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:溫度馴化對變溫動物的生理和行為表現(xiàn)會產(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)為外來入侵種，在中國許多地區(qū)發(fā)現(xiàn)了野外種群，對當(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個恒定溫度(16，20 ，26，32℃和36℃)下馴化幼龜30d后，檢驗幼龜?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、心肌和肝臟的過氧化物岐化酶(SOD)活力、過氧化氫酶(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TRR無顯著影響。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，而對骨骼肌和心肌的MDA含量無顯著影響。馴化溫度顯著影響心肌和肝臟的CAT活力，對骨骼肌CAT活力無顯著影響。以上結(jié)果表明：溫度馴化會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)；同時會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)境因素會影響爬行動物的生長發(fā)育、繁殖、生理、行為和后代表型等[1- 3]。爬行動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)，它們可以通過行為調(diào)溫，并輔以生理調(diào)溫將其體溫維持在相對適宜的水平[4- 6]。過高或過低的體溫對爬行動物有害甚至導(dǎo)致其死亡，相對較高的體溫能使其行為和生理功能得到優(yōu)化表達[7- 10]。即使在生存范圍內(nèi)，環(huán)境溫度的變化也會改變變溫動物的體溫，從而改變生理和行為的表現(xiàn)，也可以通過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)溫度變化的過程，會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)和運動能力[12- 14]，以及代謝[15]和曬背行為[16]等。爬行動物的喜好溫度通常用在實驗室的溫度梯度環(huán)境中測定的選擇體溫(Tsel)表示[17]，熱耐受性以在實驗室通過測定最低(臨界低溫CTMin)和最高(臨界高溫CTMax)存活溫度表示[18- 20]。

溫度馴化會影響變溫動物的喜好溫度和熱耐受性[21- 23]，熱馴化會增強大多數(shù)變溫動物的高溫耐受性，而冷馴化會增強低溫耐受性[12- 13, 24]。溫度馴化對動物適應(yīng)性和運動能力的影響提出了有益馴化假說(Beneficial acclimation hypothesis, BAH)，主要是通過變溫動物對溫度的馴化反應(yīng)來驗證，該假設(shè)認為特定溫度馴化會增強動物個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)的許多驗證實驗對其普遍性持不同觀點[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，高溫馴化的動物比中溫或低溫馴化的動物表現(xiàn)更好或適應(yīng)性更高[26]；越冷越好假設(shè)(CBH)，低溫下的個體比適中和高溫的個體具有相對更好的適應(yīng)性[26]。溫度馴化對爬行動物生理和行為表現(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，其運動能力與“越熱越好”假設(shè)一致[14]。

超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)是機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)過氧而產(chǎn)生的過氧化物的終產(chǎn)物之一，能導(dǎo)致細胞和組織損傷，引起細胞代謝及功能障礙，甚至導(dǎo)致死亡。因此，MDA含量的高低可以間接反映機體細胞受自由基攻擊的程度。馴化溫度會影響荒漠沙蜥(Phrynocephalusprzewalakii)肝臟的SOD活力[33]，冷休克會提高虎紋蛙(Hoplobatrachusrugulosus)肝臟的SOD活性[34]。

紅耳滑龜(Trachemysscriptaelegans)原產(chǎn)于美國東南部和墨西哥東北部[35]，屬水棲龜類，為世界公認的生態(tài)殺手，已經(jīng)被世界環(huán)境保護組織列為100多個最具破壞性的物種之一。近年來已在我國許多地區(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)者對紅耳滑龜進行了熱生物學(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)？這對理解野外爬行動物對環(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

實驗用紅耳滑龜(N=100)于2012年4月上旬購自溫州市將軍橋的花鳥市場，實驗動物當(dāng)天帶回溫州大學(xué)實驗室。暫養(yǎng)3d后，選取健康個體90只，用Mettler 電子天平(±0.0001g)稱量體重(BM)。測量后的個體隨機單獨放入標(biāo)記好的500mL燒杯，燒杯底部加曝曬過的自來水，以淹過幼龜背甲為宜。

1.2溫度馴化

馴化溫度設(shè)為16、20、26、32℃和36℃ 5個梯度，每個溫度梯度投放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定，6只用于SOD活力、CAT活力和MDA含量測定。

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定

Tsel測定在溫度控制為18℃的房間內(nèi)，在水深2.5cm(能完全淹沒幼龜)的自制馬口鐵熱梯度槽(長×寬×高=200cm×30cm×20cm)中進行評估。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測定，并在2h內(nèi)結(jié)束。用UT-325電子點溫計(±0.1℃)迅速插入幼龜泄殖腔1.5 cm處測定并記錄泄殖腔溫度(Cloacal temperature)。未進行喜好溫度選擇的個體不被用于統(tǒng)計分析。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后進行熱耐受性實驗。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)。先測定CTMin，重馴化1d后再進行CTMax測定。當(dāng)幼龜在強烈刺激下不作出反應(yīng)，如不能眨眼、翻身和爬動、四肢不能縮回時將其移出培養(yǎng)箱并迅速測出體溫，實驗結(jié)束3d內(nèi)能夠恢復(fù)正?；顒拥挠斚孪藓蜕舷摅w溫數(shù)據(jù)被用于計算CTMin和CTMax。

1.4SOD活力、CAT活力和MDA含量測定

實驗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)的考馬斯亮藍試劑盒，超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒，過氧化氫酶(CAT)試劑盒和丙二醛(MDA)試劑盒的說明書要求測定各組織蛋白質(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)計軟件包分析數(shù)據(jù)。用Kolmogorov-Smirnov 與Bartlett 分別檢驗數(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。描述性統(tǒng)計值用平均值±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(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檢驗表明36℃與32℃無顯著差異；16℃和20℃無顯著差異。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TRR無顯著影響(F4，46=1.52,P=0.212)。

圖2　馴化溫度對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℃無顯著差異。

2.2.2過氧化氫酶(CAT)活力

由圖4可知，在16—36℃范圍內(nèi)，馴化溫度對骨骼肌CAT活力無顯著影響(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，16℃顯著高于其它溫度。

圖3　馴化溫度對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℃無顯著差異。

3討論

3.1溫度馴化對喜好溫度和熱耐受性的影響

爬行動物的熱喜好(Thermal preference)和熱耐受性(Thermal tolerance)會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。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無顯著差異，16℃和20℃組也無顯著差異，這與紅耳滑龜?shù)纳盍?xí)性有關(guān)， 在馴化過程中發(fā)現(xiàn)相對較低溫度馴化(16℃和20℃)極少進行活動和進食，相對較高溫度馴化(32℃和36℃)的活動強烈且攝食能力強。當(dāng)然隨著馴化溫度的升高，紅耳滑龜?shù)拇x加快和活動增多，這與代謝率和運動能力隨著馴化溫度升高而提高的結(jié)論相一致[12, 45]。爬行動物可通過行為和生理的調(diào)節(jié)，將體溫維持在較高的水平，使生化和生理活動達到相對的最大值[4]，使其自身能適應(yīng)溫度變高的周圍環(huán)境，以達到喜好活動范圍并隨周圍環(huán)境溫度的升高而縮小，能夠使棲息的位置處在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)；也能通過適當(dāng)提高體溫，使其運動能力加大，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)致變溫動物體溫調(diào)定點向上漂移的預(yù)測相似[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)能使爬行動物維持在最適范圍的體溫，使其生理活性達到最適水平，同時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，如西方強棱蜥(Sceloporusoccidentalis)[48]。研究認為，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℃無顯著差異，而顯著高于10℃[14]；15℃和25℃馴化的蛇鱷龜，其Tsel無顯著影響[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)能力遠大于空氣，能快速被動獲得熱能，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，低溫馴化的個體比高溫馴化的個體具有更強的低溫耐受力，反之變?nèi)?。這一現(xiàn)象廣泛存在于變溫動物中，如魚類[49]、兩棲類[41, 50]、爬行動物的有鱗類蜥蜴[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，具較強的高溫耐受能力，低溫耐受能力減弱，周圍溫暖的氣候，使其不需花費更多的能量來增強低溫耐受力，這與北草蜥相似[20]。

在16—36℃溫度范圍內(nèi)耐受溫度范圍(TRR)并無顯著差異，外溫動物的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，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顯著差異，說明不同種類TRR對馴化溫度的響應(yīng)有所不同。

3.2溫度馴化對不同組織抗氧化系統(tǒng)的影響

馴化溫度對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℃無顯著差異，同時顯著高于16℃和20℃；而肝臟以32℃最高，20、26℃和32℃無顯著差異，但高于低溫組(16℃)和高溫組(36℃)，說明不同組織細胞內(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[33]。水溫會影響水生脊椎動物的抗氧化防御體系[52]，一些慢性應(yīng)激反應(yīng)會引起氧自由基升高，機體可以通過提高抗氧化酶活力來清除氧自由基使機體適應(yīng)環(huán)境[53]。爬行動物的代謝率和耗氧量隨著環(huán)境溫度的升高而增加[54]，代謝速率加快會促進活性氧(ROS)的產(chǎn)生，從而對蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA等大分子物質(zhì)產(chǎn)生氧化損傷，但ROS又會被SOD、CAT等抗氧化酶降解[55- 56]。在實驗過程，發(fā)現(xiàn)36℃馴化組的幼龜部分個體肝臟變黑，36℃組SOD活力下降可能與持續(xù)過高溫度對機體產(chǎn)生損傷有關(guān)。因為機體產(chǎn)生了大量的氧自由基，消耗了大量的SOD，而SOD表達供應(yīng)來不及滿足這一消耗，進而過剩的氧自由基可能又會對機體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等進行攻擊，導(dǎo)致細胞內(nèi)氧化損傷加重，從而又導(dǎo)致酶活力下降。

馴化溫度對幼龜骨骼肌CAT活力無顯著影響，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，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)對長時間低溫馴化脅迫可能存在著一個機制，SOD和CAT在肝臟中出現(xiàn)了分工，通過此消彼長的方式來清除活性氧自由基等有害物質(zhì)，這種形式也許為機體抵抗長期逆境脅迫所做出的最優(yōu)選擇。

馴化溫度對幼龜骨骼肌和心肌的MDA含量無顯著影響，而顯著影響肝臟，說明不同組織MDA含量表達存在差異。肝臟MDA含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，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胞膜脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)的程度，MDA含量的高低可以代表機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)過氧化反應(yīng)得到加強，但過高溫度抑制了脂質(zhì)的過氧化反應(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均會隨著馴化溫度的升高而向上漂變，符合越熱越好假說；同時，能通過抗氧化機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，機體將受到損傷。

參考文獻(References):

[1]Huey R B, Stevenson R D. Integrating thermal physiology and ecology of ectotherms: a discussion of approaches.American Zoologist, 1979, 19(1): 357- 366.

[2]Lourdais O, Shine R, Bonnet X,Guillon M, Naulleau G. Climate affects embryonic development in a viviparous snake,Viperaaspis. Oikos, 2004, 104(3): 551- 560.

[3]Ji X, Gao J F, Han J. Phenotypic responses of hatchlings to constant versus fluctuating incubation temperatures in the multi-banded krait,Bungarusmulticintus(Elapidae). Zoological Science, 2007, 24(4): 384- 390.

[4]Huey R B. Temperature, physiology, and the ecology of reptiles // Gans C, Pough F H, eds. Biology of the Reptilia. Vol. 12. New York: Academic Press, 1982: 25- 91.

[5]Castilla A M, Van Damme R, Bauwens D. Field body temperatures, mechanisms of thermoregulation and evolution of thermal characteristics in Lacertid lizards. Natura Croatica, 1999, 8(3): 253- 274.

[6]Winne C T, Keck M B. Daily activity patterns of whiptail lizards (Squamata: Teiidae:Aspidoscelis): a proximate response to environmental conditions or an endogenous rhythm? Functional Ecology, 2004, 18(3): 314- 321.

[7]Huey R B,Kingsolver J G. Evolution of thermal sensitivity of ectotherm performance. Trends in Ecology & Evolution, 1989, 4(5): 131- 135.

[8]Mondal S, Rai U. In vitro effect of temperature on phagocytic and cytotoxic activities of splenic phagocytes of the wall lizard,Hemidactylusflaviviridis. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular and Integrative Physiology, 2001, 129(2/3): 391- 398.

[9]Angilletta M J Jr, Niewiarowski P H, Navas C A. The evolution of thermal physiology in ectotherms. Journal of Thermal Biology, 2002, 27(4): 249- 268.

[10]張永普, 潘志崇, 計翔. 紅耳滑龜幼體的熱耐受性、體溫和運動表現(xiàn)熱依賴性. 生態(tài)學(xué)報, 2003, 23(6): 1048- 1056.

[11]Lagerspetz K Y H. What is thermal acclimation?.Journal of Thermal Biology, 2006, 31(4): 332- 336.

[12]Li H, Wang Z, Mei W B, Ji X. Temperature acclimation affects thermal preference and tolerance in threeEremiaslizards (Lacertidae). Current Zoology, 2009, 55(4): 258- 265.

[13]Wang Z, Lu H L, Ma L, Ji X. Differences in thermal preference and tolerance among threePhrynocephaluslizards (Agamidae) with different body sizes and habitat use. Asian Herpetological Research, 2013, 4(3): 214- 220.

[14]Wu M X, Hu L J, Dang W,Lu H L, Du W G. Effect of thermal acclimation on thermal preference, resistance and locomotor performance of hatchling soft- shelled turtle. Current Zoology, 2013, 59(6): 718- 724.

[15]Rogowitz G L. Evaluation of thermal acclimation and altitudinal variation of metabolism in a Neotropical lizard,Anolisgundlachi. Copeia, 1996, 1996(3): 535- 542.

[16]Hammond K A, Spotila J R, Standora E A. Basking behavior of the turtlePseudemysscripta: effects of digestive state, acclimation temperature, sex, and season. Physiological Zoology, 1988, 61(1): 69- 77.

[17]Licht P, Dawson W R, Shoemaker V H, Main A R. Observations on the thermal relations of western Australian lizards. Copeia, 1966, 1996(1): 97- 110.

[18]Lowe C H, Vance V J. Acclimation of the critical thermal maximum of the reptileUrosaurusornatus. Science, 1955, 122(3158): 73- 74.

[19]Lutterschmidt W I, Hutchison V H. The critical thermal maximum: history and critique. Canadian Journal of Zoology, 1997, 75(10): 1561- 1574.

[20]Yang J, Sun Y Y, An H, Ji X. Northern grass lizards (Takydromusseptentrionalis) from different populations do not differ in thermal preference and thermal tolerance when acclimated under identical thermal conditions. Journal of Comparative Physiology B, 2008, 178(3): 343- 349.

[21]Kour E L, Hutchison V H. Critical thermal tolerances and heating and cooling rates of lizards from diverse habitats. Copeia, 1970, 1970(2): 219- 229.

[22]Kaufmann J S, Bennett A F. The effect of temperature and thermal acclimation on locomotor performance inXantusiavigilis, the desert night lizard. Physiological Zoology, 1989, 62(5): 1047- 1058.

[23]Patterson J W. Emergence, basking behaviour, mean selected temperature and critical thermal minimum in high and low altitude subspecies of the tropical lizardMabuyastriata. African Journal of Ecology, 1991, 29(4): 330- 339.

[24]Rajaguru S, Ramachandran S. Temperature tolerance of some estuarine fishes. Journal of Thermal Biology, 2001, 26(1): 41- 45.

[25]Leroi A M, Bennett A F, Lenski R E. Temperature acclimation and competitive fitness: an experimental test of the beneficial acclimation assumption. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1994, 91(5): 1917- 1921.

[26]Huey R B, Berrigan D. Testing evolutionary hypotheses of acclimation // Johnston I A, Bennett A F, eds. Animals and Temperature: Phenotypic and Evolutionary Adaptation. Cambridge: Cambridge University Press, 1996: 205- 237.

[27]Huey R B, Berrigan D, Gilchrist G W,Herron J C. Testing the adaptive significance of acclimation: a strong inference approach. American Zoologist, 1999, 39(2): 323- 336.

[28]Wilson R S, Franklin C E. Testing the beneficial acclimation hypothesis. Trends inEcology and Evolution, 2002, 17(2): 66- 70.

[29]Huang S P, Hsu Y Y, Tu M C. Thermal tolerance and altitudinal distribution of twoSphenomorphuslizards in Taiwan. Journal of Thermal Biology, 2006, 31(5): 378- 385.

[30]Williamson L U, Spotila J R, Standora E A. Growth selected temperature and CTM of young snapping turtles,Chelydraserpentina. Journal of Thermal Biology, 1989, 14(1): 33- 39.

[31]杜秀敏, 殷文璇, 張慧, 趙彥修. 超氧化物歧化酶(SOD)研究進展. 中國生物工程雜志, 2003, 23(1): 48- 50, 74- 74.

[32]張坤生, 田薈琳. 過氧化氫酶的功能及研究. 食品科技, 2007,(1): 8- 10.

[33]陳卓, 安蓓, 李仁德. 溫度對荒漠沙蜥肝臟組織中SOD活性的影響. 蘭州大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2004, 40(6): 83- 85.

[34]王娜, 邵晨, 頡志剛, 凌云, 程東海. 低溫脅迫下虎紋蛙的生存力及免疫和抗氧化能力. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(11): 3538- 3545.

[35]Morin P J. Life history and ecology of the slider turtle. Science, 1990, 250(4984): 1164.

[36]史海濤, 龔世平, 梁偉, 洪美玲, 傅麗容, 汪繼超. 控制外來物種紅耳龜在中國野生環(huán)境蔓延的態(tài)勢. 生物學(xué)通報, 2009, 44(4): 1- 3.

[37]Jackson D C, Palmer S E, Meadow W L. The effects of temperature and carbon dioxide breathing on ventilation and acid-base status of turtles. Respiration Physiology, 1974,20(2): 131- 146.

[38]Krivoruchko A, Storey K B. Regulation of the heat shock response under anoxia in the turtle,Trachemysscriptaelegans. Journal of Comparative Physiology B, 2010, 180(3): 403- 414.

[39]Ligon D B, Peterson C C, Lovern M B. Acute and persistent effects of pre- and posthatching thermal environments on growth and metabolism in the red-eared slider turtle,Trachemysscriptaelegans. Journal of Experimental Zoology, 2012, 317(4): 227- 235.

[40]Rock J, Andrews R M, Cree A. Effects of reproductive condition, season, and site on selected temperatures of a viviparous gecko. Physiological and Biochemical Zoology, 2000, 73(3): 344- 355.

[41]Sanabria E A, Quiroga L B, Martino A L. Seasonal changes in the thermal tolerances of the toadRhinellaarenarum(Bufonidae) in the Monte Desert of Argentina. Journal of Thermal Biology, 2012, 37(6): 409- 412.

[42]邱清波, 曾小飚, 林隆慧, 計翔. 變色樹蜥(Calotesversicolor)選擇體溫、熱耐受性及溫度對食物同化的影響. 生態(tài)學(xué)報, 2009, 29(4): 1738- 1744.

[43]Kosh R J, Hutcmson V H. Daily rhythmicity of temperature tolerance in eastern painted turtles,Chrysemyspicta. Copeia, 1968, 1968(2): 244- 246.

[44]Graham T E, Hutchison V H. Effect of temperature and photoperiod acclimation on thermal preferences of selected freshwater turtles. Copeia, 1979, 1979(1): 165- 169.

[45]Zari T A. Seasonal acclimatization in metabolic rate of the fan-fingered gecko,Ptyodactylushasselquistii(Reptilia: Gekkonidae). Journal of Thermal Biology, 1999, 24(2): 137- 142.

[46]Hertz P E, Huey R B, Stevenson R D. Evaluating temperature regulation by field-active ectotherms: the fallacy of the inappropriate question. The American Naturalist,1993, 142(5): 796- 818.

[47]Christian K A, Weavers B W. Thermoregulation of monitor lizards in Australia: an evaluation of methods in thermal biology. Ecological Monographs,1996, 66(2): 139- 157.

[48]Wilhoft D C, Anderson J D.Effect of acclimation on the preferred body temperature of the lizard,Sceloporusoccidentalis. Science, 1960, 131(3400): 610- 611.

[49]Ford T, Beitinger T L. Temperature tolerance in the goldfish,Carassiusauratus. Journal of Thermal Biology, 2005, 30(2): 147- 152.

[50]施林強, 趙麗華, 馬小浩, 馬小梅. 澤陸蛙和飾紋姬蛙蝌蚪不同熱馴化下選擇體溫和熱耐受性. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(2): 465- 471.

[51]Huang S M, Huang S P, Chen Y H, Tu M C. Thermal tolerance and altitudinal distribution of threeTrimeresurussnakes (Viperidae: Crotalinae) in Taiwan. Zoological Studies, 2007, 46(5): 592- 599.

[53]Demple B. Radical ideas: genetic responses to oxidative stress. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 1999, 26(1): 64- 78.

[54]許雪峰, 計翔. 多疣壁虎靜止代謝率的熱依賴性研究. 杭州師范學(xué)院學(xué)報, 1998, (6): 53- 58.

[55]Sies H. Strategies of antioxidant defense. European Journal of Biochemistry, 1993, 215(2): 213- 219.

[56]李大鵬, 劉松巖, 謝從新, 張學(xué)振. 水溫對中華鱘血清活性氧含量及抗氧化防御系統(tǒng)的影響. 水生生物學(xué)報, 2008, 32(3): 327- 332.

[57]劉冰, 梁嬋娟. 生物過氧化氫酶研究進展. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2005, 21(5): 223- 224, 232- 232.

[58]王海貞, 王輝, 李瑞偉, 梁國棟. 溫度和鹽度對吉富羅非魚幼魚腸道兩種抗氧化酶活力的聯(lián)合效應(yīng). 廣東海洋大學(xué)學(xué)院, 2012, 32(1): 47- 53.

[59]劉汝建, 區(qū)又君, 李加兒, 蘇慧, 曹守花, 王永翠. 鹽度、溫度對卵形鯧鲹選育群體肝抗氧化酶活力的影響. 動物學(xué)雜志, 2013, 48(3): 428- 436.

[60]郭勤單, 王有基, 呂為群. 溫度和鹽度對褐牙鲆幼魚滲透生理及抗氧化水平的影響. 水生生物學(xué)報, 2014, 38(1): 58- 67.

[61]劉偉, 常亞青, 丁君. 溫度緩降和驟降對刺參“水院1號”和大連養(yǎng)殖群體非特異性免疫影響的初步研究. 水產(chǎn)學(xué)報, 2013, 37(9): 1342- 1348.

[62]Viarengo A, Canesi L, Garcia Martinez P,Peters L D, Livingstone D R. Pro-oxidant processes and antioxidant defence systems in the tissues of the Antarctic scallop (Adamussiumcolbecki) compared with the Mediterranean scallop (Pectenjacobeus). Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology, 1995, 111(1): 119- 126.

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

基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(31170376); 浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃(2013R424029); 溫州大學(xué)實驗室開放項目(12SK56A)

顧重建, 金建鈺, 上官福根, 毛李寧, 周化斌, 張永普.溫度馴化對紅耳滑龜幼龜選擇體溫、熱耐受性和抗氧化酶活性的影響.生態(tài)學(xué)報,2016,36(6):1737- 1745.

Gu C J, Jin J Y, Shangguan F G, Mao L N, Zhou H B, Zhang Y P.Influence of temperature acclimation on selected body temperature, thermal tolerance, and antioxidant enzyme activity of juvenile red- eared slider turtles (Trachemysscriptaelegans).Acta Ecologica Sinica,2016,36(6):1737- 1745.