顧重建 , 金建鈺 , 上官福根 , 毛李寧 , 周化斌 , 張永普

溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 溫州　325035

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溫度馴化對(duì)紅耳滑龜幼龜選擇體溫、熱耐受性和抗氧化酶活性的影響

顧重建 , 金建鈺 , 上官福根 , 毛李寧 , 周化斌 , 張永普*

溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 溫州325035

摘要:溫度馴化對(duì)變溫動(dòng)物的生理和行為表現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生重要影響，不同物種的馴化反應(yīng)不盡相同。紅耳滑龜(Trachemys scripta elegans)為外來(lái)入侵種，在中國(guó)許多地區(qū)發(fā)現(xiàn)了野外種群，對(duì)當(dāng)?shù)厣锒鄻有援a(chǎn)生了一定程度的威脅。為了探討紅耳滑龜幼體的熱適應(yīng)表現(xiàn)，在5個(gè)恒定溫度(16，20 ，26，32℃和36℃)下馴化幼龜30d后，檢驗(yàn)幼龜?shù)倪x擇體溫(Tsel)，耐受低溫(CTMin)、耐受高溫(CTMax)和耐受溫度范圍(TRR)，以及骨骼肌、心肌和肝臟的過(guò)氧化物岐化酶(SOD)活力、過(guò)氧化氫酶(CAT)活力和丙二醛(MDA)含量是否受馴化溫度影響。結(jié)果顯示：馴化溫度顯著影響幼龜?shù)腡sel、CTMin和CTMax，并隨馴化溫度的升高而升高，但對(duì)TRR無(wú)顯著影響。馴化溫度顯著影響骨骼肌、心肌和肝臟的SOD活力。馴化溫度顯著影響肝臟的MDA含量，而對(duì)骨骼肌和心肌的MDA含量無(wú)顯著影響。馴化溫度顯著影響心肌和肝臟的CAT活力，對(duì)骨骼肌CAT活力無(wú)顯著影響。以上結(jié)果表明：溫度馴化會(huì)影響紅耳滑龜幼體選擇體溫和熱耐受能力，符合越熱越好假設(shè)；同時(shí)會(huì)影響組織的抗氧化能力。

關(guān)鍵詞：選擇體溫；熱耐受性；溫度馴化；抗氧化酶；紅耳滑龜

溫度作為關(guān)鍵環(huán)境因素會(huì)影響爬行動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、生理、行為和后代表型等[1- 3]。爬行動(dòng)物在野外的體溫變化與環(huán)境熱源的可得性以及自身調(diào)溫能力密切相關(guān)，它們可以通過(guò)行為調(diào)溫，并輔以生理調(diào)溫將其體溫維持在相對(duì)適宜的水平[4- 6]。過(guò)高或過(guò)低的體溫對(duì)爬行動(dòng)物有害甚至導(dǎo)致其死亡，相對(duì)較高的體溫能使其行為和生理功能得到優(yōu)化表達(dá)[7- 10]。即使在生存范圍內(nèi)，環(huán)境溫度的變化也會(huì)改變變溫動(dòng)物的體溫，從而改變生理和行為的表現(xiàn)，也可以通過(guò)溫度馴化改變體溫而產(chǎn)生影響[1, 4, 9]。溫度馴化是生物適應(yīng)溫度變化的過(guò)程，會(huì)引起許多生理和行為特征的變化[9, 11]，如喜好體溫(Tp)、耐受高溫(CTMax)、耐受低溫(CTMin)和運(yùn)動(dòng)能力[12- 14]，以及代謝[15]和曬背行為[16]等。爬行動(dòng)物的喜好溫度通常用在實(shí)驗(yàn)室的溫度梯度環(huán)境中測(cè)定的選擇體溫(Tsel)表示[17]，熱耐受性以在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)測(cè)定最低(臨界低溫CTMin)和最高(臨界高溫CTMax)存活溫度表示[18- 20]。

溫度馴化會(huì)影響變溫動(dòng)物的喜好溫度和熱耐受性[21- 23]，熱馴化會(huì)增強(qiáng)大多數(shù)變溫動(dòng)物的高溫耐受性，而冷馴化會(huì)增強(qiáng)低溫耐受性[12- 13, 24]。溫度馴化對(duì)動(dòng)物適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)能力的影響提出了有益馴化假說(shuō)(Beneficial acclimation hypothesis, BAH)，主要是通過(guò)變溫動(dòng)物對(duì)溫度的馴化反應(yīng)來(lái)驗(yàn)證，該假設(shè)認(rèn)為特定溫度馴化會(huì)增強(qiáng)動(dòng)物個(gè)體在該溫度下的生理表現(xiàn)和適應(yīng)性[25]。有益馴化假設(shè)的許多驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)對(duì)其普遍性持不同觀點(diǎn)[26- 28]，提出了最適發(fā)育溫度假設(shè)(OTH)，適中溫度比高溫和低溫下具有相對(duì)更高的適應(yīng)性[26- 27]；越熱越好假設(shè)(WBH)，在任何溫度下，高溫馴化的動(dòng)物比中溫或低溫馴化的動(dòng)物表現(xiàn)更好或適應(yīng)性更高[26]；越冷越好假設(shè)(CBH)，低溫下的個(gè)體比適中和高溫的個(gè)體具有相對(duì)更好的適應(yīng)性[26]。溫度馴化對(duì)爬行動(dòng)物生理和行為表現(xiàn)的影響，大多集中于陸生蜥蜴類[12- 13, 15, 20- 22, 29]；而水生龜鱉類也開展了一些相關(guān)研究，溫度馴化會(huì)影響黃腹彩龜(Pseudemysscripta)的曬背行為[16]，蛇鱷龜(Chelydraserpentina)的臨界溫度(CTM)與馴化溫度相關(guān)[30]，熱馴化顯著影響中華鱉(Pelodiscussinensis)幼體的喜好溫度和耐受性，其運(yùn)動(dòng)能力與“越熱越好”假設(shè)一致[14]。

超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)是機(jī)體抗氧化清除自由基的主要酶類，組成了生物體內(nèi)活性氧防御系統(tǒng)，其在清除超氧自由基、H2O2和過(guò)氧化物以及阻止或減少羥基自由基形成等方面起著重要作用[31- 32]。丙二醛(MDA)是氧自由基攻擊生物膜中多不飽和脂肪酸(PUFA)造成脂質(zhì)過(guò)氧而產(chǎn)生的過(guò)氧化物的終產(chǎn)物之一，能導(dǎo)致細(xì)胞和組織損傷，引起細(xì)胞代謝及功能障礙，甚至導(dǎo)致死亡。因此，MDA含量的高低可以間接反映機(jī)體細(xì)胞受自由基攻擊的程度。馴化溫度會(huì)影響荒漠沙蜥(Phrynocephalusprzewalakii)肝臟的SOD活力[33]，冷休克會(huì)提高虎紋蛙(Hoplobatrachusrugulosus)肝臟的SOD活性[34]。

紅耳滑龜(Trachemysscriptaelegans)原產(chǎn)于美國(guó)東南部和墨西哥東北部[35]，屬水棲龜類，為世界公認(rèn)的生態(tài)殺手，已經(jīng)被世界環(huán)境保護(hù)組織列為100多個(gè)最具破壞性的物種之一。近年來(lái)已在我國(guó)許多地區(qū)發(fā)現(xiàn)野外種群，嚴(yán)重威脅本土的生物多樣性[36]。一些學(xué)者對(duì)紅耳滑龜進(jìn)行了熱生物學(xué)研究[10, 37- 39]。紅耳滑龜幼體在具有溫度梯度環(huán)境中的晝夜選擇體溫變化在26.6—30.4℃范圍和CTMax為41.9℃[10]，為了模擬野外氣候可能發(fā)生的變化，設(shè)定了5個(gè)熱馴化溫度組(16、20、26、32℃和36℃)，然后從生理生態(tài)角度探討溫度馴化是否對(duì)Tsel、CTMax、CTMin和TRR以及組織中的SOD活力、CAT活力和MDA含量產(chǎn)生影響？是否存在溫度馴化效應(yīng)？這對(duì)理解野外爬行動(dòng)物對(duì)環(huán)境溫度改變所產(chǎn)生的生理和行為上的適應(yīng)性表現(xiàn)及保護(hù)當(dāng)?shù)匚锓N具有非常重要的生態(tài)學(xué)意義。

1材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)用紅耳滑龜(N=100)于2012年4月上旬購(gòu)自溫州市將軍橋的花鳥市場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物當(dāng)天帶回溫州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。暫養(yǎng)3d后，選取健康個(gè)體90只，用Mettler 電子天平(±0.0001g)稱量體重(BM)。測(cè)量后的個(gè)體隨機(jī)單獨(dú)放入標(biāo)記好的500mL燒杯，燒杯底部加曝曬過(guò)的自來(lái)水，以淹過(guò)幼龜背甲為宜。

1.2溫度馴化

馴化溫度設(shè)為16、20、26、32℃和36℃ 5個(gè)梯度，每個(gè)溫度梯度投放18只龜，將燒杯分別放置于預(yù)先設(shè)定的5個(gè)溫度組的低溫生化培養(yǎng)箱(BINDER KB400，±0.1℃，范圍-10—100℃)，每天換水并投放龜飼料，定期觀察龜?shù)慕】禒顩r，光照周期設(shè)為12L∶12D，馴化時(shí)間為30d。各馴化溫度中的12只幼龜用于選擇體溫和熱耐受性測(cè)定，6只用于SOD活力、CAT活力和MDA含量測(cè)定。

圖1　熱梯度槽示意圖Fig.1　The schematic diagram of thermal gradient groove

1.3選擇體溫和熱耐受性測(cè)定

Tsel測(cè)定在溫度控制為18℃的房間內(nèi)，在水深2.5cm(能完全淹沒(méi)幼龜)的自制馬口鐵熱梯度槽(長(zhǎng)×寬×高=200cm×30cm×20cm)中進(jìn)行評(píng)估。距離自制熱梯度槽兩端20cm處用鐵絲濾網(wǎng)隔開，離槽底1.0 cm處的槽中部左右兩側(cè)各安裝2 個(gè)具閥的出水孔，出水孔間隔20cm；在溫梯度槽一端通入冰浴水，另一端通入水溫65℃的水浴鍋熱水，使槽內(nèi)形成10—55℃(±1.5℃)的溫度梯度(圖1)。龜于8:00從低溫端放入，于每天14:00測(cè)定，并在2h內(nèi)結(jié)束。用UT-325電子點(diǎn)溫計(jì)(±0.1℃)迅速插入幼龜泄殖腔1.5 cm處測(cè)定并記錄泄殖腔溫度(Cloacal temperature)。未進(jìn)行喜好溫度選擇的個(gè)體不被用于統(tǒng)計(jì)分析。選擇體溫結(jié)束后，將龜重新置于相應(yīng)馴化溫度中恢復(fù)1d后進(jìn)行熱耐受性實(shí)驗(yàn)。CTMax和CTMin采用反正反應(yīng)(righting response)方法確定[19, 21]。于10:00 — 16:00期間在BINDER培養(yǎng)箱中測(cè)定。從馴化溫度0.3 ℃/min變冷或加熱，當(dāng)溫度低于6℃或高于35℃后溫度變化速率變得更慢(0.1℃/min)。先測(cè)定CTMin，重馴化1d后再進(jìn)行CTMax測(cè)定。當(dāng)幼龜在強(qiáng)烈刺激下不作出反應(yīng)，如不能眨眼、翻身和爬動(dòng)、四肢不能縮回時(shí)將其移出培養(yǎng)箱并迅速測(cè)出體溫，實(shí)驗(yàn)結(jié)束3d內(nèi)能夠恢復(fù)正?；顒?dòng)的幼龜下限和上限體溫?cái)?shù)據(jù)被用于計(jì)算CTMin和CTMax。

1.4SOD活力、CAT活力和MDA含量測(cè)定

實(shí)驗(yàn)用紅耳龜幼龜用斷頸法處死，分別取骨骼肌、心肌和肝臟。用4℃下預(yù)冷的0.85%的生理鹽水清洗血污，濾紙吸干，電子天平(±0.0001g)稱取各組織質(zhì)量，每2只龜?shù)南嗤M織合并，各馴化溫度為3組隨機(jī)樣。骨骼肌、心肌、肝臟分別稀釋至5、10、5倍碾磨成勻漿離心取上清液于-60℃下保存。

按南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的考馬斯亮藍(lán)試劑盒，超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒，過(guò)氧化氫酶(CAT)試劑盒和丙二醛(MDA)試劑盒的說(shuō)明書要求測(cè)定各組織蛋白質(zhì)含量、SOD活力、CAT活力和MDA含量。

1.5數(shù)據(jù)處理

用Statisitca(Version 6.0 for PC) 統(tǒng)計(jì)軟件包分析數(shù)據(jù)。用Kolmogorov-Smirnov 與Bartlett 分別檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性與方差均質(zhì)性。幼龜?shù)男螒B(tài)參數(shù)、Tsel、CTMin、CTMax、TRR、SOD活力、CAT活力和MDA含量采用單因子方差分析(One-way ANOVA)，多重比較均采用Tukey 檢驗(yàn)。描述性統(tǒng)計(jì)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(范圍) 表示，顯著性水平設(shè)置為α=0.05。

2結(jié)果

2.1喜好溫度和熱耐受性

不同馴化溫度條件下幼龜?shù)谋臣组L(zhǎng)(F4，46=2.24,P=0.080)，體重?zé)o顯著差異(F4，46=1.82,P=0.141)(表1)。

表1紅耳滑龜幼龜形態(tài)特征的描述性統(tǒng)計(jì)值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，范圍)

Table 1Descriptive statistics of morphological characteristics in the juvenile red-eared slider turtles,Trachemysscriptaelegans(mean±SE, rang)

參數(shù)Parameters16℃20℃26℃32℃36℃樣本數(shù)Samplenumber(N)/只109101111背甲長(zhǎng)Carapacelength/mm64.9±0.8(60.2—68.1)61.6±1.4(54.4—66.8)62.1±0.9(56.6—65.1)62.3±0.9(58.8—68.6)63.6±0.5(59.8—66.4)體重Bodymass/g44.3±1.3(37.5—49.2)40.3±2.2(30.7—49.0)40.0±1.8(30.0—47.7)40.5±1.5(34.3—51.8)44.1±1.3(34.9—51.8)

從圖2可知，在馴化溫度16—36℃范圍內(nèi)，Tsel、CTMax和CTmin隨馴化溫度的升高而上升。單因素方差(ANOVA)分析顯示，馴化溫度極顯著影響幼龜?shù)腡sel(F4，46=18.14,P< 0.0001)，Tukey檢驗(yàn)表明36℃與32℃無(wú)顯著差異；16℃和20℃無(wú)顯著差異。馴化溫度極顯著影響幼龜?shù)腃Tmin(F4，46=40.32,P< 0.0001)，36℃和32℃顯著高于26℃、20℃和16℃。馴化溫度極顯著影響幼龜?shù)腃Tmax(F4，46=71.30,P< 0.01)，馴化溫度越高，其差異越顯著。馴化溫度對(duì)TRR無(wú)顯著影響(F4，46=1.52,P=0.212)。

圖2　馴化溫度對(duì)紅耳滑龜幼龜選擇體溫、臨界低溫、臨界高溫和耐受溫度范圍的影響Fig.2　Effect of thermal acclimation on selected body temperature(Tsel), critical thermal minima (CTMin), critical thermal maxima (CTMax), thermal resistance range (TRR) of juvenile red-eared slider turtles, Trachemys scripta elegans

2.2抗氧化酶活性2.2.1超氧化物岐化酶(SOD)活力

由圖3可知，在16—36℃范圍內(nèi)，馴化溫度顯著影響骨骼肌(F4,10=6.55,P<0.01)和心肌(F4,10=5.07,P<0.05)的SOD活力，26℃馴化后的SOD活力顯著高于16℃和20℃，但與32℃和36℃無(wú)顯著差異。馴化溫度顯著影響肝臟的SOD活力(F4,10=18.63,P<0.001)，32℃馴化后的SOD活力顯著高于16℃和36℃，但與20℃和26℃無(wú)顯著差異。

2.2.2過(guò)氧化氫酶(CAT)活力

由圖4可知，在16—36℃范圍內(nèi)，馴化溫度對(duì)骨骼肌CAT活力無(wú)顯著影響(F4,10=0.80,P=0.55)。馴化溫度顯著影響心肌CAT活力(F4,10=3.99,P<0.05)，36℃顯著低于其它溫度。馴化溫度顯著影響肝臟的CAT活力(F4,10=18.78,P<0.001)，在馴化溫度范圍內(nèi)，CAT呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)，16℃顯著高于其它溫度。

圖3　馴化溫度對(duì)紅耳滑龜幼龜不同組織SOD活力的影響　Fig.3　Effect of thermal acclimation on SOD activity ofvarious tissues of juvenile red-eared slider turtles, Trachemys scripta elegans

圖4　馴化溫度對(duì)紅耳滑龜幼龜不同組織CAT活力的影響　Fig.4　Effect of thermal acclimation on CAT activity of various tissues of juvenile of red-eared slider turtles, Trachemys scripta elegans

2.2.3丙二醛(MDA)含量

圖5　馴化溫度對(duì)紅耳滑龜幼龜不同組織MDA含量的影響　Fig.5　Effect of thermal acclimation on MDA content of various tissues of juvenile of red-eared slider turtles, Trachemys scripta elegans

由圖5可知，在16—36℃范圍內(nèi)，馴化溫度對(duì)骨骼肌(F4,10=1.83,P=0.200)和心肌(F4,10=2.20,P=0.142)的MDA含量無(wú)顯著影響。馴化溫度顯著影響肝臟的MDA含量(F4,10=4.78,P<0.05)，32℃馴化后的MDA含量顯著高于16℃和36℃，但與20℃和26℃無(wú)顯著差異。

3討論

3.1溫度馴化對(duì)喜好溫度和熱耐受性的影響

爬行動(dòng)物的熱喜好(Thermal preference)和熱耐受性(Thermal tolerance)會(huì)受到諸多因素的影響，如地理分布[19, 35]，性別[40]，環(huán)境溫度[41]，年齡[42]，光周期[43- 44]等，而溫度是其中最主要的影響因子之一，幾乎影響了其所有的生理和行為活動(dòng)。紅耳滑龜幼龜在16—36℃的溫度馴化范圍，Tsel隨馴化溫度的升高而升高，但32℃和36℃的Tsel無(wú)顯著差異，16℃和20℃組也無(wú)顯著差異，這與紅耳滑龜?shù)纳盍?xí)性有關(guān)， 在馴化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)相對(duì)較低溫度馴化(16℃和20℃)極少進(jìn)行活動(dòng)和進(jìn)食，相對(duì)較高溫度馴化(32℃和36℃)的活動(dòng)強(qiáng)烈且攝食能力強(qiáng)。當(dāng)然隨著馴化溫度的升高，紅耳滑龜?shù)拇x加快和活動(dòng)增多，這與代謝率和運(yùn)動(dòng)能力隨著馴化溫度升高而提高的結(jié)論相一致[12, 45]。爬行動(dòng)物可通過(guò)行為和生理的調(diào)節(jié)，將體溫維持在較高的水平，使生化和生理活動(dòng)達(dá)到相對(duì)的最大值[4]，使其自身能適應(yīng)溫度變高的周圍環(huán)境，以達(dá)到喜好活動(dòng)范圍并隨周圍環(huán)境溫度的升高而縮小，能夠使棲息的位置處在一個(gè)比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)；也能通過(guò)適當(dāng)提高體溫，使其運(yùn)動(dòng)能力加大，以提升躲避天敵和捕食能力[10]。已有的研究表明，馴化溫度對(duì)喜好溫度的影響一般有3種模式，第1種模式為喜好溫度隨馴化溫度的升高而往上漂移，如條紋南蜥(Mabuyastriata)[23]、沙生黃蜥(Xantusiavigilisvigilis)[22]、北草蜥(Takydromusseptentrionalis)[20]，這與全球氣候變暖導(dǎo)致變溫動(dòng)物體溫調(diào)定點(diǎn)向上漂移的預(yù)測(cè)相似[9]；第2種模式為高溫馴化的喜好溫度并非最高，而在適中溫度馴化的喜好溫度最高，如麗斑麻蜥(Eremiasargus)、密點(diǎn)麻蜥(E.multiocellata)和山地麻蜥(E.brenchleyi)等3種麻蜥[12]，貴南沙蜥(Phrynocephalusguinanensis)、青海沙蜥(P.vlangalii)和變色沙蜥(P.versicolor)等3種沙蜥[13]，可能與溫度調(diào)節(jié)的消耗與受益之間的權(quán)衡有關(guān)，在給定的環(huán)境條件中，體溫調(diào)節(jié)能使爬行動(dòng)物維持在最適范圍的體溫，使其生理活性達(dá)到最適水平，同時(shí)盡可能減少與溫度調(diào)節(jié)有關(guān)的能量消耗[13, 46- 47]，因此導(dǎo)致了高馴化溫度下喜好溫度不是最大化的結(jié)果；第3種模式為喜好溫度隨馴化溫度升高而降低，如西方強(qiáng)棱蜥(Sceloporusoccidentalis)[48]。研究認(rèn)為，Tsel與馴化溫度的設(shè)定有關(guān)，如中華鱉幼鱉經(jīng)10、20℃和30℃溫度馴化，其Tsel表現(xiàn)為20℃和30℃無(wú)顯著差異，而顯著高于10℃[14]；15℃和25℃馴化的蛇鱷龜，其Tsel無(wú)顯著影響[29]。 另外，喜好溫度可能與棲息類型有關(guān)，紅耳滑龜為水棲性龜類，水的熱傳導(dǎo)能力遠(yuǎn)大于空氣，能快速被動(dòng)獲得熱能，能量消耗較少，能獲得更大的收益，因此，紅耳龜幼龜?shù)南埠皿w溫符合越熱越好假設(shè)(WBH)[27]。

紅耳滑龜具有較大的耐溫范圍，是一種廣溫性動(dòng)物[10]。紅耳滑龜幼龜?shù)臒崮褪苌舷?CTMax)和下限(CTMin)隨馴化溫度的升高而上升，低溫馴化的個(gè)體比高溫馴化的個(gè)體具有更強(qiáng)的低溫耐受力，反之變?nèi)?。這一現(xiàn)象廣泛存在于變溫動(dòng)物中，如魚類[49]、兩棲類[41, 50]、爬行動(dòng)物的有鱗類蜥蜴[12- 13, 22, 29]和蛇[51]和龜鱉類[14, 30]。在少數(shù)種類中，CTMax并非在最高溫度馴化下達(dá)到最大，如麗斑麻蜥在33℃馴化的CTMax顯著高于28℃和38℃[12]，西方強(qiáng)棱蜥在25℃馴化下的CTMax高于15℃和35℃[21]。紅耳滑龜在野外夏天溫度較高時(shí)，具較強(qiáng)的高溫耐受能力，低溫耐受能力減弱，周圍溫暖的氣候，使其不需花費(fèi)更多的能量來(lái)增強(qiáng)低溫耐受力，這與北草蜥相似[20]。

在16—36℃溫度范圍內(nèi)耐受溫度范圍(TRR)并無(wú)顯著差異，外溫動(dòng)物的TRR呈現(xiàn)多樣性，例如北草蜥和中華鱉隨著馴化溫度的升高，TRR呈現(xiàn)先升高后下降的結(jié)果[14, 20]；澤陸蛙(Fejervaryalimnocharis)和飾紋姬蛙(Microhylaornata)蝌蚪，麗斑麻蜥、密點(diǎn)麻蜥和山地麻蜥，貴南沙蜥、青海沙蜥和變色沙蜥的TRR隨著馴化溫度的升高呈降低趨勢(shì)，28℃顯著高于33℃和38℃[12- 13, 50]。紅耳滑龜幼龜?shù)腡RR在各溫度馴化組間無(wú)顯著差異，說(shuō)明不同種類TRR對(duì)馴化溫度的響應(yīng)有所不同。

3.2溫度馴化對(duì)不同組織抗氧化系統(tǒng)的影響

馴化溫度對(duì)紅耳滑龜幼龜骨骼肌和心肌SOD活力的影響呈現(xiàn)相似規(guī)律，均以26℃最高，但26、32℃和36℃無(wú)顯著差異，同時(shí)顯著高于16℃和20℃；而肝臟以32℃最高，20、26℃和32℃無(wú)顯著差異，但高于低溫組(16℃)和高溫組(36℃)，說(shuō)明不同組織細(xì)胞內(nèi)的氧化脅迫程度有所不同，不同組織承受抗氧化脅迫的閾值可能也有所不同，肝臟作為排毒代謝的中心，其抗氧化損傷的能力強(qiáng)于肌肉組織。幼龜在36℃馴化下肝臟SOD活力明顯下降，這與荒漠沙蜥不同，荒漠沙蜥在4、25℃和35℃條件下馴化15d，其肝臟組織中SOD活力隨馴化溫度的升高而增強(qiáng)[33]。水溫會(huì)影響水生脊椎動(dòng)物的抗氧化防御體系[52]，一些慢性應(yīng)激反應(yīng)會(huì)引起氧自由基升高，機(jī)體可以通過(guò)提高抗氧化酶活力來(lái)清除氧自由基使機(jī)體適應(yīng)環(huán)境[53]。爬行動(dòng)物的代謝率和耗氧量隨著環(huán)境溫度的升高而增加[54]，代謝速率加快會(huì)促進(jìn)活性氧(ROS)的產(chǎn)生，從而對(duì)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA等大分子物質(zhì)產(chǎn)生氧化損傷，但ROS又會(huì)被SOD、CAT等抗氧化酶降解[55- 56]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)36℃馴化組的幼龜部分個(gè)體肝臟變黑，36℃組SOD活力下降可能與持續(xù)過(guò)高溫度對(duì)機(jī)體產(chǎn)生損傷有關(guān)。因?yàn)闄C(jī)體產(chǎn)生了大量的氧自由基，消耗了大量的SOD，而SOD表達(dá)供應(yīng)來(lái)不及滿足這一消耗，進(jìn)而過(guò)剩的氧自由基可能又會(huì)對(duì)機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等進(jìn)行攻擊，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化損傷加重，從而又導(dǎo)致酶活力下降。

馴化溫度對(duì)幼龜骨骼肌CAT活力無(wú)顯著影響，而影響心肌和肝臟。CAT活力水平在肝臟中明顯高于心肌和骨骼肌，這與肝臟中存在大量過(guò)氧化氫類氧化物有一定的關(guān)系[57]。在肝臟中，CAT活力呈先降低后升高的趨勢(shì)，這與尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)幼魚腸道CAT活力的表現(xiàn)一致[58]，而中華鱘(Acipensersinensis)血液CAT活力隨溫度的升高而增大[56]，劉汝建等[59]對(duì)卵形鯧鲹(Trachinotusovatus)肝抗氧化酶酶活力的影響發(fā)現(xiàn)，32℃組的CAT活力低于18—29℃組。肝臟的抗氧化防御系統(tǒng)為應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間低溫馴化脅迫可能存在著一個(gè)機(jī)制，SOD和CAT在肝臟中出現(xiàn)了分工，通過(guò)此消彼長(zhǎng)的方式來(lái)清除活性氧自由基等有害物質(zhì)，這種形式也許為機(jī)體抵抗長(zhǎng)期逆境脅迫所做出的最優(yōu)選擇。

馴化溫度對(duì)幼龜骨骼肌和心肌的MDA含量無(wú)顯著影響，而顯著影響肝臟，說(shuō)明不同組織MDA含量表達(dá)存在差異。肝臟MDA含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在16—32℃的馴化溫度范圍之間，MDA的含量隨馴化溫度的升高而升高，而在36℃的情況下，出現(xiàn)了驟降。中華鱘血清MDA含量隨溫度的升高而升高[56]，褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)幼魚肝臟MDA含量在低鹽狀態(tài)下高溫組明顯較高[60]，大連養(yǎng)殖刺參(Apostichopusjaponicus)在溫度驟減和緩減時(shí)體腔液的MDA含量均呈現(xiàn)出先升后減[61]。MDA含量水平的高低反映了細(xì)胞膜脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)的程度，MDA含量的高低可以代表機(jī)體或組織的氧化水平高低[62]。隨著溫度升高，幼龜肝臟內(nèi)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)得到加強(qiáng)，但過(guò)高溫度抑制了脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)。

CAT活力和MDA含量在骨骼肌和心肌中均低于肝臟，且骨骼肌中的CAT活力和MDA含量不受馴化溫度的影響，心肌中的MDA含量也不受馴化溫度的影響，說(shuō)明肝臟CAT活力和MDA含量受馴化溫度的影響更為敏感。在肝臟中，CAT在消除自由基的過(guò)程中，可能比SOD具有明顯的作用。

綜上所述，在一定的馴化溫度范圍內(nèi)紅耳滑龜幼體的Tsel、CTMin和CTMax均會(huì)隨著馴化溫度的升高而向上漂變，符合越熱越好假說(shuō)；同時(shí)，能通過(guò)抗氧化機(jī)制有效防御由于外界因素變化而引起的傷害，而超出這一范圍后，機(jī)體將受到損傷。

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Influence of temperature acclimation on selected body temperature, thermal tolerance, and antioxidant enzyme activity of juvenile red- eared slider turtles (Trachemysscriptaelegans)

GU Chongjian, JIN Jianyu, SHANGGUAN Fugen, MAO Lining, ZHOU Huabin, ZHANG Yongpu*

CollegeofLifeandEnvironmentalSciences,WenzhouUniversity,Wenzhou325035,China

Abstract：As an important environmental factor, temperature affects the growth, reproduction, physiology, behavior, and offspring phenotype of reptiles. The influence of thermal acclimation on physiological and behavioral performance has been documented in many ectotherm animals, although the acclimation responses of different species may be not identical. The red- eared slider turtle (Trachemys scripta elegans) is an alien invasive species found in China. Wild populations have been found to be a threat to local biodiversity in many areas. In this paper, critical thermal minima (CTMin) and critical thermal maxima (CTMax) are used to assess the thermal resistance of juvenile red-eared slider turtles. In addition, the selected body temperature (Tsel) is used to determine the species′ preferred temperature. Our study aimed to determine whether acclimation temperature would affect the Tsel, CTMin, CTMax, thermal resistance range (TRR), the activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), and the malondialdehyde (MDA) content of the skeletal muscles, cardiac muscles, and liver. In order to examine their thermal adaptive performance at different temperatures, we selected 90 juvenile turtles weighing between 40.0 and 44.3 g, randomly divided them into 5 groups with similar average weights (P =0.141), and acclimated them to five thermal conditions (16, 20, 26, 32℃ and 36℃) for 30 days. After acclimation, Tsel were measured using a thermometer (UT-325) in thermal gradient groove, while CTMin and CTMax were measured in binder incubators. SOD and CAT activity, as well as the MDA content were measured using commercial kits produced by Jiancheng Biotech Co. Ltd., Nanjing, China, according to the manufacturer′s instructions. Then, a one-way ANOVA was used to test the effects of acclimation temperature on Tsel, CTMin, CTMax, TRR, SOD and CAT activity, and the MDA content of different tissues. The results showed that acclimation temperature had significant effects on the Tsel (P < 0.0001), CTMin (P < 0.0001), and CTMax (P < 0.01) of juvenile turtles, but had no significant effect on the TRR (P = 0.212). Tsel, CTMin, and CTMax increased with acclimation temperature. Acclimation temperature had a significant impact on SOD activity in the skeletal muscles, cardiac muscles, and liver, as well as on the MDA content of the liver (all P < 0.05). However, it had no effect on the MDA content of the skeletal and cardiac muscles (all P > 0.05). There was higher SOD activity in the skeletal and cardiac muscles at high temperatures (26—36℃) than at low temperatures (16—20℃); meanwhile, in the liver, higher SOD activity and MDA content were observed at medium temperatures (20—32℃). Acclimation temperature had a significant effect on CAT activity in the cardiac muscles and liver (all P < 0.05), but no effect on that in skeletal muscles (P =0.55). In cardiac muscles, CAT activity was significantly lower at 36℃ than at other temperatures, while in the liver CAT activity peaked at 16℃. This indicates that acclimation temperature affects the selected body temperature and thermal tolerance of juvenile red-eared slider turtles, with higher temperatures generally having more favorable effects. The antioxidant activity in the tissues was also affected by differences in acclimation temperature.

Key Words:selected body temperature; thermal tolerance; thermal acclimation; antioxidant enzyme; Trachemys scripta elegans

DOI:10.5846/stxb201408101597

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: zhangypu@126.com

收稿日期:2014- 08- 10; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 07- 29

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31170376); 浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(2013R424029); 溫州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目(12SK56A)

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