楊文建，周思宇，蘇航，萬祥旭，金志民

（牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011）

棕背?（Myodes rufocanus）隸屬于嚙齒目倉鼠科?屬，主要分布于大興安嶺、小興安嶺及長白山等地的林區(qū)［1］。嚙齒動物是鸮形目鳥類的重要組成食物，通過對嚙齒動物進(jìn)行解刨獲得胃容物，并利用其中含有的嚙齒動物體毛進(jìn)行分類鑒定，豐富鸮形目的食性分析數(shù)據(jù)［2，3］。相關(guān)學(xué)者對鸮形目的食性進(jìn)行鑒定時發(fā)現(xiàn)其食物組成中包含棕背?［4，5］，因此棕背?體毛的紅外光譜數(shù)據(jù)可以為鸮形目鳥類食性鑒定提供參照。學(xué)者們對食肉目動物中的貉、狼、豹貓、金貓、大靈貓、小靈貓、豺、果子貍、云豹、藏狐、水貂、紫貂等動物的體毛進(jìn)行了紅外光譜的比較分析［6-10］。同時，也有相關(guān)學(xué)者利用紅外光譜對嚙齒目動物中的灰鼠和麝鼠體毛的特征進(jìn)行對比分析，證實了利用紅外光譜鑒定分析嚙齒動物體毛的可行性［11，12］。哺乳動物不同部位的體毛具有差異［13，14］，體毛的主要成分是角蛋白［15，16］，而由于動物的遺傳進(jìn)化、生活環(huán)境、行為習(xí)慣等因素使得不同部位體毛角蛋白的結(jié)構(gòu)和成分有一定的差異，角蛋白之間的差異是紅外光譜進(jìn)行分析的基礎(chǔ)。FT-IR 是一種發(fā)展迅速的檢測技術(shù)，其作為光源的紅外光是連續(xù)波長，在對樣品進(jìn)行照射后能夠使分子發(fā)生振動，并且實現(xiàn)轉(zhuǎn)動能級之間的躍遷，從而獲得分子的振轉(zhuǎn)光譜。通過分析光譜的變化，獲得細(xì)胞內(nèi)生物分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、構(gòu)像和數(shù)量變化等信息［17，18］。目前，對嚙齒動物體毛的相關(guān)研究較少，利用體毛進(jìn)行分類鑒定的數(shù)據(jù)不充足，無法快速有效鑒別。本研究對棕背?不同部位的體毛進(jìn)行紅外光譜及其二階導(dǎo)數(shù)分析，為嚙齒動物體毛特性的研究和鸮形目鳥類食性分析提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

棕背?為2019 年9 月捕于黑龍江省牡丹江市橫道河子林區(qū)的成年健康個體。橫道河子林區(qū)位于張廣才嶺主脊東部余脈，具有豐富的嚙齒動物種類資源［19］。捕獲后用鑷子分別拔取棕背?背部和腹部的體毛于-80 ℃中保存。

1.2 試驗設(shè)計

將待測樣品置于無水乙醇中清洗，用超聲波清洗器清洗10 min，棄無水乙醇，清洗4次，將樣品置于80 ℃烘箱中烘干8 h 后取出備用。加入液氮對鼠毛進(jìn)行研磨，研磨至粉末狀。取1～2 mg 的樣品在瑪瑙研缽中研磨成細(xì)粉末，與干燥的溴化鉀粉末（約100 mg）均勻混合，裝入模具內(nèi)，在壓片機上壓制成片。將壓片置于傅里葉變換紅外光譜儀的樣品光路，掃描波數(shù)設(shè)置為400～4 000 cm-1，開啟自動分析系統(tǒng)得到分析數(shù)據(jù)，重復(fù)壓片和掃描5 次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行錄入和預(yù)處理，處理后的數(shù)據(jù)用Origin 2018 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 棕背?背毛和腹毛紅外光譜分析

體毛是哺乳動物的重要特征之一，不同部位的體毛品質(zhì)性狀具有差異，對棕背?背毛和腹毛進(jìn)行掃描，得到紅外光譜如圖1 所示。由圖1 可知，在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)的棕背?背毛和腹毛具有極大的相似性，吸收峰出峰位置和峰形基本一致，但也有一定的差異。棕背?不同部位體毛在紅外光譜中的相似性表現(xiàn)為背毛和腹毛均在1 560 cm-1附近（酰胺Ⅱ帶）、1 637 cm-1附近（酰胺Ⅰ帶）形成明顯的吸收峰，均在1 337 cm-1處有C-H 基團的曲振動吸收峰［20］。不同部位體毛的差異性表現(xiàn)為背毛在910 cm-1處有峰強較小的C-N 基團伸縮振動吸收峰，而腹毛未觀察到。

圖1 棕背?背毛和腹毛紅外光譜

2.2 棕背?背腹毛紅外光譜放大分析

為更好地比較棕背?背毛和腹毛的特點，對600～800 cm-1的紅外光譜進(jìn)行放大比較，結(jié)果如圖2所示。由圖2 可知，在600～800 cm-1范圍內(nèi)，棕背?的背毛和腹毛紅外圖譜的相似性極大，但也具有一定的差異，說明在不同部位角蛋白家族的表達(dá)也有所不同。同一動物不同部位體毛的相似性表現(xiàn)在蛋白質(zhì)紅外光譜中典型的酰胺基團吸收特征峰之一的酰胺Ⅳ帶的O=C-N 基團的彎曲振動吸收峰相同位置621、643 cm-1，酰胺Ⅴ帶的N-H 基團的彎曲振動吸收峰均在678、781 cm-1出現(xiàn)。同一動物不同部位體毛的差異性表現(xiàn)為背毛在685 cm-1處有酰胺Ⅴ帶的N-H 基團彎曲振動吸收峰，腹毛則未觀察到；背毛和腹毛在712 cm-1處的酰胺Ⅴ帶的N-H 基團彎曲振動吸收峰明顯不對稱，而且峰形不同。

圖2 棕背?背毛和腹毛紅外放大圖譜

棕背?背毛和腹毛的吸收峰基本一致，說明這兩種體毛的組成物質(zhì)是一致的，構(gòu)成棕背?物種特征的一部分，但是背毛和腹毛之間還存在一定的差異，不同部位體毛組成蛋白的含量或者蛋白側(cè)鏈的種類導(dǎo)致差異較小。

2.3 棕背?背毛和腹毛二階導(dǎo)數(shù)譜分析

二階導(dǎo)數(shù)可以對紅外光譜的分辨率進(jìn)行加強，區(qū)分紅外光譜中不易觀察到的微小差異，為更好地比較棕背?背毛和腹毛的特征，分別對兩種體毛在600～800 cm-1和1 600～1 800 cm-1范圍內(nèi)的二階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行比較。

2.3.1 二階導(dǎo)數(shù)譜600～800 cm-1范圍內(nèi)分析 由圖3可以看出，背毛和腹毛在702、777、786 cm-1等處均具有明顯的吸收峰，峰形基本一致。二階導(dǎo)數(shù)譜中的出峰位置和峰形雖然基本一致，但也具有一定的差異，主要表現(xiàn)為背毛在726 cm-1形成一個較小的峰，而腹毛則未觀察到；腹毛在667～676 cm-1形成明顯的W 形圖譜，在688～695 cm-1形成明顯的M 形圖譜，而背毛表現(xiàn)不明顯；腹毛在626～640 cm-1由4 個峰形和峰強相近的單峰形成兩個相似的W 形圖譜，背毛的4 個峰則由于峰形和峰強的差距形成1 個M形和1 個W 形圖譜；背毛在651～667 cm-1由4 個峰形成2 個W 形圖譜，而腹毛的峰強變化較大，在653、664 cm-1兩處各形成明顯的單峰。

2.3.2 二階導(dǎo)數(shù)譜1 600～1 800 cm-1范圍內(nèi)分析由圖4 可以看出，棕背?的背毛和腹毛均在1 646、1 633、1 654 cm-1等處具有明顯的基本一致的吸收峰。但是也有一定的差異性，主要表現(xiàn)為背毛在1 626、1 754 cm-1各有一個較小的峰，而腹毛未觀察到；腹毛在1 687～1 694 cm-1范圍內(nèi)有一個明顯的單峰，背毛則有一個不明顯的W 形圖譜；背毛在1 765～1 771 cm-1形成W 形圖譜，而腹毛形成了一個肩峰。

圖4 棕背?背毛和腹毛1 600～1 800 cm-1范圍二階導(dǎo)數(shù)譜

3 討論

棕背?背毛和腹毛的紅外光譜對比分析，兩種體毛的紅外光譜基本一致，吸收峰大致相同。不同部位體毛之間的微小差異主要表現(xiàn)在600～800 cm-1和1 600～1 800 cm-1，這與相關(guān)學(xué)者對幾種小型哺乳動物體毛的紅外光譜研究結(jié)論類似［11］。但相關(guān)學(xué)者的圖譜差異主要表現(xiàn)在600～1 800 cm-1，本研究中800～1 600 cm-1光譜數(shù)據(jù)差異不明顯，可能是因為采用同一種動物不同部位的體毛進(jìn)行分析，體毛中成分高度相似，出現(xiàn)的差異較小。同時，目前對于同種動物不同部位體毛之間微小差異的研究不充分，利用紅外光譜可以有效實現(xiàn)對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的無損檢測［21，22］，對不同部位體毛由于遺傳信息和外界環(huán)境所導(dǎo)致的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的微小差異具有一定的鑒定作用。

4 小結(jié)

棕背?背毛和腹毛的紅外光譜特征基本一致，但不是完全相同，存在一定的差異，尤其是根據(jù)紅外光譜數(shù)據(jù)得到的在600～800 cm-1和1 600～1 800 cm-1范圍的二階導(dǎo)數(shù)譜更能反映出二者之間的差異。利用紅外光譜可以對棕背?進(jìn)行鑒定并對其不同部位體毛的識別。同時，由于體毛的耐腐蝕性和耐磨性，其較肌肉更容易保存，在鳥類消化道內(nèi)停留時間更長，對鸮形目鳥類的食性進(jìn)行鑒定時可以利用體毛的紅外光譜數(shù)據(jù)作為參照。