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在过去的几十年里,水产养殖对世界粮食供应的贡献显著增加,占人类水产品消费量的一半。养殖技术的进步和新品种的引进促进了水产养殖业的快速发展,水产养殖应从各个角度进行可持续发展得到了公认。团头鲂(Megalobrama amblycephala)是我国重要的水产养殖品种之一,具有极高的经济价值。在过去的十年中,团头鲂产量迅速增加,到2012年,中国年产量约70万吨,并且被引入到北美(加拿大北部和墨西哥南部),非洲和欧亚大陆。团头鲂在水产养殖中具有广阔的发展前景,可以高密度养殖,并且具有生长快、存活率高、肉质鲜美和抗病能力强等优点。随着水产养殖的集约化,有必要增加对鱼类十种必需氨基酸的了解,这对于配制氨基酸平衡、成本节约和环保实用的鱼类配合饲料十分必要。许多科学工作者都致力于必需氨基酸和鱼类营养相互关系的研究。苏氨酸是鱼类生长不可缺少的必需氨基酸。苏氨酸在动物的小肠中占有很大的比例,表明苏氨酸可能参与机体肠道功能维护,60-80%的苏氨酸在动物内脏被用以蛋白质合成。本研究开展了9周的摄食生长试验以观察苏氨酸对团头鲂生长、消化、吸收、抗氧化和免疫功能以及蛋白质合成相关基因表达的影响。实验饲料设计为5个苏氨酸处理(0.58、1.08、1.58、2.08或2.58%),每个处理3个重复,饱食投喂。本研究主要包括五个方面:1.团头鲂饲料苏氨酸需要量本实验旨在研究团头鲂苏氨酸需要量,以及饲料苏氨酸(0.58 - 2.58%)对生长、饲料利用体组成和TOR基因表达的影响。结果表明:末体重、增重率(WGR)、特定生长率(SGR)、饲料转化率(FER)、蛋白质效率(PER)、蛋白质的保留率(PRV)、富尔顿因子(K因子)和鱼体蛋白质含量随饲料苏氨酸水平增加而显著增加(P<0.05),在苏氨酸水平1.58%达到最高点,此后呈现下降趋势。血浆游离苏氨酸浓度和总蛋白含量随饲料苏氨酸水平升高而显著增加。饲料高苏氨酸水平(2.58%)引发高血浆尿素。饲料中苏氨酸水平调控近端小肠(PI)、中肠(MI)和远端小肠(DI)雷帕霉素靶蛋白(TOR)和真核翻译起始因子4E结合蛋白2 (4E-BP2)的表达。这进一步说明了苏氨酸能够提高团头鲂生长性能和蛋白保留率。依据生长进行二次多项式回归分析,团头鲂幼鱼饲料苏氨酸的需要量为1.57%饲料,对应4.62%饲料蛋白。2.饲料苏氨酸缺乏和过量影响团头鲂幼鱼增重率、酶活和免疫相关基因表达本实验旨在研究饲料苏氨酸(0.58 -2.58%)对团头鲂体增重、血液酶活力、肠道免疫及相关基因表达的影响。结果表明:饲料苏氨酸水平缺乏和过量显著降低团头鲂增重。饲料中过量的苏氨酸水平影响血浆天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)活性(P<0.05);而超氧化物歧化酶(SOD)活性不受饲料苏氨酸水平显著影响(P>0.05)。血浆补体3 (C3)和4 (C4)含量在苏氨酸缺乏组显著降低(P <0.05)。饲料苏氨酸调节肠道TOR、4E-BP2、TNF-α和Cu/Zn-SOD的表达,这进一步解释了饲料苏氨酸缺乏或过量会对团头鲂的生长、免疫和健康产生影响。此外本研究还表明,适宜的苏氨酸水平能够提高增长,增强免疫功能和使团头鲂保持健康。3.苏氨酸影响团头鲂幼鱼消化吸收和肝脏基因表达本实验旨在研究饲料苏氨酸(0.58 - 2.58%)对团头鲂肠道吸收及肝脏基因表达的影响。研究表明:肝胰脏重量(HW),肝指数(HSI)、肝胰脏蛋白质含量(HPC),小肠重量(IW),肠指数(ISI)和肠道蛋白含量(IPC)随饲料苏氨酸水平增加而显著上升,在1.58%苏氨酸组达到最高,此后下降(P<0.05)。糜蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶比活力也呈现了相似的趋势。糜蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、TOR和胰岛素样生长因子I(IGF-I)基因表达受饲料苏氨酸水平的调控,最高点出现在1.58%或2.08%苏氨酸组。而4E-BP2随饲料苏氨酸水平增加显著降低,1.58%苏氨酸组达最低点,之后呈上升趋势,这可以解释1.58%饲料苏氨酸水平可以改善团头鲂消化器官功能及消化酶活性。4.苏氨酸影响团头鲂幼鱼消化吸收和肠道刷状缘酶基因表达本实验旨在研究饲料苏氨酸(0.58 - 2.58%)对团头鲂血氨、肠道刷状缘上皮细胞相关基因及酶活力的影响。结果表明,肠道碱性磷酸酶(AKP)、钠/钾-ATP酶转运蛋白(Na+ K+ ATP酶)和γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)随苏氨酸水平上升而显著增加,在1.58%苏氨酸组达到最高,然后下降。谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)活性在2.58%苏氨酸组最高(P<0.05)。谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)、血氨含量肝活性(PAC)呈“V”形;而血浆碱性磷酸酶(ALP)不受饲料苏氨酸显著影响。饲料苏氨酸调控肠道刷状缘酶基因的表达,这进一步说明,苏氨酸能通过调节团头鲂刷状缘酶的合成和分泌来增强肠道吸收功能。5.苏氨酸调控免疫反应、抗氧化能力和抗氧化-免疫-细胞因子相关基因表达本实验旨在研究饲料苏氨酸(0.58 - 2.58%)对团头鲂型体指标、免疫反应、抗氧化相关基因表达的影响。结果表明:白细胞(WBC)、红细胞(RBC)和血红蛋白受饲料苏氨酸水平显著影响,而红细胞积压则不受影响。补体(C3和C4)、总铁结合力(TIBC)、免疫球蛋白M (IgM)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、过氧化氢酶(CAT)随着苏氨酸水平增加而上升,达到1.58-2.08 %之后增加呈下降趋势。苏氨酸调节铜锌超氧化物歧化酶、Mn-SOD、过氧化氢酶(CAT)、GPX1、谷胱甘肽-S-转移酶(GST),核因子NF-E2相关因子2 (Nrf2)、热休克蛋白70 (HSP70)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α )、载脂蛋白A1 (ApoAl)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和果糖二磷酸醛缩酶B (ALDOB)的基因表达,而这些基因参与了不同的功能,包括抗氧化,免疫,细胞因子和防御反应,能量代谢和蛋白质合成。总之,饲料适量苏氨酸水平可以提高团头鲂幼鱼生长、消化、吸收、抗氧化和免疫功能以及蛋白质合成。本研究为鱼类营养研究提供了一种新的分子工具,揭示了饲料中苏氨酸对鱼类消化吸收、抗氧化和免疫功能的调节机制。