張建萍， 王強， 李小魯

(1.塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾843300；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆阿拉爾843300)

外溫動物的生理功能易受環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度影響外溫動物體內(nèi)生化反應速率，進而影響動物的行為。已有文獻報道絕大多數(shù)生化反應都具有顯著的溫度依賴性(Prechtetal.，1957；Prosser & Ayers，1985)。Bennett和Licht(1972)發(fā)現(xiàn)北美綠蜥蜴Anoliscarolinensis代謝過程的生理參數(shù)值隨溫度升高而增加，并且在不同溫度范圍內(nèi)增加的倍數(shù)不相同。外溫動物的生理機能受到環(huán)境溫度的顯著影響，是開展溫度適應研究的適宜系統(tǒng)。在外溫動物溫度依賴性的研究中，蜥蜴類動物占據(jù)了重要的地位。沈劍敏(2005)研究了荒漠沙蜥Phrynocephalusprzewalskii和密點麻蜥Eremiasmultiocellata的脂質(zhì)和脂肪酸組成對溫度的依賴關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同溫度下，2種蜥蜴在粗脂肪含量、脂類及脂肪酸組成方面存在明顯的差異。張建紅等(2005)研究了密點麻蜥肝臟、骨骼肌及大腦組織中琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)活性對溫度的依賴關(guān)系。陳卓等(2004)研究了溫度對荒漠沙蜥肝臟組織中SOD活性的影響。李仁德和劉迺發(fā)(1994)研究了溫度對荒漠沙蜥腓腸肌ATP酶活性的影響。Iglesias等(2009)報道了澳大利亞蜥蜴Lophognathustemporalis消化酶活性受季節(jié)的影響，在雨季的活性較高。Naya等(2011)分析了樹鬢蜥Liolaemusmoradoensis消化功能的季節(jié)變化受到內(nèi)源或外源(即環(huán)境決定)控制的程度。食物消化能力直接影響外溫動物的存活、生長和繁殖等適合度指標，而消化酶在食物的消化過程中起著非常重要的作用。因此，消化酶活性的溫度依賴性對于外溫動物適應熱環(huán)境具有重要意義。

南疆沙蜥Phrynocephalusforsythii隸屬于爬行綱Reptilia有鱗目Squamata鬣蜥科Agamidae沙蜥屬Phrynocephalus。在中國大陸分布于新疆南疆地區(qū)，自喀什往東沿塔里木盆地的南、北，分布于阿克蘇、洛甫、托克遜等地，常生活于荒漠、干旱的沙漠或戈壁灘邊緣地區(qū)(張鵬，袁國映，2005)。對南疆沙蜥的胃容物進行分析，發(fā)現(xiàn)動物性食物占90%～100%，主要是膜翅目Hymenoptera和鞘翅目Coleoptera昆蟲(戴昆，馬鳴，1991)，也有以螞蟻為主食，還有甲蟲的蛹，但未見植物或種子(趙肯堂，1999)。密點麻蜥隸屬于爬行綱有鱗目蜥蜴科Lacertian麻蜥屬Eremias，生活于荒漠和荒漠草原，常與各種麻蜥、沙虎、沙蜥等同域棲息(旭日干，2001)。對密點麻蜥的胃容物進行分析，發(fā)現(xiàn)其全年以動物性食物為主，捕食螞蟻、金龜子、蝗蟲、甲蟲、象鼻甲科Curculionoidea、蜘蛛和昆蟲的幼蟲，其中尤以金龜子科Scarabaeidae、象鼻甲科、蟻科Formicidae種類比例最高(季達明，1987)。南疆沙蜥和密點麻蜥是典型的外溫動物，其行為和生理活動容易受到環(huán)境因素的調(diào)節(jié)，尤其是溫度的影響。

本研究以新疆塔里木盆地的南疆沙蜥和密點麻蜥為研究對象，通過測定不同馴化溫度下2種蜥蜴的肝臟、胃及十二指腸的消化酶——淀粉酶、脂肪酶及胰蛋白酶的活性，研究消化酶活性對環(huán)境溫度的依賴關(guān)系，從而揭示2種蜥蜴消化酶活性對溫度的適應特征。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

南疆沙蜥、密點麻蜥各50只于2018年4月捕獲于新疆維吾爾自治區(qū)南部阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi)。南疆沙蜥平均體質(zhì)量7.13 g±0.91 g，平均體長57.1 mm±5.9 mm。密點麻蜥平均體質(zhì)量7.91 g±0.83 g，平均體長66.5 mm±7.9 mm。

1.2 實驗方法

1.2.1實驗分組將南疆沙蜥和密點麻蜥各自隨機分為5 組，每組10只，分別在4 ℃、25 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃恒溫環(huán)境中馴化10 d。采用測定蜥蜴肛溫(用半導體點式溫度計測定肛溫，將其插入肛門內(nèi)1 cm處，讀數(shù)時間不超過35 s)的方法確保實驗動物達到設(shè)置的溫度(趙偉民等，2010)。馴化期間飼喂黃粉蟲(李仁德等，1996)。

1.2.2組織處理采用乙醚麻醉南疆沙蜥和密點麻蜥，快速解剖出肝臟、胃及十二指腸，剔除所取器官上的結(jié)締組織和脂肪組織。取0.3 g樣品放入勻漿器(IKA@T18，上海喬楓實業(yè)有限公司)，按照1∶4的質(zhì)量體積比，加1.2 mL生理鹽水，將勻漿器置于冰浴上勻漿2 min，4 ℃、2 500 r·min-1離心10 min，取上清液用紫外分光光度計(TU-1810，北京普析通用儀器有限責任公司)和723型可見分光光度計(Bruker，德國)測定消化酶活性。

1.2.3樣品蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法測定。

1.2.4淀粉酶活力測定采用碘-淀粉比色法。淀粉酶活力定義為：組織中每毫克蛋白在一定溫度下與底物作用30 min，水解10 mg淀粉定義為一個淀粉酶活力單位(U)。

1.2.5脂肪酶活力測定采用比濁法。脂肪酶活力定義為：每克組織蛋白在反應體系中與底物反應1 min，每消耗1 μmol底物為一個酶活力單位(U)。

1.2.6胰蛋白酶活力測定采用紫外線吸收法。蛋白酶活力定義為：每毫克蛋白中含有的胰蛋白酶每分鐘使吸光度變化0.003為一個酶活力單位(U)。

1.3 統(tǒng)計學分析

應用Graphpad Prism分析南疆沙蜥和密點麻蜥消化器官的3種酶活性，t-test分析南疆沙蜥或密點麻蜥在不同溫度條件下酶活性的差異，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差(Mean±SD)表示。Two-Way ANOVA分析南疆沙蜥和密點麻蜥在相同溫度下酶活性的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官淀粉酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶的活性隨溫度的變化而變化(圖1)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，2種蜥蜴淀粉酶的活性隨溫度上升而增加。而南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其淀粉酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.01)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥肝臟和胃淀粉酶的活性最大；當馴化溫度為 35 ℃時，密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶的活性最大。

2.2 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官脂肪酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性隨溫度的變化而變化(圖2)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，2種蜥蜴脂肪酶的活性隨溫度上升而增加。而南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其脂肪酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.01)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性最大；當馴化溫度為35 ℃時，密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸脂肪酶的活性最大。

圖1 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官淀粉酶活性的影響Fig. 1 Effect of temperature on amylase activity in different digestive organs of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

圖2 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥不同消化器官脂肪酶活性的影響Fig. 2 Effect of temperature on lipase activity in different digestive organs of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

2.3 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶活性的影響

南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶的活性隨溫度的變化而變化(圖3)。馴化溫度由4 ℃上升至35 ℃時，胰蛋白酶的活性隨之增加。南疆沙蜥在40 ℃以上，密點麻蜥在35 ℃以上，其胰蛋白酶的活性隨溫度的升高而顯著降低(P<0.001)。當馴化溫度為40 ℃時，南疆沙蜥十二指腸胰蛋白酶的活性最大；當馴化溫度為35 ℃時，密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶的活性最大。

圖3 溫度對南疆沙蜥和密點麻蜥十二指腸胰蛋白酶活性的影響Fig.3 Effect of temperature on trypsin activity in the duodenum of Phrynocephalus forsythii and Eremias multiocellata

3 討論

消化酶是參與消化的酶的總稱，主要作用是將食物消化和分解為小分子物質(zhì)以便被機體所吸收，為機體提供生長和發(fā)育所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，缺少消化酶或者活性降低會導致食物的分解不完全，引起消化不良。消化酶活性不僅是動物攝食、營養(yǎng)條件、生理狀況的反映，同時影響動物的生長、發(fā)育以及繁殖。消化酶在動物消化和吸收食物的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中的淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等活性受溫度、pH等因素的影響(潘魯青等，2006；Luoetal.，2008；姜鶴等，2016)。同其他酶一樣，消化酶活性受許多因素的影響，而溫度是影響其活性的重要因素之一。

本研究結(jié)果顯示，南疆沙蜥和密點麻蜥消化酶對溫度有很大的依賴性，這與其在不同溫度下的行為、攝食、新陳代謝等密切相關(guān)。錢亞群和牛翠娟(2006)報道荒漠蜥蜴生活的環(huán)境溫度，夏季高達40 ℃以上，冬季低至-20 ℃以下，并且晝夜溫差很大。本研究中來自同一棲息地的南疆沙蜥和密點麻蜥，其選擇的環(huán)境溫度相差2～3 ℃。南疆沙蜥多棲息在干燥沙礫地帶，環(huán)境溫度為25～40 ℃，密點麻蜥的洞穴多在荒漠草叢下，環(huán)境溫度為27～37 ℃。蜥蜴在適應環(huán)境溫度的過程中，生理機能會發(fā)生適應性的變化，也反映在酶的適應上。在本實驗中，4 ℃時蜥蜴處于冬眠狀態(tài)，蜷縮不動，不進食，此時消化酶的活性最低。4～25 ℃是蜥蜴解除冬眠的溫度范圍，蜥蜴的活動量少，進食量較少，而作為消化和分解食物的消化酶的活性也相應較低。30 ℃以上是蜥蜴活動頻繁的溫度范圍，蜥蜴進食量增加，且在這一范圍內(nèi)，其對溫度較敏感，消化酶活性隨溫度升高而增加(李仁德，宋志明，1990)。這與溫度對蜥蜴腓腸肌ATP酶活性的影響(李仁德，劉迺發(fā)，1994)和溫度對荒漠沙蜥肝臟組織中SOD活性的影響(陳卓等，2004)一致。劉迺發(fā)和李仁德(1999)報道荒漠沙蜥和密點麻蜥選擇的最適環(huán)境溫度分別為38～40 ℃和35～37 ℃，在此溫度條件下測得的體溫與其消化酶活性的最適溫度基本接近。在最適環(huán)境溫度以上，蜥蜴躲到陰涼處逃避高溫，其活動量和進食量顯著減少，在最適溫度以上測定的消化酶活性隨溫度升高而急劇下降。溫度繼續(xù)升高會引起蜥蜴的死亡，荒漠沙蜥的致死高溫為48 ℃，密點麻蜥的致死高溫為46 ℃(李仁德，劉迺發(fā)，1992)，高溫條件下酶會發(fā)生不可逆的變性。

本實驗結(jié)果還顯示了荒漠沙蜥和密點麻蜥消化酶的最適溫度明顯不同，即使在相同溫度下消化酶活性之間的差異也有統(tǒng)計學意義。劉迺發(fā)和李仁德(1999)報道了與密點麻蜥相比，荒漠沙蜥的偏好溫度要高2～3 ℃。本實驗結(jié)果顯示，南疆沙蜥消化酶活性最大時的馴化溫度也高于密點麻蜥的，即蜥蜴的偏好溫度高者，酶的最適溫度也較高，二者可能有很好的相關(guān)性。在長期的適應進化過程中，荒漠沙蜥選擇比較開闊的沙地，這些地帶植物覆蓋度低，地面受陽光的輻照強度大，溫度較高。而密點麻蜥選擇植物較多的地帶，地面受陽光的輻照強度較弱，溫度較低。長期選擇環(huán)境溫度的差異決定了體內(nèi)酶對不同溫度的耐受性，使荒漠沙蜥較密點麻蜥更能耐受高溫。

南疆沙蜥和密點麻蜥消化酶活性在4～45 ℃隨著溫度升高呈現(xiàn)先上升、后下降的趨勢。40 ℃馴化的南疆沙蜥、35 ℃馴化的密點麻蜥肝臟、胃及十二指腸淀粉酶、脂肪酶及胰蛋白酶的活性最高。2種蜥蜴的消化酶活性與溫度具有關(guān)聯(lián)性，酶活性最大時的馴化溫度明顯不相同，這與其選擇體溫相關(guān)。