棉籽浓缩蛋白替代豆粕对尼罗罗非鱼生长和肠道健康的影响及机制初探

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近年来,随着中国水产养殖业的繁荣发展,我国对包括鱼粉和豆粕在内的蛋白源的需求量增加。考虑到水产养殖可持续发展的需要以及低成本饲料配方的需求,迫切需要评估和使用更经济的非粮型饲料蛋白资源。作为非粮型饲料蛋白源,棉籽浓缩蛋白有营养价值高、价格相对便宜等优点,是潜在的优质植物蛋白资源。目前已有的研究主要关注棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对鱼体生长代谢的影响。但是近年来,豆粕价格不断攀升,棉籽浓缩蛋白是否可以有效替代杂食性鱼类饲料中的豆粕也是水产养殖从业者关注的问题。本研究以杂食性的尼罗罗非鱼为研究对象,探究棉籽浓缩蛋白替代豆粕对尼罗罗非鱼生长和肠道健康的影响,并探讨其影响机制。本文的主要结果如下:1.棉籽浓缩蛋白替代豆粕对尼罗罗非鱼生长和肠道健康的影响在尼罗罗非鱼饲料中用棉籽浓缩蛋白分别替代0%(CPC0)、15%(CPC15)、30%(CPC30)、45%(CPC45)、75%(CPC75)和100%(CPC100)的豆粕。将初始体重为(70.82±0.36g)的尼罗罗非鱼随机分成6个处理组,每个处理组3缸,每缸15条鱼,进行为期十周的养殖实验。测定尼罗罗非鱼生长性能、肠道消化酶活、肠道结构和功能相关指标。结果显示:各处理组间的存活率没有显著差异;当棉籽浓缩蛋白替代豆粕的比例超过30%时,肠道绒毛的宽度和高度都显著降低;当替代比例达到45%及以上时,鱼体增重率会显著性降低,鱼肠道胰蛋白酶活性明显降低;当替代率达到75%及以上时,肠道的跨上皮电阻(TRE)显著降低,occludin-X1的表达显著增加;在CPC100组中,血清脂多糖的含量显著增加,claudin-1的表达显著增加。较高的棉籽浓缩蛋白替代(超过45%)还会引起肠道炎症和内质网应激相关基因的高表达。综上,棉籽浓缩蛋白替代饲料中的豆粕水平不宜超过30%,较高的替代比例(45%,75%和100%)会影响尼罗罗非鱼生长状况和肠道健康。2.棉酚对尼罗罗非鱼生长、肠道微生物组成及其代谢物的影响为了探究棉籽浓缩蛋白中棉酚是否是影响生长和肠道健康的主要物质,将平均体重为(3.38±0.03 g)的尼罗罗非鱼分为3个处理组:对照组(CON)、添加150 mg/kg棉酚的对照饲料组(ML)和添加300 mg/kg棉酚的对照饲料组(MH)。每个处理3个重复缸,每缸20条鱼,进行为期八周的养殖实验。测定尼罗罗非鱼生长性能、肠道消化酶活、肠道结构和功能相关指标。结果表明:棉酚处理组的增重率和肠道脂肪酶活性都显著性下降。与对照组相比,ML组和MH组肠道绒毛的宽度和高度以及跨上皮电阻(TER)均显著降低,occludin-X1的m RNA表达量均显著升高。肠道微生物16S r RNA基因测序结果表明,棉酚显著降低了肠道菌群的丰富度和多样性。非靶向代谢产物分析显示,大部分代谢产物在棉酚添加组下调。核黄素是CON组与棉酚处理组间差异显著的关键代谢产物。以上结果提示棉酚降低肠道内容物中核黄素的含量,并引起肠道炎症、氧化应激和细胞凋亡。3.棉酚诱发尼罗罗非鱼肠道炎症、氧化应激和凋亡的机制探究为了探究棉酚所造成的不良后果是否是由变化的肠道菌群所导致的,本研究将CON、ML和MH组的尼罗罗非鱼肠道菌群移植到无菌斑马鱼体内。3个处理组分别为GF+CON(无菌斑马鱼定植了CON组的肠道菌群)、GF+ML(无菌斑马鱼定植了ML组的肠道菌群)和GF+MH(无菌斑马鱼定植了ML组的肠道菌群)组,然后检测相关基因的表达情况。得到结果:炎症细胞因子基因(il-6、il-8和tgf-β1)、抗氧化状态基因(sod1、sod2和gpx1a)和凋亡基因(caspase3和caspase9)的表达在GF+ML和GF+MH组中均显著上调。综上,肠道菌群介导了棉酚诱导的尼罗罗非鱼肠道炎症、氧化应激和细胞凋亡。总之,本研究探究了尼罗罗非鱼饲料中棉籽浓缩蛋白替代豆粕的合适比例。通过实验发现棉酚是棉籽浓缩蛋白中影响生长和肠道健康的主要物质。此外本研究还证明了肠道菌群可以介导棉酚所引发的负面影响,而肠道核黄素含量的降低可能与棉酚所引发的负面影响有关。
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