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红耳龟(Trachemys scripta elegans)对环境盐度的耐受性及生理适应机制

张珂  
【摘要】:世界最危险的100个入侵物种之一红耳龟(Trachemys scripta elegans),是典型的外来有害物种。目前已经在世界除南极洲以外的范围内成功入侵,我国大部分地区也发现了红耳龟的野生种群。在美国盐水运河、盐池以及由于海水入侵导致盐度增加的湖中均发现红耳龟的分布,同时野外调查时在我国海南的南渡江半咸水流域也发现有红耳龟的分布,说明红耳龟有耐盐性。但关于该种对盐度的适应及生理调节机制尚不清楚。本研究在人工养殖条件下,设计不同盐度的水环境,寻找红耳龟的盐度耐受极限,通过相关生理生化技术检测和分析比较消化酶活性、部分组织结构、渗透压、血液和尿液生理生化指标、肌肉游离氨基酸等相关指标的变化来进一步探讨红耳龟对环境盐度的生理适应机制。主要研究结果如下: 1.盐度对红耳龟存活率及消化生理的影响 将体质量为(125.60g±19.84)g的红耳龟饲养在盐度为5、15、25、35‰和自来水的水泥池中,进行了盐度胁迫试验。研究表明,红耳龟在盐度35下可存活25d,在盐度25有2只可存活90d以上,盐度15和5组正常存活120d以上,说明红耳龟可以适应较低盐度(<15)的水环境。 与对照组相比,红耳龟胃蛋白酶活性随盐度的升高呈先上升后下降的趋势,在盐度5活性最高,25组酶活性不到对照组的1/2,肝脂肪酶活性随盐度的升高而呈下降-升高-下降的趋势,且在盐度15活性最高,肠脂肪酶和肠淀粉酶活性随着盐度的升高而下降。说明高盐(>15)显著抑制红耳龟消化酶活性,影响其生长存活。 对红耳龟肝脏和小肠显微结构研究表明,在盐度胁迫下,盐度组中的肝脏胞质疏松化,质膜溶解,中央静脉扩大,管壁边缘不完整,红细胞核偏移或者无核,随着盐度的增加在胆管和中央静脉内质膜溶解情况加重,且溶解范围增大,细胞质空泡也加重。在盐度胁迫下,盐度组红耳龟小肠环肌层厚度显著高于对照组,小肠绒毛长度随着盐度的增加先增加后变短,且随着盐度的增加小肠绒毛出现明显的形变,粘连,弯曲断裂。说明盐度胁迫对红耳龟肝脏和小肠组织结构影响较大。 2.慢性盐度胁迫对红耳龟渗透压的影响及其调节机制 当红耳龟进入盐环境中后,血液渗透压随着盐度的增加而升高,盐度25组时达到400mOsm/kg,约为对照组的1.5倍。血液渗透压显著升高,似乎是由于血液中钠离子和氯离子浓度的显著增加而升高的;在盐度胁迫30d时发现,尿液中的钠离子和氯离子浓度显著升高,说明体内过多的NaCl可以通过肾脏排出,但是随着胁迫时间的增加,盐度15和25组的离子浓度逐渐减少,是由于爬行动物肾脏不完全,当面对高渗压力时,只能通过单一的离子调节,而血液中过多的离子不可避免的造成了有害积累,所以在盐度25暴露下出现死亡。参与离子调节的主要激素醛固酮的含量随着盐度的增加呈现先增加后减少的趋势,说明利尿导致钠的丢失会刺激醛固酮的分泌而增加的钠离子浓度导致醛固酮的分泌减少。参与离子调节的主要离子转运酶除胃组织中的Na+-K+-ATP酶活性随盐度的升高而显著下降外,红耳龟肠、肝及肌肉组织中的Na+-K+-ATP酶活性随时间的延长先上升后下降,且均在盐度5组达到最大值,说明低盐环境(5)在一定程度上可以激活红耳龟Na+-K+-ATP酶活性来进行离子调节。血液渗透压的升高不仅仅是因为血液中无机离子浓度的增加而导致的,为避免过多的NaCl导致的渗透失水,血液中升高的含氮代谢物尿素也一同参与调节,随着盐度的增加血液和尿液中的尿素含量也显著升高。与对照组相比,盐度5组的红耳龟血糖含量显著升高,其余盐度组随时间而减少。结果显示,红耳龟在一定程度上可以限制Na+和Cl-进入体内,也可以通过提高Na+和Cl-浓度来适应升高的盐环境。当环境盐度低于15时,红耳龟可以通过提高血液渗透压,离子浓度、尿素和血糖含量,减少醛固酮分泌等一系列调节来适应盐环境,可以在低于15的盐环境中存活3个月以上。 3.急性盐度胁迫下红耳龟营养物质的利用情况及渗透压的氨基酸调节 当红耳龟进入盐度环境后,盐度组的血糖含量显著升高;胁迫24h后,肝糖原含量显著降低,而肝脏可溶性蛋白含量从48h后才开始降低,说明红耳龟的渗透压调节过程中最先也是最重要的能源物质是糖类。红耳龟血液和肝脏可溶性蛋白的含量在盐度5组时显著降低,机体可以利用蛋白质的分解获得效应物游离氨基酸来维持渗透压平衡。 同时检测了急性盐度胁迫下红耳龟肌肉游离氨基酸的含量,结果发现,红耳龟肌肉中的总游离氨基酸和部分游离氨基酸的含量随盐度的增加均有升高的趋势;红耳龟肌肉中游离丙氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和谷氨酸的含量在总游离氨基酸中所占比例较高;而丙氨酸、精氨酸、脯氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、天冬氨酸和组氨酸对盐度胁迫响应显著。结果表明,在急性盐度胁迫下,中华绒螯蟹可通过肌肉中游离氨基酸的明显升高来维持渗透压的平衡,其中天冬酰胺、谷氨酸、丙氨酸和组氨酸等在该过程中发挥重要作用。


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