胡利華 施 巍 劉廣緒 付萬冬 廖妙飛 黃賢克羅 奎 吳佳燕 閆茂倉

(1.浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所, 浙江省近岸水域生物資源開發(fā)與保護重點實驗室, 溫州市海洋生物遺傳育種重點實驗室,溫州 325005; 2.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院, 杭州 310058; 3.浙江省海洋開發(fā)研究院, 舟山 316021)

凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei), 又稱南美白對蝦, 廣泛分布于太平洋沿岸水域, 具有生長快、適應(yīng)力強和出肉率高等特點, 是世界上最重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種之一[1,2]。自20世紀(jì)80年代末成功引入我國以來, 凡納濱對蝦養(yǎng)殖迅猛發(fā)展, 已成為我國對蝦的主要養(yǎng)殖品種之一, 據(jù)統(tǒng)計目前我國凡納濱對蝦產(chǎn)量已占全世界總產(chǎn)量的約40%[3]。由于凡納濱對蝦對鹽度的適應(yīng)范圍較廣, 且眾多養(yǎng)殖者認(rèn)為低鹽度養(yǎng)殖可以有效控制蝦病的暴發(fā), 因而生產(chǎn)實踐中越來越多地采用低鹽乃至淡水養(yǎng)殖凡納濱對蝦[4]。調(diào)查結(jié)果顯示, 目前浙江低鹽及淡水養(yǎng)殖凡納濱對蝦的產(chǎn)量甚至已超過其海水養(yǎng)殖產(chǎn)量[5]。在此情況下, 養(yǎng)殖水體鹽度對凡納濱對蝦生長和存活的影響在近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注。但目前關(guān)于凡納濱對蝦鹽度適應(yīng)的研究結(jié)果卻存在一定爭議。例如, Laramore等[6]的研究指出30‰為凡納濱對蝦最適生長鹽度, 但Ogle等[7]卻認(rèn)為其最適生長鹽度為4‰—8‰。造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于不同遺傳背景的凡納濱對蝦在對鹽度的適應(yīng)能力上具有明顯的差異[8]。因此深入探究不同凡納濱對蝦家系對不同鹽度的適應(yīng)情況及其適應(yīng)機理, 進(jìn)而選育適合低鹽和淡水養(yǎng)殖的凡納濱對蝦, 對選育適合低鹽和淡水養(yǎng)殖的南美白對蝦新品系(種)具有重要的實際應(yīng)用價值和理論指導(dǎo)意義。

研究表明維持正常的生理代謝水平在對蝦適應(yīng)鹽度變化的過程中發(fā)揮著重要作用[9]。在低鹽或高鹽度水體中, 對蝦需要消耗體內(nèi)儲存的能量以維持機體的離子濃度和滲透壓水平, 因此對蝦的生理代謝或能量供給在低鹽水體中受到抑制, 有可能是其導(dǎo)致生長率及存活率下降的原因[9,10]。鰓是水生甲殼類動物進(jìn)行滲透壓調(diào)節(jié)及離子交換的主要器官和重要場所, Na+/K+-ATP酶(Na+/K+-ATPase)位于鰓細(xì)胞表面, 是水生甲殼類動物滲透壓調(diào)節(jié)過程中Na+和K+的跨膜運輸泵[11]。此外, Ca2+是生物生長發(fā)育等諸多生命過程中的關(guān)鍵信號分子, 在滲透壓調(diào)節(jié)過程中Ca2+也起著維持機體離子濃度的重要作用[12]。Ca2+-ATP酶(Ca2+-ATPase)是一種重要的離子調(diào)節(jié)酶, 其為機體滲透壓調(diào)節(jié)過程中Na+和Ca2+的交換提供了動力[13,14]。因此, Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase活力很可能也決定了對蝦對鹽度變化的適應(yīng)能力。但到目前為止, 不同對蝦家系間這些離子調(diào)節(jié)酶活力是否存在差異尚不知曉。此外,根據(jù)報道, 在環(huán)境脅迫的條件下(如水體鹽度、酸堿度變化和重金屬污染), 海洋生物將更多的機體能量用于應(yīng)對環(huán)境壓力, 減少在生長、免疫和毒物代謝等生理過程中的能量消耗[15,16]。皮質(zhì)醇激素是水生生物應(yīng)激反應(yīng)過程中產(chǎn)生的一種類激素, 急性及慢性應(yīng)激反應(yīng)都可以造成其在血漿中濃度的變化, 因此也常被用于衡量包括對蝦在內(nèi)多種水生生物所受應(yīng)激強度的重要指標(biāo)[17,18]。

為了探究不同凡納濱對蝦家系對鹽度變化的適應(yīng)能力, 本研究比較了30個凡納濱對蝦家系在3個不同鹽度水體(5‰、20‰和30‰)中的生長性能和存活率。由于機體的能量供給為水生甲殼類動物滲透壓調(diào)節(jié)提供了動力, 本研究對比分析了各鹽度條件下不同家系間生理代謝、ATP含量及ATP合成關(guān)鍵酶酶活力的差異, 以期判斷對蝦能量代謝水平是否影響了其對不同鹽度的適應(yīng)。此外, 本研究檢測了不同家系凡納濱對蝦鰓Na+/K+-ATPase及Ca2+-ATPase酶活水平, 以分析不同家系對蝦離子轉(zhuǎn)運能力的差異及其與鹽度適應(yīng)性之間的關(guān)系。最后, 本研究以血漿中皮質(zhì)醇濃度為指標(biāo), 對比分析了不同鹽度下不同對蝦家系的機體應(yīng)激水平, 以探究機體應(yīng)激與鹽度適應(yīng)之間的內(nèi)在關(guān)系。本研究獲得的相關(guān)結(jié)果, 將有助于篩選凡納濱對蝦鹽度適應(yīng)性生理指標(biāo), 并為對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)合理選擇淡化馴養(yǎng)家系奠定了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所清江基地進(jìn)行, 海水取自樂清灣海區(qū)[鹽度為(18.5±0.6)‰],在蓄水塘二級砂濾后, 經(jīng)海水濃縮裝置(杭州帕爾水處理科技有限公司)處理后獲得鹽度為(29.9±0.4)‰的濃縮海水。本實驗所用鹽度為5‰和20‰的海水是利用濃縮海水和淡水調(diào)配獲得。2016年通過引入厄瓜多爾、美國、泰國、中國等國內(nèi)外凡納濱對蝦群體, 采用不完全雙列雜交方式組合構(gòu)建基礎(chǔ)群體, 2017年構(gòu)建F1育種核心群體, 采用BLUP(Best line unbiased prediction)方法進(jìn)行遺傳評估, 在控制近交的情況下, 2018年利用人工定向交尾技術(shù), 通過巢式交配設(shè)計構(gòu)建F2家系103個。家系構(gòu)建與標(biāo)準(zhǔn)化培育參照已報道的方法[19]。在第五、第六腹節(jié)左、背、右3個部位注射2—3種不同顏色(紅、橙、藍(lán)、綠)組合的熒光染料標(biāo)記和區(qū)分家系。利用SPSS19.0軟件對熒光標(biāo)記時的103個家系的體重進(jìn)行方差分析, 挑選30個差異不顯著的家系(P＜0.05)作為實驗材料(編號范圍6002—6050), 體重(1.61±0.68) g, 在室內(nèi)養(yǎng)殖池(長5 m×寬4 m×高1.5 m)暫養(yǎng)[水溫(29.2±0.5)℃, pH 8.2±0.1, 鹽度30‰]。暫養(yǎng)期間投喂體質(zhì)量15%的正大牌對蝦配合飼料, 分6:00、14:00和22:00三次投喂, 每天吸污清理殘餌和蝦殼。

1.2 實驗設(shè)計

凡納濱對蝦經(jīng)5d暫養(yǎng)后, 從每個家系中各挑選108尾大小相近的對蝦[體長(5.48±0.38) cm, 體重(2.17±0.38) g]用于本次實驗。本實驗共設(shè)置了2個低鹽度實驗組(鹽度為5‰和20‰)和一個對照組(鹽度為30‰)。實驗在室內(nèi)養(yǎng)殖池中進(jìn)行(長5 m×寬4 m×高1.5 m), 每個養(yǎng)殖池中放置每個家系對蝦12尾(共計30家系×12尾=360尾), 實驗設(shè)置3個平行重復(fù)(共9個養(yǎng)殖池), 處理時間持續(xù)30d。記錄各家系對蝦的初始體重用于后續(xù)生長率的計算。在進(jìn)行鹽度梯度養(yǎng)殖實驗前, 需要將實驗用蝦進(jìn)行淡化馴養(yǎng), 即從原始水體鹽度(30‰)開始, 每天降低5個鹽度, 逐步達(dá)到目標(biāo)鹽度并穩(wěn)定2d以避免對蝦的應(yīng)激反應(yīng)對實驗結(jié)果的影響。實驗期間每天分3次投喂體質(zhì)量15%的正大牌對蝦飼料, 每4天換水100%并清理殘餌、蝦殼和死蝦, 全程不間斷充氣增氧,自然光照。實驗過程中水體理化參數(shù)如表1所示。

1.3 生長率和存活率計算

實驗結(jié)束前24h停止投喂, 在實驗結(jié)束后統(tǒng)計每個實驗組中每個家系對蝦的存活數(shù)量, 按下述公式計算對蝦的存活率(Survival rate %), 其中Nt和N0分別為實驗結(jié)束和開始時對蝦的數(shù)目。

表1 對照組與實驗組的海水理化參數(shù)值(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Tab.1 Seawater chemistry parameters of the control and experiment groups (Mean±SE)

同時, 在實驗結(jié)束時從每個池中取各家系對蝦,擦干對蝦體表水分后, 使用電子天平(BSA3202S,賽多利斯)稱量各實驗組中各家系對蝦體重(精確至0.01 g), 隨后按以下公式計算其特定生長率(Specific growth rate,SGR), 式中W2和W1分別為實驗結(jié)束與開始時對蝦的濕重,T為本實驗的持續(xù)時間(30d)。

為了對30個對蝦家系在不同鹽度條件下的生長情況進(jìn)行比較, 參考已報道的方法[7], 本研究將每個鹽度梯度下對蝦的特定生長率與存活率相乘, 計算出30個對蝦家系各組評分, 將3種鹽度下各家系評分相加用以比較各家系鹽度適應(yīng)能力, 據(jù)此篩選出鹽度適應(yīng)能力最強與最弱的各2個家系以進(jìn)行后續(xù)實驗。

1.4 耗氧率和排氨率的測定

從篩選得到的適應(yīng)性最強與最弱的4個家系中各取對蝦6尾(6個重復(fù))對其進(jìn)行耗氧率和排氨率的測定。實驗設(shè)6個重復(fù)組和一個空白對照組, 以2 L廣口瓶為呼吸瓶, 每瓶中放置一尾對蝦(實驗前已禁食24h), 隨后立即用插有進(jìn)水管和出水管的瓶蓋密封, 實驗持續(xù)2h, 實驗溫度為29.1℃。實驗結(jié)束時取水樣測定溶解氧與氨氮含量, 將對蝦擦干于電子天平上稱取濕重。根據(jù)之前報道的研究方法[20], 分別通過多參數(shù)水質(zhì)分析儀(Multi 3410 SET4, WTW)和次溴酸鈉氧化法對實驗水體中的溶解氧和氨氮濃度進(jìn)行測定。

1.5 對蝦肌肉ATP含量及丙酮酸激酶酶活測定

適應(yīng)性最強與最弱的4個家系中各取6尾對蝦,于冰上解剖取對蝦尾部肌肉組織, 每尾取1 g肌肉組織, 小心勻漿后用于ATP含量測定及丙酮酸激酶酶活測定。此外, 解剖對蝦取其鰓組織, 用作后續(xù)Ca2+-ATPase及Na+/K+-ATPase酶活測定[13,20]; 從對蝦的圍心腔中取血液用于皮質(zhì)醇濃度分析[18]。組織勻漿的蛋白濃度使用Bradford蛋白濃度測定試劑盒(P0006, 碧云天)進(jìn)行檢測。在本實驗中, 根據(jù)ATP含量測定試劑盒(A095-1, 南京建成)說明書所述方法, 利用分光光度計(UV-2100, 上海菁華)測量樣品在636 nm波長處0.5 cm光徑的吸光度值, 按照以下公式計算得到對蝦肌肉組織的ATP濃度(μmol/g prot)。參考之前的方法[20], 使用丙酮酸激酶測定試劑盒(A076-1, 南京建成)檢測對蝦肌肉組織丙酮酸激酶(PK)活力。

1.6 對蝦鰓Ca2+-ATPase及Na+/K+-ATPase酶活測定

對蝦鰓組織小心勻漿后, 使用超微量的Ca2+-ATPase酶測定試劑盒(A070-4, 南京建成)檢測組織樣品的Ca2+-ATPase酶活力[20]。按試劑盒說明書所述方法加樣后, 使用分光光度計(UV-2100, 上海菁華)測量樣品在636 nm波長處0.5 cm光徑的吸光值(OD值), 進(jìn)而按照以下公式計算得到Ca2+-ATPase酶活值。

使用超微量Na+/K+-ATP酶測定試劑盒(A070-2-2, 南京建成)對鰓組織的Na+/K+-ATPase活力進(jìn)行測定[13]。按試劑盒要求加樣后靜置5min, 測量樣品在636 nm波長處1 cm光徑的吸光值。將每小時每毫克細(xì)胞蛋白ATP 酶分解 ATP 產(chǎn)生1 μmol無機磷的量定義為一個 ATP 酶活力單位, 即μmol磷/(mg protein·h)(UATPase), 按以下公式計算得到Na+/K+-ATPase酶活力。

1.7 對蝦血漿皮質(zhì)醇含量測定

對蝦血漿皮質(zhì)醇含量使用皮質(zhì)醇ELISA檢測試劑盒(ml024863, 上海酶聯(lián))進(jìn)行測定[18]。在實驗中使用含有0.5 mL預(yù)冷抗凝劑的1 mL預(yù)冷注射器, 從對蝦的圍心腔中采血。取得血液后, 將血淋巴離心10min(4℃, 1000 r/min), 取上清即無細(xì)胞血漿用以測定皮質(zhì)醇含量。按試劑盒所述步驟在96孔板內(nèi)加樣完成后, 使用酶標(biāo)儀(Multiskan GO, Thermo)檢測各樣品在450 nm處的吸光值。通過將所測吸光度值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到血漿皮質(zhì)醇含量。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

分別利用Levene檢驗和Shapiro-Wilk檢驗對數(shù)據(jù)的方差齊性和正態(tài)性進(jìn)行檢驗, 對不符合的數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根反正弦變換以滿足相關(guān)統(tǒng)計分析要求。利用單因素方差分析(One-way ANOVA)檢驗不同鹽度條件下不同凡納濱對蝦家系間的耗氧率、排氨率、機體ATP含量、丙酮酸激酶酶活、Na+/K+-ATPase酶活、Ca2+-ATPase酶活和血漿皮質(zhì)醇含量差異。并通過Tukey檢驗(Post-hoc Tukey tests)進(jìn)行多重比對, 明確組間的顯著性差異。所有統(tǒng)計分析均在R統(tǒng)計分析軟件(R Development Core Team, 2012)中進(jìn)行, 采用P＜0.05 作為顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 不同鹽度條件下各家系對蝦的生長率、存活率和評分

從表2中可以看出, 總體而言30個對蝦家系的總特定生長率隨著鹽度的下降而顯著降低(P＜0.05), 但每個家系的對蝦在不同鹽度條件下的表現(xiàn)具有差異。部分家系(如家系6010)的對蝦在不同鹽度條件下生長率并無顯著差異(P＞0.05)。此外, 水體鹽度為5‰時, 各家系對蝦的存活率均顯著低于飼養(yǎng)于高鹽度水體時的存活率。根據(jù)總評分可見, 此次實驗所選用的30個對蝦家系中, 鹽度適應(yīng)能力最強的兩個家系為家系6016和6022, 鹽度適應(yīng)能力最差的兩個家系為家系6039和6040。

2.2 不同鹽度條件下不同家系的耗氧率和排氨率

當(dāng)水體鹽度為30‰時, 家系6016和6022對蝦的耗氧率顯著高于家系6039和6040(P＜0.05)。在養(yǎng)殖水體鹽度為20‰和5‰時, 家系6016對蝦的耗氧率和排氨率均顯著高于家系6039和6040(圖1,P＜0.05)。從圖1中可以看出, 4個家系對蝦的耗氧率隨著鹽度的降低均顯著降低(P＜0.05)。20‰鹽度組家系6016和6022的排氨率顯著低于30‰鹽度組, 但當(dāng)鹽度為5‰時, 家系6016和6022的排氨率較30‰鹽度組顯著升高(P＜0.05)。然而, 家系6039和6040對蝦的排氨率在鹽度為5‰時較30‰和20‰顯著下降(P＜0.05)。

表2 不同鹽度條件下30個凡納濱對蝦家系的生長率和存活率(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)突出顯示部分加注英文Tab.2 The growth and survival rates of 30 families of Litopenaeus vannamei under different salinity conditions (Mean±SE)

圖1 不同鹽度條件下四個家系凡納濱對蝦的(A)耗氧率和(B)排氨率(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.1 Respiration rates (A) and ammonium excretion rates (B) of Litopenaeus vannamei from 4 families possessing the highest and the lowest salinity adaptive ability at salinity of 5‰, 20‰, and 30‰ (Mean±SE)

2.3 不同鹽度條件下不同家系對蝦肌肉ATP含量和丙酮酸激酶酶活力

從圖2中可以看出, 4個家系的對蝦肌肉ATP含量隨著鹽度的下降均顯著降低(P＜0.05)。在3個鹽度水平中, 家系6016和6022對蝦肌肉組織的ATP含量都顯著高于家系6039和6040(P＜0.05)。與此同時, 家系6016和6022對蝦肌肉中丙酮酸激酶酶活力也顯著高于家系6039和6040(P＜0.05)。在鹽度為5‰時, 家系6016和6022對蝦肌肉組織的丙酮酸激酶酶活力相比較高鹽度組有顯著升高(P＜0.05, 圖3)。

2.4 不同鹽度條件下不同家系對蝦鰓Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase酶活

從圖4可以看出, 不同家系凡納濱對蝦鰓Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase酶活在鹽度為30‰時并無顯著性家系差異(P＞0.05)。但當(dāng)鹽度降至5‰時, 家系6012和6022對蝦鰓Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase酶活水平顯著高于家系6039和6040(P＜0.05)。此外, 4個家系對蝦鰓Ca2+-ATPase酶活水平在鹽度為5‰時較30‰顯著升高(P＜0.05)。

2.5 不同鹽度條件下不同家系對蝦血漿皮質(zhì)醇濃度

圖2 不同鹽度條件下四個家系凡納濱對蝦肌肉ATP含量(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.2 ATP contents in the muscle of Litopenaeus vannamei from 4 families possessing the highest and the lowest salinity adaptive ability at salinity of 5‰, 20‰, and 30‰ (Mean±SE)

圖3 不同鹽度條件下四個家系凡納濱對蝦肌肉丙酮酸激酶酶活力(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.3 Activities of pyruvate kinase in the muscle of Litopenaeus vannamei from 4 families possessing the highest and the lowest salinity adaptive ability at salinity of 5‰, 20‰, and 30‰ (Mean±SE)

圖4 不同鹽度條件下四個家系凡納濱對蝦鰓(A)Ca2+-ATPase和(B)Na+/K+-ATPase酶活力(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.4 Activities of Ca2+-ATPase (A) and Na+/K+-ATPase (B) in the gill of Litopenaeus vannamei from 4 families possessing the highest and the lowest salinity adaptive ability at salinity of 5‰,20‰, and 30‰ (Mean±SE)

圖5 不同鹽度條件下4個家系凡納濱對蝦血漿皮質(zhì)醇濃度(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)Fig.5 Plasma cortisol concentrations of Litopenaeus vannamei from 4 families possessing the highest and the lowest salinity adaptive ability at salinity of 5‰, 20‰, and 30‰ (Mean±SE)

從圖5可以看出, 在養(yǎng)殖水體鹽度為30‰和20‰時, 4個家系對蝦血漿皮質(zhì)醇沒有顯著性家系間差異(P＞0.05)。但當(dāng)鹽度降至5‰時, 家系6036和6039對蝦血細(xì)胞內(nèi)皮質(zhì)醇濃度顯著高于另外2個家系(P＜0.05)。此外, 家系6016和6022血液中皮質(zhì)醇濃度在3個鹽度水體中并無顯著差異(P＞0.05), 而家系6039和6040的血漿皮質(zhì)醇濃度顯著高于其在30‰和20‰時的濃度(P＜0.05)。

3 討論

3.1 不同凡納濱對蝦家系對鹽度的適應(yīng)能力

盡管凡納濱對蝦是一種廣鹽性(2‰—40‰)蝦類, 但養(yǎng)殖水體的鹽度仍是影響凡納濱對蝦生長性能的重要因素, 凡納濱對蝦對不同鹽度條件下的適應(yīng)性也吸引了海內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[21—23]。本研究對比了30個凡納濱對蝦家系在3個鹽度下(5‰、20‰和30‰)的特定生長率和存活率, 結(jié)果表明不同遺傳背景的凡納濱對蝦在不同鹽度條件下的生長性能和適應(yīng)能力存在顯著差異, 這可能是由于不同家系對環(huán)境變化的適應(yīng)能力與不同遺傳背景家系的取食、行為競爭相關(guān), 取食、行為競爭能力強的家系更能在相同環(huán)境條件下表現(xiàn)出更具優(yōu)勢的生長、存活等目標(biāo)性狀。研究結(jié)果進(jìn)一步顯示, 家系6016和6022相比6039和6040表現(xiàn)出了更好的適應(yīng)能力, 家系6016和6022構(gòu)建的父母本中均有來自厄瓜多爾自然群體的種蝦, 一方面其遺傳多樣性顯著高于家系6039和6040父母本(養(yǎng)殖群體), 另一方面, 未經(jīng)馴化的自然群體的取食和行為競爭可能比養(yǎng)殖群體更具優(yōu)勢, 因此凡納濱對蝦對鹽度的適應(yīng)性與遺傳背景密切相關(guān)。而造成這一現(xiàn)象的原因很可能是不同家系凡納濱對蝦的能量代謝水平和滲透壓調(diào)節(jié)能力有所不同。

3.2 血漿皮質(zhì)醇濃度對低鹽適應(yīng)能力的影響

無論是在哺乳動物或是水生無脊椎動物中, 血漿皮質(zhì)醇激素含量都被用作衡量機體應(yīng)對環(huán)境變化能力的重要指標(biāo)[17]。在本次研究中, 家系6039和6040兩組對蝦的血漿皮質(zhì)醇濃度在水體鹽度為5‰時顯著高于另外兩組, 說明這兩組對蝦在經(jīng)30d飼養(yǎng)后仍不能適應(yīng)低鹽的水體條件。此外, 皮質(zhì)醇也是調(diào)節(jié)機體代謝的重要激素, 皮質(zhì)醇升高也會導(dǎo)致機體組織對能量的利用率降低[24,25]。因此,家系6039和6040兩組對蝦血漿皮質(zhì)醇濃度升高也可能是導(dǎo)致其在低鹽條件下生長率和存活率降低的重要原因。

3.3 Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase酶活對低鹽適應(yīng)能力的影響

由于海水的鹽度一直處于動態(tài)變化之中, 海洋中的無脊椎動物就需要通過多種方式維持體內(nèi)的滲透壓穩(wěn)定[26,27]。例如, 當(dāng)水域鹽度降低時, 對蝦可以通過外排Na+、Cl-等離子和分解氨基酸使體內(nèi)的滲透壓降低以保證細(xì)胞和體液的滲透壓相對平衡[28]。在此過程中, 離子的轉(zhuǎn)運主要是通過位于鰓內(nèi)薄層隔膜細(xì)胞內(nèi)的Na+/K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶等多種離子轉(zhuǎn)運酶來完成[29]。例如丁森等[30]研究發(fā)現(xiàn), 中國明對蝦(Fenneropenaeus chinensis)在水體鹽度為15‰時的機體Na+/K+-ATP酶活力顯著低于其在鹽度為5‰時的水平。與之類似, 本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)海水鹽度下降至5‰時, 家系6016和6022組對蝦鰓細(xì)胞內(nèi)的Na+/K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活力較鹽度為30‰和20‰時顯著上升。而家系6039和6040對蝦鰓的Na+/K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活力則顯著低于更適應(yīng)鹽度變化的兩個家系, 較低的相應(yīng)酶活力水平會限制對蝦在低鹽環(huán)境下的滲透壓調(diào)節(jié)能力, 這也可能是造成家系6039和6040對蝦鹽度適應(yīng)能力差的重要原因。

3.4 ATP含量和丙酮酸激酶酶活力對低鹽適應(yīng)能力的影響

除此之外, 生物體內(nèi)離子的轉(zhuǎn)運是一個耗能的過程, 機體代謝水平降低或是ATP合成不足都將削弱對蝦機體在低鹽環(huán)境中的離子外排能力[31,32]。在本研究中, 所有4個家系對蝦機體ATP含量均隨著水體鹽度的下降而顯著降低。這是因為當(dāng)海洋無脊椎動物的體液在等滲點時, 機體維持滲透壓所需能量較少, 但當(dāng)外界環(huán)境鹽度過低時, 機體就需要消耗體內(nèi)的ATP并同時提高機體能量合成及機體代謝水平以穩(wěn)定滲透壓[32—34]。本研究中家系6016和6022對蝦的代謝水平在低鹽度條件下顯著升高, ATP合成關(guān)鍵酶丙酮酸激酶酶活也顯著上調(diào),但家系6039和6040對蝦機體的丙酮酸激酶酶活在3個不同鹽度環(huán)境下未有顯著變化, 這可能是導(dǎo)致該兩組對蝦體內(nèi)ATP含量相對較低的原因, 這也進(jìn)一步限制了其在低鹽度條件下的滲透壓調(diào)節(jié)。

綜上所述, 本研究表明不同遺傳背景的對蝦對鹽度的適應(yīng)能力不同, 這可能主要是由其機體代謝、離子轉(zhuǎn)運及能量合成能力所決定。