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科研动态

水生动物营养研究进展

2018-03-20 10:46:14 编辑: 作者:周小秋 冯琳 姜维丹 刘扬 吴培

前言

2017年水生动物营养研究室新增国家百千万人才工程人选1人,国家突出贡献中青年专家1人,国家现代农业产业技术体系岗位科学家1人,国家现代农业产业技术体系创新团队岗位专家1人,四川省青年科技创新团队1个,晋升副研究员1人;获四川省科技进步一等奖1项;承担国家级项目8项、省部级项目5项、横向合作项目8项;发表SCI收录论文28篇(总影响因子75.103, 其中IF>3的论文23篇;JCR一区论文24篇,占85.7%;中科院一区论文18篇,占64.3%;中科院TOP论文20篇,占71.4%),CSCD收录论文2篇;获国家授权发明专利2项。研究室参加国际学术会议4次、国内学术会议3次,作特邀报告2个、其它口头报告6个。培养毕业博士和硕士研究生共9名。

本年度水生动物营养研究内容涉及赖氨酸、3种矿物元素(磷、铁、锌)、2种维生素(肌醇、维生素B6)和3种饲料添加剂(丁酸钠、蛋氨酸小肽、牛磺酸)对生长中期草鱼生产性能、功能器官健康和鱼肉品质以及营养需要参数或最适添加剂量研究等。本文根据2017年水生动物营养方向毕业研究生的论文及已发表的部分研究性文章,将主要研究结果综述如下。

1赖氨酸

赖氨酸是鱼类的必需氨基酸。研究发现,添加适宜水平的赖氨酸提高了草鱼的特异性生长率、采食量和饲料效率,促进了草鱼生长(Li等,2016)。鱼类生长主要依赖于消化道(草鱼等无胃鱼主要是肠道)对营养物质的消化和吸收。进一步研究发现:赖氨酸通过上调草鱼肠道TOR和下调4E-BP基因表达、上调消化酶(胰蛋白酶原1和糜蛋白酶原)和刷状缘酶(肌酸激酶和Na+/K+-ATP酶)基因表达,增强消化酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶)和刷状缘酶(肌酸激酶、Na+/K+-ATP酶、碱性磷酸酶和γ-谷氨酰转肽酶)活力从而提高草鱼消化吸收能力,促进了草鱼生长(Li等,2014;李雪吟,2017)。

鱼类肠道的功能正常与其免疫屏障功能和结构完整性密切相关。研究发现:适宜水平的赖氨酸通过TLR3 Trif依赖的NF-κB信号途径(可能不通过TLR4 MyD88依赖的NF-κB信号途径)调节促炎细胞因子(TNF-αIL-1βIL-8)、抗炎细胞因子(TGF-βIL-10)和肠道抗菌类物质(溶菌酶、酸性磷酸酶、补体C3HepcidinLEAP-2)的表达,提高了鱼类肠道的免疫屏障功能(李雪吟,2017)。同时,赖氨酸通过上调生长中期草鱼肠道核转录因子Nrf2和下调Keap1b基因表达,上调抗氧化酶(SODCATGPxGST)基因转录,提高抗氧化酶活力和非酶抗氧化物质GSH含量,增强自由基清除能力,降低脂质过氧化和蛋白质氧化损伤,保护肠道结构完整性(Li等,2014;李雪吟,2017)。在草鱼肠上皮细胞中,赖氨酸通过阻截和修复作用保护了草鱼肠上皮细胞结构完整性:赖氨酸通过阻截作用增强鱼肠细胞抗氧化损伤与调节Nrf2相关信号分子基因表达、调节抗氧化酶基因转录和抗氧化酶活力相关;赖氨酸通过修复作用增强鱼肠细胞抗氧化损伤与调节抗氧化酶转录(不通过Nrf2相关信号分子)、抗氧化酶活力、提高GSH水平和蛋白酶体活性有关(李雪吟,2017)。此外,适宜水平的赖氨酸能够通过上调PKC、下调MLCK基因表达及上调紧密连接蛋白(Claudin bClaudin cZO-1 Occludin)基因表达增强鱼肠上皮细胞紧密连接的结构完整性(Li等,2014;李雪吟,2017)。

PWG、肠道溶菌酶、肠道丙二醛和蛋白质羰基含量为标识,利用二次回归曲线确定生长中期草鱼(255-489 g)赖氨酸的需要量为14.2 g kg-117.2 g kg-114.2 g kg-112.3 g kg-1饲粮(Li等,2014;李雪吟,2017)。

2矿物元素

2.1矿物元素磷、铁、锌提高了生长中期草鱼生产性能

磷、铁、锌是鱼类必需的矿物元素。研究发现:生长中期草鱼末重、增重百分比、特异性生长率和饲料效率随着饲粮有效磷水平的增加而增加,当饲粮有效磷水平达3.96 g/kg达最大,并进入平台值;而与饲粮铁和锌水平呈二次回归关系,当其分别达63.47 mg/kg49.84 mg/kg时,其末重、增重百分比、特异性生长率、采食量和饲料效率均达最大值,随后逐渐下降(表1),这些结果表明适宜水平的磷、铁、锌能通过提高采食量、饲料效率提高生长中期草鱼的生产性能(Chen 等,2017Guo等,2017Song等,2017)。

1磷、铁、锌对生长中期草鱼生产性能的影响

1-1  磷对生长中期草鱼生产性能的影响


饲粮有效磷水平(g/kg diet

0.95

2.46

3.96

5.68

7.10

8.75

IBW

256.44±0.38a

256.00±0.67a

256.67±0.67a

256.22±0.38a

255.78±1.02a

254.56±0.51a

FBW

610.87±12.09a

734.33±21.83b

880.63±16.57c

884.63±15.50c

898.23±18.11c

889.10±9.30c

PWG

138.20±4.39a

186.86±9.04b

243.11±6.87c

245.26±6.39c

251.20±8.44c

247.01±4.09c

SGR

1.45±0.03a

1.76±0.05b

2.05±0.03c

2.07±0.03c

2.09±0.04c

2.07±0.02c

FI

688.48±0.99a

780.57±0.26b

851.03±0.69c

850.72±0.63c

850.83±0.72c

851.02±0.38c

FE

51.48±1.67a

61.28±2.87b

73.32±1.92c

73.87±1.86c

75.51±2.31c

74.37±1.15c

1-2  铁对生长中期草鱼生产性能的影响


饲粮铁水平 (mg/kg diet)


富马酸亚铁


硫酸亚铁


12.15

35.38

63.47

86.43

111.09

136.37


73.50

IBW

242.22±0.38a

242.44±0.77a

242.67±0.67a

242.44±0.38a

242.00±0.67a

241.78±0.38a


242.56±0.69a

FBW

557.21±7.17a

649.48±5.56c

756.4±13.17g

706.72±6.26e

662.61±5.49d

582.48±8.06b


714.93±15.33f

PWG

130.04±2.59a

167.90±3.11c

211.71±5.75e

191.50±2.41d

173.81±2.78c

140.92±3.68b


194.34±5.94d

SGR

1.39±0.02a

1.64±0.02c

1.89±0.03f

1.78±0.01e

1.68±0.02d

1.47±0.03b


1.80±0.03e

FI

553.55±0.33a

639.55±0.21cf

716.08±0.14f

689.46±0.36d

639.84±0.32c

570.38±0.24b


691.09±1.73e

FE

56.90±1.24a

63.64±1.01c

71.74±1.87e

67.34±0.85d

65.74±0.95cd

59.73±1.46b


68.30±2.00d

1-3  锌对生长中期草鱼生产性能的影响


饲粮锌水平 (mg/kg diet)

ZL-10.71

ZL-30.21

ZL-49.84

ZL-72.31

ZL-92.56

ZL-110.78

ZS-56.9

IBW

244.22±0.38a

244.56±0.51a

243.78±0.38a

243.56±0.38a

244.67±0.57a

244.00±0.67a

244.22±0.77a

FBW

600.55±7.55a

734.02±7.84d

779.48±5.84f

736.56±11.00d

708.39±7.13c

629.94±5.53b

763.00±4.74e

PWG

145.90±2.95a

200.14±2.71d

219.75±2.90f

202.42±4.96d

189.54±3.49c

158.17±2.66b

212.42±1.58e

FI

646.72±0.33a

713.99±0.29d

750.12±0.57g

733.15±0.20e

697.08±0.54c

664.19±0.28b

740.20±0.46f

FE

55.10±1.17a

68.55±1.05de

71.42±0.78f

67.24±1.53cd

66.52±1.05   c

58.11±0.90b

70.09±0.57ef

SGR

1.50±0.02a

1.83±0.02d

1.94±0.01f

1.84±0.03d

1.77±0.02c

1.58±0.02b

1.90±0.01e

注:IBW:初重(g)、FBW:末重(g)、PWG:增重百分比(%)、SGR:特异性生长率(% /d)、FI:采食量(g/尾)和FE:饲料效率(%)。ZL:乳酸锌;ZS:硫酸锌。数据采用平均数±标准差表示,同一行不同小写字母代表差异显著 P < 0.05)。

2.2 磷、铁、锌对生长中期草鱼功能器官健康的作用及其作用机制

2.2.1 磷、铁、锌对生长中期草鱼肠道健康的作用及其作用机制

鱼类肠道(特别是无胃鱼)是消化吸收的主要部位,其生长与肠道健康密切相关。抵抗肠炎发生的能力可反映鱼类肠道健康状态。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌降低了生长中期的草鱼肠炎发生率,当饲粮有效磷、铁、锌水平分别达5.68 g/kg63.47 mg/kg49.84 mg/kg时肠炎发病率分别达最低(图1),表明适宜水平的磷、铁、锌增强了鱼类抵抗肠炎发生的能力,维持了肠道健康(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

   

     

 

A:未添加组;B:乳酸锌组:49.84 mg/kgC:硫酸锌组:56.9 mg/kg。箭头指示为肠道红肿和出血。

1 磷、铁、锌对生长中期草鱼肠炎发生率的影响

鱼类肠道健康与肠道的结构(细胞结构和细胞间结构)完整性密切相关。细胞结构完整性与核因子相关因子2Nrf2/Keap1信号途径调控的抗氧化能力以及半胱天冬酶caspase调控的细胞凋亡有关,而细胞间结构完整性则与肌球蛋白轻链激酶(MLCK)信号途径调控的细胞间紧密连接蛋白(主要包括OccludinZO-1Claudins亚型)表达有关。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌可能通过上调生长中期草鱼前中后肠Nrf2基因表达、下调Nrf2锚定蛋白Keap1a(磷后肠除外)和Keap1b(磷后肠、锌前中后肠除外)亚型基因表达提高抗氧化酶铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)、MnSOD、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶GPx1a1b4a4b)(磷GPx4a4b除外)和谷胱甘肽硫转移酶GSTRO1O2P1P2)(锌GSTP2除外)的mRNA水平和并提高酶活力,从而减少活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)、蛋白羰基(PC)含量,提高了鱼类肠道抗氧化能力,降低了氧化损伤;并通过抑制草鱼前中后肠Fas配体(FasL)和半胱天冬酶-8caspase-8)介导的死亡受体途径以及促凋亡蛋白凋亡酶激活因子1Apaf-1)、B细胞淋巴瘤蛋白2相关X蛋白(Bax)家族和caspase-9介导的线粒体途径,下调caspase-3-7的基因表达,抑制细胞凋亡,维持了细胞结构完整性(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。同时,适宜水平的磷、铁、锌可能通过下调MLCK信号途径促进紧密连接蛋白闭锁连接蛋白(ZO)、occludin(磷前中肠除外、铁前肠除外)、claudin-c-f-7-11基因表达,抑制孔隙紧密连接蛋白claudin-12基因表达,维持了细胞间结构完整性,维持了肠道健康(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

鱼类的肠道健康除了与其结构完整性密切相关外,还与其免疫能力有关,而鱼类免疫能力与非特异性免疫因子溶菌酶(LA)和酸性磷酸酶(ACP)活力、补体C3C4含量、特异性免疫因子免疫球蛋白MIgM)、抗菌肽LEAP-2Hepcidinβ-defensin以及细胞因子密切相关。细胞因子包括促炎症因子和抗炎症因子,分别受到(IKKαIKKβIKKγ/IκBα/NF-κB P65NF-κB P52c-Rel)信号途径和TOR/(S6K4EBP)信号途径调控。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌提高了生长中期草鱼前中后肠中抗菌化合物LAACP的活力,补体C3C4IgM的含量,上调部分抗菌肽如肝表达抗菌肽(LEAP-2ALEAP-2Bβ防御素(β-defensin-1)、hepcidin(磷前中后肠除外)、Mucin2的基因表达,增强了鱼类的抗菌能力(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。同时,适宜水平的磷、铁、锌可能通过下调草鱼前中后肠中信号分子抑制蛋白IKKβIKKγ(磷、铁、锌在前中后肠均不通过IKKα)和核因子-κBNF-κBp65p52(铁、锌前中后肠除外)、c-Rel(磷前肠除外)的基因表达以及上调了核因子κB抑制蛋白αIκBα)基因表达下调了促炎细胞因子白介素(IL(磷后肠除外)、IL-6(铁前中后肠除外)、IL-8IL-12p35(磷后肠除外)、IL-12p40(磷前中后肠除外)、IL-15(铁前中后肠除外)、IL-17D、肿瘤坏死因子αTNF-α)(铁前肠除外)、和干扰素γ2IFN-γ2)的基因表达;可能通过上调信号分子TORS6K1基因表达以及下调了其下游4E-BP14E-BP2基因表达上调了抗炎细胞因子IL-4/13AIL-4/13BIL-10IL-11TGF-β1TGF-β2的基因表达,抑制了鱼类肠的炎症反应,维持了肠道健康(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

2.2.2 磷、铁、锌对生长中期草鱼免疫器官和皮肤健康的作用及其作用机制

鱼类生长也与机体健康密切相关。抵抗赤皮发生的能力可反映鱼类机体康状态。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌降低了草鱼赤皮发生率,当饲粮有效磷、铁、锌水平分别达3.96 g/kg63.47 mg/kg49.84 mg/kg时赤皮发病率达最低,表明适宜水平的磷、铁、锌增强了鱼类抵抗赤皮发生的能力,维持了鱼类的机体健康(Chen 等,2017Guo等,2017Song等,2017)。

 

2 磷、铁、锌对生长中期草鱼赤皮发生率的影响

鱼类机体健康与免疫器官(头肾和脾脏)以及粘膜免疫组织皮肤的结构完整性和免疫能力有关。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌能够通过上调草鱼头肾和脾脏Nrf2基因表达、下调锚定蛋白Keap1aKeap1b(磷、锌除外)基因表达上调了CuZnSODMnSOD(铁除外)、CAT(磷脾脏除外)、GPx1a1b4a4b)(磷GPx4a4b除外)和GSTRO1O2P1P2)(铁GSTO2、锌GSTP2除外)和GR(磷除外)基因表达并提高了酶活力,也提高了非酶抗氧化物质GSH含量,提高了自由基清除能力,降低了ROS含量,从而降低了脂质和蛋白质氧化损伤;并通过抑制Fas配体(FasL)和半胱天冬酶-8caspase-8)介导的死亡受体途径以及促凋亡蛋白凋亡酶激活因子1Apaf-1)、B细胞淋巴瘤蛋白2相关X蛋白(Bax)家族和caspase-9介导的线粒体途径,下调caspase-3-7的基因表达,抑制细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;同时,通过下调MLCK基因表达上调了细胞间紧密连接蛋白ZO-1ZO-2(铁脾脏除外)、Occludin以及Claudin-b-c-3-f-7a-7b-11-15a-15b亚型基因表达,维持了头肾和脾脏细胞间结构完整性;且在皮肤上有类似结果(Chen 等,2017Guo等,2017Song等,2017)。进一步研究发现:适宜水平的磷、铁、锌提高了草鱼头肾和脾脏免疫因子LAACP活力、补体C3C4以及免疫球蛋白IgM含量,上调了抗菌肽LEAP-2ALEAP-2Bhepcidinβ-defensin-1基因表达;同时,通过下调促炎症信号分子IKKα(铁、锌除外)、IKKβIKKγ(铁除外)和NF-κB P65(磷、铁、锌均不通过NF-κB p52亚型)、c-Rel亚型基因表达,上调抑制子IκBα基因表达下调了促炎细胞因子IL-1βIL-6IL-8(磷除外)、IL-12p35(铁、锌除外)、IL-12p40(磷除外)、IL-17DTNF-αIFN-γ2(铁除外)基因表达,并通过上调TORS6K1基因表达、下调4E-BP14E-BP2基因表达上调了抗炎细胞因子IL-4/13AIL-4/13B(磷、锌除外)、IL-10IL-11TGF-β1TGF-β2基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类头肾和脾脏免疫能力;在皮肤上有类似结果(Chen 等,2017Guo等,2017Song等,2017)。因此,适宜水平的磷、铁、锌提高了鱼类头肾、脾脏和皮肤的结构完整性,增强了免疫能力,维持了机体健康。

2.2.3磷、铁、锌对生长中期草鱼呼吸器官鳃健康的作用及其作用机制

鱼类生长也与鳃健康密切相关。抵抗烂鳃发生的能力可反映鱼类鳃健康状态。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌降低了草鱼烂鳃发生率,当饲粮有效磷、铁、锌水平分别达5.68 g/kg63.47 mg/kg49.84 mg/kg时烂鳃发病率达最低(图3),表明适宜水平的磷、铁、锌增强了鱼类抵抗烂鳃发生的能力,维持了鱼类的鳃健康(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

   

 

   

3 磷、铁、锌对生长中期草鱼烂鳃发生率的影响

鱼类鳃健康也依赖于鳃的结构完整性和免疫屏障功能。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌能够通过上调草鱼鳃Nrf2基因表达、下调锚定蛋白Keap1a(磷除外)和Keap1b(锌除外)基因表达上调了CuZnSOD(磷除外)、MnSODCATGPx1a1b4a4b)(锌GPx4b除外)和GSTRO1O2P1P2)(锌GSTp2除外),提高了自由基清除能力,降低了ROS含量,从而降低了脂质和蛋白质氧化损伤;并能一方面通过下调p38 MAPKFasL基因表达下调了caspase 8介导的死亡受体凋亡途径,另一方面通过下调JNK基因表达下调了促凋亡蛋白Apaf-1Bax基因表达、上调了抗凋亡蛋白Bcl-2(磷、铁除外)基因表达从而下调了caspase -3(铁除外)、caspase-7caspase-9介导的线粒体凋亡途径,降低了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;同时,通过下调MLCK基因表达上调了细胞间紧密连接蛋白ZO-1(铁除外)、ZO-2(磷除外)、Occludin以及Claudin-b-c-3-f-7a-7b-11-15a(铁除外)和-15b(铁除外)亚型基因表达,维持了细胞间结构完整性。进一步研究发现:适宜水平的磷、铁、锌提高了草鱼鳃LAACP活力、C3C4含量,上调了抗菌肽LEAP-2ALEAP-2BHepcidinβ-defensin基因表达;同时,通过下调促炎信号分子IKKαIKKβIKKγNF-κB P65(均不通过NF-κB P52亚型)、c-Rel4E-BP14E-BP2(锌除外)基因表达,上调抑炎信号分子IκBαTORS6K1基因表达,下调了促炎细胞因子TNF-α(磷除外)、IFN-γ2(铁除外)、IL-1βIL-8IL-6(铁除外)、IL-12p35(锌除外)、IL-12p40IL-15IL-17D(磷除外)基因表达,上调了抗炎细胞因子IL-10TGF-β1IL-11TGF-β2IL-4/13AIL-4/13B(铁除外)基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类鳃的免疫屏障功能(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

2.3 磷、铁、锌改善了生长中期草鱼肌肉品质

肌肉是营养物质沉积的主要部位,约占鱼体重的60%。磷、铁、锌能够有效调控鱼肌肉营养物质组成。研究发现:适宜水平的铁提高了生长中期草鱼肌肉蛋白质和脂肪含量(郭衍林,2017),而磷和锌仅提高了肌肉蛋白质含量(陈康,2017;宋正星,2017)。同时,鱼肌肉中谷氨酸(Glu)和天门冬氨酸(Asp)是构成鲜味的重要物质。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌提高了生长中期草鱼肌肉AspGlu含量,增加了鱼肉鲜味(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。鱼肌肉蛋白和氨基酸含量与肌肉蛋白质合成和氨基酸代谢有关。动物蛋白质和氨基酸的代谢主要受TOR/ S6K1信号途径调控,而TOR信号途径受到4E-BP抑制。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌上调了生长中期草鱼肌肉TORS6K1基因表达、下调了4E-BP1(锌除外)和4E-BP2(锌除外)基因表达,提高了蛋白质合成的调控能力(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。矿物元素调控TOR信号可能与酪蛋白激酶2CK2)有关。CK2在激活人肺癌细胞TOR信号中起重要作用。进一步研究发现:适宜水平的磷、铁、锌上调了生长中期草鱼肌肉CK-2αCK-2β mRNA水平(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

鱼肌肉中高比例的多不饱和脂肪酸(PUFA)具有保健功能,其中二十碳五稀酸(C20:5n-3EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)是最重要的保健性PUFA,能够减少动脉硬化,促进血液循环,并且能促进脑部发育。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌提高了生长中期草鱼肌肉中EPA(锌除外)、DHA(铁除外)的含量,改善了肌肉中脂肪酸组成,增强了肌肉的保健功能(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。α-亚麻酸(C183n)是EPADHA生成的前体物质。进一步研究发现:适宜水平的磷提高了肌肉中α-亚麻酸(C183n)的含量,表明适宜水平的磷提高EPADHA含量可能与其提高了α-亚麻酸有关(陈康,2017)。

系水力、嫩度和pH值也是评价鱼肌肉品质的重要指标。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌提高了草鱼肌肉系水力、嫩度和pH值(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。磷、铁、锌提高鱼肌肉系水力可能与胶原蛋白含量有关。胶原蛋白可通过胶合肌纤维和肌纤维束增强肌肉系水力。进一步研究发现:适宜水平的磷、铁、锌提高了草鱼肌肉胶原蛋白含量(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。肌肉中的胶原蛋白含量与组织蛋白酶BL活力有关,组织蛋白酶可水解胶原蛋白从而引起胶原蛋白含量的降低。进一步研究发现:适宜水平的磷、铁、锌通过降低草鱼肌肉组织蛋白酶BL活力提高了胶原蛋白含量(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。此外,pH受到肌肉中乳酸含量的影响,乳酸的积累会降低肌肉的pH值。研究发现:适宜水平的磷、铁、锌通过降低生长中期草鱼肌肉乳酸含量提高了肌肉pH值(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

维持肌肉细胞结构完整性对保证鱼肉品质非常重要。肌肉脂肪和蛋白质的氧化损伤可导致肌肉结构性破坏,引起系水能力下降。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌可能通过上调Nrf2基因表达、下调了锚定蛋白Keap1aKeap1b基因表达,上调了CuZnSODMnSOD(铁基因表达除外)、CATGPx1aGPx1bGPx4aGPx4bGSTRGSTO1GSTO2(铁除外)、GSTP1GSTP2基因表达,并提高了相应酶活力,提高了酶性抗氧化能力;同时提高了肌肉GSH含量,提高了非酶抗氧化能力,从而提高了自由基清除能力降低了脂质和蛋白质氧化损伤,改善了鱼肉品质(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。谷氨酸-半胱氨酸连接酶(GCL)和谷胱甘肽还原酶(GR)在人GSH合成中发挥重要作用。研究表明:适宜水平的磷、铁、锌上调了草鱼肌肉GCLcGCLm (锌除外)mRNA水平和GR活力,提高了GSH合成能力(陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017)。

2.4 生长中期草鱼磷、铁、锌营养需要参数

根据部分营养标识确定的生长中期草鱼磷、铁、锌营养需要参数见表2。总体而言,根据抗病力和鱼肉品质确定的饲粮有效磷、铁、锌的需要量高于根据生产性能标识确定的需要量。

2 生长中期草鱼磷、铁、锌营养需要参数

确定标识

回归方程

极限Y

R2

P

适宜添加量

g/kg饲粮)

生产性能

PWG

Y = 34.8502 x +   103.7754

Ymax = 246.65

0.9805

< 0.05

4.10

SGR

Y = 0.2021x +   1.2559

Ymax = 2.07

0.9999

< 0.05

4.03

FI

Y = 54.0100x +   640.6770

Ymax = 850.82

0.9943

< 0.05

3.89

FE

Y= 7.2550x + 44.2025

Ymax = 74.27

0.9963

< 0.05

4.14

抗病力

抗肠炎

Y = -5.4644x + 39.7946

Ymin = 14.22

0.6568

< 0.01

4.68

抗赤皮

Y = -5.3136x + 27.2760

Ymin = 5.33

0.8498

< 0.01

4.13

抗烂鳃

Y = -4.6568x + 41.5262

Ymin=14.67

0.9124

< 0.01

5.77

肉质

肌肉烹饪损失

Y = -1.4128x +   14.8336

Ymin = 9.05

0.7739

< 0.01

4.09

肌肉MDA含量

Y = -2.3267x +   28.8459

Ymin = 15.15

0.8285

< 0.01

5.89

肌肉PC含量

Y = -0.3095x +   3.7272

Ymin = 2.66

0.9913

= 0.060

5.89

mg/kg饲粮)

生产性能






PWG

Y =   -0.0174x2 + 2.6327x + 100.9476


0.9252

< 0.01

75.65

SGR

Y =   -1.0882×10-4x2 + 0.0166x+1.2090


0.9513

< 0.05

76.10

FI

Y =   -0.0370x2 + 5.5545x + 493.5908


0.9657

< 0.01

75.06

FE

Y =   -0.0030x2+0.4584x + 51.8815


0.9129

< 0.01

76.40

抗病力






抗赤皮

Y = 0.0032x2   - 0.5570x + 28.2741


0.8745

< 0.01

87.03

抗肠炎

Y = 0.0039x2   - 0.6503x + 42.0435


0.8847

< 0.01

83.37

抗烂鳃

Y = 0.0053x2   - 0.8111x + 43.1449


0.8551

< 0.01

76.52

鱼肉品质






肌肉剪切力

Y= 0.0008x2   - 0.1231x + 14.4753


0.9737

< 0.01

76.93

肌肉蒸煮损失

Y =   0.4847×10-4x2-0.0077x+1.2211


0.8837

< 0.05

79.07

肌肉MDA含量

Y = 0.0017x2   - 0.2612x + 30.8007


0.6568

< 0.01

76.82

锌(mg/kg饲粮)

PWG

Y = -0.0253   x2 + 3.0960 x + 121.6629


0.9181

< 0.01

61.2

抗肠炎发生率

Y =   4.5824×10-5x2 - 0.0056x + 0.4707


0.7602

< 0.01

61.4

抗赤皮发生率

Y =   -0.0142x2 + 2.0950x + 94.8584


0.8923

< 0.05

65.3

抗烂鳃发生率

Y =   -0.0199x2 + 2.5911x + 68.9198


0.8357

=0.067

66.0

资料来源:Chen等,2017Guo等,2017Song等,2017;陈康,2017;郭衍林,2017;宋正星,2017

3水溶性维生素

维生素是维持动物健康、促进动物生长发育所必需的一类低分子有机化合物。维生素B6VB6)和肌醇是鱼类必需的水溶性维生素。研究表明:适宜水平的VB6和肌醇促进了生长中期草鱼生长、提高了采食量和饲料效率,降低了肠炎、赤皮和烂鳃发病率,维持了肠道、机体和鳃健康(Zheng等,2017Li等,2017;郑欣,2017;李双安,2017)。

鱼类肠道健康与其结构完整性和免疫屏障功能密切相关。肠道结构完整性与细胞结构完整性(氧化损伤和细胞凋亡)和细胞间紧密连接有关。研究表明:适宜水平的VB6和肌醇可能通过上调生长中期草鱼前、中、后肠Nrf2基因表达、下调了锚定蛋白Keap1aKeap1bVB6除外)基因表达,上调了CuZnSODMnSODVB6除外)、CATGPx1aGPx1bGPx4aGPx4bGSTRGSTP1(肌醇除外)、GSTP2(肌醇除外)、GSTO1GSTO2亚型以及GR基因表达,提高了相应抗氧化酶的活力,提高了自由基清除能力,降低了ROS含量,从而降低了脂质和蛋白质氧化损伤;并通过下调p38 MAPKFasL基因表达下调了caspase 8介导的死亡受体凋亡途径以及通过下调JNKVB6除外)基因表达下调了促凋亡蛋白Apaf-1Bax基因表达并上调了抗凋亡蛋白Bcl-2Mcl-1IAP基因表达下调了caspase 2caspase 3caspase 7caspase 9介导的线粒体凋亡途径,降低了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;同时,通过下调草鱼前中后肠MLCK基因表达上调了细胞间紧密连接蛋白ZO-1ZO-2OccludinVB6前肠和后肠除外)以及Claudin-b-c-3-7-11亚型基因表达,下调了孔状疏松蛋白Claudin-12-15aVB6和肌醇均不通过Claudin-15b亚型)亚型基因表达,维持了细胞间结构完整性(Li等,2017;郑欣,2017。进一步研究发现:适宜水平的VB6和肌醇提高了草鱼前、中、后肠非特异性免疫因子LAACP活力以及补体C3C4含量及 IgM含量;上调了前中后肠抗菌肽黏蛋白2mucin2)、Hepcidinβ-defensinLEAP-2ALEAP-2B基因表达,提高了鱼类肠道免疫力;同时,通过下调促炎症信号分子IKKαVB6除外)、IKKβIKKγNF-κB P65VB6和肌醇均不通过NF-κB P52亚型)和c-Rel基因表达,上调抑制子IκBα基因表达下调了促炎细胞因子TNF-αVB6前后肠除外)、IL-1β(肌醇后肠除外)、IL-6(肌醇除外)、IL-8IL-12p35(肌醇除外)、IL-12p40(肌醇除外)、IL-15(肌醇后肠除外)和IL-17D(肌醇除外)基因表达,并通过上调TORS6K1基因表达及下调4EBP14EBP2基因表达上调了抗炎细胞因子IL-10(肌醇后肠除外)、IL-11IL-4/13A(肌醇除外)、IL-4/13BVB6除外)、TGF-β1TGF-β2基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类肠道的免疫屏障功能(Zheng等,2017;李双安,2017)。

鱼类机体健康与免疫器官(头肾脾脏)和粘膜免疫组织皮肤的结构完整性和免疫能力有关。研究发现:适宜水平的VB6和肌醇能够通过上调草鱼头肾脾脏Nrf2基因表达、下调锚定蛋白Keap1aKeap1bVB6除外)基因表达上调了CuZnSODMnSODCATGPx1aGPx1bGPx4aVB6除外)、GPx4bVB6除外)、GSTRGSTP1GSTP2GSTO1GSTO2基因表达并提高了酶活力,并提高了非酶抗氧化物质GSH含量,提高了自由基清除能力,降低了ROS含量,从而降低了脂质和蛋白质氧化损伤;并通过下调p38 MAPKFasL基因表达下调了caspase 8介导的死亡受体凋亡途径并能通过下调JNK基因表达下调了促凋亡蛋白Apaf-1Bax基因表达并上调了抗凋亡蛋白Bcl-2Mcl-1IAP基因表达下调了caspase 2caspase 3caspase 7caspase 9介导的线粒体凋亡途径,降低了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;同时,通过下调MLCK基因表达上调了细胞间紧密连接蛋白ZO-1VB6脾脏除外)、ZO-2Occludin以及Claudin-b-c-3-7-11亚型基因表达,下调了孔状疏松蛋白Claudin-12-15a-15bVB6除外)亚型基因表达,维持了头肾脾脏细胞间结构完整性;且在皮肤上有类似结果(郑欣,2017;李双安,2017)。进一步研究发现:适宜水平的VB6和肌醇提高了草鱼头肾和脾脏免疫因子LAACP活力、C3C4含量,上调了抗菌肽hepcidinLEAP-2ALEAP-2Bβ-defensin-1基因表达;同时,通过下调促炎症信号分子IKKαVB6除外)、IKKβIKKγVB6除外)和NF-κB P65VB6和肌醇均不通过p52亚型)、c-Rel基因表达,上调抑制子IκBα基因表达下调了促炎细胞因子TNF-αIFN-γ2(肌醇除外)、IL-1βIL-6IL-8VB6脾脏除外)、IL-12p35(肌醇头肾除外)、IL-12p40IL-15IL-17DVB6脾脏除外)基因表达,并通过上调TORS6K1基因表达及下调4EBP14EBP2基因表达上调了抗炎细胞因子IL-10IL-11IL-4/13AIL-4/13B(肌醇脾脏除外)、TGF-β1TGF-β2基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类头肾和脾脏免疫能力;在皮肤上有类似结果(郑欣,2017;李双安,2017。因此,适宜水平的VB6和肌醇提高了鱼类头肾、脾脏和皮肤的结构完整性,增强了免疫能力,维持了机体健康。

鱼类鳃健康也依赖于鳃的结构完整性和免疫屏障功能。研究发现:适宜水平的VB6和肌醇能够通过上调草鱼鳃Nrf2基因表达、下调锚定蛋白Keap1aKeap1bVB6除外)基因表达上调了CuZnSODMnSODCATGPx1aGPx1bGPx4aGPx4bGSTRGSTP1GSTP2GSTO1GSTO2基因表达并提高了酶活力,并提高了非酶抗氧化物质GSH含量,提高了自由基清除能力,降低了ROS含量,从而降低了脂质和蛋白质氧化损伤;并通过下调p38 MAPKFasLVB6除外)基因表达下调了caspase 8介导的死亡受体凋亡途径并能通过下调JNK基因表达下调了促凋亡蛋白Apaf-1Bax基因表达并上调了抗凋亡蛋白Bcl-2Mcl-1IAP基因表达下调了caspase 2caspase 3caspase 7caspase 9介导的线粒体凋亡途径,降低了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;同时,通过下调MLCK基因表达上调了细胞间紧密连接蛋白ZO-1ZO-2Occludin以及Claudin-b-c-3-7-11亚型基因表达,下调了孔状疏松蛋白Claudin-12-15a-15bVB6除外)亚型基因表达,维持了鳃细胞间结构完整性(郑欣,2017;李双安,2017)。进一步研究发现:适宜水平的VB6和肌醇提高了草鱼鳃免疫因子LAACP活力、C3C4含量,上调了抗菌肽hepcidinLEAP-2ALEAP-2Bβ-defensin-1基因表达;同时,通过下调促炎症信号分子IKKαVB6除外)、IKKβIKKγNF-κB P65(不通过p52亚型)、c-Rel基因表达,上调抑制子IκBα基因表达下调了促炎细胞因子TNF-αIFN-γ2(肌醇除外)、IL-1βIL-6VB6除外)、IL-8IL-12p35(肌醇除外)、IL-12p40IL-15IL-17D基因表达,并通过上调TORS6K1基因表达及下调4EBP14EBP2基因表达上调了抗炎细胞因子IL-10IL-11IL-4/13AIL-4/13BVB6除外)、TGF-β1TGF-β2(肌醇除外)基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类鳃免疫能力(郑欣,2017;李双安,2017)。

鱼类的生长部分依赖于营养物质在肌肉中的沉积,蛋白质和脂肪的含量占到肌肉营养的98%。游离氨基酸也是肌肉中重要的营养物质,其中GluAsp是重要的鲜味氨基酸,而SerGlyAla是重要的甜味氨基酸;同时,脂肪酸也是肌肉的重要营养成分,其中C20:5n-3EPA)和C22:6n-3DHA)具有重要的保健功能,能够预防人类的心血管疾病。研究发现:适宜水平的VB6能够提高生长中期草鱼肌肉中粗蛋白和粗脂肪的含量,增加鲜味氨基酸GluAsp和甜味氨基酸SerGlyAla的含量,而肌醇仅提高了肌肉中鲜味氨基酸Asp含量,VB6和肌醇均增加了EPADHA的含量,改善了鱼肉的营养成分、提高了鱼肉的鲜味和保健功能(郑欣,2017;李双安,2017)。

肌肉的系水力、pH值、嫩度和胶原蛋白含量可以反映鱼肉品质。研究表明:适宜水平的VB6提高了生长中期草鱼肌肉的系水力、pH值、嫩度和胶原蛋白含量,提高了鱼肉品质(郑欣,2017),而肌醇仅提高了胶原蛋白含量(李双安,2017)。肌肉中的pH值和胶原蛋白含量分别与乳酸含量和组织蛋白酶BL活力有关。研究发现:适宜水平的VB6通过降低草鱼肌肉乳酸含量提高了pH值,VB6和肌醇能通过降低组织蛋白酶BL活力提高了胶原蛋白含量(郑欣,2017;李双安,2017)。鱼类肌肉系水力与肌肉的氧化损伤有关。研究表明:适宜水平的VB6和肌醇通过CK2/TOR/Nrf2信号途径上调抗氧化酶CuZnSODMnSODCATGPx四个亚型(1a1b4a4b)、GST五个亚型(RP1P2O1O2)、GR基因表达从而提高了抗氧化酶活力,增强了抗氧化损伤能力,降低了脂质过氧化和蛋白质氧化,提高了肌肉系水力(郑欣,2017;李双安,2017)。

根据部分标识确定的生长中期草鱼VB6和肌醇营养需要参数见表3。总体而言,根据抗病力和鱼肉品质确定的生长中期草鱼VB6需要量接近或略高于根据生产性能确定的需要量,而肌醇则大部分高于根据生长确定的需要量。

3 生长中期草鱼VB6和肌醇营养需要参数

确定标识

回归方程

极限Y

R2

P

适宜添加量(mg/kg饲粮)

VB6

生产性能


PWG

Y = -5.8864x2   – 52.1071x + 208.6534


0.8979

< 0.01

4.43

SGR

Y = -0.0222x2   + 0.1977x + 1.6255


0.9405

< 0.01

4.50

FI

Y = -13.6585x2   + 121.5040 x + 780.7668


0.9249

< 0.01

4.45

FE

Y=-0.0047x2+0.0416x+0.6236
 
 


0.9362

< 0.01

4.43

抵抗疾病发生能力

抵抗肠炎

Y = 0.7272x2   - 6.9057x + 30.3194


0.7566

< 0.01

4.75

抵抗赤皮

Y = 0.7913x2   - 7.3147x + 33.6737


0.7914

< 0.01

4.62

抵抗烂鳃

Y = 0.4601x2   - 4.4670 x + 22.2057


0.7179

< 0.01

4.85

鱼肉品质


蒸煮损失

Y = 0.1717x2   - 1.5400x + 14.8061


0.9752

< 0.01

4.48

乳酸含量

Y = 0.0389x2   - 0.3544x + 2.6084


0.9572

< 0.01

4.56

ROS含量

Y = 1.6210x2   - 15.5278x + 101.9499


0.9348

< 0.05

4.79

PC含量

Y = 0.0588x2   - 0.5325x + 4.2497


0.9806

< 0.01

4.53

肌醇

生产性能






增重百分比

y = 0.3026 x + 169.7871

Ymax=253.5

0.9912

<0.01

276.7

采食量

y = 0.5203   x + 645.2980

Ymax=784.2

0.9147

<0.01

267.4

饲料效率

y = 0.0004 x + 0.5881

Ymax=0.72

0.9737

<0.01

258.5

疾病抵抗






抗肠炎发病率

y = -0.0004 x + 0.3131

Ymin=15.0

0.9978

<0.01

408.8

抗烂鳃发病率

y = -0.0005   x + 0.2462

Ymin=10.3

0.8214

=0.11

285.8

抗赤皮发病率

y = -0.0004   x + 0.2348

Ymin=10.7

0.7905

<0.05

353.8

鱼肉品质






肌肉ROS含量

y = -0.1016   x + 102.0263

Ymin = 68.9

0.9933

<0.05

325.9

肌肉MDA含量

y = -0.0279 x + 29.9061

Ymin = 17.8

0.9598

<0.01

433.4

资料来源:郑欣,2017;李双安,2017

4 饲料添加剂

4.1 牛磺酸

晏良超(2017)研究发现:饲粮中添加适量的牛磺酸提高了生长中期草鱼特异性生长率、增重百分比、采食量和饲料效率,提高了抵抗肠炎、烂鳃和赤皮病的能力,提高了生产性能。这与添加适宜量的牛磺酸提高了草鱼功能器官(肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃)的免疫功能和结构完整性有关:(1)适量的牛磺酸提高了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中溶菌酶和酸性磷酸酶活活力、补体C3C4以及免疫球蛋白IgM含量,上调了抗菌肽LEAP-2ALEAP-2Bhepcidinβ-defensin-1Mucin 2(仅肠道)mRNA水平,提高了抗菌能力;同时,可能通过下调NF-κB p65(不通过NF-κB p52mRNA水平和上调TORmRNA水平,下调了主要促炎细胞因子TNF-α(后肠除外)、IFNγ2(鳃除外)、IL-1βIL-8(前、中肠除外)和IL-17D(鳃除外)等的mRNA水平,上调了主要抗炎细胞因子IL-10(后肠除外)、IL-11TGF-β1(而不通过TGF-β2)等的mRNA水平,降低了炎症反应,增强了免疫功能;(2)一方面,适宜量的牛磺酸可能通过上调草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中信号分子Nrf2和下调信号分子keap1a(而不是 keap1b)的mRNA水平上调了CuZnSODMnSODGPx1aGPx1b(而不是GPx4aGPx4b)、CATGSTRGSTO1GSTO2GSTP1GSTP2(肠道除外)和GRmRNA水平,提高了对应抗氧化酶活力以及非酶抗氧化谷胱甘肽(GSH)含量,增强了抗氧化损伤能力,降低了氧化损伤;同时,添加适量的牛磺酸通过下调信号分子p38 MAPKJNK(肠道、鳃除外)mRNA水平,上调了Bcl-2Mcl-1mRNA水平,下调了caspase-3caspase-7caspase-8caspase-9BaxApaf-1FasL(脾脏和皮肤除外)mRNA水平,抑制了细胞凋亡,维持了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞结构完整性;另一方面,适宜量的牛磺酸可能通过下调MLCKmRNA水平,上调了细胞间屏障功能蛋白ZO-1ZO-2(鳃除外)、occludin(头肾、脾脏和后肠除外)、claudin-bclaudin-c等的mRNA水平,下调了孔状疏松蛋白claudin-12/-15 mRNA水平,维持了细胞间结构完整性。

此外,添加适量的牛磺酸还提高了生长中期草鱼肌肉营养物质(蛋白、必需氨基酸、风味氨基酸和多不饱和脂肪酸)含量、pH和羟脯氨酸含量,降低了粗脂肪含量、蒸煮损失、剪切力、乳酸含量、组织蛋白酶BL活力和饱和脂肪酸含量,改善了鱼肉品质(晏良超,2017)。进一步研究发现:鱼肉品质的提高可能与牛磺酸通过上调TORS6K1Nrf2CK2αCK2β mRNA水平,提高了CuZnSOD等抗氧化酶的mRNA水平和活力,增强抗氧化损伤能力,减少了ROS含量,降低了氧化损伤有关(晏良超,2017)。

PWG、肠炎、赤皮和烂鳃抵抗力以及肌肉羟脯氨酸含量为标识确定中期草鱼(255-740 g)在植物蛋白饲粮中牛磺酸的最适添加量分别为:1.051.081.121.09 1.02 g kg-1饲粮(晏良超,2017)。

4.2 蛋氨酸小肽

研究发现:在蛋氨酸缺乏饲粮中添加适宜量的Met-Met提高了幼草鱼增重百分比、特异性生长率、采食量和饲料效率,肌肉和肝胰中脏谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活力,并降低了血浆氨含量,表明Met-Met能够提高草鱼的生产性能(苏玥宁,2017)。进一步研究发现:在蛋氨酸缺乏饲粮中添加适宜量的Met-Met提高了幼草鱼抗肠炎、烂鳃和赤皮的能力,增强了肠道、鳃和机体健康(苏玥宁,2017)。这可能与增强肠道、鳃、头肾、脾脏和皮肤结构完整性和免疫功能有关:适宜量的Met-Met降低了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中丙二醛、蛋白羰基和活性氧的含量,提高了抗超氧阴离子、抗羟基自由基的活力和GSH的含量(不包括脾脏),以及MnSODCAT(不包括鳃)、GPxGSTGR活力和相应基因表达,上调了信号分子Nrf2基因表达,下调绑定蛋白Keap1aKeap1bmRNA水平,增强了抗氧化损伤的能力;同时,下调了半胱氨酸天冬氨酸酸性蛋白酶(caspase-2-3-7-8-9)、FasLApaf-1BaxJNK(不包括脾脏)和p38MAPK(不包括鳃)基因表达,上调了Bcl-2IAPMcl-1基因表达,抑制了细胞凋亡,保证了细胞结构完整性;此外,可能通过下调MLCK基因表达上调了紧密连接蛋白occludinZO-1(不包括脾脏)、ZO-2(不包括皮肤)和claudin-b-c(不包括前肠和中肠)、-f-3c-7a-7b-11(不包括鳃)、-12-15a15b基因表达,保障了细胞间结构完整性。另一方面,适宜量的Met-Met增加了幼草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中LZACP的活力、补体C3C4IgM的含量,上调了抗菌肽hepcidinLEAP-2ALEAP-2Bβ-defensin-1基因表达,增强了抗菌能力;下调了促炎细胞因子TNF-αIFN-γ2IL-1β(不包括鳃)、IL-8(不包括前肠、中肠和脾脏)、IL-12p35IL-12p40(不包括鳃)、IL-15IL-17D(不包括脾脏)以及信号分子核转录因子κB p65NF-κB p65)、c-RelIKKβIKKγ4E-BP1(不包括皮肤)和4E-BP2基因表达,上调了抗炎细胞因子IL-4/13AIL-4/13BIL-6IL-10(不包括鳃)、IL-11TGF-β1TGF-β2(不包括前肠、中肠和后肠)以及信号分子IκBαTORS6K1基因表达,缓解了炎症反应,提高了免疫功能(苏玥宁,2017)。此外,以生长性能、肠道健康、鳃健康和机体健康相关指标为标识,Met-Met的效果要优于DL-Met。在基础饲粮含硫氨基酸(蛋氨酸和半胱氨酸)含量为8.03 g/kg的情况下,以PWG、肠炎、赤皮和烂鳃疾病抵抗能力为标识确定幼草鱼(10.10-126.39 g)的Met-Met适宜添加量分别为1.611.641.651.65 g/kg饲粮(苏玥宁,2017)。

4.3 丁酸钠

田莉(2017)研究发现:添加适宜量的丁酸钠提高了草鱼增重百分比、采食量和饲料效率,促进了生长;提高了肠重、肠长、肠体指数、肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活力,以及前肠、中肠和后肠皱襞高度;增加了肠道乳酸杆菌数量,降低了大肠杆菌和嗜水气单胞菌数量,以及增加了肠道丁酸含量,降低了乙酸和丙酸含量。进一步研究发现:丁酸钠提高了草鱼肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力,这与其维持了这些功能器官的结构完整性有关:(1)适宜水平丁酸钠降低了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃丙二醛、蛋白质羰基和活性氧含量,上调了CuZnSOD(头肾、脾脏和皮肤除外)、MnSODCATGPx1aGPx1bGPx4aGPx4bGSTRGSTP1GSTP2GSTO1GSTO2GRmRNA水平提高了相应抗氧化酶的活力,上调了Nrf2mRNA水平,下调了锚定蛋白Keap1a(肠道除外)和Keap1b mRNA水平,提高了抗氧化损伤能力,降低了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤保证了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞结构完整性;同时,抑制了DNA片段化,下调了JNK(皮肤除外)、FasLApaf-1Bax(皮肤除外)、caspase-2caspase-3(前肠除外)、caspase-7caspase-8(前肠除外)和caspase-9 mRNA水平,上调了草鱼肠道TORS6K1mRNA水平及下调了肠道4E-BP14E-BP2 mRNA水平,并上调了抗凋亡蛋白Bcl-2(前肠和鳃除外)、IAPMcl-1(皮肤除外)mRNA水平,抑制了细胞凋亡;(2)上调了细胞间紧密连接蛋白occludin(脾脏除外)、ZO-1ZO-2claudin-bclaudin-cclaudin-fclaudin-3c(前肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃除外)、claudin-7aclaudin-7bclaudin-11 mRNA水平,下调了claudin-12(头肾、脾脏、皮肤和鳃除外)、claudin-15aclaudin-15b以及信号分子MLCKmRNA水平,维持了细胞间结构完整性。同时,丁酸钠提高草鱼肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力也可能与其提高了这些功能器官的免疫功能有关:(1)适宜水平丁酸钠提高了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫物质LZACP活力以及补体C3C4IgM含量;上调了抗菌肽β-defensin-1(后肠除外)、hepcidin以及LEAP-2A(肠道除外)、LEAP-2B和肠道及Mucin2 mRNA水平,提高了免疫功能;(2)下调了促炎细胞因子TNF-α(脾脏和鳃除外)、IFN-γ2IL-1β(前肠、头肾、脾脏和皮肤除外)、IL-6(脾脏和鳃除外)、IL-8(头肾、脾脏和皮肤除外)、IL-15(前肠除外)、IL-17D(前肠除外)、IL-12p35IL-12p40(前肠和中肠除外)mRNA水平,上调了抗炎细胞因子IL-10(皮肤和鳃除外)、IL-11(前肠除外)、TGF-β1(前肠除外)、TGF-β2(前肠除外)、IL-4/13AIL-4/13B mRNA水平,进一步下调了信号分子IKKα(肠道除外)、IKKβ(前肠除外)、IKKγNF-κB p52(肠道除外)、NF-κB p65c-Rel(前肠和中肠除外)、肠道p38MAPKMAPKK6、头肾、脾脏、皮肤和鳃4E-BP14E-BP2 mRNA水平,以及上调了抑制因子IκBα、头肾、脾脏、皮肤和鳃TORS6K1 mRNA水平,缓解了炎症反应,提高了鱼类的免疫功能(Tian等,2017;田莉,2017

同时,适宜水平的丁酸钠提高了生长中期草鱼肌肉营养价值(蛋白、脂肪、部分氨基酸和部分脂肪酸含量)、保水性和pH,改善了鱼肉品质;进一步研究发现,这与其上调了Nrf2基因表达、下调了Keap1aKeap1b基因表达,进而上调了CuZnSODMnSODCATGPx1aGPx1bGPx4aGPx4bGSTR基因表达,提高了相应抗氧化酶的活力,降低了ROS含量,减轻了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤有关(田莉,2017

此外,本研究发现:微囊丁酸钠促进草鱼生长,增强肠道、鳃和机体健康的作用优于原粉丁酸钠。以生长性能指标、肠道健康、鳃健康、机体健康和鱼肉品质相关指标为标识确定的草鱼(256-781 g)饲粮中丁酸钠(微囊丁酸钠添加形式)最适添加量分别为266.7-283.0196.4-548.7307.4-427.7278.9-387.5298.9-430.8 mg/kg饲粮(Tian等,2017;田莉,2017)。


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