黄鳝铜需求量及铜毒性研究

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铜是包括鱼类在内所有动物所必需的微量矿物质营养元素,在体内参与构成多种酶及功能蛋白,进而发挥免疫、抗氧化及调节能量代谢等生理作用。研究表明,人工养殖条件下鱼类主要从饲料中获取机体所需铜元素,饲料铜缺乏可引起养殖鱼类生长受阻、发育畸形;饲料铜过量则会造成铜在体内蓄积过量,产生大量自由基引起生物大分子过氧化,降低鱼类存活率、生长速度及繁殖力。因此,研发含适宜铜水平的饲料对鱼类人工养殖具有重要意义。此外,铜是养殖水域污染物中较常见的重金属元素,可造成养殖鱼类生长受阻甚至中毒死亡。多种经济鱼类铜营养需求及水体铜的安全浓度已被报道,但在黄鳝上则未见此类研究。本文对黄鳝铜营养需求量及水体铜毒性进行了初步研究,旨为黄鳝环保型配合饲料的配制及健康养殖提供参考依据。主要研究结果如下:1.黄鳝铜需求量研究试验以五水硫酸铜(CuSCO4·5H2O)为铜源,采取等对数间距(LOG10)梯度在基础饲料中分别添加0、10、36.8、135.7、500 mg/kg含量的Cu2+,5组饲料铜水平实测值为 14.21、23.95、37.01、135.63、499.63 mg/kg,饲喂黄鳝(62.09±1.07 g)60 d,取样测定饲料铜水平对黄鳝生长性能、组织铜蓄积、血清及肝脏生化指标和肠道与肝脏组织结构的影响。结果:(1)饲料铜水平为37.01 mg/kg组黄鳝取得最佳生长性能,增重率最高、饲料系数最低;(2)饲料铜水平对黄鳝形体参数、全鱼及肌肉水分、粗蛋白及粗脂肪含量均无显著影响(P>0.05),但高铜饲料引发全鱼灰分显著升高(P<0.05);(3)铜在黄鳝体内蓄积规律为:肝脏>肠道>肾脏>皮肤>脾脏>肌肉;饲料铜水平上升可引起肝脏、肠道、肾脏、皮肤及脾脏铜蓄积量显著增加(P<0.05),对肌肉铜蓄积量则无显著影响(P>0.05);铜主要蓄积于肝脏,499.63 mg/kg组黄鳝肝脏铜蓄积量可超过国家对水产品铜≤50 mg/kg的安全标准;(4)高铜组黄鳝(135.63、499.63 mg/kg)血清 GPT 活力显著高于低铜组(14.21、23.95、37.01 mg/kg);饲料铜水平大于37.01 mg/kg时黄鳝血清Cu-Zn SOD活力及T-AOC显著上升(P<0.05);37.01 mg/kg组黄鳝血清CP活力及499.63 mg/kg组黄鳝血清LDH活力最高,显著高于其余4组(P<0.05);14.21、23.95、499.63 mg/kg组黄鳝血清MDA含量显著高于另外 2 组(P<0.05);肝脏 SOD、Cu-Zn SOD 活力在 37.01、135.63、499.63 mg/kg组显著高于另外2组(P<0.05);高铜组黄鳝肝脏LDH活力及MDA含量显著高于低铜组(P<0.05);(5)饲料铜水平对黄鳝胃、肠道及肝脏淀粉酶、脂肪酶及蛋白酶活力均无显著影响(P>0.05);(6)低铜饲料对黄鳝肝脏、肠道结构影响程度较小;高铜饲料引起黄鳝肠绒毛杯状细胞数量增加;肝细胞空泡化、细胞核偏移,内质网断裂卷曲呈游离囊泡状散乱分布,线粒体破裂凋亡,溶酶体数量增加、体积增大,499.63 mg/kg组肝细胞内可见大量脂滴沉积。结果表明:适宜铜水平饲料能够促进黄鳝生长,饲料铜水平不足或过量均会抑制黄鳝的生长性能,以增重率及饲料系数为评价指标,均重为(62.09±1.07)g的黄鳝对饲料铜的需求量为:44.29~45.84 mg/kg。铜主要蓄积于黄鳝肝脏、肠道及肾脏组织,对肌肉营养组成及其食用安全无显著影响,但高铜可引发黄鳝肝脏铜蓄积量超标。适宜饲料铜水平提升能够增强黄鳝机体抗氧化能力,但高铜饲料会加重黄鳝脂质过氧化程度,造成肠绒毛受损,杯状细胞数量急剧增加;肝细胞内线粒体和内质网结构及功能被破坏,肝脏及肠道结构损伤。黄鳝肠道通过增加杯状细胞数量促进肠黏液分泌以加强对铜离子的排泄,表现出对高铜饲料一定的耐受能力。2.饲料铜水平对黄鳝肠道菌群的影响在铜营养需求试验基础上,将铜水平为14.21(A组)、37.01(C组)及499.63 mg/kg(E组)三组试验黄鳝继续养殖至120 d时取样,每组取4份样品进行肠道菌群16SrDNA全长高通量测序,针对测序结果进行统计分析。结果:(1)在属水平上,A、C两组间肠道菌群组成无显著性差异(P>0.05),E组肠道菌群多样性增加,其中免疫相关的Romrboutsia属、包含较多条件致病菌的链球菌属(Streptococcus)和苍白杆菌属(Ochrobactrum)菌群相对丰度显著高于A、C两组(LDAscore>3.5);(2)KEGG代谢通路分析结果表明,A组与C、E两组无显著性差异(P>0.05),但E组在排泄系统和其他氨基酸代谢通路富集程度显著高于C组(P<0.05);(3)BugBase功能预测分析表明,E组具有压力耐受性功能的微生物相对丰度显著高于A、C两组(P<0.05),其它表型则无显著差异;(4)COG蛋白功能预测表明,E组肠道菌群的能量产生与转换,细胞周期调控、细胞分裂、染色体分裂,染色质和动力学等功能显著低于A、C两组(P<0.05)。结果表明:饲料铜水平在14.21~37.01 mg/kg时,黄鳝的肠道微生物结构与功能变化不显著;饲料铜水平达到499.6 mg/kg时,改变了黄鳝肠道菌群多样性与功能。高铜引起致病性微生物丰度增加,危害肠道健康;肠道菌群排泄系统通路增强,与生长相关蛋白功能下降,总体上不利于黄鳝生长。3.水体铜对黄鳝毒性初步研究以 CuSO4·5H2O配制 Cu2+含量分别为 0、0.25、0.5、1、2、4、8 mg/L 试验液(硬度60 mg/kg(以CaCO3计)、pH7.2,采用静水生物测试法研究水体Cu2+对黄鳝幼鱼的毒性,统计不同Cu2+浓度下黄鳝幼鱼死亡量,线性拟合黄鳝幼鱼24、48、72、96 h时Cu2+半致死浓度(LC50),并计算黄鳝Cu2+安全浓度(SC)。结果:(1)黄鳝幼鱼急性铜中毒症状表现为:离开水底无规律游动,体表分泌大量粘液,肛门红肿,身体绷直将吻端探出水面呼吸,鳃腔内出血;(2)Cu2+对黄鳝24、48、72、96h的LC50分别为 6.764、4.971、1.930、1.029 mg/L,SC 为 0.1092mg/L。结果表明:水体铜对黄鳝具有高毒性,安全浓度为0.1092 mg/L,建议在黄鳝养殖过程中避免使用硫酸铜,谨慎使用含铜产品。
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