不同温度驯化下树麻雀体征特点探究 本文关键词：驯化，体征，麻雀，探究，温度
不同温度驯化下树麻雀体征特点探究 本文简介：摘要： 为了研究温度驯化对树麻雀糖原含量及脱支酶活性的影响，将野外捕获的树麻雀按体质量随机分为高温组（35℃）、低温组（5℃）和对照组（25℃），驯化4周，探讨不同温度对树麻雀体质量、器官质量、基础代谢率、体脂质量分数（索氏抽提法）、糖原含量（硫酸蒽酮法）和脱支酶活性等生理生化指标的影响．结果表明，
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摘 要： 为了研究温度驯化对树麻雀糖原含量及脱支酶活性的影响，将野外捕获的树麻雀按体质量随机分为高温组（35℃）、低温组（5℃）和对照组（25℃），驯化4周，探讨不同温度对树麻雀体质量、器官质量、基础代谢率、体脂质量分数（索氏抽提法）、糖原含量（硫酸蒽酮法）和脱支酶活性等生理生化指标的影响．结果表明，（1）低温组随着驯化的进行，体质量逐渐下降，至驯化结束共下降0.80g，与对照组比较差异极显着（p<0.01）；而高温组的体质量随着驯化的进行逐渐上升，驯化结束后共增长了0.60g，与对照组比较差异极显着（p<0.01) . (2）高温组的基础代谢率逐渐降低，在驯化0～1周内基础代谢率急剧下降，第4周驯化结束时与初始相比减小了0.39 mL O2/（g·h），和对照组相较差异极显着（p<0.01）；低温组的基础代谢率逐渐增高，在驯化1～3周内基础代谢率大幅增加，第4周驯化结束时与初始相比增加了0.51 mL O2/（g·h），与对照组比较差异极显着（p<0.01) . (3）低温组体脂质量分数比对照组低3.17%，高温组体脂质量分数比对照组高1.46%, 3组间的差异极显着（p<0.01) . (4) 3组间肌肉内脱支酶活性均无显着性差异（p>0.05）；而肝脏内脱支酶活性低温组与高温组差异极显着（p<0.01) . (5）低温组、高温组与对照组比较肌糖原含量差异均极显着（p<0.01) ;3组间肝糖原含量差异均极显着（p<0.01) . (6）高温组和低温组肾、胰、脾的干质量与对照组无显着性差异（p>0.05）．揭示温度是影响树麻雀产热特征性变化的一个主要环境因素，高温环境下，树麻雀通过降低代谢率和对食物的消化吸收速率，降低体内脱支酶活性来减少能量耗费，以适应环境温度的变化．
关键词： 树麻雀; 温度; 基础代谢率; 脱支酶; 糖原;
Abstract： In order to study the effects of temperature acclimation on the glycogen content and debranching enzyme activity of Passer montanus.Select four weeks domestication Passer montanus which caught in the wild to test the effects of temperature on their body weight, organ mass, basal metabolic rate, body fat mass fraction (by soxhlet extractionmemthod) , glycogen content (Sulfuric acid anthrone method) , debranching enzyme activity and other physiological and biochemical indicators.Three treatments were prepared, they were high-temperature group (35 ℃）, low-temperature group (5 ℃）and the control group (25 ℃）．The results showed that, (1) After domestication, Passer montanus body weight in low-temperature group decreased 0.80 g in total, body mass reached very significant level compared to the control group (p<0.01) ;body weight in high-temperature group increased 0.60 g in total, very significant level compared to the control group (p<0.01) . (2) Basal metabolic rate in high-temperature group in 0～1 weeks got obvious decrease, after four weeks domestication decrease amount of 0.39 mL O2/（g·h) , it reached very significant level compared to the control group (p<0.01) ;basal metabolic rate in low-temperature group in 1～3 weeks got obvious increase, after four weeks domestication increase amount of 0.51 mL O2/（g·h) , it reached very significant level compared to the control group (p<0.01) . (3) Body fat mass fraction in low-temperature group was lower 3.17% than that in control group, body fat mass fraction in high-temperature group was higher 1.46% than that in control group, the body fat mass fractions of tree sparrows among the low temperature group, the three groups were significantly different (p<0.01) . (4) The body debranching enzyme activity in muscle of tree sparrows among the low temperature group, the three groups were no significantly different (p>0.05) ;low-temperature group debranching enzyme activity in liver was very significant compared to the high-temperature group (p<0.01) . (5) Control group muscle glycogen was very significant compared to the low-temperature group and high-temperature group (p<0.01) ;Three groups liver glycogen was very significant compared to each other (p<0.01) . (6) The dry weight of kidney, pancreas and spleen in low-temperature group and high-temperature group were not reached very significant level compared them with the control group (p>0.05) .Temperature was the main environmental factors affecting the change of thermogenesis at the condition of the outside temperature.In the high-temperature, Passer montanus could adapt itself to the change of temperature by lowering body weight, basal metabolic rate, debranching enzyme activity in liver and muscle tissues to compensate the energy consumption from a series of physiological and biochemical reactions.
Keyword： Passer montanus; temperature; basal metabolic rate; debranching enzyme; glycogen content;
温度是影响树麻雀（Passer montanus）生存、生长及繁殖的重要因素，温度在季节变化过程对树麻雀新陈代谢的调节起着决定性的作用[1]，不同温度条件下，鸟类通过调节生理、行为和形态方面的适应性以维持能量收支平衡和体温恒定．关于温度对鸟类能量代谢和产热影响的研究较多，如低温驯化下庭园林莺（Sylvia borin）的基础代谢率和体质量明显高于高温环境[2]；对热带鸟和温带鸟的比较中发现，非雀形目鸟类的基础代谢率比雀形目鸟类要低[3]；随着温度的增加，百灵鸟（Eremophila alpestris）的基础代谢率逐渐降低[4]；低温下树麻雀体内肝糖原含量降低，是因为肝糖原转化为血糖用来供能[5]；冬季树麻雀提高产热是通过增加肝脏线粒体呼吸、肌肉肝脏的细胞色素C氧化酶（cytochreme C oxidase, COX）活力和血清甲状腺激素含量等途径来实现的[6]．糖原是动物体重要的储能形式，以满足动物的能量供给需求[7]128．糖原在分解过程中会产生多种酶，其中脱支酶是催化糖原脱支反应过程的关键酶[8,9]．
树麻雀别称麻雀、瓦雀和老家贼等，属雀形目（Passeriformes）雀科（Fringillidae），分布在亚欧大陆，南至地中海，北至科拉半岛，生活在房舍周边的小树及灌丛、牲口棚和农田等处，食性多样，如谷子、苏子、昆虫和草籽等，是中国东北地区最常见的一种雀形目鸟类．在国内，对树麻雀基础产热和能量代谢方面的研究较多，而对其脱支酶活性的研究相对较少．为了了解鸟类适应环境温度变化的能量学策略，本文探讨了不同温度驯化下树麻雀体质量、器官质量、基础代谢率、体脂含量、脱支酶活性以及糖原含量的变化．
1 、仪器与试剂
1.1 、仪器
电子天平BS210（德国赛多利斯公司）；台式高速冷冻离心机HERMLE Z323K (TGL-16M，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）；高压灭菌锅（LS-C50L，上海申安医疗器械厂）；氧弹量热仪（C2000 IKA，广州仪科实验室技术有限公司）；超低温冰箱，-86℃（Μ-6382E，北京昊诺斯科斯有限公司）；动物气体代谢分析仪（MOXAR，美国AEI公司）；可见分光光度计（722N，上海精密科学仪器有限公司）；智能光照培养箱（GZP-250A，南京红龙仪器设备厂）；数显光照培养箱（250D，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）．
1.2 、实验动物
实验用树麻雀捕自黑龙江省齐齐哈尔市扎龙国家自然保护区（124°37'E～123°47'E, 47°32'N～46°52'N），于齐齐哈尔大学生命科学与农林学院动物学实验室饲养．自由取食及饮水，适应饲养1周后，按体质量随机分为高温组（35℃）、低温组（5℃）和对照组（25℃），每组各8只，组间体质量无明显差异（p>0.05）．将各组树麻雀分别置于3个（8 L∶16 D）光照培养箱中，驯化4周．
1.3 、主要试剂
支链淀粉（北京生东科技有限公司）；碘化钾（天津市科密欧化学试剂开发中心）；碘酸钾（天津市东丽区天大化学试剂厂）；浓硫酸（天津市富宇精细化工有限公司）；蒽酮（中国医药集团上海化学试剂公司）；氢氧化钾，三氯乙酸，二氧化硅，冰醋酸，乙酸钠，葡萄糖（天津市凯通化学试剂有限公司）．
2、 实验方法
2.1、 体质量及器官质量测定
用电子天平测量体质量及各器官组织的鲜质量和干质量，精确到0.01 g．驯化开始后分别测定3组树麻雀的初始体质量；驯化结束时测定3组树麻雀的体质量及主要器官质量．
2.2、 基础代谢率测定
基础代谢率是维持动物正常生理反应和机体机制的最小产生热量的速率，是动物维持身体各部分基本功能所需要的最小能量值[10,11]．实验采用动物气体代谢分析仪测量树麻雀的基础代谢率，每隔7 d测定1次，测量前先将树麻雀禁食4 h，称量每只树麻雀的体质量，精确至0.01 g．测定前，提前2 h将氧气和二氧化碳分析仪打开预热，并进行标定，硬件与软件标定完成后，分别将树麻雀放入标有编号的4个呼吸室内适应1 h，待树麻雀呼吸稳定后开始测量，记录每分钟的耗氧量，共测定30 min，分别取5个连续稳定的数值计算．
2.3、 脱支酶活性测定
测定脱支酶活性的最适温度为50℃，最适p H值为6.0，最适底物浓度为1%．于300μL 1%支链淀粉溶液和100μL的上清酶液中加入100μL乙酸钠缓冲溶液（p H值为6.0, 0.5 mol/L），在50℃水浴中反应1 h，取出100μL反应液，加入2.5 mL 0.01 mol/L的稀碘液后迅速放入分光光度计测定OD值（620 nm），以未反应的酶液和底物混合物作为空白对照．在最适条件下作用1 h，将每1 min生成的支链淀粉在620 nm处光密度值增加0.01的酶活定义为一个酶活单位．
2.4、 糖原含量测定
肌糖原、肝糖原的含量采用硫酸-蒽酮测定法[7]127.
2.5 、体脂质量分数测定
体脂质量分数的测定采取索氏抽提法[12]．体脂质量分数=（胴体干质量-抽提后不含体脂的胴体干质量）/个体体质量．
2.6、 数据统计
用SPSS软件进行数据统计分析．体质量、器官质量、基础代谢率、体脂质量分数、糖原含量和脱支酶活性均采用一元方差检测组间差异；驯化因素对体质量、器官质量和基础代谢率等的影响采用SPSS软件多重比较LSD进行分析．
3、 结果与分析
3.1、 各处理树麻雀的体质量和体脂质量分数及器官质量
驯化初，各组树麻雀体质量均无显着性差异（p>0.05），随着驯化的进行，高温组、对照组树麻雀体质量逐渐增长，低温组树麻雀体质量逐渐降低，到第3周，高温组与低温组比较出现极显着差异（p<0.01）．高温组体质量在第3～4周内急剧增加，至驯化结束时共增加0.60 g，和对照组相比较，差异显着（p<0.05）；低温组在1～3周体质量大幅降低，驯化完成时共降低0.80 g，与对照组相比较差异极显着（p<0.01）；对照组体质量增加幅度较小，第4周驯化结束时较初始体质量增加0.21 g（见表1) .
表1 各处理树麻雀的体质量
注：表中同列数据后的不同字母分别表示差异显着（p<0.05）或极显着（p<0.01），下同.
对照组、高温组、低温组树麻雀的体脂质量分数分别为19.26%，20.72%，16.09%，各组间差异均极显着（p<0.01）（见表2) .
表2 各处理树麻雀的体脂质量分数
低温组树麻雀心、胃、肾、肝、胰、脾和消化道鲜质量均略高于高温组；低温组肝、胰、脾、胃、消化道鲜质量与对照组、高温组相比较差异极显着（p<0.01）；低温组心脏鲜质量与对照组相比较无显着差异（p>0.05）；低温组肾脏鲜质量与高温组相比较无显着差异（p>0.05）．高温组、低温组胰、脾、肾干质量与对照组相比较均无显着差异（p>0.05）；低温组与高温组、对照组相比较肝脏干质量差异极显着（p<0.01）；低温组与高温组相比较胃的干质量差异极显着（p<0.01）（见表3) .
表3 各处理树麻雀器官的鲜质量和干质量mg
3.2 、各处理树麻雀的基础代谢率
温度驯化期间，高温组的基础代谢率总体呈逐渐下降趋势，但在0～1周内下降幅度较大，驯化结束时比初始代谢率减少0.39 mL O2/（g·h），与对照组相比较差异极显着（p<0.01）；低温组的基础代谢率总体呈持续上升趋势，在1～3周内急剧增加，驯化结束时比初始代谢率增加0.51 mL O2/（g·h），和对照组相比较，差异极显着（p<0.01）（见表4) .
表4 各处理树麻雀的基础代谢率m L·O2 g-1·h-1
3.3、 各处理树麻雀的脱支酶活力
3组树麻雀肌肉中脱支酶活性无显着差异（p>0.05）；低温组、高温组肝脏中脱支酶活性和对照组相比也无差异显着性（p>0.05），但低温组与高温组相比差异显着（p<0.05）（见表5) .
表5 各处理树麻雀的脱支酶活力
3.4 、各处理树麻雀的糖原含量
驯化4周后，低温组和高温组肌糖原含量与对照组比较，差异均极显着（p<0.01），而低温组与高温组相比无显着差异（p>0.05）．各组树麻雀肝糖原含量差异均极显着（p<0.01）（见表6) .
表6 各处理树麻雀的糖原含量
4、 讨论与结论
温度是影响鸟类能量代谢及产热的重要因素之一，对其各项生理生化指标具有极其重要的影响．动物体质量的变化是能量收支是否平衡的直接表现形式，可以反映出其生理状况随环境变化所做出的一些适应性调节[13,14,15]．低温组树麻雀驯化4周后体质量明显下降，驯化期间，随着体质量的逐渐降低，基础代谢率反而持续升高，揭示了树麻雀是通过降低体质量和增加代谢产热来应对外界环境温度降低变化的，可能是由于在低温刺激下引起树麻雀体内甲状腺激素与肾上腺素含量上升，从而使耗能及产热增加，导致体质量下降．相关研究显示，鸟类的体脂质量分数与体质量呈正相关[16,17]．低温环境下树麻雀主要通过颤抖性产热来保持体温的恒定，颤抖性产热和最大代谢率在很大程度上决定了动物抵御寒冷的能力[18,19,20]．颤抖性产热的主要能源物质是脂肪，而脂肪积聚量的增加有利于鸟类的颤抖性产热[21,22]；体内积聚的脂肪是鸟类能量消耗的主要来源，它为鸟类在低温条件下的体能维持和体温维持提供主要的物质保证，随着环境温度的降低，通过耗费大量的脂肪以满足机体对能量的需求，因此，体质量随着体脂质量分数的降低而降低．本研究结果表明，树麻雀体质量与基础代谢率呈负相关，动物的基础代谢率是由中心器官及代谢产热器官共同决定的[23,24]，低温组树麻雀肝、心、脾、胰腺和消化道质量均高于其他各组，高代谢器官质量的小幅度波动或相关因素会引起机体基础代谢率的大幅度变化[25,26,27]，因此，低温组基础代谢率也高于其他各组．低温组树麻雀基础代谢率的提高，可能是因为氧化磷酸化过程发生在线粒体内膜上，降低了线粒体膜电位，从而导致基础代谢率的升高[28]．此外，还有研究表明，肝脏是动物体内最大和最重要的代谢活性器官，并且具有产热功能[29]，低温组树麻雀基础代谢率的提高可能是线粒体呼吸速率的增加或肝脏质量特异性氧化酶活力提高所致[30]．低温环境下，树麻雀为了调节体温，引起树麻雀胃质量和消化道质量的增加，消化食物获得的营养物质在细胞呼吸作用下就会产生以热能的形式释放出来的能量．这与林琳[31]等研究环境温度对白头鹎代谢产热的影响的结果一致．高温组树麻雀体质量增加，表明面对不同的环境温度树麻雀体质量产生适应性变化．高温组树麻雀体脂质量分数升高，可能是因为摄取的能量足以满足身体对能量代谢的需求，多余的能量以脂肪的形式用于身体组织的构建．高温条件下，树麻雀呼吸速率下降，基础代谢率减低，以调节产热和散热的平衡．
脱支酶是参与肝糖原与肌糖原分解的关键酶之一[32]．糖原含量及分解速率与脱支酶活性密切相关[33]．肝糖原可分解为葡萄糖释放入血液，而肌糖原分解主要通过肌肉自身收缩和激素与肌细胞的α受体结合2个途径提供能量[34,35]．树麻雀受到低温环境影响时，为了保持恒定的体温，脱支酶活性增加，糖原加速分解为葡萄糖，葡萄糖通过血液运输至各个组织中，为细胞呼吸提供底物，进而为自身供能[36]．本研究发现，低温组树麻雀肝脏中的脱支酶活性较高，导致肝糖原加速分解，使肝糖原含量低于高温组．肝脏脱支酶活性高于肌肉的原因是肝糖原可以直接转化为血糖，而肌糖原却不能．对照组树麻雀肝糖原含量高于高温组和低温组，原因是春季为树麻雀的繁殖期，为满足繁殖需要，性活动引起胰岛素等激素的分泌能促进血糖向糖原方向进行转化并对肝糖原分解以及非糖物质转化有抑制的作用，也可能是皮质醇激素含量升高，促进肝脏内糖异生活动的结果所致，这与冯照军[37]的研究结果一致．低温组肌糖原含量明显低于高温组，可能是：一方面，肌糖原分解产生的葡萄糖-6-磷酸的水解是糖异生过程中的关键步骤，如此产生的葡萄糖通过组织中的厌氧糖酵解途径进行一系列反应，最终生成生物货币ATP以提供肌肉的活动需求；另一方面，肝糖原不足以满足身体对能量的需求，促使肌糖原参与供能，这与本实验室以往的研究结果一致[38,39]．研究还发现，糖原含量的变化与体质量呈正相关[40]．
温度对鸟类能量代谢具有极大影响，当环境温度发生季节性变化时，对其整体水平、器官水平及酶学水平进行产热特征的研究，有助于理解鸟类应对外界环境温度变化的适应性策略．环境温度降低时，部分鸟类通过降低体质量，增加基础代谢率和消化器官的质量，提高脱支酶活性，促进肝糖原的分解，来补偿能量的耗费．环境温度升高时，部分鸟类通过降低基础代谢率和脱支酶活性，抑制糖原分解，储存多余的能量，这也是鸟类应对环境温度变化的一种生存策略．
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