酵母培养物调控大口黑鲈响应营养胁迫的机制研究

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水产养殖“生态绿色、可持续发展”的理念极大的推进了全价配合饲料的普及,目前大口黑鲈人工养殖由于诸多因素限制,使用配合饲料会导致其中后期出现生长缓慢、食欲下降、肝肠健康等问题,严重影响养殖效益。如何解决水产养殖中营养胁迫带来的不利影响,是我们亟待解决的问题。酵母培养物(Yeast Culture)是酵母发酵产生的天然产物,富含维生素、蛋白质以及多糖等功能性成分,具有提高养殖动物采食量、增强免疫力、抗病性和调节肠道微生物群的作用。因此,本研究设计了两个实验,以大口黑鲈为对象,在高糖及高棉籽蛋白胁迫条件下添加酵母培养物,从生长性能、肝肠健康以及肠道菌群等方面探究酵母培养物调控大口黑鲈响应营养胁迫的机制,阐明酵母培养物对鱼类健康的保护作用,为解决目前大口黑鲈养殖生产上的实际问题提供理论依据,为酵母培养物的广泛应用拓展新的思路。1.高淀粉胁迫下酵母培养物对大口黑鲈生长、健康的改善效果以木薯淀粉为淀粉源制备了三种等氮(CP47%)等脂(EE12%)的实验饲料,分别是Control组(15%淀粉水平的高淀粉饲料)、HSY1组(含1%酵母培养物的高淀粉饲料)和HSY3组(含3%酵母培养物的高淀粉饲料)。选取初始体重为12.17±0.02g的大口黑鲈饲养8周。结果显示,与对照组相比,饲喂3%酵母培养物显著提高大口黑鲈的增重率(WGR)、特定生长率(SGR)以及肥满度(CF)和全鱼粗蛋白(CP)含量(P<0.05)。从肝脏健康来看,添加酵母培养物显著改善大口黑鲈肝脏颜色,降低空泡率、肝体比(HSI)以及肝脏脂肪和糖原含量,同时提高肝脏葡萄糖激酶(GK)活性及m RNA的表达水平,降低果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)活性及FBPase、葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)的m RNA表达水平(P<0.05)。此外,添加酵母培养物显著提高肝脏总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、上调超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和抗炎因子(IL-10、TGF-β1)的基因相对表达量,下调促炎因子(IL-8、IL-1β、TNFα)的基因相对表达量(P<0.05)。进一步分析肝脏非靶标代谢组,共筛选出111种差异代谢物(5个上调表达,106个下调表达),获得20个差异通路,其中肝脏脂质代谢途径发生显著变化。从肠道健康来看,添加酵母培养物能显著改善摄食高淀粉饲料后大口黑鲈肠道绒毛稀疏、长度短小、肌层细薄、杯状细胞稀少的退行性变化,上调肠道屏障基因(ZO-1、Claudin、Occludin)的相对表达量以及降低血清中二胺氧化酶(DAO)、内毒素(Endotoxin)活性和D-乳酸(D-lac)含量(P<0.05)。高淀粉饲料中添加酵母培养物还显著提高肠道抗炎因子(IL-10、TGF-β1)的相对表达量,降低促炎因子(IL-8、IL-1β、TNFα)的相对表达量(P<0.05)。此外,酵母培养物显著提高肠道T-SOD、CAT和GSH-Px活性及其基因的相对表达水平,降低丙二醛(MDA)含量(P<0.05)。进一步对肠道菌群研究发现,添加3%酵母培养物显著改善大口黑鲈肠道菌群的结构(OTUs、ACE指数和Chao1指数)(P<0.05),增加肠道厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低变形菌门的丰度。Bugbase预测发现,高淀粉饲料中添加3%酵母培养物显著提高益生菌(如乳酸菌、芽孢杆菌和双歧杆菌)的相对丰度,降低潜在致病菌(Plesiomonas)的相对丰度(P<0.05)。由此可见,饲料中添加适宜的酵母培养物可以改善或缓解高淀粉对大口黑鲈肝肠健康的不利影响,进而改善其生长性能。2.高棉籽蛋白胁迫下酵母培养物改善大口黑鲈生长和健康的作用研究配制四种等氮(CP48%)等脂(EE12%)的实验饲料,分别是基础饲料(FM,对照组)、高棉籽蛋白饲料(CPC,浓缩棉籽蛋白替代基础饲料36%的鱼粉)、添加1%酵母培养物饲料(CPCY1,CPC+1%酵母培养物)和添加3%酵母培养物饲料(CPCY3,CPC+3%酵母培养物),选取初始体重为12.17±0.02g的大口黑鲈饲养8周。结果显示,与CPC组相比,CPCY3组大口黑鲈的增重率(WGR)、特定生长率(SGR)、蛋白质效率(PER)、摄食率(FI)、肥满度(CF)和全鱼粗脂肪(EE)含量均显著提高(P<0.05)。从肝脏健康来看,添加酵母培养物显著改善肝脏颜色,降低空泡率、肝体比以及肝脏脂肪和糖原含量,同时提高肝脏磷酸果糖激酶(PFK)、葡萄糖激酶(GK)活性及其相对表达量,降低果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)活性及G6Pase基因相对表达量(P<0.05)。此外,添加酵母培养物还显著提高肝脏T-SOD、CAT、GSH-Px活性及其基因及抗炎因子IL-10的m RNA表达水平,下调促炎因子(IL-8、IL-1β、TNFα)的m RNA表达水平(P<0.05)。从肠道健康来看,添加酵母培养物能显著改善摄食高棉籽蛋白饲料后大口黑鲈肠道绒毛短小、肌层细薄、杯状细胞稀少的退行性变化,上调肠道屏障基因(ZO-1、Claudin、Occludin)的相对表达量以及降低血清中DAO活性和D-lac含量(P<0.05)。高棉籽蛋白饲料中添加酵母培养物还显著提高肠道抗炎因子(IL-10、TGF-β1)的相对表达量,降低促炎因子(IL-8、IL-1β)的相对表达量(P<0.05)。此外,酵母培养物显著提高肠道T-SOD、CAT、GSH-Px活性及其基因相对表达量,降低MDA含量(P<0.05)。进一步对肠道菌群调查发现,添加3%酵母培养物显著改善大口黑鲈肠道菌群结构(OTUs、ACE指数和Chao1指数)(P<0.05),增加厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低变形菌门的丰度。Bugbase预测表明,高淀粉饲料中添加3%酵母培养物显著提高益生菌(乳酸菌)的相对丰度,降低潜在致病菌(弧菌、短单胞菌)的相对丰度(P<0.05)。由此可见,饲料中添加适宜的酵母培养物可以改善或缓解浓缩棉籽蛋白过量对大口黑鲈肝肠健康造成的不利影响,进而改善其生长性能。
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