紫外燈輻射強(qiáng)度穩(wěn)定范圍測定

曹勤 潘傳豪 黃建盛 施鋼 陳剛 湯保貴

摘要：為了解紫外燈輻射強(qiáng)度穩(wěn)定范圍，利用紫外輻照計(jì)對10支（新舊各5支）15 W紫外燈管不同時(shí)段、不同位點(diǎn)（沿?zé)艄芊较蚝痛怪庇跓艄苤胁糠较颍?、不同高度下的輻射?qiáng)度進(jìn)行測量。結(jié)果表明：不同紫外燈打開后輻射強(qiáng)度趨于穩(wěn)定的時(shí)長不同;不同位點(diǎn)處輻射強(qiáng)度存在差異;隨著紫外燈管高度的增加輻射強(qiáng)度降低，在一定范圍內(nèi)，即使高度上升1 cm也會造成顯著差異（P<0.05）。

關(guān)鍵詞：紫外燈;輻射強(qiáng)度;雌核發(fā)育

紫外線滅活精子遺傳物質(zhì)作為魚類雌核發(fā)育中的一種重要處理方式，其發(fā)射源主要有兩種：紫外交聯(lián)儀和紫外燈。紫外交聯(lián)儀是一種內(nèi)置5個(gè)10 W紫外燈管作為紫外發(fā)射源的多用途254 mm紫外輻射系統(tǒng)，主要用于將核酸交聯(lián)于膜上[1]，還可用于瓊脂糖凝膠中DNA切割、RecA突變篩選、紫外滅菌消除PCR污染等[2]，其價(jià)格一般在一萬元左右。而紫外燈是一類可產(chǎn)生有效范圍較大紫外光的光源，其燈管材料有高硼玻璃和石英玻璃之分[3]。高硼玻璃的UV254 nm紫外線透過率為50%左右，石英玻璃對UV254 nm紫外線的透過率為80%以上;在壽命上高硼玻璃紫外燈為1 000 h左右，石英玻璃紫外燈一般大于6 000 h，進(jìn)口的可達(dá)8 000 h以上，部分廠家生產(chǎn)的可達(dá)12 000 h，因此高硼玻璃紫外燈管價(jià)格只有石英玻璃燈管的三分之一左右，且遠(yuǎn)低于紫外交聯(lián)儀。

不管是采用紫外交聯(lián)儀還是紫外燈管對魚類精子遺傳物質(zhì)滅活，其原理均為利用一定劑量的紫外輻射對魚類精子遺傳物質(zhì)進(jìn)行處理。目前利用紫外交聯(lián)儀滅活魚類精子誘導(dǎo)雌核發(fā)育的有如下研究：孟振[4]等利用紫外交聯(lián)儀發(fā)射出64.8～72.0 mJ·cm-2的紫外輻射對真鯛（Pagrosomus major）精子進(jìn)行滅活并誘導(dǎo)大鱗鲆（Tarphops oligolepis）卵子減數(shù)分裂雌核發(fā)育取得成功;余銳[5]等利用紫外交聯(lián)儀對翹嘴鱖（Siniperca chuatsi）精子在80 mJ/cm2劑量下進(jìn)行遺傳物質(zhì)滅活后誘導(dǎo)翹嘴鱖卵子雌核發(fā)育，獲得最佳誘導(dǎo)率 ;柳學(xué)周[6]等利用紫外交聯(lián)儀產(chǎn)生不同劑量的紫外輻射對冷凍真鯛精子進(jìn)行不同時(shí)間照射后誘導(dǎo)漠斑牙鲆（Paralichthys lethostigma）卵子雌核發(fā)育，從而探索出冷凍真鯛精子遺傳物質(zhì)滅活的最佳輻射劑量和照射時(shí)間分別為72 mJ/cm2、40 s。

利用紫外燈對魚類精子遺傳物質(zhì)滅活取得成功的有：劉海金[7]等用兩支15 W的紫外燈對真鯛精子遺傳物質(zhì)滅活劑量進(jìn)行探索，并最終確定利用73 mJ/cm2的輻射劑量對真鯛精子遺傳物質(zhì)滅活并誘導(dǎo)牙鲆（Paralichthys olivaceus）減數(shù)分裂雌核發(fā)育可以獲得最高孵化率。汪倩鳳[8]等利用兩支15 W紫外燈（照距10 cm）對大黃魚（Larimichthys crocea）、黃姑魚（Nibea albiflora）精子采用不同時(shí)間梯度照射后誘導(dǎo)大黃魚卵子雌核發(fā)育，并根據(jù)大黃魚和黃姑魚早期胚胎存活率和初孵仔魚孵化率確定紫外滅活大黃魚和黃姑魚精子的最佳照射劑量和照射時(shí)間分別為308 mJ/cm2，2 min 20 s和198 mJ/cm2，1 min 30 s。陳寶增[9]等利用30 W紫外燈距離斑馬魚（Barchydanio rerio var）精子8 cm進(jìn)行不同時(shí)間的照射，根據(jù)受精率和畸形苗的比例，最終確定35 s比較適于斑馬魚精子滅活。苗亮[10]在對大黃魚異源精子誘導(dǎo)雌核發(fā)育及性別特異性AFLP標(biāo)記篩選的研究中使用兩支15 W的紫外燈距離精液面10 cm對精子照射1.5 min，最終成功獲得大黃魚雌核發(fā)育個(gè)體。林蓮英[11]等利用1支30 W的紫外燈對鯉魚（Cyprinus carpio）精子進(jìn)行10 min照射（照距9 cm）后誘導(dǎo)金魚（Carassius auratus）卵子雌核發(fā)育，其胚胎單倍體率為100%，孵化率為51%～53%。徐曉鋒[12]等將鯉魚精液置于2支15 W紫外燈下照射45～50 min誘導(dǎo)成熟草魚（Ctenopharyngodon idellus）卵子發(fā)育，并對受精卵進(jìn)行一定的冷休克處理最終成功獲得草魚雌核發(fā)育二倍體。許建和[13]等將大黃魚精子置于紫外燈下照射2.5 min（輻射劑量為3 000 ergs/mm2），可使大黃魚精子遺傳物質(zhì)完全滅活。趙軍[14]利用2支30 W的紫外燈對鯉魚精子照射12 min 30 s（照距16 cm）后誘導(dǎo)泥鰍卵子發(fā)育，再進(jìn)行一定的冷休克處理，雌核發(fā)育二倍體率最高。

相較之下，紫外燈在魚類雌核發(fā)育中的使用更為廣泛，其照射時(shí)間和輻射劑量對精子遺傳物質(zhì)滅活起決定性作用，輻射劑量是由輻射強(qiáng)度和時(shí)間決定的，而輻射強(qiáng)度則通過調(diào)節(jié)紫外燈到精子的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)部分學(xué)者[8， 14]的研究中提到在使用紫外燈前為保證其輻射強(qiáng)度穩(wěn)定，需提前打開30 min以上。查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)通常情況下研究者對精子遺傳物質(zhì)滅活時(shí)直接將裝有精子的培養(yǎng)皿置于紫外燈管下方的冰盒內(nèi)，實(shí)驗(yàn)過程中不時(shí)地對培養(yǎng)皿進(jìn)行搖晃或者利用搖床進(jìn)行搖晃，但并未有學(xué)者提到將培養(yǎng)皿置于燈管下方何處以及晃動范圍多大，由此引發(fā)思考是否沿紫外燈管方向各處輻射強(qiáng)度均一致，同時(shí)考慮到時(shí)間、高度對燈管輻射強(qiáng)度的影響，因此特對10支（新舊各5支）15 W的紫外燈在以下不同情況下的輻射強(qiáng)度進(jìn)行測量：（1）紫外燈打開至1 h內(nèi)不同時(shí)段的輻射強(qiáng)度;（2）同一高度下沿?zé)艄芊较虿煌稽c(diǎn)處的輻射強(qiáng)度;（3）不同高度下的輻射強(qiáng)度。本研究旨在對紫外燈輻射強(qiáng)度變化進(jìn)行一定的了解，期待后期能為紫外燈在魚類雌核發(fā)育中的使用提供一個(gè)科學(xué)的參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

15 W紫外燈10支（高硼玻璃）、紫外輻照計(jì)（UV-B 254探頭，λ=230～275 nm，北京師范大學(xué)光電儀器廠）、自制暗箱1個(gè)（長×寬×高=55 cm×30 cm×60 cm）、照度計(jì)（型號：AR813A）

沿?zé)艄芊较蛞约按怪庇跓艄苤胁坎煌稽c(diǎn)處輻射強(qiáng)度不同，且有些位點(diǎn)之間呈現(xiàn)差異顯著的情況。雌核發(fā)育實(shí)驗(yàn)中為使精子滅活均勻，采取控制精液厚度和搖晃的方式，將精液平鋪于一定直徑的培養(yǎng)皿內(nèi)，進(jìn)行手動搖晃或使用搖床搖晃。如趙軍[14]使用9 cm的培養(yǎng)皿盛放精液，且每隔幾分鐘晃動一次;汪倩鳳[8]等用直徑6 cm的培養(yǎng)皿盛放精液并置于搖床上搖晃;許建和[13]等采用13 cm的培養(yǎng)皿盛放精液。根據(jù)本研究不同位點(diǎn)處輻射強(qiáng)度的變化結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證精子所受輻射強(qiáng)度均勻，實(shí)驗(yàn)前需對所用燈管不同位點(diǎn)處輻射強(qiáng)度進(jìn)行測量，找出輻射強(qiáng)度無顯著差異的位點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)過程中最好不要使用直徑超過輻射強(qiáng)度穩(wěn)定范圍的培養(yǎng)皿，且在搖晃培養(yǎng)皿時(shí)需在輻射強(qiáng)度無顯著差異的區(qū)域進(jìn)行搖晃。

紫外燈在不同高度下輻射強(qiáng)度不同，其輻射強(qiáng)度隨高度增加而降低，在一定范圍內(nèi)即使1 cm之差輻射強(qiáng)度也呈顯著變化，輻射強(qiáng)度的變化會對輻射劑量造成影響。魚類雌核發(fā)育試驗(yàn)中研究者根據(jù)所使用的輻射劑量將紫外燈置于不同高度處對精子遺傳物質(zhì)進(jìn)行滅活，如汪倩鳳[8]等對大黃魚、黃姑魚精子滅活時(shí)照距為10 cm;陳寶增[9]等滅活斑馬魚精子照距為8 cm;苗亮滅活大黃魚精子照距為10 cm;趙軍[14]滅活鯉魚精子照距為16 cm。不同的輻射劑量有不同的高度，因此在實(shí)驗(yàn)過程中為避免實(shí)驗(yàn)誤差，當(dāng)紫外燈的輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)好后要保持其高度穩(wěn)定不變。

實(shí)驗(yàn)過程中曾因保護(hù)不當(dāng)，有實(shí)驗(yàn)者皮膚和眼睛受到了紫外線的傷害，并伴有頭暈現(xiàn)象產(chǎn)生。通常情況下適量紫外線直接照射皮膚具有殺菌、調(diào)節(jié)改善神經(jīng)、促進(jìn)維生素D生成等作用。但過量照射會引起人體光化學(xué)反應(yīng)，對人的眼睛、皮膚、免疫系統(tǒng)造成傷害[19-20]。人體角膜上皮組織中存在吸收波長較短（<295 nm）的紫外線的物質(zhì)，長期接觸紫外線可引起電光性眼炎以及引起皮膚光老化。環(huán)境中的紫外線實(shí)際上充當(dāng)著一種免疫系統(tǒng)的抑制劑。在較低的輻射強(qiáng)度下，可引發(fā)對皮膚免疫系統(tǒng)的抑制，隨著曝光量的增加，在未曝光處也可引發(fā)[21]。

紫外線是指波長100～400 nm的電磁輻射，通常我們所用紫外燈管波長為253.7 nm。紫外燈在發(fā)出253.7 nm紫外線的同時(shí)會發(fā)出一部分184.9 nm波長的紫外線，該波長的紫外線可激發(fā)空氣中的氧氣（O2）電離形成臭氧（O3）[22]。人體吸入O3后，可引起呼吸道過敏反應(yīng)[23]，且O3能迅速轉(zhuǎn)化為活性很強(qiáng)的自由基使不飽和脂肪酸氧化，從而造成細(xì)胞損傷[24]。在通風(fēng)不良的室內(nèi)O3濃度會隨著紫外燈打開時(shí)間的延長而增加，待紫外燈關(guān)閉后其濃度會慢慢降低。當(dāng)O3濃度超過0.3 mg/m2，可使人產(chǎn)生氣短、胸悶、惡心等癥狀，并對眼睛、黏膜和肺組織具有刺激作用，能破壞肺表面的活性物質(zhì)，并能引起肺水腫和哮喘等[22]。

紫外線穿透能力弱，不能透過紙張，易被粗糙表面、有機(jī)物和塵埃吸收，在使用紫外燈時(shí)可根據(jù)紫外線的特點(diǎn)采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，同時(shí)使用紫外燈時(shí)需保持室內(nèi)良好通風(fēng)以降低O3濃度，從而降低O3對人體的傷害。

綜上所述，本次實(shí)驗(yàn)首次利用紫外輻照計(jì)對紫外燈不同時(shí)段、不同位點(diǎn)和不同高度下的輻射強(qiáng)度進(jìn)行了測量，從而對紫外燈輻射強(qiáng)度變化有了初步了解，可為今后紫外燈在魚類雌核發(fā)育中的使用提供科學(xué)的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。同時(shí)也期望有條件的學(xué)者可以對紫外交聯(lián)儀和紫外燈的性能進(jìn)行對比研究。

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Determination of radiation intensity stability range of UV lamp

CAO Qin1，2， PAN Chuanhao1，2， HUANG Jiansheng1，2，

SHI Gang1，2， CHEN Gang1，2， TANG Baogui1，3

（1.? Fisheries College， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088， China;2.Guangdong Key

Laboratory of Pathogenic Biology and Epidemiology for Aquatic Economic Animals， Zhanjiang 524088， China;

3.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhanjiang），Zhanjiang 524088， China ）

Abstract：In order to understand the stable range of radiation intensity of ultraviolet lamps， radiation intensities of 10 （5 new and 5 old） 15 W UV lamps were measured at different times，locations （along the direction of the lamp and perpendicular to the middle of the lamp） and heights by ultraviolet irradiometers.The results showed that： the length of time when the radiation intensity stabilizes after different UV lamps were turned on was different;there was a difference in the radiation intensity at different sites;the radiation intensity decreased with the increase of the height of the UV lamp， within a certain range， even 1 cm increase in height also caused a significant difference （P<0.05）.

Key words：UV lamp; radiation intensity; gynogenesis

（收稿日期：2020-01-20）《河北漁業(yè)》2020年第2期（總第314期）○增殖與養(yǎng)殖DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2020.02.006

基金項(xiàng)目：軍曹魚種質(zhì)資源與品種改良（國家海水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，CARS-47-G08）;安全高效海洋微生物制品創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)示范（國家海洋局“十三五”海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展示范市項(xiàng)目，湛海創(chuàng)[2018]C3）; 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（湛江）資助項(xiàng)目-深遠(yuǎn)海健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術(shù)研究（ZJW-2019-06）。

作者簡介：曹勤（1992.12—），女，碩士研究生，研究方向：魚類種子工程與養(yǎng)殖。E-mail：1165461211@qq.com。

通信作者：湯保貴（1975.08—），男，副教授，研究方向：魚類種子工程與養(yǎng)殖。E-mail：tangbg@gdou.edu.cn。DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2020.02.003