馬來沙水母和發(fā)形霞水母不同生長階段消化酶活性研究

江玉立，張安琪，王 瑋，楊翠華

(青島海洋科技館，山東青島 266003)

馬來沙水母(Sanderiamalayensis)又稱天草水母，屬刺細胞動物門(Cnidaria)缽水母綱(Scyphozoa)旗口水母目(Semaeostomae)游水母科(Pelagiidae)沙水母屬(Sanderia)，主要分布在我國的東海、南海附近海域，屬暖水性水母[1]。馬來沙水母傘體扁平，外傘部具有刺胞疣狀突起，口腕兩側(cè)緣有許多褶皺，其口腕舒展似絲帶，輕柔飄逸。發(fā)形霞水母(Cyaneacapillata)又稱獅鬃水母，屬刺細胞動物門(Cnidaria)缽水母綱(Scyphozoa)旗口水母目(Semaeostomae)霞水母科(Cyaneidae)霞水母屬(Cyaneidae)，主要分布在黃海南部、東海北部，屬冷水型水母[1]；外傘光滑，沒有刺細胞顆粒。

在廣闊的海洋中，水母的食物來源廣泛，主要是以浮游生物的卵或幼蟲為主，餌料豐富多樣，故其能迅速生長繁殖。水族館中人工飼養(yǎng)因難以模擬海洋環(huán)境生物餌料的多樣性，水母生長環(huán)境相對封閉，導致水母的形態(tài)特征和個體大小與自然界中水母相差較大[2]。消化酶作為一種能夠反映生物消化機能的一項重要指標，其活性的高低可以直接影響水母對營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，對人工飼料的配制和合理投喂具有指導意義[3]。目前關于水母消化酶的研究主要集中在不同條件因子對其消化酶活性的影響[4-6]，但有關馬來沙水母和發(fā)形霞水母不同生長發(fā)育階段消化酶種類和活性的研究鮮見報道。筆者研究了馬來沙水母和發(fā)形霞水母螅狀體、幼體、成體時期體內(nèi)胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，以期為水母養(yǎng)殖過程中飼料營養(yǎng)成分的開發(fā)與合理投喂提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗所用馬來沙水母和發(fā)形霞水母螅狀體、幼體、成體均來源于青島水族館自行繁育。試驗前從附有螅狀體的波紋板中選取大小相近的螅狀體，將其從波紋板中剝離并重新布置在(15±1)℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)燒杯中培養(yǎng)，每天投喂孵化24 h的鹵蟲(Anemia)無節(jié)幼體，10 d后用于試驗。水母幼體飼養(yǎng)于氣泡帶動水流的水浴缸內(nèi)，每天投喂上述鹵蟲無節(jié)幼體，成體飼養(yǎng)于直徑90 cm、體積 100 L的圓形水缸循環(huán)水系統(tǒng)中，試驗所用水母幼體和成體為同一批水母碟狀體發(fā)育而成(表1)，每天投喂人工復合餌料、冰凍糠蝦類、孵化24 h的鹵蟲無節(jié)幼體和海月水母(Aureliaaurita)的混合餌料，試驗前24 h停止投喂。養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)為溶解氧>6.5 mg/L、鹽度30‰、pH 8.0～8.2、亞硝酸鹽<0.02 mg/L、氨氮<0.01 mg/L；馬來沙水母水溫(20.0±0.7) ℃，發(fā)形霞水母水溫(17.0±0.5) ℃。

表1 不同生長階段水母的體重和傘徑

1.2 樣品的制備2種水母螅狀體各測定6組，每組100個螅狀體混合；幼體和成體各測定30組，每組1只水母。分別采集2種水母，用濾紙輕輕吸干體表水分后，對各水母進行稱重，并測量其傘徑，具體規(guī)格見表1，然后將水母置于冰盤上解剖，幼體和成體取口腕和胃絲放入玻璃勻漿器中，螅狀體整個放入玻璃勻漿器中，分別置于冰上勻漿，勻漿后于5 000 r/min 冷凍離心機(0～4 ℃)離心15 min，取上清液后直接測定胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶和淀粉酶活性。

1.3 消化酶的活性測定胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶和淀粉酶活性的測定分別采用上海紀寧實業(yè)有限公司生產(chǎn)的昆蟲胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶的ELISA檢測試劑盒，利用Epoch酶標儀于450 nm波長處測定OD值，其原理、測定方法及酶活性單位定義均參照試劑盒說明書。

1.4 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在IBM SPSS 19.0 Statistics和Excel 2020軟件上進行，對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用Duncan法進行差異顯著性檢驗(α=0.05)。利用Excel軟件繪制圖表，數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標準差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 胃蛋白酶活性比較從2種水母不同生長階段胃蛋白酶活性(圖1)可以看出，馬來沙水母的胃蛋白酶活性在各生長階段均顯著高于發(fā)形霞水母，是發(fā)形霞水母胃蛋白酶活性的1.20 ～7.52倍。在3個生長發(fā)育階段，馬來沙水母的胃蛋白酶活性隨著個體的發(fā)育呈現(xiàn)下降趨勢，而發(fā)形霞水母胃蛋白酶活性隨著個體的發(fā)育呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，變化幅度較小，2種水母胃蛋白酶活性均在螅狀體階段最高。同種水母中，水母螅狀體、幼體和成體之間胃蛋白酶活性差異極顯著(P<0.01)，其中，馬來沙水母螅狀體中胃蛋白酶活性分別是幼體和成體的1.95和3.48倍，發(fā)形霞水母螅狀體中胃蛋白酶活性分別是幼體和成體的6.27 和1.79倍。2種水母在不同生長階段胃蛋白酶活性均存在極顯著差異(P<0.01)。

注：**表示同一生長階段2種水母胃蛋白酶活性差異極顯著(P<0.01)

2.2 纖維素酶活性比較從2種水母不同生長階段纖維素酶活性(圖2)可以看出，在水母相同發(fā)育階段，馬來沙水母的纖維素酶活性均高于發(fā)形霞水母，前者是后者的1.33～4.25 倍；在3個生長發(fā)育階段，馬來沙水母和發(fā)形霞水母的纖維素酶活性隨著個體的發(fā)育均呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，其中，螅狀體中纖維素酶活性最高。同種水母中，馬來沙水母螅狀體、幼體和成體之間纖維素酶活性差異極顯著(P<0.01)，發(fā)形霞水母螅狀體與幼體、成體纖維素酶活性差異極顯著(P<0.01)，而幼體和成體之間差異不顯著(P>0.05)。馬來沙水母螅狀體中纖維素酶活性分別是幼體和成體的7.85和2.18倍，發(fā)形霞水母螅狀體中纖維素酶分別是幼體和成體的6.02和5.33倍。

注：*表示同一生長階段2種水母纖維素酶活性差異顯著(P<0.05)；**表示同一生長階段2種水母纖維素酶活性差異極顯著(P<0.01)

2.3 脂肪酶活性比較從2種水母不同生長發(fā)育階段脂肪酶活性(圖3)可以看出，在水母的螅狀體和幼體階段，馬來沙水母脂肪酶活性均高于發(fā)形霞水母(前者是后者的1.54～2.22倍)，并且具有極顯著差異(P<0.01)；成體階段發(fā)形霞水母脂肪酶活性高于馬來沙水母。馬來沙水母脂肪酶活性隨著個體發(fā)育呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，而發(fā)形霞水母則是呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。同種水母中，螅狀體、幼體和成體之間脂肪酶活性差異極顯著(P<0.01)。發(fā)形霞水母和馬來沙水母脂肪酶在成體階段差異不顯著(P>0.05)。馬來沙水母螅狀體中脂肪酶活性分別是幼體和成體的3.33、5.45倍，發(fā)形霞水母螅狀體中脂肪酶活性分別是幼體和成體的4.82、2.96倍。

注：**表示同一生長階段2種水母脂肪酶活性差異極顯著(P<0.01)

2.4 淀粉酶活性比較從2種水母不同生長階段淀粉酶活性(圖4)可以看出，在水母的螅狀體和成體階段，馬來沙水母淀粉酶活性均高于發(fā)形霞水母，其中馬來沙水母淀粉酶活性分別高出發(fā)形霞水母1.62、2.08倍。馬來沙水母和發(fā)形霞水母隨著個體的發(fā)育淀粉酶活性均呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，且均為螅狀體階段活性最高。2種水母螅狀體和成體階段淀粉酶活性差異極顯著(P<0.01)，幼體階段淀粉酶活性差異不顯著(P>0.05)。

注：**表示同一生長階段2種水母淀粉酶活性差異極顯著(P<0.01)

2.5 幾種消化酶的相關性分析從表2～3可以看出，馬來沙水母螅狀體和成體發(fā)育期間的胃蛋白酶活性與脂肪酶活性均呈顯著正相關；幼體發(fā)育階段胃蛋白酶活性與纖維素酶活性呈顯著正相關；發(fā)形霞水母在螅狀體階段與馬來沙水母幼體發(fā)育階段一樣，胃蛋白酶活性與纖維素酶活性呈顯著正相關，而脂肪酶活性與淀粉酶活性呈極顯著正相關，幼體發(fā)育階段的纖維素酶活性與淀粉酶活性呈極顯著正相關。其余各階段酶活性之間的相關性均不顯著。

表2 馬來沙水母4種消化酶活性的相關性分析

表3 發(fā)形霞水母4種消化酶活性的相關性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 不同水母之間消化酶活性比較消化酶活性是反映水產(chǎn)動物營養(yǎng)生理的重要指標，與水產(chǎn)動物的生長、發(fā)育緊密相關，測定水母各階段消化酶活性有助于配制各個時期的水母餌料組分，從而提高人工養(yǎng)殖效率，降低生產(chǎn)成本。從結(jié)果中可以看出馬來沙水母除了在成體階段的脂肪酶活性和幼體階段的淀粉酶活性低于發(fā)形霞水母，其他發(fā)育階段各消化酶活性普遍高于發(fā)形霞水母，且差異顯著(P<0.05)。該試驗中2種水母不同階段4種消化酶活性之間存在差異，這可能與動物種類、生長階段、飼養(yǎng)溫度等因素相關。桑永明等[7]研究表明消化酶活性對餌料組分含量具有適應性反應，結(jié)合發(fā)形霞水母幼體生長較馬來沙水母緩慢長期飼養(yǎng)經(jīng)驗，在飼養(yǎng)中發(fā)形霞水母幼體可以較早投喂多組分的混合餌料。

有研究表明，溫度對消化酶活性具有顯著影響[6，8]。李煉星等[9]在研究縊蟶(Sinonovaculaconstricta)時發(fā)現(xiàn)溫度的升高使得縊蟶體內(nèi)消化酶活性大大提高。遲艷紅等[5]研究海月水母(Aureliaaurita)時發(fā)現(xiàn)，在一定溫度范圍內(nèi)，海月水母的胃蛋白酶活性隨著溫度的升高而增強。該試驗中馬來沙水母和發(fā)形霞水母的飼養(yǎng)溫度分別為20和17 ℃，在養(yǎng)殖過程中，投喂同樣的餌料，馬來沙水母的生長速率卻高于發(fā)形霞水母，可能是因為馬來沙水母體內(nèi)的消化酶活性高，消化吸收營養(yǎng)成分能力較高，所以生長速率較快。

3.2 水母不同發(fā)育階段消化酶活性比較水母隨著胃囊和口腕的發(fā)育不同，其體內(nèi)的消化酶種類和活性逐漸發(fā)生演變，并在不同發(fā)育階段產(chǎn)生明顯差異。螅狀體階段是水母生長發(fā)育過程中的重要階段，螅狀體通過橫裂產(chǎn)生碟狀體，體內(nèi)需要積累更多的營養(yǎng)物質(zhì)和能量。楊翠華等[10]研究八斑唇腕水母(Rathkeaoctopunctata)時發(fā)現(xiàn)，該水母可以通過螅狀體橫裂生殖和性腺出芽生殖2種方式繁育水母，并且在10 ℃時水母能夠持續(xù)性出芽。王彥濤等[11]研究溫度、投餌頻次對海月水母螅狀體生長和繁殖的影響發(fā)現(xiàn)，在適宜的橫裂溫度內(nèi)，較高的溫度和投喂充足的餌料有利于水母橫裂出更多的碟狀體；適宜橫裂的溫度范圍外，較高的溫度和投喂充足的餌料有利于螅狀體自身繁殖。從該研究結(jié)果可以看出，2種水母體內(nèi)4種消化酶(胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶)活性均在螅狀體階段最高，且與其他各階段差異極顯著(P<0.01)。通常，攝食餌料與消化酶活性有較高的相關性，李世順等[12]研究不同餌料對海蜇幼體消化酶活力影響發(fā)現(xiàn)，投喂鹵蟲無節(jié)幼體可以顯著促進海蜇的生長。鹵蟲無節(jié)幼體卵黃含量較高，干質(zhì)量含有40%以上的粗蛋白和30%左右的脂肪[13]，其氨基酸和脂肪酸含量不僅高，而且比例適當，具有較高的營養(yǎng)價值。但鹵蟲無節(jié)幼體DHA含量幾乎為0，長期單一投喂會影響動物的生長[14-15]，該試驗中孵化的24 h鹵蟲無節(jié)幼體經(jīng)二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等不飽和脂肪酸的強化，從而提高了餌料的營養(yǎng)價值，增強了水母脂肪酶的活性。

胃蛋白酶活性直接反映了水母對餌料中蛋白質(zhì)的消化吸收能力，蛋白質(zhì)的消化能力越高，氮元素排出量越少[16]，所以蛋白酶活性越高，蛋白質(zhì)利用率越充分，可以在一定程度上減少氮元素排放量。在馬來沙水母和發(fā)形霞水母各個生長發(fā)育階段，4種消化酶中胃蛋白酶活性較高，說明在水母生長發(fā)育過程中對蛋白質(zhì)的需求較強。馬來沙水母不同生長階段胃蛋白酶和脂肪酶的活性從大到小依次為螅狀體>幼體>成體，且酶活性在不同階段差異均極顯著(P<0.01)，這與徐革鋒等[17]研究的不同生長階段細鱗鮭(Brachymystaxlenok)消化酶研究結(jié)果相同，說明隨著水母的生長，對蛋白質(zhì)和脂肪的消化能力逐漸減弱，故在成體和幼體階段應適當調(diào)整餌料中蛋白質(zhì)和脂肪的比例。馬來沙水母各生長階段纖維素酶和淀粉酶的活性從大到小依次為螅狀體>成體>幼體，成體階段胃蛋白酶活性相對偏低，較高的淀粉酶和纖維素酶活性可以更高效地利用碳水化合物以滿足生長發(fā)育的能量需求。Le Vay等[18]也研究表明蛋白酶活性隨著體重的增加而減小，而淀粉酶活性下降與體重呈正相關。

發(fā)形霞水母在生長發(fā)育各個階段胃蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶和淀粉酶的活性從大到小依次為螅狀體>成體>幼體。劉玉梅等[19]研究中國對蝦不同發(fā)育時期的胃蛋白酶和類胰蛋白酶活性發(fā)現(xiàn)，各時期消化酶活性為仔蝦<春季成蝦<秋季成蝦，而白曉慧等[20]研究發(fā)現(xiàn)黑尾近紅鮊(Ancherythroculternigrocauda)在成魚期隨著年齡的增長消化酶反而降低，這可能與生物種間差異有關。發(fā)形霞水母從幼體發(fā)育到成體階段，伴隨著消化器官的發(fā)育、攝食數(shù)量的增多、餌料消化吸收率的增高和營養(yǎng)物質(zhì)積累的增多，其體內(nèi)的各種消化酶活性隨之提高，高水平的消化酶活性有利于水母對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收并轉(zhuǎn)化為生長發(fā)育所需要的能量。

與魚、蝦[20-21]的研究相比，馬來沙水母和發(fā)形霞水母各個階段含有的淀粉酶活性較高，前者在水螅體階段體內(nèi)淀粉酶活性高達175.38 U/L。荊冰妍等[22]研究了4種糖作為碳源對凡納濱對蝦生長、腸道消化酶及腸道菌群的影響，認為淀粉和蔗糖是凡納濱對蝦飼料中的適宜糖源。該試驗投喂的人工復合餌料中含α淀粉和活性小麥面筋粉，一方面作為復合餌料的黏合劑，另一方面為水母的運動提供能量。在飼料中添加外援淀粉酶等復合酶制劑，可以彌補內(nèi)源酶的不足，進而提高淀粉利用率，減輕水體負荷，維持水體健康。

3.3 2種水母消化酶之間的正協(xié)同性馬來沙水母螅狀體和成體發(fā)育期間的胃蛋白酶活性與脂肪酶活性均呈顯著正相關；幼體發(fā)育階段胃蛋白酶活性與纖維素酶活性呈顯著正相關；發(fā)形霞水母在螅狀體階段胃蛋白酶活性與纖維素酶活性呈顯著正相關，而脂肪酶活性與淀粉酶活性呈極顯著正相關，幼體發(fā)育階段的纖維素酶活性與淀粉酶活性也呈極顯著正相關。由此可見，水母消化酶之間存在著一定的協(xié)同作用。羅明珠等[23]在研究福壽螺(Pomaceacanaliculata)和田螺(Cipangopaludinachinensis)消化酶時發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶活性與淀粉酶活性存在同步升高或降低的趨勢，與該研究的結(jié)果相似。馬來沙水母和發(fā)形霞水母體內(nèi)消化酶活性的正相關性有利于它們對蛋白質(zhì)、淀粉類、纖維素類、脂肪類等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，這也為餌料各營養(yǎng)物質(zhì)之間合理配比提供了依據(jù)。

水母在不同的生長階段消化酶活性各有不同，今后在養(yǎng)殖過程中，應該根據(jù)各個水母不同生長階段消化酶活性變化，及時調(diào)整餌料中蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和纖維素的比例，投喂合適的餌料以及需要搭配合適的營養(yǎng)成分，提高餌料利用率，以期獲得更好的飼養(yǎng)個體。