全 文 ：第 33卷 第 4期 生 态 科 学 33(4): 698−703
2014 年 7 月 Ecological Science Jul. 2014

收稿日期: 2012-07-12; 修订日期: 2012-09-04
基金项目: 国家“863”计划(2012AA10A409); 海洋蟹类产业宁波市科技创新团队项目(2011B81003)
作者简介: 周东(1989—), 男, 汉; 硕士研究生; 研究方向: 环境胁迫对水生生物生理生化影响; E-mail: zdongjiayou@sina.cn
*通信作者: 王春琳, 男, 教授, 研究方向: 水产动物繁育生物学及增养殖技术; E-mail: wangchunlin@nbu.edu.cn

周东, 母昌考, 宋微微, 等. 低盐胁迫对三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活力的影响[J]. 生态科学, 2014, 33(4): 698−703.
ZHOU Dong, MU Changkao, SONG Weiwei, et al. Effects of low salinity stress on the antioxidant enzyme and ATPase activities in
tissues of swimming crab Portunus trituberculatus[J]. Ecological Science, 2014, 33(4): 698−703.

低盐胁迫对三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活
力的影响
周东, 母昌考, 宋微微, 李荣华, 王春琳*
宁波大学 海洋学院, 宁波 315211

【摘要】 设定半致死低盐试验组(盐度 7)和正常对照组(盐度 28)对三疣梭子蟹进行 48h 的胁迫, 检测半致死盐度胁迫下不同
时间点三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活力的变化。结果显示, 随着低盐处理时间的延长, 三疣梭子蟹肝胰腺、鳃、
肌肉中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力均呈下降趋势, 极显著低于对照组(P<0.01), 各组织中 SOD、CAT 活
力大小顺序为肌肉>肝胰腺>鳃; 肝胰腺、鳃中谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽转硫酶(GST)、谷胱甘肽还原酶(GR)、
Na+/K+-ATPase 酶和 Ca2+/Mg2+-ATPase 酶活力也都被抑制, 活力极显著下降(P<0.01); 而对照组在试验期间各组织酶活均较
平稳, 变化不大。试验结论表明, 当盐度下降剧烈, 超出机体耐受范围时, 三疣梭子蟹生理机能被抑制, 酶活力反而下降。

关键词：三疣梭子蟹; 盐度胁迫; 抗氧化酶; ATP 酶
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.04.011 中图分类号：Q958.11; S917.4 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)04-698-06
Effects of low salinity stress on the antioxidant enzyme and ATPase activities
in tissues of swimming crab Portunus trituberculatus
ZHOU Dong, MU Changkao, SONG Weiwei, LI Ronghua, WANG Chunlin*
Marine College of Ningbo University, Ningbo 315211, China
Abstract: We sett semilethal salinity experimental group (salinity 7) and normal contrast group (salinity 28) to stress the Portunus
trituberculatus for 48 hours, then test the changes of the activities of antioxidant enzymes and ATPase in the tissues. The results
show that, with the lowering salinity and the elongation of treated time, the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase
(CAT) in gill, muscle and hepatopancreas are all having a trend of significant decrease (P<0.01). The orders of decrease of the SOD,
CAT in each tissue are muscle>hepatopancreas>gill; the activities of glutathione peroxidase (GPX), glutathione S-transferase
(GST), glutathione reductase (GR), Na+/K+-ATPase, Ca2+/Mg2+-ATPase in hepatopancreas and gill are also be suppressed with a
significant decline (P<0.01). However, the enzymes activities in each issue all stay balanced in the contrast group. The results
indicate that when the salinity varies beyond the tolerance range of the body, the physiological function of the Portunus
trituberculatus will be suppressed and the activation of test enzymes will also be inhibited.
Key words: Portunus trituberculatu; salinity stress; antioxidant enzyme; ATPase.
1 引言
三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus), 俗称梭子
蟹、白蟹, 隶属甲壳纲(Crustacea), 十足目(Decapoda),
梭子蟹科(Portunidae)。其肉质鲜美、营养丰富、经济
价值高, 是中国沿海地区重要的养殖品种[1]。随着梭
4 期 周东, 等. 低盐胁迫对三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活力的影响 699
子蟹养殖业的逐步发展, 河口地区及众多低盐度海
域亟待开发, 开展三疣梭子蟹的耐低盐选育工作对
低盐水域养殖及扩大养殖地域具有重要实际意义。
水体盐度作为一种与渗透压密切相关的环境因
子, 对虾蟹类呼吸代谢、生长、存活及免疫都有显
著影响[2]。水体盐度变化常常引发海洋生物发生相
应的应激反应, 同时伴随大量的活性氧产生而对机
体产生活性氧损害。为此, 生物在长期的进化中形
成了一套抗氧化防御机制, 来防止过量的活性氧对
机体造成的氧化胁迫伤害。该防御机制的酶主要有
超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)、过氧化
氢酶(Catalase, CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione
Peroxidase, GPX)、谷胱甘肽转硫酶 (Glutathione
S-transferase, GST)、和谷胱甘肽还原酶(Glutathione
Reductase, GR), 它们能有效的清除活性氧自由基[3]。
盐度变化同时引起生物体渗透压发生变化, ATP 酶
作为一类在生物机体中广泛分布的膜结合蛋白 ,
有离子运输和提供能量两大主要功能, 对机体渗
透压调节有着重要的作用。耐受范围内的低盐胁
迫对三疣梭子蟹的影响已有一些报道, 但半致死
盐度下三疣梭子蟹体内抗氧化酶的活力变化情况,
还未见报道。
本文以三疣梭子蟹为试验材料, 以半致死盐度
为选择压力, 研究了三疣梭子蟹在经半致死盐度胁
迫后, 与正常对照梭子蟹在肝胰腺、鳃、肌肉的抗
氧化酶和肝胰腺、鳃中 ATP 酶中的差异及变化情况。
以期为三疣梭子蟹日常养殖和耐低盐品系选育提供
一定参考。
2 材料与方法
2.1 试验材料
试验用三疣梭子蟹均采自宁波象山鑫亿鲜活水
产有限公司, 其甲长为(10.8±2.5) cm, 甲宽为(5.3±
1.5) cm, 体重为(8.5±2.0) g。试验用水通过砂滤海水
和曝气自来水按比例进行配制, 水温(23.0±1.0) ℃,
pH(8.0±0.1)。每日换水前先进行新水配制测试, 确保
换水前后水质条件一致, 持续充氧。在 60 cm×50 cm×
40 cm 泡沫箱中经驯养 3 d 后开始试验, 试验条件与
暂养条件一致。
2.2 试验方法
2.2.1 胁迫盐度的选择和试验分组设计
选取健康无伤, 活力良好的三疣梭子蟹 300 只,
分养在泡沫箱中。暂养 3 d 后, 根据预试验的结果,
设置盐度梯度 5, 7, 9, 11, 14 对蟹进行处理。每个梯度
设置 3 个平行, 每 2 h 观察一次, 记录各盐度下 48 h
蟹的死亡数量, 根据记录的死亡个数, 做出 48 h 各
盐度水平下三疣梭子蟹的死亡率曲线, 并且采用直
线内插法计算三疣梭子蟹 48 h 的半致死盐度 LS50
为 7。整个半致死试验过程中, 对照组的存活率高于
90%, 属于正常范围。
据此, 设置半致死低盐试验组(盐度 7)和普通海
水对照组(盐度 28)。两组各选取健康活力好的三疣
梭子蟹 200 只, 经暂养后将试验组梭子蟹水体盐度
直接降至 7, 对照组则继续正常养殖。
2.2.2 样品制备
在试验第 0、2、4、6、10、16、24 和 48 h 取
样, 每次每组随机取 3 只蟹, 于冰上进行快速活体
解剖, 取其肌肉、肝胰腺和后 3 对鳃, 用预冷的生理
盐水(0.8%)冲洗干净, 滤纸吸干后置于 2 mL离心管,
–70 ℃超低温冰箱保存, 于一个月内完成酶活性的
测定。
2.3 指标测定及数据处理
2.3.1 SOD、CAT、GPX、GST、GR、Na+/K+-ATPase、
Ca2+/Mg2+-ATPase 活性指标测定
从 –70℃冰箱中取出组织, 置冰盘内, 取适量
组织称量, 将样品剪碎并加入 9倍体积(W/V)预冷生
理盐水(0.8%), 在玻璃匀浆器中进行冰浴匀浆, 之
后离心(3 000 r, 4 ℃)10 min, 根据需要, 将上清液稀
释后进行酶活力及总蛋白测定。
酶活力测定方法均按南京建成生物工程研究所
提供酶活力测定试剂盒进行, 不同组织蛋白含量测
定采用考马斯亮蓝试剂盒(南京建成)进行。
2.3.2 统计分析
试验所得数据用统计软件 SPSS(Statistical Product
and Service Solutions)13.0 对各试验数据分别进行单
因素方差分析(One-Way ANOVA), 差异显著性以
P<0.05 为标准。数据结果用平均值±标准差(Mean±
SD)表示。
3 结果与分析
3.1 盐度胁迫对 SOD、CAT 活力的影响
试验结果表明(见图 1—2), 在低盐胁迫下, 三
疣梭子蟹肌肉、肝胰腺、鳃组织中 SOD 和 CAT 均呈
700 生 态 科 学 33 卷

图 1 盐度对三疣梭子蟹组织中 SOD 酶活力的影响
Fig. 1 Effect of salinity on activities of SOD in tissues of
swimming crab Portunus trituberculatus

图 2 盐度对三疣梭子蟹组织中 CAT 酶活力的影响
Fig. 2 Effect of salinity on activities of CAT in tissues of
swimming crab Portunus trituberculatus

极显著下降趋势(P<0.01), 酶活力被抑制。SOD 在低
盐处理后前 6 h 内下降较快, 之后下降较为平缓; CAT
在各时间点下降速度无明显变化。肌肉、肝胰腺和鳃中
SOD 均在 16 h 时达到活力最低值; 肌肉、肝胰腺和鳃
中CAT 则分别在 48 h、10 h、48 h 时达到最低值。对
照组各组织 SOD 和CAT 在试验期间变化不大。且各组
织中 SOD、CAT 活力大小顺序为肌肉>鳃>肝胰腺。
3.2 盐度胁迫对 GPX、GST、GR 活力的影响
试验结果表明(见图 3—5), 在对三疣梭子蟹低
盐胁迫后, 其肝胰腺和鳃中的 GPX、GST 和 GR 活
力都极显著降低(P<0.01), 尤其是 GST, 下降较快。
肝胰腺、鳃中 GPX 酶活力达到活力最低值均在 6 h 时;

图 3 盐度对三疣梭子蟹组织中 GPX 酶活力的影响
Fig. 3 Effect of salinity on activities of GPX in tissues of
swimming crab Portunus trituberculatus


图 4 盐度对三疣梭子蟹组织中 GST 酶活力的影响
Fig. 4 Effect of salinity on activities of GST in tissues of
swimming crab Portunus trituberculatus


图 5 盐度对三疣梭子蟹组织中 GR 酶活力的影响
Fig. 5 Effect of salinity on activities of GR in tissues of
swimming crab Portunus trituberculatus
4 期 周东, 等. 低盐胁迫对三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活力的影响 701
GST分别在 10 h、48 h达到最低值; GR则分别在 16 h、
24 h 时活力最低, 且在低盐胁迫 2 h 时, 肝胰腺试验
组的 GR 酶活高于对照组。正常对照组随时间延长
各酶活力变化不大, 表现较为平稳。且肝胰腺中
GPX、GST、GR 活力均大于鳃中活力。
3.3 盐度胁迫对三疣梭子蟹 ATP 酶活力的影响
试验结果表明(见图 6-7), 低盐胁迫下随着处理
时间的延长三疣梭子蟹肝胰腺和鳃中 Na+/K+-
ATPase、Ca2+/Mg2+-ATPase 活力都被抑制(P<0.01)。
Na+/K+-ATPase 下降较快, 而 Ca2+/Mg2+- ATPase 则
稍为平缓。肝胰腺、鳃中的 Na+/K+-ATPase 分别在
4 h、16 h 处有最小值; 肝胰腺、鳃中 Ca2+/ Mg2+-ATPase
活力分别在48 h、24 h达到最低值。且Na+/K+-ATPase
在肝胰腺、鳃中的活力值都大于 Ca2+/Mg2+-ATPase
活力值。对照组中 Na+/K+-ATPase、Ca2+/Mg2+-ATPase
在肝胰腺、鳃中变化均不大。
4 讨论
4.1 盐度胁迫对 SOD、CAT 活力的影响
超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)和
过氧化氢酶(Catalase, CAT)在机体的氧化与抗氧化
平衡中有着重要的作用[4]。他们能有效的减少羟自
由基的形成并清除活性氧自由基, 保护细胞免受损
伤, 维持机体正常生理活动[3]。在清除活性氧的过
程中, SOD 首先催化 O2-歧化为 H2O2 和 H2O, 之后
CAT 再将 H2O2 分解为 H2O 和 O2, 从而有效为机体
解毒[5]。在本研究中, 随着低盐处理时间的延长, 三
疣梭子蟹SOD和CAT活力一直表现下降的趋势, 且


图 6 盐度对三疣梭子蟹组织中 Na+/K+-ATPase 酶活力的影响
Fig. 6 Effect of salinity on activities of Na+/K+-ATPase in
tissues of swimming crab Portunus trituberculatus


图 7 盐度对三疣梭子蟹组织中 Ca2+/Mg2+-ATPase 酶活力
的影响
Fig. 7 Effect of salinity on activities of Ca2+/Mg2+-ATPase
in tissues of swimming crab Portunus trituberculatus

远远低于对照组的酶活水平, 这表明从正常盐度突
变到 7 可能已经超出三疣梭子蟹的耐受范围了。在
耐受盐度变化内, 机体会因氧化应激导致 SOD 和
CAT 出现暂时上升, 而后随着自由基的逐渐清理,
其活性又会缓慢下降, 最后恢复正常[6]。本试验 SOD
和 CAT 在 0—10 h 内下降较快, 而后趋于平缓并处
于较低值, 至试验结束时仍未有回升的迹象。这说
明三疣梭子蟹在低盐胁迫时前 10 h 阶段应激比较强
烈, 10 h 后继续下降并处于低值, 预示着酶活力已经
完全被抑制。当盐度变化超出机体耐受范围时, 过
量产生的活性氧分子会造成机体生理机能的不同程
度损伤, SOD 和 CAT 活力下降。Parihar 等和孔祥会
等的研究也得到了类似的结果[7, 8]。此外, 本研究还
表明, 在低盐胁迫下各组织中 SOD、CAT 活性是有
差异的, 具体为肌肉>肝胰腺>鳃。吴众望等[9]在重金
属离子对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的影响
的研究中认为, 重金属对 SOD 活力影响大小顺序为
肝胰脏>鳃丝。陈宇锋等[10]也得出盐度胁迫下青蟹
(Scylla serrata)肌肉中 SOD 活性均大于肝胰腺中
SOD 活性, 并推断可能是因这两器官所具不同生理
功能造成的。
4.2 盐度胁迫对 GPX、GST、GR 活力的影响
谷胱甘肽过氧化物酶 (Glutathione Peroxidase,
GPX)和谷胱甘肽转硫酶(Glutathione S-transferase,
GST)是一对抗氧化酶, 可以消除机体内的过氧化氢
702 生 态 科 学 33 卷
及脂质过氧化物, 阻断活性氧自由基对机体的进一
步损伤, 是生物体内重要的活性氧自由基清除剂[11]。
在氧化应激时, GPX 以谷胱甘肽(GSH)为底物, 催化
过氧化氢和氢过氧化物分解, 其中过氧化氢被降解为
水(H2O2+2GSH—2H2O+GSSG), 而氢过氧化物则被降
解为醇类物质(ROOH+2GSH—ROH+H2O+GSSG)[12, 13]。
GST 催化还原型谷胱甘肽(GSH)与亲脂性外源物结
合, 进而抑制脂质过氧化物及其衍生物的活力。一
定程度的盐度胁迫会激发 GPX、GST 活力升高, 以
有效应对过氧化氢和脂质过氧化物对机体的胁
迫。本试验中随着低盐胁迫时间的延长, 肝胰腺和
鳃中 GPX、GST 活力下降, 并一直未有上升的趋
势。推断是因盐度下降过低而导致 GPX、GST 活
力被抑制。该结果与 Choi 等对褐牙鲆(Paralichthys
olivaceus)的研究结果类似, 该研究表明, 当盐度
下降到 4 时, GST 活力水平上升, 开始清除活性氧
分子, 但当盐度降到 0 时, 酶的表达水平下降, 并
认为此刻细胞已经受损, 抵御氧化胁迫的能力下
降[14]。而肝胰腺中 GPX 与 GST 大于鳃中活力, 与
其肝胰腺的主要功能是与细胞损伤、氧化胁迫、
解毒等有关[15]。
在抗氧化系统中, 谷胱甘肽(GSH)通过转变成
氧化型谷胱甘肽间接还原过氧化物或直接消除羟自
由基来减少 ROS 过量释放对细胞造成的伤害, 而谷
胱甘肽还原酶(Glutathione Reductase, GR)正是在辅
酶 NADPH 的参与下, 通过催化 GSSG(氧化型谷胱
甘肽)再次向其还原态-GSH 转变, 来保持细胞中高
度稳定的GSH含量和GSH/GSSG比率, 使体内自由
基的清除反应能够持续进行, 进而提高细胞的抗氧
化能力[16-18]。在本试验低盐胁迫下, GR 的变化趋势
与GPX和GST类似, 在整个试验过程中其活力总体
呈下降趋势, 且在低盐胁迫 2 h 时, 肝胰腺试验组的
GR 酶活高于对照组。提示机体在受低盐胁迫初期,
机体 GR 酶活力出现短暂升高, 提高细胞抗氧化能
力, 以图对抗环境盐度变化, 之后活力下降, 其内
环境如 pH、渗透压等发生较大变化, 导致 GPX 和
GST被抑制, GSH消耗较少, 相应的GR活性维持在
较低水平。
4.3 盐度胁迫对 ATP 酶活力的影响
水体盐度变化会引起动物体内渗透压发生变化,
进而引发 ATP 酶活性产生相应的变化。ATP 酶是生
物膜上一种重要的离子调控蛋白, 存在于组织细胞
及细胞器的膜上, 在物质运送、能量转换及渗透压
调节方面具有重要的作用。其中 Na+/K+-ATPase 酶
是组成 Na+/K+泵活力的主要部分, 其特征是参与细
胞内外Na+与K+的主动跨膜转运, 维持细胞内高K+,
细胞外高Na+的离子浓度梯度; 而Ca2+/Mg2+-ATPase
酶是将 Ca2+泵出细胞外, 维持细胞内低 Ca2+水平[8]。
当环境盐度发生改变时, 水产动物会主动调节体内
水分和盐分, 来维持体内环境渗透压平衡。在江山
等对三疣梭子蟹的盐度胁迫试验中发现, 其鳃 Na+/
K+-ATPase 酶活力活呈现先下降, 再上升, 后下降并
趋于平稳的变化趋势[19]。本试验中, Na+/K+-ATPase
和 Ca2+/Mg2+-ATPase 酶的活性在 0—10 h 前下降较
快, 之后下降相对缓慢。这说明 ATP 酶在低盐刺激后
10 h 内应激比较强烈, 之后仍长期处于低盐环境
中, ATP 酶活力已经受到抑制。适当降低水体盐度
可短期激发增强三疣梭子蟹鳃和肝胰腺 ATP 酶活
力, 但如果盐度下降超过其耐受极限后, ATP 活力
反而被抑制。
参考文献
[1] 史会来, 金翀略, 林桂装. 浙江三疣梭子蟹养殖现状[J].
河北渔业, 2010, 7: 39–41.
[2] SANG H M, FOTEDAR R. Growth, survival, haemolymph
osmolality and organosomatic indices of the western king
prawn (Penaeus latisuleatus Kishinouye, 1896) reared at
different salinities[J]. Aquaculture, 2004, 234: 601–614.
[3] SILVA A Z, ZANETTE J, FERRIRA J F. Effects of
salinity on biomarker responses in Crassostrea
rhizophprae (Mollusca, Bivalivia) exposed to diesel
oil[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2005, 62:
376–382.
[4] 王晓杰, 张秀梅, 李文涛. 盐度胁迫对许氏平鮋血液免
疫酶活力的影响[J]. 海洋水产研究, 2005, 26(6): 17–21.
[5] ZHANG K F, ZHANG Z P, CHEN Y. Antioxidant defense
system in animals[J]. Journal of Zoology, 2007, 42(2):
153–16.
[6] WINSTON G W, GIULIO R T. Prooxidant and antioxidant
mechanisms in aquatic organisms[J]. Aquatic Toxicology.
1991, 19: 137–161.
[7] PARIHAR M S, JAVERI T, NEMNANI T. Response of
4 期 周东, 等. 低盐胁迫对三疣梭子蟹组织中抗氧化酶和 ATP 酶活力的影响 703
superocide dismutase, glutathione peroxidase and reduced
glutathione antioxidant defenses in gills of the freshwater
catfish (Heteropneustes fossillis)to short-term elevated
temperature[J]. J. therm. Biol., 1997, 22: 151–156.
[8] 孔祥会, 王贵忠, 李少菁, 艾春香. 低温驯化下锯缘青蟹
肝胰腺的抗氧化效应及 ATPase 活性变化[J]. 中国水产
科学, 2005, 12(6): 708–713.
[9] 吴众望, 潘鲁青, 张红霞. 重金属离子对凡纳滨对虾肝
胰脏、鳃丝和血液 SOD 活力的影响[J]. 应用生态学报,
2005, 16(10): 1962–1966.
[10] 陈宇锋, 艾春香, 林琼武, 徐华, 沈圆虹. 盐度胁迫对锯
缘青蟹血清及组织、器官中 PO 和 SOD 活性的影响[J].
台湾海峡, 2007, 26(4): 569–575.
[11] 马森. 谷胱甘肽过氧化酶和谷胱甘肽转硫酶研究进展[J].
动物医学进展, 2008, 29(10): 53–56
[12] SILVIA L A, SUSANA L, JUAN C, ALBERTO B.
Oxidative stress by acute acetaminophen administration in
mouse liver[J]. Free Radical Biologry & medicine, 1995,
19(3): 303–10.
[13] 王兰, 王定星, 王茜. 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞超微
结构的影响[J]. 解剖学报, 2003, 34(5): 522–526.
[14] CHOI C Y, AN K W, AN M I. Molecualr characterization
and mRNA expression of glutathione peroxidase and
glutathione S-transferase during osmotic stress in olive
flounder (Paralichthys olivaceus)[J]. Comarative Bioche-
mistry and Physiology, 2008, 149: 330–337.
[15] 王咏梅. 自由基与谷胱甘肽过氧化物酶[J]. 解放军药
学学报, 2005, 21(5): 369–371.
[16] SEO J S, LEE K W, RHEE J S. Environmental strseeors
(salinity, heavy metals, H2O2)modulate expression of
glutathione reductase (GR) gene from the intertidal
copepod Tigriopus japonicus[J]. Aquatic Toxicology, 2006,
80: 281–289.
[17] NOCTOR G, FOYER C H. Ascorbate and glutathione:
Keeping active oxygen under control[J]. Annual Review of
Plant Physiology and Plant Molceluar Biology, 1998, 49:
249–279.
[18] LIMA I, MOREIRA S M, OSTEN J R V. Biochemical
responses of the marine mussel Mytilus galloprovincialis to
petrochemical environmental contamination along the
North- western coast of Portugal[J]. Chemosphere, 2007,
66: 1230–1242.
[19] 江山, 许强华. 盐度胁迫对三疣梭子蟹鳃 Na+/K+-ATPase
酶活的影响[J]. 水产学报, 2011, 35(10): 1475–1480.