温度突变对三疣梭子蟹代谢生理特征的影响,主要研究结果如下：1.不同温度水平对水环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响在实验室条件下测定了三疣梭子蟹在16、23和30℃三种温度水平下的代谢速率、物质代谢和能量代谢水平,从代谢生理角度探讨了蟹对不同温度环境的适应性。主要实验结果如下：三疣梭子蟹不同温度水平下的呼吸速率随温度的升高而显著升高(P0.05)。血淋巴中,血蓝蛋白水平随温度升高而降低,但各组差异不显著(P0.05)；代谢物质水平均在23℃时最低,仅葡萄糖水平随温度变化显著(P0.05)；随着温度升高,尿酸和乳酸水平逐渐增加,但后者差异不显著(P0.05),而30℃组的尿酸水平显著高于其他处理组(P0.05)。能量代谢结果显示,不同温度水平下的呼吸代谢酶活力存在一定差异：PK活力随温度升高而降低(P0.05),与LDH活力变化(P0.05)相反,而CCO在23℃时活力显著高于其他处理组(P0.05)。各处理组细胞能量状态相近,仅不同温度处理组的AMP/ATP差异达到显著水平(P0.05)。实验结果初步表明,三疣梭子蟹主要依赖碳水化合物进行物质代谢的调节以及通过无氧代谢和线粒体有氧代谢改变机体能量代谢水平,从而稳定细胞能量状态,以适应不同温度环境。2.温度突变对水环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响在实验室条件下测定了三疣梭子蟹在两种温度突变环境(23→16℃和23→30℃,分别以T16和T30表示)中血淋巴中血蓝蛋白、尿酸、葡萄糖和乳酸含量以及肌肉组织中糖原含量、代谢酶活力和腺苷酸水平,从代谢生理角度探讨了蟹对温度突变环境的适应性。主要实验结果如下：T30组蟹的耗氧率显著高于T16组(P0.05)；在血淋巴中,突变温度能够显著影响蟹血糖、血蓝蛋白、尿酸和乳酸水平(P0.05)；能量代谢分析结果显示：两处理组的能量生成途径活力均受到抑制,但突变温度仅显著影响蟹体糖酵解途径活力(P0.05),同时T16组的细胞能量状态较T30组更佳(P0.05)。实验结果初步表明,三疣梭子蟹主要依赖碳水化合物进行物质代谢的调节以适应环境温度变化；相比低温环境,蟹在高温环境中的体内氧浓度水平和血氧容量较低,细胞能量稳态受到破坏,对环境的适应能力较差。3.温度对环境介质转换过程中三疣梭子蟹氨氮代谢的影响在实验室条件下,测定了不同空气温度(16、23和30℃)环境中及其后入水恢复(23℃)期间,三疣梭子蟹体内氨氮水平及与氨氮毒性降解相关的酶活力变化,并分析了不同离水时间(23℃条件下)对蟹恢复期间各指标的影响,探讨了氨氮负荷与三疣梭子蟹存活间的关系,以及空气温度和离水时间长短对离水状态诱发的氨氮负荷和适应性生理活动的影响。在本文中,16、23和30℃空气环境处理组蟹分别以AT16、AT23和AT30表示,不同离水时间(0.5和3h)处理组分别以AT23-0.5和AT23-3.0表示。主要实验结果如下：(1)三疣梭子蟹死亡率随着空气温度的升高和离水时间的延长而逐渐增加,而AT23组的氨氮负荷显著高于其他组(P0.05)；在空气环境中,各组蟹体内的氨氮负荷随离水时间的延长而显著升高(P0.05),与氨氮毒性降解的相关指标亦显著升高(P0.05)；在恢复阶段,AT16和AT30组蟹排氨率较实验前水平显著升高(P0.05),而AT23组显著降低(P0.05),离水时间延长提高了体内TFAA水平但降低了尿素水平(P0.05),统计分析表明离水时间显著影响与前者有关的GDH和GS活力和与后者有关精氨酸酶活力(P0.05)；与AT23组相比,AT16和AT30组蟹体内的氨氮负荷较低(P0.05),同时二者GS和精氨酸酶活力升高(P0.05),但GDH活力下降(P0.05)。实验结果初步表明离水状态诱发的氨氮负荷增加可能不是导致三疣梭子蟹在离水状态中死亡的主要原因之一；对经历介质环境变化的蟹而言,温度变化能够提升其氨氮解毒途径活力和入水恢复期间的氨氮排泄速率,从而降低体内的氨氮负荷。4.温度对环境介质转换过程中三疣梭子蟹能量代谢特征的影响在实验室条件下,分析了三种空气温度条件(16、23和30℃)和两种离水时间(0.5和3h)对三疣梭子蟹血淋巴中血蓝蛋白、尿酸、葡萄糖和乳酸含量以及肌肉组织中糖原含量、代谢酶活力和腺苷酸水平的影响,探讨了介质转换过程中,空气温度和离水时间对三疣梭子蟹代谢生理特征的影响。主要实验结果为：(1)介质温度变化及离水时间过长可显著提升蟹在恢复阶段的耗氧率(P0.05)；(2)各血淋巴指标水平在空气环境中随着离水时间而逐渐升高,再入水后逐渐恢复至接近对照水平,研究表明空气温度对大部分指标产生显著影响(P0.05)；(3)蟹在离水状态时或恢复期间糖原含量降低,尤其是AT30组,同时各组的代谢酶活力亦下降。统计分析表明,空气温度能显著影响蟹PK、CCO和AK活力(P0.05),而离水时间能显著影响PK和LDH活力(P0.05)；(4)细胞能量状态的变化与空气温度相关：在离水状态时,AT16组核苷酸水平和AEC保持稳定,而AT23和AT30组出现显著降低(P0.05)；相反,在恢复期间,AT16迅速降低,而AT23和AT30组与对照水平相近。实验结果初步表明,无水环境可抑制三疣梭子蟹的能量生成,温度升高时,细胞能量状态的下降和离水状态诱发的低氧内环境加剧可能是三疣梭子蟹在空气环境中及再入水后死亡的两个重要原因。5.温度对不同介质环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响在实验室条件下,研究了两种温度(16和30℃)条件下环境介质(水和空气)对三疣梭子蟹血淋巴中血蓝蛋白、葡萄糖和乳酸含量以及肌肉组织中糖原含量、代谢酶活力和腺苷酸水平的影响,探讨了捕捞、运输或储存过程中的胁迫环境对三疣梭子蟹能量代谢的影响。主要实验结果为：温度和介质环境均显著影响三疣梭子蟹机体无氧代谢水平以及肌肉能量代谢。随着突变温度的升高,乳酸ADP和AMP含量、CCO和LDH活力以及ADP/ATP、AMP/ATP显著升高(P0.05),而葡萄糖和ATP含量、AEC和K'ADEN显著降低(P0.05)；低温条件下,离水状态下蟹血蓝蛋白和乳酸含量与水环境蟹差异显著(P0.05),但二者肌肉代谢酶活力和细胞能量状态间无显著差异(P0.05)；高温条件下,离水状态的蟹血蓝蛋白和ATP含量、AEC和K'ADEN显著低于水环境中的蟹(P0.05),而葡萄糖、ADP和AMP含量以及ADP/ATP和AMP/ATP显著高于后者(P0.05),二者肌肉代谢酶活力差异不显著(P0.05)。实验结果初步表明高温(尤其是离水状态)下,三疣梭子蟹耗能增加,而组织代谢供能不足,能量状态的失衡可能是蟹死亡的重要诱因之一。6.低温及海水低温处理对空气环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响无水运输是三疣梭子蟹的重要运输方式之一,然而该过程中适宜的温度条件一直没有得到确定。因此,本研究在实验室条件下,比较了蟹在不同空气温度条件(4、8、12和16℃,分别以AE4、AE8、AE12和AE16表示)下的存活情况、血淋巴指标、鳃组织细胞能量状态以及相关基因的表达水平,同时比较分析了低温海水处理(16℃,以SA16表示)对三疣梭子蟹上述指标的影响,探讨了空气环境中,不同低温水平以及低温海水处理对蟹存活和代谢生理特征的影响。主要实验结果为：(1)AE12和SA16组的存活时间最长(35 h),存活状态优于其他处理组；(2)当梭子蟹直接置于空气环境中时,各处理组血蓝蛋白水平不同程度降低,而尿酸、葡萄糖和乳酸水平均显著升高(P0.05)；与AE16组相比,SA16组血蓝蛋白和尿酸水平显著降低(P0.05)：(3)低温能显著影响细胞能量状态：随着温度降低(16→8℃),鳃组织TAN、ATP和AEC水平逐渐下降；(4)随着温度降低,Na+/K+-ATP酶、V-ATP酶、HSP90、HIF-1α和AMPK表达显著上调(P0.05),而CCO、NADH-QR和AK的mRNA表达水平无显著变化(P0.05)。实验结果初步表明,当空气温度维持在12℃左右时更有利于梭子蟹的存活,此时环境胁迫较小,细胞能量状态稳定；此外低温海水处理对梭子蟹在空气环境中的存活具有显著改善作用,这一措施可在养殖生产活动中进行运用。
【关键词】：三疣梭子蟹 温度 环境介质 代谢生理特征
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S917.4
【目录】：

• 摘要5-9
• Abstract9-18
• 0 前言18-20
• 1 综述20-41
• 1.1 甲壳动物的温度适应性21-23
• 1.2 温度对甲壳动物代谢率的影响23-25
• 1.3 温度对甲壳动物物质代谢的影响25-29
• 1.3.1 温度对甲壳动物能源物质的影响25-27
• 1.3.2 温度对甲壳动物代谢物的影响27-29
• 1.4 温度对甲壳动物能量代谢的影响29-37
• 1.4.1 温度对甲壳动物糖酵解途径的影响29-30
• 1.4.2 温度对甲壳动物线粒体及其能量代谢的影响30-36
• 1.4.2.1 温度对甲壳动物线粒体呼吸的影响31-32
• 1.4.2.2 温度对线粒体能量代谢途径的影响32-36
• 1.4.3 温度对甲壳动物能量稳态的影响36-37
• 1.5 温度对甲壳动物代谢调控的影响37-39
• 1.6 温度对三疣梭子蟹代谢生理特征影响的研究意义39-41
• 2 温度对水环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响41-60
• 2.1 不同温度水平对水环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响41-50
• 2.1.1 材料与方法42-45
• 2.1.1.1 蟹的来源及驯化42
• 2.1.1.2 样品采集42
• 2.1.1.3 指标测定42-45
• 2.1.1.3.1 耗氧率(OCR)测定42-43
• 2.1.1.3.2 血淋巴处理及指标测定43
• 2.1.1.3.3 组织处理及指标测定43-45
• 2.1.1.4 统计分析45
• 2.1.2 结果45-47
• 2.1.2.1 不同温度水平对三疣梭子蟹耗氧率及血淋巴指标的影响45-46
• 2.1.2.2 不同温度水平对三疣梭子蟹肌肉中糖原含量及代谢酶活力的影响46
• 2.1.2.3 不同温度水平对三疣梭子蟹细胞能量状态的影响46-47
• 2.1.3 讨论47-49
• 2.1.3.1 不同温度水平对三疣梭子蟹耗氧率及能源代谢物质的影响47
• 2.1.3.2 不同温度水平对三疣梭子蟹氧浓度变化相关指标的影响47-48
• 2.1.3.3 不同温度水平对三疣梭子蟹组织酶学的影响48
• 2.1.3.4 不同温度水平对三疣梭子蟹细胞能量状态的影响48-49
• 小结49-50
• 2.2 温度突变对水环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响50-60
• 2.2.1 材料与方法50-52
• 2.2.1.1 蟹的来源及驯化50-51
• 2.2.1.2 实验设计与样品采集51
• 2.2.1.3 指标测定51-52
• 2.2.1.3.1 耗氧率测定51
• 2.2.1.3.2 血淋巴处理及指标测定51-52
• 2.2.1.3.3 组织处理及指标测定52
• 2.2.1.4 统计分析52
• 2.2.2 结果52-57
• 2.2.2.1 温度突变对三疣梭子蟹耗氧率及血淋巴指标的影响52-54
• 2.2.2.2 温度突变对三疣梭子蟹肌肉中糖原含量及代谢酶活力的影响54-55
• 2.2.2.3 温度突变对三疣梭子蟹肌肉细胞能量状态的影响55-57
• 2.2.3 讨论57-59
• 2.2.3.1 温度突变对三疣梭子蟹耗氧率及能源代谢物质的影响57-58
• 2.2.3.2 温度突变对三疣梭子蟹氧浓度变化相关指标的影响58
• 2.2.3.3 温度突变对三疣梭子蟹肌肉能量代谢的影响58-59
• 小结59-60
• 3 温度对介质环境转换过程中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响60-91
• 3.1 温度对环境介质转换中三疣梭子蟹氨氮代谢的影响60-76
• 3.1.1 材料方法61-65
• 3.1.1.1 实验蟹来源及驯化61
• 3.1.1.2 实验设计与样品采集61-62
• 3.1.1.3 指标测定62-64
• 3.1.1.3.1 排氨率(AER)测定62-63
• 3.1.1.3.2 血淋巴处理及指标测定63-64
• 3.1.1.3.3 肝胰脏处理及指标测定64
• 3.1.1.4 统计分析64-65
• 3.1.2 结果65-72
• 3.1.2.1 实验期间三疣梭子蟹的存活率65
• 3.1.2.2 三疣梭子蟹体内氨氮水平及入水后的排氨率变化65-67
• 3.1.2.3 空气温度对三疣梭子蟹肝胰脏氨基酸代谢酶活力和血淋巴TFAA水平的影响67-68
• 3.1.2.4 离水时间对三疣梭子蟹肝胰脏氨基酸代谢酶活力和血淋巴TFAA水平的影响68-70
• 3.1.2.5 空气温度对三疣梭子蟹肝胰脏尿素代谢酶活力和血淋巴尿素水平的影响70-71
• 3.1.2.6 离水时间对三疣梭子蟹肝胰脏尿素代谢酶活力和血淋巴尿素水平的影响71-72
• 3.1.3 讨论72-75
• 3.1.3.1 氨氮负荷增加与三疣梭子蟹离水存活间的关系73
• 3.1.3.2 入水恢复期间,三疣梭子蟹氨氮负荷与其排氨率间的关系73
• 3.1.3.3 介质转换过程中,三疣梭子蟹氨氮负荷与其适应性理化活动间的关系73-75
• 小结75-76
• 3.2 温度对介质环境转换过程中三疣梭子蟹能量代谢特征的影响76-91
• 3.2.1 材料方法77-78
• 3.2.1.1 来源及驯化77
• 3.2.1.2 实验设计与样品采集77
• 3.2.1.3 指标测定77-78
• 3.2.1.3.1 耗氧率(OCR)测定77-78
• 3.2.1.3.2 血淋巴处理及指标测定78
• 3.2.1.3.3 组织处理及指标测定78
• 3.2.1.4 统计分析78
• 3.2.2 结果78-87
• 3.2.2.1 空气温度和离水时间对三疣梭子蟹恢复期间耗氧率的影响78-79
• 3.2.2.2 空气温度对三疣梭子蟹血淋巴指标的影响79-80
• 3.2.2.3 离水时间对三疣梭子蟹血淋巴指标的影响80-82
• 3.2.2.4 空气温度对三疣梭子蟹肌肉中糖原含量和代谢酶活力的影响82-84
• 3.2.2.5 离水时间对三疣梭子蟹肌肉中糖原含量和代谢酶活力的影响84-85
• 3.2.2.6 空气温度和离水时间对三疣梭子蟹肌肉细胞能量状态的影响85-87
• 3.2.3 讨论87-90
• 3.2.3.1 空气温度对离水状态诱发的低氧症状的影响87-88
• 3.2.3.2 空气温度对三疣梭子蟹能源物质的影响88-89
• 3.2.3.3 空气温度对三疣梭子蟹能量代谢的影响89-90
• 小结90-91
• 4 温度对不同环境介质中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响91-101
• 4.1 材料方法92-93
• 4.1.1 实验蟹来源及驯化92
• 4.1.2 实验设计与样品采集92-93
• 4.1.3 样品测定93
• 4.1.3.1 血淋巴指标测定93
• 4.1.3.2 肌肉组织代谢酶活力测定93
• 4.1.3.3 肌肉组织糖原和腺苷酸含量测定93
• 4.1.4 统计分析93
• 4.2 结果93-97
• 4.2.1 血淋巴中血蓝蛋白水平变化93-94
• 4.2.2 血淋巴葡萄糖和乳酸水平变化94-95
• 4.2.3 肌肉组织糖原含量变化95
• 4.2.4 肌肉组织代谢酶活力变化95-96
• 4.2.5 肌肉组织腺苷酸含量变化96-97
• 4.3 讨论97-100
• 小结100-101
• 5 低温及海水低温处理对空气环境中三疣梭子蟹代谢生理特征的影响101-115
• 5.1 材料与方法102-106
• 5.1.1 实验蟹来源及驯化102-103
• 5.1.2 实验设计与样品采集103
• 5.1.3 指标测定103-106
• 5.1.3.1 存活情况测定103
• 5.1.3.2 血淋巴指标测定103-104
• 5.1.3.3 鳃组织腺苷酸含量的测定104
• 5.1.3.4 鳃组织基因的克隆和表达水平测定104-106
• 5.1.3.4.1 RNA提取和反转录104
• 5.1.3.4.2 HIF-1α和AMPKα克隆104-105
• 5.1.3.4.3 相关基因mRNA表达水平检测105-106
• 5.1.4 数据处理与分析106
• 5.2 结果106-110
• 5.2.1 低温空气环境对三疣梭子蟹存活状况的影响106-107
• 5.2.2 低温空气环境对三疣梭子蟹血淋巴指标的影响107-108
• 5.2.3 低温空气环境对三疣梭子蟹鳃组织细胞能量状态的影响108-109
• 5.2.4 低温空气环境对三疣梭子蟹鳃组织相关基因mRNA表达水平的影响109-110
• 5.3 讨论110-114
• 5.3.1 低温空气环境对三疣梭子蟹的影响110-113
• 5.3.2 低温海水处理对三疣梭子蟹的影响113-114
• 小结114-115
• 总结115-116
• 参考文献116-128
• 致谢128-129
• 个人简历129
• 发表的学术论文129

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