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MS-222和丁香酚对四川华吸鳅耗氧率和排氨率的影响

陈小江 熊俐灵 吴建顾 亓鲁 王权

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MS-222和丁香酚对四川华吸鳅耗氧率和排氨率的影响

    作者简介: 陈小江 (1981—),男,硕士,副教授,从事渔业资源保护与利用研究。E-mail: cq_cxj@126.com;
    通讯作者: 王权, wangquan20142015@126.com
  • 中图分类号: S 917.4

Effects of anesthetic MS-222 and eugenol on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of Sinogastromyzon szechuanensis

    Corresponding author: Quan WANG, wangquan20142015@126.com
  • CLC number: S 917.4

  • 摘要: 为提高四川华吸鳅 (Sinogastromyzon szechuanensis) 生产选育与运输中的成活率,文章采用密闭静水法,研究了在水温 (18±0.5) ℃下不同质量浓度MS-222和丁香酚对体质量为 (2.029±0.26) g的四川华吸鳅的麻醉效果,探讨了MS-222和丁香酚这2种麻醉剂对其耗氧率、排氨率及氧氮比 (Oxygen-nitrogen ratio, O/N) 的影响。结果显示,1.5 mg·L−1的MS-222或24 mg·L−1的丁香酚可显著降低四川华吸鳅的耗氧率和排氨率 (P<0.05),耗氧率和排氨率均随MS-222浓度升高而降低,随丁香酚浓度升高而先升后降。在这2种麻醉剂胁迫下,当水温为14~26 ℃时,四川华吸鳅的耗氧率和O/N 均随温度的升高而上升,O/N为8.0−19.4,不同温度组间的耗氧率和排氨率差异极显著 (P<0.01)。结果表明,MS-222质量浓度为1.5 mg·L−1或丁香酚质量浓度为24 mg·L−1时可使四川华吸鳅进入麻醉剂Ⅱ期 (镇静期),可推荐为活鱼运输麻醉剂量,且以低温为宜。
  • 图 1  MS-222和丁香酚对四川华吸鳅耗氧率和排氨率的影响

    Figure 1.  Effects of MS-222 and eugenol on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of S. szechuanensis

    图 2  麻醉胁迫下四川华吸鳅耗氧率和排氨率与水温相关性分析

    Figure 2.  Correlation analysis of oxygen consumption rate and ammonia excretion rate with water temperature for S. szechuanensis under anesthesia stress

    表 1  四川华吸鳅麻醉程度的分期

    Table 1.  Stages of anaesthesia of S. szechuanensis

    麻醉程度分期
    Stage of anaesthesia
    行为特征
    Behavior characteristics
    Ⅰ期 (应激期)
    Stage I (Stress stage)
    对刺激反应明显,游动活跃,乱窜,呼吸频率增加。
    Ⅱ期 (镇静期)
    Stage II (Sedation stage)
    对刺激反应降低,吸附在瓶壁,有时头会伸向水面,呼吸频率略下降。
    Ⅲ期 (中度麻醉期)
    Stage III (Mild anesthetic stage)
    对触觉反应较迟钝,趴在瓶底,呼吸频率进一步降低。
    Ⅳ期 (深度麻醉期)
    Stage IV (Deep anesthetic stage)
    完全失去游泳能力,对触觉无反应,仰卧于瓶底,呼吸频率急剧下降,鳃盖微动,转入清水后可复苏。
    Ⅴ期 (死亡期)
    Stage V (Death stage)
    鳃盖完全停止张合,转入清水后无法复苏。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-25
  • 录用日期:  2020-03-04
  • 网络出版日期:  2020-08-06
  • 刊出日期:  2020-08-05

MS-222和丁香酚对四川华吸鳅耗氧率和排氨率的影响

    作者简介:陈小江 (1981—),男,硕士,副教授,从事渔业资源保护与利用研究。E-mail: cq_cxj@126.com
    通讯作者: 王权, wangquan20142015@126.com
  • 江苏农牧科技职业学院,江苏 泰州 225300

摘要: 为提高四川华吸鳅 (Sinogastromyzon szechuanensis) 生产选育与运输中的成活率,文章采用密闭静水法,研究了在水温 (18±0.5) ℃下不同质量浓度MS-222和丁香酚对体质量为 (2.029±0.26) g的四川华吸鳅的麻醉效果,探讨了MS-222和丁香酚这2种麻醉剂对其耗氧率、排氨率及氧氮比 (Oxygen-nitrogen ratio, O/N) 的影响。结果显示,1.5 mg·L−1的MS-222或24 mg·L−1的丁香酚可显著降低四川华吸鳅的耗氧率和排氨率 (P<0.05),耗氧率和排氨率均随MS-222浓度升高而降低,随丁香酚浓度升高而先升后降。在这2种麻醉剂胁迫下,当水温为14~26 ℃时,四川华吸鳅的耗氧率和O/N 均随温度的升高而上升,O/N为8.0−19.4,不同温度组间的耗氧率和排氨率差异极显著 (P<0.01)。结果表明,MS-222质量浓度为1.5 mg·L−1或丁香酚质量浓度为24 mg·L−1时可使四川华吸鳅进入麻醉剂Ⅱ期 (镇静期),可推荐为活鱼运输麻醉剂量,且以低温为宜。

English Abstract

  • 水产动物运输、生产中可用的麻醉剂类型较多,以MS-222和丁香酚最为常见,其作用机理是经鳃丝或体表转入鱼体,抑制小脑皮质,继而作用于基底神经节与小脑,最后抵达脊髓[1]。相关研究表明,MS-222、丁香酚等麻醉剂可降低绝大多数水产动物的耗氧率和排氨率[2-10],但鱼类和虾类对麻醉剂的耐受程度不同,虾类比鱼类更耐受MS-222,而克氏原螯虾 (Procambarus clarkii)、罗氏沼虾 (Macrobrachium rosenbergii)、日本对虾 (Penaeus japonicus) 基本无法被麻醉[11]

    四川华吸鳅 (Sinogastromyzon szechuanensis) 隶属于平鳍鳅科、华吸鳅属,分布于我国长江上游各支流和西南丘陵地区的急流中,以藻类、摇蚊幼虫和其他水生无脊椎动物为食,成鱼全长约8~10 cm[12]。该鱼肉味鲜美,深受消费者喜爱。然而,因过度捕捞及栖息环境被破坏,其种群资源锐减[13-15],已被我国西南各省列为重点保护对象,重庆市人民政府将其列入重点保护鱼类 (渝府发〔1999〕65号)。2011年四川华吸鳅被列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录 (IUCN Red List of Threatened Species),并指出其主要威胁是水坝和农业污染[16]。目前关于四川华吸鳅的研究多侧重于资源调查[17-18]、生物学习性[19-22]、繁殖活动[23]、早期发育[24]、线粒体全基因组及系统发育分析[25]等方面。开展人工繁殖及大规模放流首先要降低运输死亡率,因此,选用合适的麻醉剂及剂量是提高成活率、挽救野生水生动物的关键环节。本研究首次探讨2种麻醉剂对四川华吸鳅耗氧率、排氨率及氧氮比 (Oxygen-nitrogen ratio, O/N) 的影响,为该鱼选择合适的麻醉剂、减少生产选育和运输中的伤害、提高成活率,并为其呼吸生理学研究提供基础资料。

    • 2017年10月—2018年9月,陆续从四川沱江水系内江市市中区段捕捞野生四川华吸鳅,充氧包装快递运输至江苏 (运输成活率由最初100%死亡到后期经麻醉剂低温运输达85%以上),经室内循环水养殖驯化 (成活率由最初20%到后期90%以上)。2018年10月正式开始试验,挑选规格较均匀、体质量 (2.029±0.26) g、全长 (5.01±0.15) cm、驯化1个月以上的健康四川华吸鳅300 尾,试验用水为曝气充分的自来水,初始溶解氧 (Dissolved oxegen, DO) 质量浓度为 (11.18±0.1) mg∙L−1、水温为 (18±0.5) ℃ (不同温度试验除外)、pH为7.6±0.1。

      试验装置参照文献[26]。选2.5 L的玻璃三角瓶做呼吸室,辅以保鲜膜、橡皮筋自制密封静水呼吸仪。封口时保鲜膜紧贴液面不留气泡,以恒温水槽控温,误差控制在±0.5 ℃。暂养池水温用柏卡乐PTC外置双数显电子恒温加热器控制。

      麻醉剂MS-222 (纯度99%) 和丁香酚购于江西金源天然香料有限公司。麻醉剂母液配制方法参考庄平等[3],为降低应激反应,将MS-222与碳酸氢钠 (NaHCO3) 按1∶1质量比混合溶于水;丁香酚与乙醇按1∶5质量比混匀后溶于水。母液冷藏于冰箱,临用时再稀释成使用液。

    • 根据预试验结果,设置MS-222的质量浓度梯度为1.5、3.0、4.5、6.0和7.5 mg∙L−1;丁香酚的质量浓度梯度为6、12、18、24和30 mg∙L−1。每个锥形瓶放5尾四川华吸鳅,每个浓度设置3个平行。设置1个对照组 (无麻醉剂,有鱼) 和1个空白组 (呼吸室无鱼无麻醉剂,用于测定不同温度下初始DO),水温为 (18±0.5) ℃。

      试验前试验鱼禁食24 h,迅速将鱼移入试验瓶,利用虹吸法将导管插入试验瓶,加对应麻醉剂浓度的试验用水 (定量移取麻醉剂母液于5 L聚乙烯桶,用曝气后的自来水经导管插入箱底,缓缓注满,加盖时避免气泡产生,颠倒摇匀,对照组用水同样操作),首瓶溢出不用,用保鲜膜封口避免出现气泡,放置于恒温水槽,避免光线直射。呼吸试验持续2 h (固定时间9:00—11:00)。试验结束将瓶内上下颠倒混匀后,用橡胶导管插入三角瓶底部,利用虹吸法采集水样。DO的测定参照GB 7489—87,水质铵的测定参照GBT 7479—87。采集完水样后将未麻醉的鱼快速麻醉,再用滤纸吸干水分称其体质量 (精确至0.001 g),用两脚器和直尺量其体长 (精确至0.1 cm),然后放入清水复苏。

      根据四川华吸鳅在麻醉剂溶液中的行为特征,参考刘长琳等[1]将四川华吸鳅的麻醉程度划分为5个时期 (表1)。

      麻醉程度分期
      Stage of anaesthesia
      行为特征
      Behavior characteristics
      Ⅰ期 (应激期)
      Stage I (Stress stage)
      对刺激反应明显,游动活跃,乱窜,呼吸频率增加。
      Ⅱ期 (镇静期)
      Stage II (Sedation stage)
      对刺激反应降低,吸附在瓶壁,有时头会伸向水面,呼吸频率略下降。
      Ⅲ期 (中度麻醉期)
      Stage III (Mild anesthetic stage)
      对触觉反应较迟钝,趴在瓶底,呼吸频率进一步降低。
      Ⅳ期 (深度麻醉期)
      Stage IV (Deep anesthetic stage)
      完全失去游泳能力,对触觉无反应,仰卧于瓶底,呼吸频率急剧下降,鳃盖微动,转入清水后可复苏。
      Ⅴ期 (死亡期)
      Stage V (Death stage)
      鳃盖完全停止张合,转入清水后无法复苏。

      表 1  四川华吸鳅麻醉程度的分期

      Table 1.  Stages of anaesthesia of S. szechuanensis

    • 依据1.2.1麻醉效果 [Ⅱ期 (镇静期)],选择质量浓度为6.0 mg∙L−1的MS-222、质量浓度为24 mg∙L−1的丁香酚开展麻醉胁迫下不同温度对四川华吸鳅耗氧率及排氨率的影响试验。设置温度梯度为14、20和26 ℃的水箱,用智能加温设备控制其温度。每组水箱放置12个2.5 L锥形瓶 (呼吸室),其中MS-222、丁香酚、对照组、空白组各3个。待呼吸室水温达到设定温度后,放入同温度组暂养池各5尾 (暂养池水温提前每天增加2 ℃,逐步提高至试验温度),其他方法与1.2.1相同。

    • 耗氧率、排氨率、O/N计算公式如下:

      $ {R_{{\rm{oc}}}} = \frac{{1\;000 \times \left( {{C_0} - {C_1}} \right) \times V}}{{W \times T}} $

      $ {R_{{\rm{am}}}} = \frac{{1\;000 \times \left( {{{C_0\!\!{'}}} - {{C_1\!\!{'}}}} \right) \times V}}{{W \times T}} $

      $ {\rm{O}}/{\rm{N}} = {R_{{\rm{oc}}}}/{R_{{\rm{am}}}} $

      式中Roc为耗氧率 [μg∙(g∙h)−1];Ram为排氨率 [μg∙(g∙h)−1];C0C1分别代表试验结束后对照组和试验组DO质量浓度 (mg∙L−1);${{{C}_0\!\!{'}}}$${{{C}_1\!\!{'}}}$分别代表试验结束后对照组和试验组DO质量浓度 (mg∙L−1),V为呼吸室实际盛水体积 (L);W为试验鱼体质量 (g);T为试验时间 (h)。

    • 所得数据采用Excel 2010和SPSS 25.0软件进行处理,组间差异采用Duncan's多重比较,统计值以“平均值±标准差 ($ \overline X\pm {\rm{SD}} $)”表示。将温度分别与耗氧率、排氨率进行回归分析,得到回归方程模型。

    • 随着MS-222质量浓度的升高,四川华吸鳅耗氧率和排氨率均呈下降趋势 (图1-a)。经单因素方差分析,当MS-222质量浓度为1.5 mg∙L−1时,耗氧率及排氨率明显低于对照组 (P<0.05),鱼吸附在玻璃壁或瓶底,呼吸频率较对照组稍高,但差异不显著 (P>0.05);当MS-222质量浓度达7.5 mg∙L−1时,较低剂量组的耗氧率和排氨率显著降低,呼吸频率较对照组明显下降 (P<0.05),但部分鱼的腹部朝上,静仰或趴于瓶底,肌肉松弛。O/N介于11.25~14.70,各组差异不显著 (P>0.05)。

      图  1  MS-222和丁香酚对四川华吸鳅耗氧率和排氨率的影响

      Figure 1.  Effects of MS-222 and eugenol on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of S. szechuanensis

    • 随着丁香酚质量浓度升高,四川华吸鳅耗氧率和排氨率均呈先增加后下降的趋势 (图1-b)。经单因素方差分析,当丁香酚质量浓度为12 mg∙L−1时,耗氧率及排氨率明显高于对照组 (P<0.05),呼吸频率高于对照组 (P<0.05),鱼吸附在玻璃壁或瓶底;当丁香酚质量浓度达24 mg∙L−1时,耗氧率和排氨率均明显降低,呼吸频率较对照组明显降低 (P<0.05);当丁香酚质量浓度达30 mg∙L−1时,耗氧率和排氨率进一步下降,但与24 mg∙L−1组相比差异不显著 (P>0.05),部分鱼的腹部朝上,静仰或趴于瓶底,肌肉松弛。O/N介于11.30~13.00,各组差异不显著 (P>0.05)。

    • 当水温为14~26 ℃时,对照组、MS-222 (6.0 mg∙L−1) 组和丁香酚 (24 mg∙L−1) 组四川华吸鳅耗氧率和排氨率随温度升高而增加 (R2>0.99,图 2)。经单因素方差分析,不同试验组3个温度梯度间的耗氧率和排氨率均存在极显著差异 (P<0.01)。当水温为14 ℃时,MS-222组耗氧率和排氨率分别是对照组的67.76%和82.65%,丁香酚组的耗氧率和排氨率分别是对照组的84.76%和81.13%;当水温为26 ℃时,MS-222组耗氧率和排氨率分别是对照组的48.97%和68.59%,丁香酚组的耗氧率和排氨率分别是对照组的61.52%和81.60%。麻醉剂组和对照组的O/N均随着温度的升高而增加,同温度下麻醉胁迫组的O/N低于对照组,但差异不显著 (P>0.05)。

      图  2  麻醉胁迫下四川华吸鳅耗氧率和排氨率与水温相关性分析

      Figure 2.  Correlation analysis of oxygen consumption rate and ammonia excretion rate with water temperature for S. szechuanensis under anesthesia stress

    • 水生动物代谢过程中吸入氧气 (O2)、排出二氧化碳 (CO2) 和氨 (NH3),受环境因素和非环境因素的影响[27]。通过耗氧率和排氨率可直接或间接反映代谢状况和生理状况,掌握其呼吸和排泄特点可为生理学研究提供基础资料。在生产选育和运输中,使用一定量的麻醉剂可降低耗氧率、减少CO2和氨氮 (NH3-N) 的排放,降低应激伤害,在Ⅱ期 (镇静期) 操作和运输中有利于提高成活率[28]。受试水生动物品种、个体大小和水温、DO不同均会对麻醉效果有一定影响。

      本研究发现,四川华吸鳅经不同浓度MS-222、丁香酚处理后,其耗氧率和排氨率均明显降低。当丁香酚质量浓度为12 mg∙L−1时,耗氧率和排氨率均较对照组高(P<0.05),这与庄平等[3]用丁香酚对中华鲟 (Acipenser sinensis) 幼鱼的试验结果一致,其主要原因是麻醉剂产生的胁迫应激效应使呼吸代谢增强,但MS-222组未发现有耗氧率和排氨率先升高再降低的现象,试验组均较对照组低 (P<0.05)。当MS-222质量浓度为1.5 mg∙L−1、丁香酚质量浓度为24 mg∙L−1时,均可使四川华吸鳅进入麻醉Ⅱ期,显著降低其耗氧率和排氨率,其中MS-222组耗氧率降低42.1%,排氨率降低61.9%;丁香酚组耗氧率降低15.4%,排氨率降低11.7%。张健东等[5]用麻醉剂MS-222对尼罗罗非鱼 (Oreochroms mossambcus) 幼鱼进行试验,发现30 mg∙L−1的MS-222组比对照组耗氧率显著降低40.5%,排氨率降低42.8%。徐滨等[11]用质量浓度为100 mg∙L−1的MS-222对克氏原螯虾未实现麻醉效果,其耗氧率和排氨率与对照组均无显著差异 (P>0.05),但丁香酚的麻醉效果与本研究类似,即随着浓度增加,耗氧率和排氨率先升后降,当丁香酚质量浓度为40 mg∙L−1时耗氧率和排氨率均显著下降。冯广朋等[29]用丁香酚麻醉平均体质量为1.44 g西伯利亚鲟 (A. baeri),2~4 mg∙L−1组耗氧率显著高于对照组,8~30 mg∙L−1组显著低于对照组。王文豪等[7]对体质量为130 g的大口黑鲈(Micropterus salmoides) 幼鱼模拟运输试验,当MS-222与丁香酚质量浓度分别为50和10 mg∙L−1时,幼鱼始终保持在麻醉Ⅱ期。本研究发现,四川华吸鳅进入麻醉Ⅱ期所需的MS-222浓度较其他种类要低,说明其对MS-222比其他种类敏感,但有关MS-222对四川华吸鳅的药物残留及麻醉安全性还有待进一步研究。

    • 唐道军等[30]研究发现,温度的升高会增强黑鱾 (Girella melanichthys) 幼鱼基础代谢和活动代谢,导致耗氧率和排氨率增加。大多数贝类的耗氧率、排氨率随着温度升高而增加,但超过耐受温度范围后会下降。对毛蚶 (Scapharca subcrenata)[31]、加州扁鸟蛤 (Clinocardium californiense)[32]和大竹蛏 (Solen grandis)[33]的研究显示,高温会引起生理功能紊乱而导致耗氧率、排氨率下降。

      本研究发现,当水温为14~26 ℃时,麻醉组和对照组的四川华吸鳅的耗氧率和排氨率均随温度升高而增加,相同温度条件下,经麻醉胁迫后耗氧率和排氨率均显著低于对照组 (P<0.05)。本研究结果与中华鲟幼鱼[3]、斑石鲷 (Oplegnathus punctatus)[34]、梭鲈 (Lucioperca lucioperca) 幼鱼[35]、黄鳝 (Monopterus albus)[36]的结果相似。麻醉剂和温度对四川华吸鳅的耗氧率和排氨率均有显著影响,在适温范围内,温度越高,MS-222的抑制作用较对照组更强 (P<0.05);相比丁香酚组,MS-222组的耗氧率和排氨率更低,但差异不显著 (P>0.05)。因此,在四川华吸鳅生产选育和运输过程中,在适宜温度范围内,低温操作或使用麻醉剂可抑制其呼吸代谢。

    • O/N是动物代谢过程中一个重要生理指标,能推测生物体代谢中所消耗能源物质的化学本质。当能源供给全为蛋白质时,其O/N约7;当能源供给为蛋白质和脂肪氧化时,O/N约24;当能源供给为脂肪或碳水化合物时,O/N则无穷大[2]。本研究中,当水温为(18±0.5) ℃时,不同质量浓度组MS-222的O/N介于11.25~14.70,不同质量浓度组丁香酚的O/N介于11.30~13.00,但各组差异均不显著,表明麻醉剂并未明显改变其主要供能物质——蛋白质。庄平等[3]对中华鲟幼鱼麻醉试验得出,随着麻醉剂浓度的增加,O/N降低,这与本试验结果不同。张健东等[5]对尼罗罗非鱼的麻醉试验指出,O/N与麻醉剂浓度相关性不显著,与本研究一致。当水温为14~26 ℃时,四川华吸鳅的O/N介于8.0~19.4,且随着温度升高而增加,这一结果与庄平等[3]的结论一致,表明升温会导致能源由以蛋白质为主转为蛋白质利用率下降,而脂肪和碳水化合物利用率则相对增加。

    • 当水温为 (18±0.5) ℃、MS-222质量浓度为1.5 mg∙L−1、丁香酚质量浓度为24 mg∙L−1时可使四川华吸鳅进入麻醉Ⅱ期,其耗氧率和排氨率均显著降低 (P<0.05),生产运输中可作为推荐剂量。四川华吸鳅的能源代谢以蛋白质为主,麻醉剂浓度对其影响不明显,当水温介于14~26 ℃,随着水温升高,其耗氧率和排氨率均显著增加,能源由以蛋白质为主转为蛋白质利用率下降,脂肪和碳水化合物利用率相对增加。在麻醉剂胁迫下,对其脂肪和碳水化合物的利用有一定的抑制作用。在适宜温度范围内,建议尽量选择低温或使用麻醉剂进行四川华吸鳅的养殖生产及运输操作。

参考文献 (36)

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