不同鳥類卵殼元素含量的差異比較

孫冬婷 李 靜 吳秀山 馮 妍 杜 洋 劉學(xué)鋒 賈 婷 由玉巖*

(1.圈養(yǎng)野生動(dòng)物技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100044；2.北京動(dòng)物園，北京，100044)

鳥類(Aves)卵殼是一個(gè)極為重要的結(jié)構(gòu)物，它為胚胎提供一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生長(zhǎng)環(huán)境，保護(hù)其免受外界不良因素影響并使胚胎進(jìn)行正常的發(fā)育[1-4]。卵殼的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及組成成分等依不同種類鳥類而具有較穩(wěn)定的特異性；卵殼相似度越高，親緣關(guān)系越近[2，5]。組成卵殼的化學(xué)成分或微量元素不僅是胚胎發(fā)育中的必要供給，有時(shí)還能反應(yīng)雌鳥的營(yíng)養(yǎng)狀況及生長(zhǎng)環(huán)境的污染程度[2，6-7]。因此，對(duì)卵殼結(jié)構(gòu)的研究可對(duì)鳥類的地理分布、系統(tǒng)演化及分類等領(lǐng)域的研究提供有價(jià)值的科學(xué)資料[2]。

微量元素廣泛存在于生物體內(nèi)[8-12]，對(duì)生物胚胎發(fā)育和幼體、成體的生長(zhǎng)有著重要影響并參與許多重要的生命過程[8]。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)鳥類卵殼所含元素的研究多數(shù)集中在研究棲息地環(huán)境、繁殖特性、食性分析等[8]，根據(jù)卵殼元素組成差異進(jìn)行物種聚類的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。本研究以12種鳥類物種為研究對(duì)象，采用全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES法)測(cè)定樣品中的微量元素，并對(duì)其元素的組成和含量進(jìn)行分析研究，為今后利用卵殼進(jìn)行物種聚類提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 主要儀器與試劑

測(cè)試采用ICP-OES法，儀器為美國(guó)安捷倫公司725系列。儀器誤差：1 ppm；工作條件：工作氣體氬氣，輔助氣流量0.2 L/min，水冷，霧化器壓力0.55 Mpa，頻射功率1 300 W，霧化器流量0.6 L/min，所有試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

實(shí)驗(yàn)材料：北京動(dòng)物園斑頭雁(Anserindicus)、加拿大雁(Brantacanadensis)、赤麻鴨(Tadornaferruginea)、白冠長(zhǎng)尾雉(Syrmaticusreevesii)、白鷴(Lophuranycthemera)、紅腹角雉(Tragopantemminckii)、暗腹雪雞(Tetraogallushimalayensis)、紅腹錦雞(Chrysolophuspictus)卵殼，杭州西湖大天鵝(Cygnuscygnus)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)卵殼，湖北武漢青頭潛鴨(Aythyabaeri)卵殼，北京梅里亞維通實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司京白蛋雞卵殼。研究由于待探討樣本量很少，很難收集多個(gè)生物重復(fù)，因此，樣本按照雞形目(Galliformes)與雁形目(Anseriformes)分為2組，進(jìn)行兩目間差異比較。

樣品處理：待處理樣品卵殼用蒸餾水充分洗凈，利用電子天平準(zhǔn)確稱取各物種1 g卵殼樣品，將17份卵殼樣品(其中，雞形目8種，雁形目9種)分別置于100 mL干凈燒杯中，加入2 mL HClO4和8 mL濃HNO3，置于電爐上用適宜溫度加熱，待溶液顏色呈無色透明，繼續(xù)消化到液體臨近蒸干狀態(tài)。冷卻片刻后，加入5 mL去離子水，在電熱板加熱至溶液近干，取下再冷卻。取50 mL容量瓶，將消化液轉(zhuǎn)入其中，燒杯中殘留液體用2% HNO3沖洗3次合并于消化液中，定容到50 mL待測(cè)。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：將2 mL HClO4和8 mL濃HNO3加入100 mL干凈燒杯中，用表面皿蓋住，置于電熱板加熱至近干狀態(tài)，取下冷卻后轉(zhuǎn)入到50 mL容量瓶中定容。

1.3 結(jié)果分析

元素檢測(cè)結(jié)果采用軟件IBM SPSS Statistics 22中的系統(tǒng)聚類法，根據(jù)元素含量對(duì)樣品進(jìn)行物種聚類分析，對(duì)聚類后分組物種進(jìn)行元素的組間差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 元素含量

由表1可見，采用ICP-AES法，定量分析17份卵殼樣品中共含有15種礦質(zhì)元素，分別為Ca、S、Na、P、Sr、Mg、K、Si、Fe、Ba、Al、Zn、Ce、Cu及Ta，常量元素主要有K、Ca、Mg、Na、S、P，微量元素有Cu、Fe、Sr、Zn、Al、Ba、Ce、Ta、Si。

分析結(jié)果表明，17份卵殼樣品中Ca 元素的含量最高，S、Na、P、Sr、Mg、K含量較高，Zn、Ce、Cu、Ta只有極少數(shù)物種的卵殼檢出微量。可見，不同物種的主要卵殼元素組成差異不大。

表1 17份卵殼中微量元素的含量

2.2 聚類分析

由聚類圖1可見，17份卵殼樣品分成2個(gè)群體，白冠長(zhǎng)尾雉、紅腹錦雞、紅腹角雉、京白雞、白鷴及暗腹雪雞為群1，斑頭雁、加拿大雁、大天鵝、綠頭鴨、赤麻鴨及青頭潛鴨為群2。群1物種均屬雞形目，群2物種均屬雁形目。結(jié)果表明，通過卵殼元素含量差異可區(qū)分雞形目與雁形目，因此，對(duì)兩目間卵殼組成元素進(jìn)行差異分析。

2.3 元素差異顯著性

通過對(duì)雞形目與雁形目卵殼元素含量結(jié)果進(jìn)行差異分析(表2)，結(jié)果表明，存在于卵殼樣品中15個(gè)元素，其中5個(gè)元素表現(xiàn)為差異顯著(0≤P≤0.05)，分別為Mg、K、Ba、Sr及Si(圖2，圖3)。

3 討論

卵殼的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及組成成分等根據(jù)鳥類不同種類具有較穩(wěn)定的特異性，親緣關(guān)系越近，卵殼相似度越高[2，5]。本研究利用ICP-OES法對(duì)不同種鳥類進(jìn)行卵殼元素的檢測(cè)，通過軟件IBM SPSS Statistics 22中的系統(tǒng)聚類法得到聚類圖，由圖可見，樣本分為兩大類，雞形目鳥類與雁形目鳥類，這與卵殼基本特征完全一致。

圖1 17份卵殼微量元素聚類圖Fig.1 Cluster graph of trace elements in the eggshells of 17 samples

表2 雞形目與雁形目間各元素差異性

圖2 雞形目與雁形目差異顯著元素(Sr，K，Mg)Fig.2 Significant elements of Galliformes and Anseriformes(Sr，K，Mg)

圖3 雞形目與雁形目差異顯著元素(Ba，Si)Fig.3 Significant elements of Galliformes and Anseriformes(Ba，Si)

雞形目與雁形目鳥類卵殼元素組成之間存在差異(表2)。雞形目鳥類以陸棲和樹棲為主，食性很雜，主要取食植物，以昆蟲及其他小動(dòng)物為輔[13]。雁形目鳥類屬游禽，在各種水域環(huán)境中棲息，食性多樣，繁殖季節(jié)大部分以魚蝦、甲殼類和軟體動(dòng)物為食，在遷徙和越冬時(shí)，以水草等植物性食物充饑。其中，雁類多數(shù)以水草為食，而各種鴨類因精于潛水，則靠捕魚為食[14]。鳥類卵殼元素的組成及含量可以間接反映雌鳥的營(yíng)養(yǎng)狀況，并可作為評(píng)價(jià)其生存環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)客觀指標(biāo)[7，15-17]。

檢出組成卵殼的15種元素中，平均含量較高的元素有Ca、Mg、P、S、Na、Sr、K，w>100 mg/kg；而Si、Fe、Ba、Zn、Ta、Cu、Al、Ce的w<100 mg/kg，屬于微量元素。雁形目中，斑頭雁和加拿大雁卵殼中Na、Mg元素含量較其他雁形目物種偏高，青頭潛鴨卵殼中S元素較其他雁形目物種偏高；雞形目中，暗腹雪雞卵殼中S、Na、K元素較其他雞形目物種偏高，白鷴卵殼中P元素較其他雞形目物種偏高，這可能與不同物種的采食習(xí)慣有著密切的聯(lián)系。

雞形目與雁形目卵殼元素的組成基本相同，但通過差異分析得出，其中5個(gè)元素表現(xiàn)為差異顯著(0≤P≤0.05)，分別為Mg、K、Ba、Sr及Si。雖然這些元素在卵殼中的含量較少，但它們是機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育及新陳代謝必不可少的因素。Mg、K是生物體的必需元素，缺乏會(huì)引發(fā)心血管疾病、肌肉無力、神經(jīng)紊亂、骨骼發(fā)育不良等癥狀[18]；Ba促進(jìn)脂類消化吸收及膽汁分泌，對(duì)膽固醇有代謝作用[18]；Si參與軟骨和結(jié)締組織中粘多糖的合成，加速動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，但大量攝入會(huì)造成體內(nèi)結(jié)石[18-19]；Sr與Ca、P代謝有密切關(guān)系，過多攝入會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)變形、關(guān)節(jié)粗大并伴有疼痛[19]。卵殼含有98%的結(jié)晶鈣，以碳酸鈣的結(jié)構(gòu)形式存在于卵殼中。其他微量元素在卵殼中的比例也不容忽視，為配合飼養(yǎng)工作，可按元素比例計(jì)算趨勢(shì)，明確各物種所需營(yíng)養(yǎng)情況，以指導(dǎo)生產(chǎn)。保持飼料營(yíng)養(yǎng)水平的均衡對(duì)維持人工養(yǎng)殖動(dòng)物的健康十分重要，特別是與提高動(dòng)物的繁殖率密切相關(guān)。