刺參(Apostichopus japonicus)對(duì)幾種化學(xué)脅迫因子的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)及其機(jī)制研究.pdf

1、刺參(Apostichopus japonicus selenka)主要分布于北太平洋沿岸淺海,在我國遼寧、山東、河北等省淺海沿岸均有分布,是我國名貴的海珍品和最主要的經(jīng)濟(jì)種類之一。2009年全國刺參養(yǎng)殖面積達(dá)15.5萬公頃,產(chǎn)量達(dá)到10.22萬噸,產(chǎn)值超過200億元(中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒,2010),刺參養(yǎng)殖業(yè)已成為我國北方海水養(yǎng)殖的重要的特色支柱產(chǎn)業(yè)。然而,相對(duì)于刺參養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展的養(yǎng)殖規(guī)模,與刺參養(yǎng)殖技術(shù)相關(guān)的生理生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究還相對(duì)

2、滯后,制約了該產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,導(dǎo)致刺參養(yǎng)殖相繼出現(xiàn)了一系列問題,造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。在刺參養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中,水體中氨氮、亞硝酸氮和重金屬離子等是刺參常見的化學(xué)脅迫因子,但目前關(guān)于刺參對(duì)養(yǎng)殖水環(huán)境中上述因子的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)及其機(jī)制的研究還少見報(bào)道。本論文選擇氨氮、亞硝酸氮和幾種重金屬離子作為化學(xué)脅迫因子,研究了上述幾種化學(xué)脅迫因子對(duì)刺參生長、存活、呼吸代謝以及不同組織代謝酶活性的影響,確定了養(yǎng)殖水體中幾種污染物對(duì)刺參的安全濃度,并進(jìn)一步探

3、討了刺參對(duì)氨氮、亞硝酸氮以及重金屬離子脅迫的解毒代謝機(jī)制。獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1氨氮脅迫對(duì)刺參生長、存活、呼吸代謝及代謝酶活性的影響
　　 采用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法,研究了急性和慢性氨氮脅迫對(duì)刺參生長、存活、呼吸代謝以及呼吸樹、體壁、腸中己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)和蘋果酸脫氫酶(MDH)活性的影響。結(jié)果表明,在氨氮急性脅迫下,3種規(guī)格刺參對(duì)氨氮的耐受性隨刺參規(guī)格的增大而增加,隨受試時(shí)間和氨氮濃度的增加而降

4、低。氨氮對(duì)三種規(guī)格刺參(平均體質(zhì)量分別3.47±1.02、50.50±1.67和103.17±3.82g)24、48、72和96h的半致死濃度(LC50)分別為420.73、179.89、118.30、77.62 mg/L;509.33、188.80、105.20、83.37 mg/L和549.50、299.23、126.77、90.57mg/L。經(jīng)計(jì)算,氨氮的安全濃度分別為7.76、8.34和9.06 mg/L。經(jīng)氨氮急性脅迫96h后

5、,3種規(guī)格刺參的單位濕體重耗氧率均隨氨氮濃度的增大先增加至一峰值再緩慢降低。刺參不同組織代謝酶對(duì)氨氮脅迫的響應(yīng)有所不同,且具有一定的組織特異性。在氨氮急性脅迫下,刺參呼吸樹、體壁、腸中己糖激酶(HK)活性均隨氨氮濃度的增大呈現(xiàn)先增加再緩慢降低的趨勢;而丙酮酸激酶(PK)活性則呈現(xiàn)先降低后增大再降低的趨勢;蘋果酸脫氫酶(MDH)活性隨氨氮濃度的增大先增加再緩慢降低。慢性氨氮脅迫對(duì)刺參(體質(zhì)量50.50±1.67g)生長率具有抑制作用,隨著

6、氨氮濃度的增加刺參特定生長率逐漸降低(P＜0.05)。從耗氧率來看,經(jīng)氨氮慢性脅迫20d后,刺參單位濕體重耗氧率隨氨氮濃度的增大呈現(xiàn)先增加再緩慢降低的趨勢,在氨氮濃度為5.09mg/L時(shí),耗氧率達(dá)到峰值。
　　 2亞硝酸氮脅迫對(duì)刺參存活、呼吸代謝及生長的影響
　　 采用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)的方法,研究了急性和慢性亞硝酸氮脅迫對(duì)刺參存活、呼吸代謝及生長的影響。實(shí)驗(yàn)于2009年6-8月在中國海洋大學(xué)鰲山衛(wèi)實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。結(jié)果表明,在亞硝

7、酸氮急性脅迫下,3種規(guī)格刺參對(duì)亞硝酸氮的耐受性隨刺參規(guī)格的增大而增加,隨受試時(shí)間和亞硝酸氮濃度的增加而降低。亞硝酸氮對(duì)小、中和大3種規(guī)格刺參(平均體質(zhì)量分別為2.91±0.19、48.96±0.88和102.544±3.33g)的24、48、72和96h的半致死濃度分別為377.57、251.19、144.21、100.00mg/L,575.44、371.54、245.50、195.43mg/L和790.69、492.04、309.74

8、、277.33mg/L;經(jīng)計(jì)算其安全濃度分別為10.00、19.54和27.70mg/L。經(jīng)亞硝酸氮急性脅迫96h后,3種規(guī)格刺參的單位濕體重耗氧率均隨亞硝酸氮濃度的增大先增加至—峰值再緩慢降低。刺參(體質(zhì)量48.96±0.88g)經(jīng)亞硝酸氮慢性脅迫20d后,其單位濕體重耗氧率隨亞硝酸氮濃度的增加先增大再緩慢降低,當(dāng)亞硝酸氮濃度為5.75mg/L時(shí),耗氧率達(dá)到峰值;亞硝酸氮脅迫對(duì)刺參特定生長率具有抑制作用,隨著亞硝酸氮濃度的增加刺參特定

9、生長率逐漸降低。
　　 3重金屬離子脅迫對(duì)刺參存活、生長、呼吸代謝及不同組織代謝酶活性的影響研究了急性和慢性Zn2+、Cu2+、Cd2+脅迫對(duì)刺參(平均體質(zhì)量(15.42±2.07)g)生長、存活、呼吸代謝及代謝酶活性的影響。結(jié)果表明,在急性脅迫下,刺參對(duì)三種重金屬的耐受性均隨受試時(shí)間和重金屬濃度的增加而降低,三種重金屬毒性大小依次為Cu2+＞Cd2+＞Zn2+,其對(duì)刺參24、48、72和96h的半致死濃度分別為0.468、0.

10、267、0.153、0.133 mg/L,4.446、3.206、2.250、1.574 mg/L和7.691、5.200、3.467、2.679 mg/L;經(jīng)計(jì)算其安全濃度分別為0.013、0.157和0.268mg/L。經(jīng)重金屬急性脅迫96h后,除Zn2+濃度在1.00mg/L時(shí)刺參單位濕體重耗氧率顯著升高外(P＜0.05),其余各處理組中,刺參單位濕體重耗氧率均隨著Zn2+、Cu2+、Cd2+濃度的增加出現(xiàn)逐漸降低的趨勢,與對(duì)照組

11、差異顯著(P＜0.05)。刺參經(jīng)三種重金屬慢性脅迫20d后,其單位濕體重耗氧率均隨重金屬濃度的增加先緩慢降低再升高,顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)。重金屬脅迫對(duì)刺參特定生長率具有抑制作用(P＜0.05),隨著重金屬濃度的增加刺參特定生長率逐漸降低。在Zn2+、Cu2+、Cd2+慢性脅迫下,刺參呼吸樹、體壁、腸中丙酮酸激酶(PK)和己糖激酶(HK)活性的變化趨勢相似,但具體變化過程因重金屬種類和刺參組織的差異而有所不同。總體上看,丙酮酸激