褐马鸡卵壳、羽毛及机体器官中10种矿物元素含量的相关性研究

武玉珍，冯睿芝，张峰

（1.晋中学院 生物科学与技术学院，山西 晋中030600；2.复旦大学 生物医学研究院，上海 200032；3.山西大学 生命科学院，山西 太原 030006）

褐马鸡（Crossoptilonmantchuricum），属鸟纲Aves，鸡形目Galliformes，雉科Phasianidae，马鸡属Crossoptilon。中国特有珍稀鸟类，国家一级保护动物，1994年被世界自然联盟（IUCN）列为濒危级（Endangered，EN）。目前只在我国华北部分地区分布，由于黄河与太行山的自然地理分隔，褐马鸡的栖息地被分割成三块孤立的区域，形成了三个相对独立的褐马鸡种群，即河北小五台山与北京东灵山的东部种群、山西吕梁山的中部种群、陕西黄龙山的西部种群。长期以来对于褐马鸡的研究主要集中在普通生物学和生态学方面，对褐马鸡机体矿物元素含量、分布及相关性的研究则较少。动物机体内矿物元素含量较低，但它是机体重要的组成成分，广泛参与了许多生命代谢活动，具有非常重要的生理功能，对机体的生命活动有重要的影响［1－2］。鸟类卵壳、羽毛中矿物元素的含量与机体各器官中的含量具有一定的相关关系［3］。鸟类卵壳和羽毛中的矿物元素含量的研究，可以反映鸟类在野生生活状态下的生长发育、繁殖免疫及其营养健康状况，也可作为鸟类生态环境的质量评价依据［4］。

作者曾对褐马鸡羽毛及不同器官中10种元素的含量和分布做了一些研究［5－6］，其他相关的研究也有少量报道［7－10］，但是对褐马鸡卵壳、羽毛中矿物元素的含量与机体各器官中含量的相关性研究还少见报道。本文通过对庞泉沟国家自然保护区褐马鸡孵化后的卵壳、羽毛及不同器官中Fe、K、Zn、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Pb、Cd等10种元素的含量测定和比较分析，探索卵壳和羽毛的矿物元素的含量与机体器官中含量的相关关系。野生鸟类活动灵便、飞翔迅速、不易接近，难以对其机体进行直接的检测研究，通过测定鸟类的卵壳与羽毛中矿物元素含量来推断和评估野生鸟类种群的营养健康和环境状况，不失为一条方便简捷的研究途径和野生动物研究方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

褐马鸡卵壳20份、羽毛20份均由山西庞泉沟国家自然保护区繁育场提供。10种元素的标准溶液（100 μg／m L）由国家标准溶液（NCS）稀释而成，实验用水选用去离子水［5］。

1.2 实验方法

采用原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），所有样品经过称量与干法消化后定容，进行10种元素的测试。测量仪器主要采用日立-Z5000原子吸收光谱仪和法国JY138电感耦合等离子体原子发射光谱仪。其中，Mo、Zn、Ni、Fe、Mn、Cr、Cu、等7种元素用ICP-AES测定，K、Cd、Pb等3种元素是由AAS测定。每个元素取3个样品，进行平行测定，3次测定的平均值用以分析研究，褐马鸡卵壳和羽毛的测定结果见表1［11］，不同组织器官中所含的相同矿物元素见文献11。

表1 褐马鸡卵壳、羽毛中10种矿物元素的测定结果Table 1 Determination results of 10 elements in feathers and egg shells μg／g干重

1.3 数据分析

采用非参数检验法（Mann-whitreyUtest）对卵壳、羽毛和机体器官的矿物元素含量进行显著性差异分析，采用两个独立样本检验法（WilcoxonWtest对褐马鸡卵壳、羽毛与各器官矿物元素含量进行差异性分析（表2、表3）；采用Pearson相关系数对卵壳、羽毛及各器官中所含的10种元素进行两变量关联性分析（表4）。

2 结果及分析

2.1 褐马鸡卵壳、羽毛中10种矿物元素的测定结果

从表1可以看出：10种元素在羽毛和卵壳中的分布含量差别非常明显，除了未检出的Cd以外，只有Pb元素的含量接近，这与羽毛和卵壳具有不同的生物功能有关。褐马鸡卵壳中各种元素的分布规律：K＞Fe＞Mo＞Mn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞Zn；褐马鸡羽毛中各种元素的分布规律：Fe＞Zn＞K＞Mn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞Mo。

2.2 卵壳、羽毛与各器官间矿物元素含量的显著性检验

应用两个独立样本检验方法，分别以卵壳、羽毛为分组变量，各个器官中矿物元素含量为检验变量，分析卵壳、羽毛与各个器官矿物元素含量的差异。

表2 褐马鸡卵壳与不同组织器官所含矿物元素的比较Table 2 Compared results of elements in egg shells vs.internal organs

表3 褐马鸡羽毛与不同组织器官所含矿物元素的比较Table 3 Compared results of elements in feathers vs.internal organs

从表2、表3的分析结果来看，褐马鸡的卵壳、羽毛和各器官的矿物元素含量无显著性差异（P＞0.05）。

2.3 卵壳、羽毛与各器官间矿物元素含量的相关性

应用Pearson相关系数对卵壳、羽毛及各器官中所含的10种元素进行两变量关联性分析（见表4）。

从表4可以看出：褐马鸡卵壳中所含的10种元素与肝脏、心脏、胃、肌肉正相关关系不显著（P＞0.05），而与脾、胰脏、肾脏、肺及骨骼等其他机体器官的相关系数较大，呈极显著（P＜0.01）。褐马鸡羽毛与机体各器官（除肾脏）所含10种元素的相关系数都为正相关，且大多呈显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）正相关。

表4 褐马鸡羽毛、卵壳以及各器官之间的相关关系Table 4 Correlation of elements in feathers，egg shells and internal organs

3 讨论

矿物元素与动植物生长发育有着密切的关系，对此许多学者进行了多方面的研究。矿物元素是人类和动物重要的营养物质［12］，并影响人类与动物的健康与疾病［13－14］、生殖和繁育［15－16］、生态与环境［17－19］等方面。关于头发与人类健康与疾病方面［20－22］取得了许多重要成果并在医疗上得到广泛应用，其中以测定幼儿头发微量元素含量来诊断幼儿体内是否缺乏Ca、Fe和Zn等微量元素，已成为常规健康诊疗方法，大量的补钙、铁、锌制剂以及富硒、有机锗产品已经走入产业化生产。而关于野生动物羽毛、卵壳微量元素与机体健康疾病的相关性研究方面，目前较少。

矿物元素的研究对国家畜牧、牧草、饲养、饲料、医疗、保健、中草药、蔬菜、茶叶等行业具有重要的意义，对环境评价、野生动物驯养保护也有重要的理论指导意义。目前褐马鸡的人工饲养普遍存在繁殖率较低的问题，可能与饲料中某些特定元素含量不足成分有关［23］。特别是褐马鸡的人工饲养繁育，常常会出现受精率低、孵化率低、成活率低以及生活力差、体质下降等退化现象［24］，这些问题与褐马鸡或种群的遗传基因有关，也与人工饲养方式、饲料成分等因素有关。

褐马鸡卵壳、羽毛中矿物元素的含量与机体各器官中矿物元素的含量无显著差异（表2，表3），卵壳、羽毛中所含矿物元素的含量与机体器官所含元素的含量为正相关，并且大多呈显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）正相关（表4）。也就是说褐马鸡卵壳及羽毛中矿物元素的含量基本上可以反映出机体器官中的矿物元素的含量。我们可以通过测定采集到的野生环境下褐马鸡卵壳或羽毛中的矿物元素，推测褐马鸡机体组织器官矿物元素的含量，以此来评估褐马鸡特定种群的生态环境质量以及个体生长发育、营养健康和生殖繁育状况。这种方法不干扰野生褐马鸡的生活与繁殖，不危害种群的生存状态，采样简便易行，节省时间和费用，同时又解决了褐马鸡研究取样难的问题。

庞泉沟是褐马鸡的主要分布区，也是我国第一个以保护褐马鸡为主的国家级自然保护区，优越的自然生态环境非常适合野生褐马鸡的生长、发育和繁衍后代。本实验所取实验样本均取自庞泉沟自然保护区，褐马鸡卵壳、羽毛样本容易取得，而褐马鸡机体器官的样本较难取得，开展本实验所取得的褐马鸡卵壳、羽毛和机体器官中矿物元素的含量、分布等基本数据以及各种元素含量的正常范围数值，可以作为褐马鸡生态环境的标准模式范本，对不同区域褐马鸡的人工饲养与研究具有重要的参考价值，本实验所提供的研究思路和方法具有一定的推广和借鉴作用。

致谢：山西省自然保护区管理站张龙胜研究员、山西庞泉沟国家自然保护区武建勇高级工程师等在样品采集中提供了诸多帮助，特此致谢。

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