南方鲇幼魚消化系統(tǒng)生理功能與組織結構的表型適應性研究.pdf

1、本研究以暖水性、伏擊攝食魚類南方鲇(Silurus meridionalis Chen)幼魚為實驗對象,運用生理生態(tài)學、組織學、組織化學、電鏡技術等研究手段和方法,在25±0.5℃水溫條件下,進行了四個系列的實驗,分別研究了南方鲇的胃排空特征及其數(shù)學模型、非饑餓狀態(tài)下攝食代謝的生理機制、饑餓和恢復攝食對消化系統(tǒng)生理功能和組織結構的影響。其中,實驗一測定了在南方鲇幼魚攝食6％魚體重泥鰍餌料后的不同時間胃內(nèi)含物的重量,探討胃排空特征并確定實

2、驗魚胃排空的最優(yōu)數(shù)學模型:實驗二是研究非饑餓狀態(tài)下(禁食72h)南方鲇幼魚的攝食代謝反應,消化酶活性的時空變動規(guī)律以及消化腺和腸道的形態(tài)性狀反應;實驗三是研究不同饑餓時間(0 d、8 d、16 d、24 d、32 d)對南方鲇幼魚靜止代謝率和呼吸頻率、消化系統(tǒng)生理功能和組織結構的影響;實驗四研究不同饑餓時間(0 d、16 d、32 d)的南方鲇幼魚在恢復攝食后的攝食代謝特征、消化系統(tǒng)生理功能和組織結構的攝食反應。主要研究結果:
　

3、　 (1)南方鲇幼魚胃排空呈現(xiàn)先慢后快再慢的變化特征,其最優(yōu)數(shù)學模型為平方根模型(Y0.5=-0.051×t+1.889,R2=0.86,P＜0.001);進一步細化胃排空率的使用場合,提出魚類的廣義胃排空率和狹義胃排空率兩個生理學概念。饑餓導致南方鲇幼魚的胃排空率明顯下降,胃排空時間顯著延長。
　　 (2)南方鲇幼魚腸道的最大生理負荷的出現(xiàn)時間(16h)晚于胃(8h),消化腺的功能變動是消化道生理負荷空間改變的協(xié)調(diào)結果。蛋白

4、質水解酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶)和脂肪水解酶(脂肪酶)的攝食反應明顯大于碳水化合物水解酶(淀粉酶),并且部分消化酶活性(如脂肪酶)存在空間分布差異。非饑餓期間南方鲇幼魚腸道和肝臟組織結構穩(wěn)定。
　　 (3)首次發(fā)現(xiàn)饑餓期間南方鲇幼魚進行單側鰓蓋張閉的呼吸活動,單側鰓蓋張閉的實驗魚的呼吸頻率明顯高于雙側鰓蓋張閉的個體(P＜0.05);隨饑餓時間的延長,進行單側鰓張閉的實驗魚的比例下降(48.8％→13.4％)。
　　 (4)

5、南方鲇幼魚的體重、肥滿度、消化系統(tǒng)濕重、肝重及其肝指數(shù)均隨饑餓時間的延長而顯著下降,消化系統(tǒng)重量的損失比例高于其它器官、組織,而胰腺和膽囊重量卻無明顯變動。饑餓期間南方鲇幼魚不同消化器官的功能下調(diào)程度存在差異,相比于胃,腸道和胰腺較為明顯。
　　 (5)饑餓后南方鲇幼魚的肝細胞形態(tài)明顯縮小(P＜0.05),長徑的縮小比率小于短徑;胃和腸道的粘膜層厚度顯著降低(P＜0.05),并且中腸和后腸的單位面積杯狀細胞密度也明顯減少(P＜0

6、.05),但杯狀細胞形態(tài)較為穩(wěn)定;饑餓導致前腸、中腸微絨毛的高度和吸收面積明顯下降(P＜0.05),但二者微絨毛寬度和密度的變化并不顯著,后腸微絨毛的所有形態(tài)參數(shù)均無顯著變動。
　　 (6)饑餓導致南方鲇幼魚的靜止代謝率顯著下降(P＜0.05),恢復攝食后,其攝食代謝峰值和攝食代謝空間與饑餓時間呈負相關,但峰值出現(xiàn)時間、峰值比率、SDA時間、SDA總耗能和SDA系數(shù)卻與饑餓時間呈正相關。首次發(fā)現(xiàn)在較低攝食水平(6％魚體重)條件下

7、南方鲇幼魚的攝食后穩(wěn)定代謝率與饑餓時間呈負相關。
　　 (7)恢復攝食對南方鲇幼魚的消化系統(tǒng)重量無明顯影響(P＞0.05),但肝臟濕重變化明顯(P＜0.05),其先上升后下降的恢復特征與膽汁體積的相反,二者的恢復程度均較為顯著(P＜0.05)。胰腺和消化道的消化酶活性基本恢復至饑餓前水平,胃的無明顯變化。胃液、膽汁pH值的饑餓和恢復攝食反應均強于前腸、中腸和后腸(P＜0.05)。
　　 (8)恢復攝食后南方鲇幼魚的肝細胞

8、形態(tài)變化顯著,長徑和短徑也明顯增加(P＜0.05),細胞間隙明顯縮小,細胞內(nèi)含物量增加,肝細胞密度無明顯變化?；謴蛿z食后前腸和中腸微絨毛高度和吸收面積基本恢復(P＜0.05),后腸微絨毛的形態(tài)參數(shù)均無顯著變動。
　　 主要研究結論:
　　 (1)南方鲇胃排空呈現(xiàn)先慢后快再慢的變化特征,其最優(yōu)數(shù)學模型為平方根模型,該種魚胃排空活動的饑餓影響十分明顯。研究提示,親緣關系較近、食性相同、消化道結構相似的魚類可能具有類似的胃排空

9、特征和相同的最優(yōu)數(shù)學模型。
　　 (2)消化道中的食物空間改變導致南方鲇不同消化器官的最大生理負荷的出現(xiàn)時間存在先后次序,消化腺的功能變動是消化道生理負荷空間改變的協(xié)調(diào)結果;消化酶的不同攝食反應與餌料類型、食性有關;穩(wěn)定的腸道和肝臟組織結構是連續(xù)攝食對消化系統(tǒng)生理需求的間接體現(xiàn)。
　　 (3)在環(huán)境食物資源匱乏條件下,南方鲇通過降低維持代謝下調(diào)消化系統(tǒng)的功能狀態(tài),同時適應性下調(diào)消化道和肝臟的組織結構,以減少能量支出;恢復

10、攝食后,南方鲇消化系統(tǒng)的功能恢復速率快于結構調(diào)整。(4)Secor于1995年提出了“pay before pumping”現(xiàn)象,認為該生理現(xiàn)象可能普遍存在于不經(jīng)常攝食動物中,動物消化系統(tǒng)隨饑餓時間延長的萎縮程度不斷提高,其攝食代謝峰值、SDA總耗能和SDA系數(shù)將明顯增加。然而,本研究結果并不完全支持該假說,攝食代謝峰值隨饑餓時間呈下降趨勢,且在較低攝食水平下攝食后穩(wěn)定代謝水平與饑餓時間呈負相關,上述現(xiàn)象與饑餓時間越長,南方鲇幼魚消化系