1、毕业论文文献综述海洋生物资源与环境利用脂肪酸生物标志物分析鱼类摄食摘要利用脂肪酸生物标志法分析鱼类摄食的原理及特点。与传统方法相比，脂肪酸生物标志法具有省时、准确的特点，但是仍然具有一定的局限性（1）前处理过程长；（2）在食物网研究中尚没有发现某种脂肪酸具有特征的指示作用。随着分析技术的发展，并辅助以统计方法，脂肪酸生物标志法分析在生物营养级上的应用将有更大的发展空间。关键词脂肪酸；生物标志物；鱼类；摄食食物联系是海洋生态系统的结构与功能的基本表达形式，物质能量通过摄食转化为各营养层次的生物生产力。对食物网结构与功能进行系统性研究，成为渔业经济、渔业生态以及渔业资源管理的重要内容1。从生物学的
2、角度看，面对物理化学过程，海洋生态系统的响应常常表现为食物网的变化，而且海洋食物网又直接与生态系统的多样性、脆弱性和生产力相联系，因此食物网研究在海洋生态系统研究中无可代替2。同时，海洋生态系统的食物网营养级与评估海洋中物质和能量的流动过程、海洋生物资源现状密切相关3,4。脂类不仅是生物的能量储存库，而且是构成生物膜的重要物质，与细胞识别和组织免疫有密切关系；此外，脂类物质参与激素和维生素的代谢，在机体内具有重要的生物学作用和生理学调控功能。因此，对生物的脂肪酸组成及应用已有大量研究57。脂类中的必需脂肪酸ESSENTIALFATTYACIDS，EFA，是指异养型生物体内不能合成，或者即使能合
3、成也不能满足自身需要，因此必须通过食物获取的多元不饱和脂肪酸8。海洋中必需脂肪酸主要包括N3和N6系列的多元不饱和脂肪酸。由于海洋动物的脂肪酸主要来自于所摄入的食物，同时脂肪酸在生物体内的代谢过程中比较稳定，经生物消化吸收后基本结构不变。因此它连接的脂肪酸是标志其食物来源的重要标志9，这些脂肪酸从生态系统的低营养级向高营养级的传递过程中，结构基本保持不变，使其成为标志生态系统不同营养级之间营养关系的良好标志物。通过对比生物之间脂肪酸的组成，可追踪物质在食物网中的传递过程，有助于生物之间营养关系的确定。用脂肪酸标志生态系统营养关系的研究，近几十年得到了迅猛的发展1012。目前，国内研究人员对鱼类
4、脂肪酸组成特点等方面做了相关工作1315。但是这些报道主要集中于鱼类的脂肪酸组成与需要，却很少从整个生态系统各个营养级的角度来探讨脂肪酸组成的变化。1脂肪酸作为生物标志物的原理脂肪酸、氨基酸、单糖等一类特殊的化合物被称为生物标志物，可用于辨别生物饵料的来源，是由于其在生物的摄食活动过程中相对稳定。其中脂肪酸较其他物质更适合作为生物标志物，它是迄今所知的细菌体、微藻类、陆地高等植物、海洋动物区系中含量最高的脂类物质。作为生物标志物，脂肪酸的优点有第一，生物体脂肪酸的组成和累积是长期摄食活动的结果，以脂肪酸生物标志判断生物摄食准确性较高；第二，脂肪酸在生物体新陈代谢过程中比较稳定，经生物消化吸收后
5、可能发生碳链延长和去饱和作用，除肝脏外，其他组织中脂肪酸结构基本保持不变；第三，脂肪酸是水生生物的重要组成部分，一般占干重的21516，鱼类饥饿时体内总脂、中性脂和极性脂中不同脂肪酸减少量由多到少依次为N6N9N3，而摄食鱼体内滞留的脂肪酸量由多到少则为N3N9N617。C205N3EPA和C226N3DHA等N3系列多不饱和脂肪酸是海水鱼类的必须脂肪酸。脂肪酸标志物已经得到国内外的普遍认同，并在30年时间内得到迅速发展。海洋中脂肪酸主要来源于浮游植物、细菌、原生动物和海洋动物自身合成等几个方面。含丰富脂肪酸的浮游植物是海洋食物链的主要生产者，决定了它们是整个食物链脂肪酸的主要来源。同一纲的浮
6、游植物具有相近的脂肪酸特性，不同种类之间的浮游植物脂肪酸组成有较大差异（表1）。细菌脂肪酸的碳原子数目和高等动、植物脂肪酸的碳原子数目相似，也在1218个碳原子之间，但是细菌中绝大多数的脂肪酸为饱和脂肪酸，且部分脂肪酸还带有分支的甲基。原生动物除了本身具有一些常见的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多元不饱和脂肪酸外18，还能将饵料中的一些前体脂肪酸转化合成为二十碳五烯酸EPA；205N23和二十二碳六烯酸DHA；226N2319等必需脂肪酸。海洋动物也能通过延长碳链和去饱和作用合成一部分脂肪酸。表1海洋藻类的主要脂肪酸组成特征种类主要脂肪酸硅藻纲20,21140，160,161N1，163N4，2
7、05N3甲藻纲160，184N3，185N3，203N6，226N3绿藻纲160，164N3，183N3金藻纲140，160，181N9，184N3，226N3红藻纲160，204N6，205N3褐藻纲160，181N9，204N6，205N3除了肝脏所含有的脂肪酸可能是由脂肪酸碳链增长或者脱氢产生的外22，其他主要来自所摄入的食物，因此脂肪酸被认为是一种有效的生物标志物。2脂肪酸组成作为鱼类摄食生物标志物的特点生物体中正脂肪酸的碳原子数从C4到C36，以C14、C16和C18的脂肪酸种类含量最高。一般生物体中的高分子量的正脂肪酸具有偶奇优势，在沉积物中，其脂肪酸多半保存了生物体中的某些分布特
8、征。以细菌来源为主的脂肪酸其分布特征为碳数范围在C80C110饱和脂肪酸，主峰碳数为C9，在色谱图上以独立的峰群出现；浮游生物和细菌有机质来源为主的脂肪酸有高含量的C120C200短链饱和脂肪酸23C220C340来自高等植物。因此脂肪酸的组成可以作为很好的物源输入指示物。表3列举了主要用于食物网研究的脂肪酸标志物及脂肪酸比值。通过比对某种鱼类的脂肪酸含量组成差异，可以追踪物质在食物网中的传递路径，从而确定其摄食情况，了解其在海洋食物网中的位置。表2用于表征不同食物来源的生物标志物脂肪酸及脂肪酸比值来源生物指示物细菌24C150、C170和分支脂肪酸15蓝细菌25、26、27160161N71
9、81N9硅藻属28205N3164N1161/1601616/182205N3/226N31鞭毛藻属226N3205N3/226N310陆源高等植物（红树林）33长链脂肪酸（碳的数目大于24）182N6183N325浮游动物342012213与传统鉴定方法的比较传统鉴定水生生物间的营养关系有两种方法消化道内含物进行分析、稳定同位素分析。食性分析方法是目前我国渔业资源考察中的常用方法，主要通过分析生物被捕捞前所摄食物，即消化道内未被消化的食物，从而确定该生物在食物网的地位。这种方法的优点是直观，成本低；缺点是第一，生物在捕捞前所摄取的食物是短期现象，具有偶然性，不能代表长期规律，因此往往需要进行
10、大量的统计观察才能消除误差；第二，研究结果受食物消化吸收能力影响，难消化的食物保留时间长，所以结果往往偏向于较难消化的食物；第三，消化道内残余物观察对实验人员素质要求高，大量的经验才能做出准确判断，且存在不确定性35。稳定同位素分析法的原理是生物的新陈代谢会引起同位素的分馏，使得稳定较重同位素如13C和15N在生物体内富集，从而实现不同营养级之间同位素的富集过程36。该方法能够反映生物长期生命活动的结果，还能分析得到低营养级或者个体较小生物的营养来源，从而确定生物之间的相互关系及整个生态系统中的能量流动。但是，稳定同位素的结果只反映捕食者在一个较长的生命阶段中所摄取的食物经新陈代谢消化吸收积累
11、的结果37，必须校正消化吸收的影响。除此之外，某些同位素数据有时候不能直接解释食物网，还有可能导致错误结论36。国内用稳定同位素方法对水域生态系统进行研究还较少，且方法上和国外存在较大差距局限于只采用一种稳定同位素，进行生物同位素比值的测定和食物网结构的初步研究38。生物的稳定同位素的组成受食物源和生物的新陈代谢两方面的影响。4研究展望对各营养层次鱼类体内脂肪的研究有利于了解脂肪酸在食物链传递过程中的作用，及各营养层次鱼类的摄食情况，并具有省时、准确等特点。选择脂肪酸作为生物指示物具有广泛的应用前景，但是也存在一定局限性第一，到目前为止，选用脂肪酸作为指示剂还无法定量评估营养级之间能量转化水平
12、，这也是目前研究的重点。第二，脂肪酸检测前处理和测定过程中流程繁多、操作要求高，而且在分析脂肪酸组成时，脂肪酸之间的相似性影响评估，为分析的主要障碍。这就要求实验人员操作熟练、经验丰富。第三，性别、体长是影响鱼类脂肪酸组成的重要因素，在利用脂肪酸特征研究食物网时应充分考虑不同个体对分析结果的影响。在不同季节比较时，尤其要注意水温的影响39。第四，由于脂肪酸种类繁多，尤其是一些痕量的脂肪酸，往往具有特殊的意义，分析和鉴定这些物质需要分析技术、统计方法的进一步提高。因此，我们应该结合其他数据如稳定同位素、脂肪酸单体同位素、过往营养分析资料，辅助研究40，才能够在使用脂肪酸分析法时更清楚了解鱼类脂肪
13、酸组成与摄食情况的关系。参考文献1唐启升海洋食物网与高营养层次营养动力学研究策略J海洋水产研究,1999,2021112唐启升海洋食物网及其在生态系统整合中的意义C香山科学会议第228次学术研究会,2004,19243PAULYD,PALOMARESML,FROESER,ETAL2001FISHINGDOWNCANADIANAQUATICFOODWEBSJCANJFISHAQUATSCI,5851624蔡德陵,毛兴华,韩贻兵13C/12C比值在海洋生态系统营养关系研究中的应用海洋植物的同位素组成及其影响因素的初步探讨J海洋与湖沼,1999A,3033063145CHUECASL,RILEYJP
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15、EN,NORTHERNNORWAYLIPIDSANDFATTYACIDSINTHYSANOESSAINERMIS,THYSANOESSATASCHIIDURINGMIDWINTERJMARBIOL,1981,851091168SPECTORAAESSENTIALITYOFFATTYACIDSJLIPIDS,1999,34,12139HENDERSONRJ,SARGENTJRLIPIDBIOSYNTHESISINRAINBOWTROUT,SALMOGAIRDNERII,FEDDIETSOFDIFFERINGLIPIDCONTENTJCOMPBIOCHEMPHYSIOL,1981,69C31371
16、0PIMMSL,LAWTONJH,COHENJEFOODWEBPATTERNSANDTHEIRCONSEQUENCESJNATURE,1991,35066967411SARGENTJR,PARKERSRJ,MUELLERHARVEYI,ETALLIPIDBIOMARKERSINTHEMARINEECOLOGYASLIEGHMAMICROBESINTHESEACELLISHORWOODCHICHESTER,198811913812FALKPETERSENS,DAHLT,SCOTTC,ETALLIPIDBIOMARKERSANDTROPHICLINKAGESBETWEENCTENOPHORESAN
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21、ON,SETTLINGMATTERANDSEDIMENTSINTRINITYBAY,NEWFOUNDLNDIIFATTYACIDSJORGANICGEOCHEMISTRY,1998291547155925AHLGRENG,GUSTAFSSONIB,BOBERGMFATTYACIDCONTENTANDCHEMICALCOMPOSITIONOFFRESHWATERMICROALGAEJPHYCOL,1992,28,375026SERVELMO,CLAIREC,DERRIENA,ETALFATTYACIDCOMPOSITIONOFSOMEMARINEMICROALGAEJPHYTOCHEMISTRY
22、1994,36,69169327LVEILLJC,AMBLARDC,BOURDIERGFATTYACIDSASSPECIFICALGALMARKERSINANATURALLACUSTRIANPHYTOPLANKTONJPLANKTONRES,1997,19,46949028PARRISHCC,ABRAJANOTA,BUDGESM,ETALLIPIDANDPHENOLICBIOMARKERSINMARINEECOSYSTEMSANALYSISANDAPPLICATIONSCINPWANGERSKY,EDITOR,THEHANDBOOKOFENVIRONMENTALCHEMISTRY,PARTD,
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25、EAVESANDPNUEMATOPHORESOFTHEMANGROVEAVICENIAMARINAJPHYLOCHEMISTRY,1981,2065966634FALKPETERSEN,DAHLTM,SCOTTCL,ETALLIPIDBIOMARKERSANDTROPHICLINKAGESBETWEENCTENOPHORESANDCOPEPODSINSVALBARDWATERSJMARINEECOLOGYPROGRESSSERIES,2002,22718719435蔡德龄,张淑芳,张经稳定碳、氮同位素在生态系统研究中的应用J青岛海洋大学学报,2002,32228729536GANNESLZ,B
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