盐碱驯化对大鳞鲃(Luciobarbus capito)幼鱼生理生化及肠道微生物影响

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在利用盐碱水体鱼类养殖过程中,淡水培育的苗种分塘饲养时,如果直接将其投放到中高盐碱水体中,经常会出现苗种不能适应新环境,造成死亡率高的问题。但经过一定中低盐碱的适应性驯化后,可有效增强苗种的抗逆性性能,达到提高成活率的目的。大鳞鲃(Lucio Barbus capito)成鱼体重可达5~10 kg,该鱼具有食性广、生长速度快、肉质鲜美、抗逆性强等优良养殖特性,2003年从乌兹别克斯坦引入大鳞鲃中国目前为止,已在大鳞鲃的人工繁育技术、养殖生物学、养殖技术及盐碱耐受性方面开展了相关研究。但关于大鳞鲃盐碱驯化的相关研究还未见报道。本研究设置了盐度(Na Cl)和碱度(Na HCO3)单因子驯化实验及盐碱交互驯化实验,通过探索经低浓度盐碱驯化7 d后和未驯化的大鳞鲃幼鱼,在遭受更高盐碱水体时在组织学水平(鳃、肝、肠组织的结构变化)、生理生化水平(血液白细胞/WBC、淋巴细胞/Lymph、单核细胞/Mon、中性粒细胞/Gran、红细胞/RBC、血红蛋白/HGB含量、血浆尿素/UREA浓度、血糖/GLU-G含量、白蛋白/ALB含量、血浆渗透压、谷草转氨酶/AST、谷丙转氨酶/ALT)、鳃组织中的酸性磷酸酶/ACP、碱性磷酸酶/AKP、乳酸脱氢酶/LDH、肝脏组织中超氧化物歧化酶/SOD、总抗氧化酶/T-AOC、过氧化氢酶/CAT、谷胱甘肽过氧化氢酶/GSH-PX、丙二醛/MDA含量)、分子水平(鳃、肝组织中的Hsp70、Hsp90基因表达)和它们的肠道微生物多样性差异,对比这些指标的变化幅度、峰值大小、峰值出现时间和恢复时间,分析驯化与未驯化之间的适应性机制变化差异,进一步阐释大鳞鲃幼鱼对盐碱应激的响应机制,并为大鳞鲃在中高盐碱水域养殖技术的建立提供理论依据。1、盐度驯化对大鳞鲃幼鱼生理功能及肠道微生物影响为了探究大鳞鲃经盐度驯化后的血液生理生化、免疫应激和肠道微生物多样性方面的生理适应性变化,本研究设置了3个组别,空白组一直处于淡水中养殖,驯化组经4 g/L的盐度适应性驯养7 d后再放入8 g/L的盐度水体中,未驯化组直接放入8 g/L的盐度水体中,测定比较在鱼体放入8 g/L盐度水体中第0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、96 h、7 d幼鱼免疫应激、组织结构和肠道微生物多样性差异相关指标变化。实验结果显示:(1)驯化组和未驯化组幼鱼血液中的血常规指标(WBC、Lymph、Mon、Gran、RBC、HGB含量)、血浆生理生化指标(UREA浓度、GLU-G和ALB含量、血浆渗透压)、鳃组织中的ACP、AKP、LDH和肝脏组织中抗氧化指标(SOD、CAT、GSH-PX、MDA含量)及鳃、肝组织中的Hsp70、Hsp90基因表达指标在盐度为8g/L的水体中,均随着胁迫时间的延长呈现出先升后降的现象。(2)胁迫初期,驯化组和未驯化组幼鱼的相同指标在相同组织内到达峰值的时间相同,但驯化组幼鱼血浆中的生理生化指标(WBC、Lymph、Gran、Mon、UREA、GLU-G、ALB、渗透压)、和转氨酶(AST、ALT)、肝组织中的抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-PX、MDA)、鳃组织中的磷酸酶(AKP、ACP)和代谢酶(LDH)及鳃、热应激蛋白基因表达量的(Hsp70、Hsp90)上升幅度和峰值大小均显著性小于未驯化组(P<0.05)。(3)在8 g/L Na Cl盐度胁迫7 d后,驯化组和未驯化组均能够恢复到对照组水平,但驯化组的大鳞幼鱼血浆渗透压、血浆ALB含量和鳃组织中的Hsp70、Hsp90基因表达均早于未驯化组恢复到对照组水平。(4)驯化组的申氏杆菌属(Shinella)相比较于对照组和未驯化组显著性增加(P<0.05);驯化组和未驯化组的氨基杆菌属(Aminobacter)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、副拟杆菌属(Pajaroellobacter)、蛭弧菌属(Bdellovibrio)相比较于对照组显著性减少(P<0.05),而驯化组和未驯化组没有显著性差异(P>0.05)。从大鳞鲃幼鱼的各项生理功能指标的上升幅度、峰值大小和恢复时间来看,经4 g/L的盐度驯化后的大鳞鲃幼鱼遭受8 g/L Na Cl盐度环境胁迫时,从生理层面反映出机体所受应激强度减弱,显示出较好的自我调节和恢复能力,部分生理指标可在更短时间内恢复至初始水平;盐度驯化对肠道微生物多样性未能产生显著影响。2、碱度驯化对大鳞鲃幼鱼的生理功能及肠道微生物影响选择体质量为(13.66±1.26)g的大鳞鲃幼鱼开展Na HCO3碱度适应性驯化实验,对照组一直处于淡水中养殖,驯化组经20 mmol/L的碱度适应性驯养7 d后再放入40 mmol/L的碱度水体中,未驯化组直接放入40 mmol/L的碱度水体中,测定比较在鱼体放入40 mmol/L碱度水体中第0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、96 h、7 d幼鱼血液生理生化指标和肝、鳃组织免疫抗氧化系统、组织结构和肠道微生物多样性差异相关指标变化。结果显示:(1)驯化组和未驯化的鳃丝均收缩变细,鳃小片变细向外延伸,间距增大,上皮细胞脱落的现象,且驯化组的鳃小片基部还出现充血肿大的现象;驯化组和未驯化组的肝脏组织均出现不同程度肝细胞空泡化现象,且未驯化组肝脏出现黄褐色斑状病灶现象;驯化组肠道微绒毛出现轻微断裂现象,未驯化组的肠道微绒与肠绒毛肌肉层严重分离(2)驯化组和未驯化组鱼体的血液渗透压、免疫细胞(WBC、Lymph、Gran、Mon)、血红蛋白(HGB)、红细胞(RBC)、血小板(PLT)、尿素(UREA)、白蛋白(ALB)含量和血小板压积(PCT)、转氨酶(AST、ALT)等生理生化指标,以及肝组织抗氧化系统中抗氧化酶和鳃、肝组织中的热应激蛋白基因表达量,在0 h-7 d的碱度胁迫过程中均表现为先升高后降低的变化趋势(P<0.05),且驯化组各指标的峰值大小和上升幅度均显著性低于未驯化组(P<0.05),空白组在此期间均未表现出显著性变化(P>0.05)。(3)驯化组鱼的血常规指标参数(WBC、Lymph、Gran、Mon、HGB、RBC、PLT、PCT)、肝脏组织的SOD酶、CAT酶及鳃、肝组织中的Hsp70、Hsp90基因表达的峰值出现时间均晚于未驯化组。(4)驯化组鱼体在高碱度胁迫第7 d时,其血液中的尿素浓度、Lymph、Mon、HGB、RBC、PLT、PCT、ALB含量、转氨酶(AST、ALT)活力以及组织中的SOD、CAT、GSH-Px、MDA参数和热应激蛋白Hsp70、Hsp90基因表达均显著性低于未驯化组(P<0.05),但都显著性大于对照组(P<0.05)。(5)驯化组(SB组)和未驯化组(SC组)的绿弯菌门(Chloroflexi)丰度显著性小于对照组(CK组)(P<0.05),且驯化组的丰度显著性小于未驯化组)(P<0.05)。驯化组的四球菌属(Tessaracoccus)、Proteocatella属和Timonella属丰度相比较于对照组显著性增加(P<0.05),未驯化组和对照组没有显著差异(P>0.05)。驯化组和未驯化组的Aquicella属和Amaricoccus属相比较于对照组显著性减少(P<0.05),而驯化组和未驯化组没有显著性差异(P>0.05)。大鳞鲃幼鱼经过一定程度的碱度(20 mmol/L)驯化后,在遭受更高碱度(40 mmol/L)的水环境胁迫时,在7d胁迫时间范围内,从生理层面反映出机体所受应激强度减弱,可以减轻更高碱度胁迫带来的伤害;碱度驯化可显著影响大鳞鲃幼鱼肠道微生物多样性。3、盐碱度驯化对大鳞鲃幼鱼的生理功能及肠道微生物影响选择体质量为(15.66±1.45)g的大鳞鲃幼鱼开展盐碱交互适应性驯化实验,对照组一直处于淡水中养殖,驯化组经碱度为20 mmol/L、盐度为4 g/L的水体适应性驯养7 d后再放入碱度为20 mmol/L、盐度为8 g/L的水体中,未驯化组直接放入碱度为20 mmol/L、盐度为8 g/L的水体中,测定比较在鱼体放入碱度为20 mmol/L、盐度为8 g/L的水体中第0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、96 h、7 d幼鱼血液生理生化指标和肝、鳃组织免疫抗氧化系统和肠道微生物多样性差异相关指标的变化情况。实验结果显示:(1)驯化组和未驯化组鱼体的血液渗透压、血常规参数(RBC、HGB、PLT)、尿素、白细胞、白蛋白含量和转氨酶(AST、ALT)等生理生化指标,以及肝组织抗氧化系统中抗氧化酶指标(T-AOC、CAT、GSH-PX、MDA)和鳃组织中的免疫应激指标(ACP、AKP、LDH)及鳃、肝组织中热应激蛋白(Hsp70、Hsp90)基因表达量,在0 h-7 d的盐碱胁迫过程中的变化趋势为先升高后降低(P<0.05),但驯化组在应激初期的峰值大小和上升幅度均显著性大于未驯化组(P>0.05);(2)驯化组和未驯化的血浆TG和TC含量却呈现出先降低后升高的现象,且驯化组的谷值大小和下降幅度均显著性小于未驯化组(P>0.05)。(3)驯化组第7 d时和0 h时的各项指标都和对照组均有显著差异(P>0.05),且第7 d时的各项指标和对照组的差异更大。(4)与对照组相比未驯化组和驯化组的厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteriota)丰度有所增加,变形菌门(Proteobacteria)丰度相应减少。盐碱交互驯化使驯化组(saf组)和未驯化(sae组)的新衣原体属(Neochlamydia)、Aquicella属、类诺卡氏属(Nocardioides)、Marmoricola属的丰度显著性减少(P<0.05),且驯化组减少的更为显著。大鳞鲃幼鱼在碱度20 mmol/L、盐度为4 g/L的水体中7 d的驯化后,在置于更高盐碱度的水环境时胁迫时,从反映出机体所受应激强度未能减弱,仍处于较强的应激状态;盐碱驯化可显著影响大鳞鲃幼鱼肠道微生物多样性。
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