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抗菌肽是一类普遍存在于各类生物体中的小分子多肽,具有广谱抗菌活性,且不易产生细菌耐药性,被视为未来抗生素的有效替代品。在前期研究中,本实验室利用基因工程技术获得了毕赤酵母表达的大黄鱼(Pseudosciaena crocea)抗菌肽Hepcidin基因工程表达产品Pc-hepc,并以Pc-hepc作为饲料添加剂饲喂海水养殖鱼类黑鲷(Acanthopagrus schlegelii),进行为期一年的环境释放试验,本项研究运用生物学技术对Pc-hepc的应用进行了系统的安全性评价研究,获得了一年应用Pc-hepc的环境释放试验数据,为基因工程产品Pc-hepc在海水养殖业的开发利用奠定了基础。主要研究成果如下: 1.发现长期饲喂Pc-hepc不会影响黑鲷的正常生长。饲料中添加Pc-hepc饲喂黑鲷,为期一年,期间每隔两周时间随机测量对照组和实验组黑鲷的体重与体长,统计黑鲷体长与体重随投喂时间的变化趋势。结果显示,实验组黑鲷比对照组有一定的生长优势,表明饲喂抗菌肽Pc-hepc不会影响黑鲷的正常生长,甚至在一定程度上还会促进黑鲷的生长。 2.长期饲喂Pc-hepc不会引起黑鲷肝脏和肠道的组织形态变化。每隔两周时间随机采取对照组和实验组黑鲷的肝脏和肠道,制作两种组织的石蜡切片,进行H&E染色。显微镜观察黑鲷肝脏和肠道的生理结构和细胞形态,发现实验组肠道切片中的内壁和间质形态正常,小肠绒毛排列整齐、分布均匀,未发现异常变化。实验组肝脏切片中细胞排列整齐,肝细胞和细胞核大小均匀,结构显示良好,亦未发现异常变化。这些结果表明,长期饲喂基因工程产品Pc-hepc不会导致黑鲷肝脏、肠道组织形态的异常变化。 3.长期应用基因工程产品Pc-hepc,无外源基因的扩散转移现象。每隔两周时间随机采集黑鲷各组织样品及养殖土池水样、土壤、植物等环境样本,提取基因组后,用PCR方法特异检测外源的酵母基因及Pc-hepc基因,确定这些基因是否有向黑鲷组织和周围环境的转移和扩散情况。结果显示没有扩增到与阳性对照大小一致的条带,表明在投喂Pc-hepc过程中没有出现外源基因的转移情况,表明长期应用基因工程产品Pc-hepc是安全的。 4.实验室条件下,发现饲喂不同剂量抗菌肽Pc-hepc对所测定的黑鲷生理生化指标和不同功能基因的表达无显著影响。使用不同剂量(0mg/kg,10mg/kg,100mg/kg,300mg/kg) Pc-hepc饲喂黑鲷,分别检测了几种黑鲷肝脏生理生化指标如ROS、SOD、CAT、GR;几种不同功能基因(如BCL2L1,G6Pase,HNF4α,HLF,MyD88,IκBαA,Histone1)的表达情况。发现饲喂不同剂量抗菌肽Pc-hepc对所测定的几种黑鲷的氧化和抗氧化指标无显著性影响,不会影响黑鲷的糖代谢,也不会引起黑鲷的免疫应激,但有可能表现促凋亡的作用。这些结果也从另一方面证实了使用Pc-hepc的安全性。 5.发现长期饲喂抗菌肽Pc-hepc对黑鲷肠道菌群无显著影响。利用高通量测序技术研究了长期饲喂抗菌肽Pc-hepc对黑鲷肠道菌群的影响,研究发现变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)是黑鲷肠道细菌中的两个主要门类,长期饲喂抗菌肽Pc-hepc对黑鲷肠道菌群多样性的无显著影响,但是会降低肠道中梭菌纲(Clostridia)的相对丰度,说明长期饲喂抗菌肽Pc-hepc不会引起黑鲷肠道菌群失调,且能在一定程度上抑制肠道有害微生物,从而维持黑鲷肠道的正常代谢和免疫功能。说明饲喂基因工程产品Pc-hepc安全有效,不会引起养殖鱼类肠道菌群的紊乱。 综上,抗菌肽基因工程产品Pc-hepc可长期安全应用于鱼类养殖业。