升温对不同管足颜色中间球海胆家系免疫相关酶活性及MDA含量影响的初步研究

丁文君 丁君 张伟杰 丁玉龙 何鹏

摘要：为研究升温对不同管足颜色中间球海胆家系免疫相关酶活性及MDA含量的影响，设置不同温度梯度（15、20、22、24、26℃），分别对不同管足颜色海胆家系体腔液中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、溶菌酶（LZM）及丙二醛（MDA）含量进行测定。结果显示：随着水温升高，RR、RW、WR、WW家系中间球海胆SOD、CAT、POD、LZM活性均呈先升高后降低的趋势。RR、RW、WR、WW冢系SOD活性范围分别为2.39～4.36、2.79～5.17、2.71～4.97、3.66～5.69U/mL；CAT活性范围为63.02～112.76、62.47～169.37、66.40～140.77、72.29～149.20U/mL；POD活性范围为1.65～14.59、0.89～13.88、2.08～14.68、2.49～15.62U/mL；LZM活性范围为9.82～109.23、12.10～110.37、7.82～112.16、11.18～107.83U/mL。RR、RW、WR冢系中间球海胆MDA含量呈先降低后升高的趋势，含量范围分别为0.97～2.34、0.82～2.40、0.96～2.23nmol/mL，WW家系中间球海胆MDA含量呈缓慢升高的趋势，含量范围为1.55～2.60nmol/mL。红、白管足中间球海胆SOD、CAT、POD、LZM活性也均呈先升高后降低的趋势，红管足海胆MDA含量呈先降低后升高的趋势，白管足海胆MDA含量则呈升高的趋势。随着水温升高，RR家系海胆SOD活性对升温胁迫响应早于WW家系海胆，RR家系海胆MDA含量低于WW家系海胆MDA含量；RW家系海胆CAT活性高于WW家系海胆；红管足海胆SOD、POD活性均高于白管足海胆，其中POD活性变化差异显著（P<0.05）；26℃时，红管足海胆MDA含量显著低于白管足海胆MDA含量（P<0.05）。以上结果表明，以红管足海胆为亲本培育的海胆家系对升温响应更灵敏、更耐高温。

关键词：海胆；升温；免疫相关酶；丙二醛

中图分类号：S968.9

文献标志码：A

论文编号：cjas14110017

0引言

温度是影响水生生物生长的环境因子之一，海胆的生长、性腺发育、繁殖等生理活动均受到温度的显著影响，常亚青等研究表明海胆生长的适宜温度为15～20℃，水温超过20℃其摄食量显著减少，水温长时间超过23℃，则有可能导致其大量死亡。中间球海胆（Strongylocentrotus intermedius）也称虾夷马粪海胆，1989年由大连水产学院引入中国，具有性腺色泽好、味甜等特点。管足是海胆的重要器官，具有运动、附着、感知和摄食等功能。中间球海胆管足由于色素细胞含量不同大致可分为很明显的红色和白色。赵新亚等研究表明与白足虾夷马粪海胆群体相比，免疫促进剂可以显著增强红足群体的免疫活性。丁玉龙研究表明红色管足中间球海胆生长显著优于白色管足中间球海胆。

关于高温对水产动物免疫方面的研究较多，主要集中在对鱼类、虾蟹类及贝类的研究。Ma等研究证实鱼类能够通过积极调节其机体代谢水平和生理活动状态来适应高温环境。李强等研究了温度对凡纳滨对虾血淋巴免疫指标的影响。贲月等报道了高温对虾夷扇贝体腔液免疫酶活力的影响。

笔者以不同管足颜色中间球海胆家系为实验材料，研究在升温模式下不同管足颜色中间球海胆家系海胆体腔液中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、溶菌酶（LZM）活性及丙二醛（MDA）含量的变化，动态的免疫相关酶活性和MDA含量的变化能够反映出体内自由基的代谢和组织氧化损伤情况，为探讨海胆对高温的适应性及海胆耐高温品种的筛选、培育及推广提供重要参考价值。

1材料与方法

1.1实验材料

实验所用中间球海胆为大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室培育的不同管足颜色中间球海胆家系RR（R♀xR♂）、RW（R♀xW♂）、WR（W♀xR♂）、WW（W♀xW♂）。随机从中选取红、白管足海胆和各家系海胆，平均体重为（18.07±0.30）g，暂养于农业部北方海水增养殖重点实验室可控温独立循环品字形水槽内，温度为（15±0.5）℃，正常养殖管理。

1.2实验方法

设置15、20、22、24、26℃共5个温度梯度，每个梯度3个平行，每个平行放10枚海胆。水温从15℃开始升温，每天水温升高1℃，各温度梯度分别暂养7天后取样。

每个温度梯度随机选取10枚海胆，抽取体腔液，将体腔液4℃，6000r/min离心15min，取上清，-80℃保存备用，利用Epoch酶标仪（美国Biotek公司生产）测定体腔液中SOD、CAT、LZM、POD活性以及MDA含量。所需试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.3数据处理与分析

利用Excel 2003和SPSS 19.0对数据进行统计分析，利用Duncan多重比较分析红、白管足间，同家系不同温度梯度间和不同家系问海胆免疫相关酶活性和MDA含量的差异显著性，显著性水平设置为0.05。

2结果与分析

2.1升温对中间球海胆SOD活性的影响

不同管足颜色中间球海胆家系SOD活性变化见图1。随着水温升高，4个家系海胆SOD活性均呈先升高后降低的趋势。RR家系海胆SOD活性20℃时达到最高，为4.36U/mL；26℃时SOD活性降低至4.27U/mL。RW、WR、WW家系海胆SOD活性均在22℃时达到最高，分别为5.17、4.97、5.69U/mL。RR、RW、WR、WW家系之间SOD活性仅在15℃、22℃时差异显著（P<0.05）。

红、白色管足中间球海胆SOD活性变化见图2。随着水温升高，红、白色管足海胆SOD活性均呈先升高后降低的趋势。红管足海胆SOD活性22℃时达到最高，为2.20U/mL，26℃时SOD活性降至最低1.99U/mL，SOD活性仅在22℃与26℃间差异显著（p<0.05）。白管足海胆SOD活性24℃时达到最高，为2.19U/mL，26℃时SOD活性降至最低1.98U/mL。红管足海胆SOD活性在各温度梯度均大于白管足海胆SOD活性，但差异不显著（p>0.05）。

2.2升温对中间球海胆CAT活性的影响

不同管足颜色中间球海胆家系CAT活性变化见图3。随着水温升高，4个家系海胆CAT活性均呈先升高后降低的趋势。RR、RW、WR、WW家系海胆CAT活性20℃时均达到最高，分别为112.76、169.37、140.77、149.20U/mL，均在26C时降到最低，分别为63.02、62.47、66.40、72.29U/mL，仅在20℃时差异显著（P<0.05）。RW家系海胆CAT活性在20℃时高于其他家系海胆CAT活性，但差异不显著（P>0.05）。

红、白色管足中间球海胆CAT活性变化见图4。随着水温升高，红、白管足海胆CAT活性均呈先升高后降低的趋势。红管足海胆CAT活性22℃时达到最高，为158.59U/mL，26℃时降低至113.67U/mL，各温度点间差异显著（P<0.05）。白管足海胆CAT活性24℃时达到最高，为192.71U/mL，26℃时为143.07U/mL，显著高于其他温度点下CAT活性（P<0.05）。20～22℃时红管足CAT活性显著高于白管足海胆CAT活性（P<0.05）。

2.3升温对中间球海胆POD活性的影响

不同管足颜色中间球海胆家系POD活性变化见图5。随着水温升高，4个海胆家系POD活性均呈先升高后降低的趋势。RR、RW、WR、WW家系海胆POD活性22℃时均达到最高，分别为14.59、13.88、14.68、15.62U/mL，均在26℃时降到最低，分别为1.65、0.89、2.08、2.49U/mL，各温度点间差异显著（P<0.05）。WW家系海胆POD活性在22℃时高于其他家系海胆POD活性，但差异不显著（P>0.05）。

红、白色管足中间球海胆POD活性变化见图6。随着水温升高，红、白管足海胆POD活性均呈先升高后降低的趋势。红、白管足海胆POD活性22℃时达到最高，分别为17.57、14.15U/mL，显著高于其他温度点下POD活性（P<0.05），26℃时降到最低，分别为1.33、1.04U/mL。20～24℃时红管足海胆POD活性显著高于白管足海胆POD活性（P<0.05）。

2.4升温对中间球海胆LZM活性的影响

不同管足颜色中间球海胆家系LZM活性变化见图7。随着水温升高，4个家系海胆LZM活性均呈先升高后降低的趋势。RR、RW、WR、WW家系海胆LZM活性24℃时均达到最高，分别为109.23、110.37、112.16、107.38U/mL，26℃时分别降至48.96、52.95、31.70、81.88U/mL，各温度点间差异显著（P<0.05）。WR家系海胆LZM活性在24℃时高于其他家系海胆LZM活性，但差异不显著（P>0.05）； WW家系海胆LZM活性在26℃时显著高于其他家系海胆LZM活性（P<0.05）。

红、白色管足中间球海胆LZM活性变化见图8。随着水温升高，红、白管足海胆LZM活性均呈先升高后降低的趋势。红、白管足海胆LZM活性分别在22℃、24℃时达到最高，最高值分别为71.28、72.07U/mL，显著高于其他温度的LZM活性（P<0.05），26℃时降到最低，分别为57.48、51.08U/mL。20～26℃时红、白管足海胆LZM活性差异显著（P<0.05）。

2.5升温对中间球海胆MDA含量的影响

不同管足颜色中间球海胆家系MDA含量变化见图9。随着水温升高，RR、RW、WR家系海胆MDA含量均呈先升高后降低再升高的趋势，WW家系海胆MDA含量均呈缓慢升高的趋势。RR、RW、WR、WW家系海胆体腔液MDA含量26℃时均达到最高，分别为2.34、2.40、2.23、2.60nmol/mL，除WW家系，其他家系各温度点间差异显著（P<0.05）。

红、白管足中间球海胆MDA含量变化见图10。随着水温升高，红管足海胆MDA含量呈先升高后降低再升高的趋势，白管足海胆MDA含量呈缓慢升高的趋势。红、白管足海胆MDA含量在26℃时达到最高，分别为1.60、1.86nmol/mL，均与15～22℃各温度点差异显著（P<0.05）。在22、26℃时，红管足海胆MDA含量显著低于白管足海胆（P<0.05）。

3讨论

3.1升温对不同管足颜色中间球海胆家系免疫相关酶活性及MDA含量的影响

温度的变化会对生物体生理、免疫等方面产生影响，免疫相关酶活性及MDA含量的变化能够间接反映出机体自由基代谢及组织的氧化损伤情况，这对于判断生物体的免疫防御能力具有重要价值。

SOD和CAT是生物体内相互关联的抗氧化酶，能够清除体内超氧阴离子自由基（O₂），可防止机体损伤和衰老，SOD和CAT活性下降表示生物体清除自由基的能力下降。因此，动态的检测SOD和CAT活性变化，能够明确地反应生物体内自由基的代谢情况。研究结果显示，随着水温升高，RR、RW、WR、WW4个家系海胆及红、白管足海胆SOD和CAT活性均呈先升高后降低的趋势，这与徐冬冬等、Wang等、Ji等研究结果一致。说明在升温初期，海胆受到轻度的逆境胁迫，通过提高SOD和CAT活性清除体内多余的活性氧；在24～26℃时，海胆受到重度逆境胁迫导致SOD和CAT活性受到抑制，并且SOD活性作用时间比CAT长。

POD是抗氧化防御系统中的关键酶，能够清除生物体内的自由基，其活力的变化可以反映出机体抗自由基损伤的能力。LZM能够水解细菌并破坏和消除侵入体内的异物，从而起到防御的作用。研究结果显示，随着水温升高，RR、RW、WR、WW4个家系海胆及红、白管足海胆POD和LZM活性均呈先升高后降低的趋势，丁小丰等、Wang等研究也得到类似结果。即水温升高对海胆机体产生了损害，海胆体内产生较强的应激反应，POD活性升高；24℃时POD活性显著降低，分析认为实验水温过高，抑制了海胆POD活性。推测海胆体腔液中免疫相关酶的作用也有一定的次序，随着水温升高机体内CAT、SOD和POD活性降低后，LZM活性升高，保护机体免受损伤。

MDA是脂质过氧化作用的最终产物，能导致生物体细胞和组织损伤，其含量的高低可以反映机体的过氧化程度，也间接反映出细胞的损伤程度。研究发现，随着水温升高，WW家系海胆和白管足海胆MDA含量均呈缓慢升高的趋势，与贲月等、宋林生等研究结果一致。RR、RW、WR家系海胆及红管足海胆MDA含量均呈先升高后降低再升高的趋势，与SOD、CAT、POD、LZM活性变化趋势相反，与曹学顺、张喆等的研究结果相似。说明随着海胆体内抗氧化系统发挥作用，有效的清除了体内多余的活性氧自由基，减少了对生物体的氧化损伤，MDA含量降低；在24～26℃时，海胆体内CAT、SOD和POD活性降低，不能及时清除体内产生过多的活性氧自由基，进而导致MDA含量升高。

3.2不同管足颜色中间球海胆家系对升温响应的差异

研究发现，随着水温升高，RR、RW、WR、WW家系海胆体内SOD、CAT、POD、LZM活性及MDA含量均有显著变化，海胆能通过调节体内免疫相关酶活性来适应水温升高造成的影响。RR家系海胆SOD活性对升温胁迫响应早于WW家系海胆；RW家系海胆CAT活性高于WW家系海胆；WR家系海胆比WW家系海胆LZM活性变化幅度大；RR家系海胆MDA含量在各温度梯度均低于WW家系海胆MDA含量，22～26℃时，RW、WR家系海胆MDA含量均低于WW家系海胆，RR、RW、WR家系海胆体内细胞损伤程度低于WW家系海胆。这表明以红管足海胆为亲本培育的家系对升温的响应更灵敏，使机体免受损伤的能力更强，较WW家系海胆更耐高温。因此，以红管足海胆为亲本的子代更具有培育推广的意义。

3.3红、白中间球海胆对升温响应的差异

研究发现，红、白管足海胆能够调节体内免疫相关酶活性来适应水温升高的变化。红管足海胆SOD、POD活性均高于白管足海胆，其中POD活性变化差异显著；红管足海胆CAT活性对升温胁迫响应早于白管足海胆；红管足海胆MDA含量在各温度梯度均低于白管足海胆MDA含量，且26℃时差异显著，表明红管足海胆比白管足海胆对升温响应灵敏、适应性更强。

4结论

随着水温升高，海胆体腔液中免疫相关酶活性及MDA含量均有一定的变化，海胆能通过调节体内免疫相关酶活性来适应水温升高造成的影响，保护机体免受损伤。以红管足海胆为亲本培育的家系对升温响应更灵敏，使机体免受损伤的能力更强，较WW家系海胆更耐高温。并且红管足海胆比白管足海胆能够对升温做出更大应激反应、适应性更强。

实验通过研究升温模式下不同管足颜色的中间球海胆家系海胆体腔液中免疫相关酶活性及丙二醛（MDA）含量的变化，为探讨海胆对高温的适应性及海胆耐高温品种的筛选、培育及推广提供重要参考价值。