七彩神仙鱼（Symphysodon spp.）对低温胁迫的抗氧化响应与代谢响应
作者单位：上海海洋大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈再忠
授予年度：2019年
摘 要：七彩神仙鱼(Symphysodon spp.)属于鲈形目(Perciformes)慈鲷科(Cichlidae),原生于南美洲亚马逊河流域,体型似圆盘,体色艳丽,花纹多变,素有“热带鱼之王的美称。在亚洲,七彩神仙鱼是热带观赏鱼养殖业的热门种类,其进出口量占每年热带观赏鱼进出口总量的较大部分。目前我国七彩神仙鱼的养殖受气候因素限制,其养殖及运输的水温管理主要依赖加热和保温系统。但此管理模式能耗过高,且极易使养殖水体的温度波动,导致七彩神仙鱼产生低温应激。因此探讨不同品系七彩神仙鱼的耐低温能力,以及七彩神仙鱼对低温胁迫的代谢响应,对了解七彩神仙鱼低温响应机制,改进养殖管理模式,培育耐低温品系等方面将提供重要的理论指导。因此本研究分为两部分:1.急性低温胁迫下不同品系的七彩神仙鱼的抗氧化响应本实验以七彩神仙鱼的两个品系——蓝七彩***和绿七彩***为研究对象,设置了三个连续温度处理,首先急性降温期(-1°C/h;28°C-14°C),随后进行低温保持期(14°C/12h),最后进行温度恢复期(+1°C/h;14°C-28°C),分别测定了活性氧(ROS)含量,抗氧化系统(抗氧化酶系统和非酶促小分子系统)活性,氧化损伤水平。绿七彩的活性氧(ROS)含量显著升高,但是蓝七彩ROS含量先升高后降低,最后恢复至正常水平。通过抗氧化系统指标的分析,发现绿七彩相对于蓝七彩产生更为剧烈的抗氧化响应,但是二者都产生了氧化损伤,即蛋白羰基(PC)和丙二醛(MDA)含量都呈现上升趋势。随后运用主成分析联合模糊隶属函数分析,结果显示绿七彩的耐低温能力显著下降,但是蓝七彩的耐低温能力维持在中等。综上说明,二者之间具有显著的品系间差异,且蓝七彩利用正常水平的抗氧化响应,有效的抑制了氧化应激继续发生,维持了良好的耐低温能力,因此蓝七彩相对于绿七彩具有更好的耐寒性。2.慢性低温胁迫下七彩神仙鱼的代谢响应为了探究了七彩神仙鱼在低温驯化过程中的能量代谢响应,本实验设置了3个驯化温度,常温组(28°C),低温驯化组(24°C,20°C),以1°C/d的降温速率降至目标温度后,开始为期28d的驯化,测定驯化期间的耗氧率(OCR),肌肉组织细胞能量分配(CEA;能量储备Ea/能量消耗Ec)和肝脏组织能量代谢酶活性(碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)、丙氨酸转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST))活性。结果显示,最初CEA随温度降低而略有下降,然而,经过28天的驯化,不同温度处理组之间Ea,Ec和CEA有所恢复。与此同时,OCR随着温度的降低而降低,表明鱼体的代谢率降低。而在低温驯化过程中,肝脏组织的ALP、LDH、ALT和AST活性普遍随温度的降低而升高,这是对代谢率降低的一种补偿。线性判别分析(LDA)表明,鱼暴露在24°C时,只有第14天与初始第0天显著差异,然而当鱼暴露于20°C时,第14天、第28天都与初始第0天显著不同,LDH和ALP活性是LDA判别的两个最主要因素。此外,经过24°C的低温驯化的鱼与28°C正常养殖的鱼生长速度相当。这些结果表明,七彩神仙鱼自身的代谢变化,能够帮助鱼体从温度下降引起的能量扰动中恢复过来。在24°C的低温驯化过程中,代谢活性的增强,维持了体内的代谢稳定。这说明,在24°C的水温下养殖七彩神仙鱼可能是可行的。进一步,我们从代谢组水平分析七彩神仙鱼低温驯化机制,本实验设置了两个温度梯度,常温养殖组(28°C/30d),低温胁迫组(20°C/30d),测定鳃组织的常规生化指标以及采用GC/MS技术系统分析该鱼经过低温胁迫后代谢物图谱变化。低温使活性氧种类增加,但没有增加丙二醛的含量。这可能与抗氧化系统的免疫保护有关,体现在超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性的增加,谷胱甘肽(GSH)水平的升高,以此来补偿过氧化氢酶活性的降低。共鉴定出35种代谢物为低温应激的潜在生物标志物,其中最主要的影响途径包括淀粉和蔗糖代谢、戊糖磷酸盐代谢、甘油脂代谢、鞘脂代谢、谷胱甘肽代谢、精氨酸和脯氨酸代谢。此外,谷胱甘肽代谢通路的激活与生化检测GSH水平升高的结果一致。综上所述,本研究结果表明,低温可以激活七彩神仙鱼抗氧化免疫系统的防御机制,并改变其鳃内的代谢途径,该结果为研究七彩神仙鱼在低温胁迫下的生理调节提供了依据。
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