ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2007, том 47, № 1, с. 121-124
КРАТКИЕ ^^^^^^^^^^^^^^ СООБЩЕНИЯ
УДК 597.554.3.591.133:577.15
АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ТРЕХ МОРФО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМ АЛТАЙСКОГО ОСМАНА OREOLEUCISCUS POTANINI ИЗ ОЗ. НОГОН-НУР (КОТЛОВИНА БОЛЬШИХ ОЗЕР, МОНГОЛИЯ)
© 2007 г. И. Л. Голованова*, В. В. Кузьмина*, Ю. Ю. Дгебуадзе**, Ю. В. Слынько*
* Институт биологии внутренних вод РАН - ИБВВ, Борок Ярославской области ** Институт проблем экологии и эволюции РАН - ИПЭЭ, Москва * E-mail: golovan@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 12.04.2006 г.
Алтайские османы рода Oreoleuciscus (Сурйп-idae) - самые многочисленные обитатели водоемов Центрально-Азиатского бессточного бассейна западной Монголии. Ранее на основе анализа образа жизни и морфологии среди алтайских османов, населяющих водоемы Монголии, было выделено несколько морфо-экологических типов или форм, часть из которых были ранее описаны как виды (Дгебуадзе, 1982; Баасанжав и др., 1983; Борисовец и др., 1985). В частности, в низовьях р. Кобдо (оз. Ногон-Нур) были описаны три формы алтайского османа Потанина Oreoleuciscus ро-tanini, условно называемые "растительноядной", "острорылой" и "рыбоядной" (Баасанжав и др., 1983). Несмотря на наличие большого числа промежуточных особей, рыбы этих форм во взрослом состоянии дифференцируются по морфологическим признакам, характеру распределения в водоеме и спектрам питания (Баасанжав и др., 1983, 1985). Основу питания взрослых особей всех трех форм составляют харовые водоросли, однако в пищевом спектре представителей растительноядной формы сравнительно высока доля личинок и имаго насекомых; другие группы водных организмов, в том числе и рыбы, представлены в меньшей степени. В пище османов острорылой формы в значительных количествах присутствуют планктонные водоросли и беспозвоночные, у рыбоядной формы - рыба (османы, иногда гольцы Ortrias sp.). При этом молодь османа питается в основном планктонными организмами, в пищевом комке молоди растительноядной формы значительна доля бентических организмов, составляющих по массе от 16 до 53% (Баасанжав и др., 1985).
Совершенно очевидно, что в процессе морфо-экологической диверсификации алтайских османов существенную роль играет выбор теми или иными особями определенных кормовых организмов. При этом возникает вопрос, - существуют ли различия в активности пищеварительных
ферментов, расщепляющих белковые и углеводные компоненты пищи в кишечнике алтайских османов разных форм на разных стадиях онтогенеза? Наличие определенных пищевых предпочтений на фоне широкого спектра питания (от ха-ровых водорослей до рыб) у представителей этой весьма изменчивой группы позволяет предполагать существование адаптаций ферментных систем пищеварительного тракта к биохимическому составу пищи. Однако данные, касающиеся активности пищеварительных ферментов, расщепляющих важнейшие пластические и энергетические компоненты пищи в кишечнике алтайских османов, в доступной нам литературе отсутствуют.
Цель настоящей работы состояла в определении активности пищеварительных гидролаз (кар-богидраз и протеиназ) в слизистой оболочке кишечника трех форм алтайских османов из монгольского озера Ногон-Нур.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материал собран в ходе полевых исследований ихтиологического отряда совместной Российско-Монгольской комплексной биологической экспедиции РАН и АНМ в конце августа 2004 г. на оз. Ногон-Нур, входящем в систему озер Хара-Ус-Нур - Хара-Нур - Дургун-Нур низовьев р. Кобдо (западная Монголия). Исследованы неполовозрелые и половозрелые особи растительноядной (масса 56 ± 3.0 и 116.4 ± 7.0 г), острорылой (17.3 ± 1.3 и 109 ± 11 г) и рыбоядной форм (116 ± 14 и 589 ± 30 г) алтайского османа Потанина. Проверку сетных уловов (размер ячеи от 10 до 55 мм) и отбор особей для биоанализа проводили каждые 8 ч. Кишечники рыб изымали сразу после поимки, очищали от содержимого и замораживали в жидком азоте. Дальнейший анализ проводили в лабораторных условиях. Всего проанализировано 9 особей растительноядной формы, 10 острорылой и 10 рыбоядной формы.
II Компонента: 23.58 % 4
3
2
1
0
-1
2
-3
(a)
о15
о 6
о18 3
5 о4
1
о2
! 13 1 о 16 о
|°4 ° 17
_I
4
-4 -3 -2 -1 0 1
I Компонента: 56.00 %
II Компонента: 34.23 % 4
3
2
1
0
1
2
-3
(б)
о9 12 о 11 °8°о16 о10
130 о7 о 15
3 1 ° 04 18
62
1 5 17 о 14
4
-4 -3 -2 -1 0 1
I Компонента: 46.99 %
2
3
2
3
Рис. 1. Распределение особей трех морфо-экологических форм алтайского османа Oreoleuciscus potanini из оз. Ногон-Нур в пространстве главных компонент по совокупности значений активности четырех групп пищеварительных ферментов: а - молодь, б - половозрелые особи. 1-6 - рыбоядная форма, 7-12 - острорылая форма, 13—18 - растительноядная форма.
Для приготовления ферментативно-активных препаратов слизистую оболочку кишечника снимали пластмассовым скребком и при помощи стеклянного гомогенизатора готовили суммарные гомогенаты от 2-9 рыб с использованием охлажденного до 2-4°С раствора Рингера для холоднокровных животных (110 ммоль NaCl, 1.9 ммоль KCl, 1.3 ммоль CaCl2, pH 7.4) в соотношении 1 : 9. Затем гомогенат дополнительно разводили тем же раствором Рингера в 2-10 раз. В качестве субстратов использовали растворимый крахмал (1.8%), сахарозу (50 мМ), казеин (1%) и гемоглобин (1%), приготовленные на том же растворе Рингера. Инкубацию ферментативно-активных препаратов и субстратов проводили при температуре 20°С и рН 7.4 в течение 30-60 мин.
Анализ ферментативной активности осуществляли дифференцированно по группам молоди и половозрелых рыб для каждой морфо-экологической формы. Общую амилолитиче-скую активность (ОАА - суммарную активность а-амилазы КФ 3.2.1.1, глюкоамилазы КФ 3.2.1.3 и ферментов группы мальтаз КФ 3.2.1.20), а так-
же активность сахаразы КФ 3.2.1.48 оценивали модифицированным методом Нельсона (Уголев, Иезуитова, 1969). Гемоглобинлитическую активность (ГАП, преимущественно химотрипсин КФ 3.4.21.1) и казеинлитическую активность (КАП, преимущественно трипсин КФ 3.4.21.4) протеи-наз определяли методом Ансона (Anson, 1938) в некоторой модификации. Количество продуктов реакции (гексоз в случае карбогидраз и тирозина в случае протеиназ) определяли при помощи фо-тоэлектроколориметра КФК-2 (длина волны 587 нм). Активность ферментов в суммарных пробах слизистой оболочки кишечника определяли в 5 повторностях и выражали в микромолях продуктов реакции, образующихся за 1 мин инкубации ферментативно-активного препарата и субстрата в расчете на 1 г влажной массы ткани (мкмоль/г • мин). Результаты обработаны статистически с использованием блоков дисперсионного и многомерного анализа программного пакета Statistica 6.0 (Sokal, Rohlf, 1995).
АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ
123
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сравнение молоди трех форм алтайского османа по совокупности активности сахаразы, ОАА, КАП и ГАП в слизистой оболочке кишечника свидетельствует о том, что наибольшими отличиями характеризуется острорылая форма, тогда как рыбоядная и растительноядная почти не различаются, особенно по первой компоненте (рис. 1а). Отсутствие дифференциации рыбоядной и растительноядной форм обусловлено сходством в уровне активности большинства исследованных ферментов. Основной вклад в формирование отличий острорылой формы вносит достоверно более высокая активность сахаразы и КАП по сравнению с молодью двух других форм. Наблюдаемые различия в уровне активности исследованных ферментов, по всей вероятности, могут быть связаны с различиями в спектре и биохимическом составе объектов питания у представителей трех форм алтайского османа.
У взрослых особей алтайского османа, в отличие от молоди, по совокупности активности всех исследованных пищеварительных ферментов в отдельный кластер выделяются особи рыбоядной формы (рис. 16). Эти различия обусловлены более низкой (в 6 раз) активностью сахаразы и более высокими (в 1.2 раза) значениями КАП у половозрелых особей рыбоядной формы по сравнению с представителями растительноядной и острорылой форм (р < 0.05). При этом статистически значимых различий в уровне ОАА и ГАП у представителей трех форм османа не установлено. Соотношение активности ферментов цепи карбогидраз и протеиназ может свидетельствовать об уменьшении доли углеводов и возрастании роли белка в пище у представителей рыбоядной формы. Подтверждением этому служит и более высокое значение коэффициента КАП/ОАА у рыбоядной (1.57) по сравнению с острорылой (1.42) и растительноядной (1.22) формами османа. Сравнение половозрелых особей растительноядной и острорылой форм не выявило значимых различий в уровне активности исследованных ферментов (р > 0.05), что может свидетельствовать о сходстве спектров питания представителей указанных морфоэкологических форм османа.
Активность карбогидраз и протеиназ в кишечнике алтайских османов близка таковой других представителей сем. Cyprimdae (Уголев, Кузьмина, 1993). Показатель соотношения активности протеиназ и карбогидраз, традиционно оцениваемый по отношению КАП/ОАА, как у молоди, так и у половозрелых особей всех трех исследованных форм османа превышает 1 (1.22-1.94), что свидетельствует о более значительной роли белковых компонентов пищи по сравнению с углеводными.
я ч о
я о н к
о
£ &
о
й
к я ч
о н
к &
л я
о &
к к я н о о к я к н
м <
12 - (а)
10 - 5 • 1
8 _ □ £ О 2
6 _ • • • °3 ♦ 4
4 Ф ♦
2 - О О
0 О 1 1
18 г (б) □
12 " □ □
6 - • ♦ • ♦ # ♦
0 о 0 О
Рыбо- Остро- Растительно-
ядная рылая Форма ядная
Рис. 2. Активность пищеварительных ферментов (мкмоль/г ■ мин) у трех морфо-экологических форм алтайского османа Oreoleuciscus potanini оз. Ногон-Нур: а - молодь, б - половозрелые особи. 1 - ОАА, 2 - активность сахаразы, 3 - КАП, 4 - ГАП.
У исследованных форм алтайского османа выявлены возрастные изменения активности пищеварительных гидролаз, наиболее ярко проявляющиеся на примере КАП и сахаразы - маркерного фермента мембранного пищеварения (рис. 2). У молоди растительноядной и острорылой форм османа активность сахаразы в 2.3-2.9 раз ниже, чем у взрослых особей, у рыбоядной
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.