城市夜光对树麻雀行为节律、激素水平、氧化应激和肠道微生物的影响

论文摘要

随着城市化的快速发展,城市夜光或光污染迅速扩大,已成为一种明显的环境干扰。最近的研究表明,城市夜光对鸟类的行为和生理活动造成不利影响,包括昼夜节律的改变,行为失调,激素分泌紊乱,免疫功能降低。然而,目前几乎没有关于城市夜光对鸟类行为节律,激素水平、氧化应激和肠道微生物的系统研究。在本研究中,我们使用了广泛分布于中国城市和农村地区的鸟类物种——树麻雀（Passer montanus）,研究城市夜光对其行为活动节律,褪黑素及其受体（Mel-1a（Melatonin Receptor Type A）、Mel-1 b（Melatonin Receptor Type B）、Mel-1c（Melatonin Receptor Type C））,皮质酮及其受体（GR（糖皮质激素受体Glucocorticoid Receptor）、MR（盐皮质激素受体 Mineralocorticoid Receptor））的影响,尤其是通过模拟城乡夜间环境研究城市夜光对树麻雀氧化应激生物标志物水平的影响,包括总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity,T-AOC）,丙二醛（Malondialdehyde,MDA）,谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase,GPX）,..超氧化物歧化酶（Superoxide Dismtase,SOD）和过氧化氢酶（Catalase,CAT）,以及肠道微生物的影响。研究结果表明:（l）城市夜间照明环境和农村夜间照明环境存在显著差异,采用JAZ 200光谱仪对两种环境中18个采样点进行测量,结果显示,城市夜光环境照明强度为8±0.53 lux,农村夜间照明强度为0 lux。（2）城市夜光影响树麻雀行为活动的昼夜节律,利用Big Brother自主活动行为频率的自动跟踪监侧城市夜光组和对照组树麻雀,城市夜光组和对照组的树麻雀在行为活动方面都具有明显的昼夜节律,但城市夜光组树麻雀的总活动频率要高于对照组。城市夜光影响下的树麻雀在早晨比对照组树麻雀有更早更频繁的行为活动,在开灯前约一小时开始活动,并在熄灯后保持活跃约半小时,而对照组中的树麻雀在开灯后开始活动并在熄灯后保持平静。对照组树麻雀从行为活动高峰到夜间行为活动消失,处于一种缓慢减弱状态,而城市夜光影响下的树麻雀在10点到14点之间行为频率急剧减弱。城市夜光影响下的树麻雀在24小时的行为活动,持续时间多于对照组,达到的高峰值也高于对照组。（3）城市夜光不仅抑制了树麻雀褪黑素的分泌,还扰乱了褪黑素的分泌节律。对照组的树麻雀褪黑素浓度比城市夜光影响下树麻雀褪黑素浓度高2-4倍。而且,对照组树麻雀表现出明显的褪黑素分泌节律,其在午夜（0:00）达到峰值,并在早晨（6:00）显著降低,然后在白天（12:00和18:00）保持较低的分泌水平。而城市夜光影响下树麻雀褪黑素浓度在白天和夜晚均保持较低水平,褪黑素分泌无明显昼夜节律。城市夜光抑制了褪黑素受体Mel-1a和Mel-1b的mRNA表达,但是促进了褪黑素受体Mel-1c的mRNA表达。.（4）城市夜光抑制树麻雀皮质酮的分泌,但没有扰乱皮质酮的分泌节律。在对照组中,皮质酮在白天（12:00和18:00）分泌水平较高,相比之下,夜间（0:00和6:00）分泌显著减少。对照组的树麻雀皮质酮浓度比城市夜光影响下树麻雀皮质酮浓度高1-2倍。在城市夜光影响下树麻雀皮质酮昼夜节律模式表现出白天和夜晚均保持较低水平。城市夜光促进了肝脏中糖皮质激素受体（GR）的mRNA表达,但是脑中的GR、盐皮质激素受体（MR）以及肝脏中的MR在城市夜光影响下不同时间点mRNA表达量有明显差异。（5）城市夜光不仅影响了树麻雀体内三种抗氧化酶的活性,还影响了 T-AOC和MDA的水平,也影响了它们的节律。我们发现城市夜光影响下的树麻雀体内T-AOC,MDA和SOD水平相比较对照组显著增加,而GPX和CAT活性显著降低。,（6）城市夜光会影响树麻雀肠道微生物群的分类组成,物种多样性和群落结构。城市夜光影响下树麻雀肠道微生物中用于测量Alpha多样性的4个指数Chaol、ACE、Shannon和Simpson均显著降低。Beta多样性分析结果中对照组树麻雀和城市夜光影响下的树麻雀在基于PCA和聚类分析中,两组肠道样本的微生物群落明显分为两组,表明两组样本中微生物群落结构存在明显差异。在两组树麻雀肠道中,Proteobacteria,Firmicutes和Bacteroidetes这3种门属于优势菌群,其相对多度有明显不同。综上所述,城市夜光可能通过破坏昼夜节律,抑制褪黑素、皮质酮的分泌,影响其受体mRNA的表达,改变氧化应激水平和肠道微生物群,进而导致鸟类健康受损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 城市夜光的概念及其对动物危害的研究进展
•   1 城市夜光现状
•   2 城市夜光对生物的危害
•     2.1 城市夜光对生物节律的影响
•     2.2 城市夜光对生物代谢的影响
•     2.3 城市夜光对生物健康的影响
•     2.4 城市夜光对种群生态的影响
•   3 城市夜光对鸟类的影响
•     3.1 城市夜光对鸟类昼夜节律的影响
•     3.2 城市夜光对鸟类激素的影响
•     3.3 城市夜光对鸟类氧化应激的影响
•     3.4 城市夜光对鸟类肠道微生物的影响
•     3.5 城市夜光对鸟类繁殖的影响
•     3.6 城市夜光对鸟类的其他影响
•   4 研究意义
• 第二章 城市夜光对树麻雀行为昼夜节律,激素分泌,基因表达,氧化应激的影响
•   1 前言
•   2 实验方法和材料
•     2.1 实验动物与饲养
•     2.2 实验设备及耗材
•     2.3 实验试剂
•     2.4 城市夜光光照强度测量
•     2.5 树麻雀行为活动录制
•     2.6 褪黑素和皮质酮的测定
•     2.7 组织提取
•     2.8 受体mRNA表达的测量
•     2.9 氧化应激的测定
•     2.10 统计分析
•   3 结果与分析
•     3.1 行为节律分析
•     3.2 血清中褪黑素的含量
•     3.3 血清中皮质酮的含量
•     3.4 褪黑素受体Mel-1a,Mel-1b,Mel-1c mRNA的表达
•     3.5 皮质酮受体mRNA的表达
•     3.6 城市夜光对树麻雀肝脏氧化损伤水平及抗氧化酶活性的影响
•   4 讨论
•     4.1 城市夜光对树麻雀激素及其受体表达的影响
•     4.2 城市夜光对树麻雀氧化应激的影响
• 第三章 城市夜光对树麻雀肠道微生物的影响
•   1 前言
•   2 实验材料和方法
•     2.1 实验动物与饲养
•     2.2 实验设备、耗材及试剂
•     2.3 提取肠道微生物DNA
•     2.4 树麻雀肠道微生物多样性组成谱研究
•   3 结果与分析
•     3.1 分类多样性分析
•     3.2 Alpha多样性分析
•     3.3 Beta多样性分析
•     3.4 夜间不同光照条件下的OTU分布
•     3.5 在不同分类层次水平下肠道微生物菌群的组成
•     3.6 夜间受昏暗光照调节的肠道微生物群的关键群落
•     3.7 两组之间预测的功能特性的差异
•   4 讨论
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姜俊霞

导师: 赵洪峰

关键词: 城市夜光,树麻雀,褪黑素,氧化应激,肠道微生物

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 陕西师范大学

基金: 国家自然基金(编号:33372201)

分类号: Q958

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000968

总页数: 76

文件大小: 4794K

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