暗纹东方鲀对温度、氨氮胁迫的生理响应及其营养调控研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:denny322
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在水产养殖过程中,水产动物经常遭遇水温剧变、水质恶化等环境因子的应激,这些应激会影响水产动物的生长、发育、生理功能以及生存。暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)具有适应能力强、生长速度快、营养丰富等特点,有广泛的发展前景。但是,近年来暗纹东方鲀养殖疾病越来越多,逐渐成为制约其养殖发展的瓶颈。因此,本论文主要通过研究环境(温度和氨氮)胁迫对暗纹东方鲀生理生化指标的影响,揭示暗纹东方鲀对温度、氨氮胁迫的生理响应机制。在此基础上,研究了在饲料中分别添加维生素E、虾青素和牛磺酸对暗纹东方鲀生长、免疫以及抗应激影响。本论文包括以下8个部分,主要结果如下:  1.暗纹东方鲀细胞凋亡Bcl-2基因克隆及表达分析  采用RACE技术克隆了暗纹东方鲀细胞凋亡Bcl-2基因。暗纹东方鲀Bcl-2基因全长为1412 bp,5′编码区为355bp,3′编码区为400 bp并且包含终止信号AATAA和一个polyA的加尾序列,开放阅读框为657 bp,编码219氨基酸。预测Bcl-2蛋白分子量约为24.2 kD,理论等电点为5.27。蛋白结构Smart分析显示暗纹东方鲀Bcl-2蛋白包含4个Bcl-2家族BH结构域。Bcl-2在所有组织中均有表达,其中在血细胞和肝胰腺中表达量最高。嗜水气单胞菌应激后,肝脏中Bcl-2基因表达水平从6小时开始显著上调,然后表达量逐渐上升,在48小时达到最高值,在72小时又恢复到正常水平。除此之外,构建了Bcl-2基因原核表达载体,并对Bcl-2基因进行了原核诱导表达和多克隆抗体制备。Western分析发现嗜水气单胞菌应激初期Bcl-2蛋白表达量升高。  2.暗纹东方鲀Bax inhibitor-1基因克隆与表达分析  采用RACE技术克隆了暗纹东方鲀细胞凋亡Bax inhibitor-1基因。暗纹东方鲀Bax inhibitor-1全长为1387 bp,5′编码区为82 bp,3′编码区为591bp并且包含一个polyA尾巴,开放阅读框为591 bp,编码237个氨基酸。Bax inhibitor-1蛋白分子量为26.13 kDa,等电点为8.87。通过SMART软件预测Bax inhibitor-1蛋白含有6个跨膜结构域。Bax inhibitor-1在所有组织中均由表达,其中在血细胞中表达量最高,在肌肉中表达量最低。在氨氮和高温应激下,Bax inhibitor-1基因都出现了上调。通过亚细胞定位发现,Bax inhibitor-1主要定位在Hella细胞质中。过表达分析发现Bax inhibitor-1能够激活NF-κB报告基因。  3.暗纹东方鲀p53基因克隆与表达分析  采用RACE技术克隆了暗纹东方鲀p53基因。暗纹东方鲀p53全长为1537bp,5′编码区为157 bp,3′编码区为285bp,开放阅读框为1095 bp,编码364个氨基酸。p53蛋白分子量为40.6 kDa,等电点为8.03。Blastx分析发现暗纹东方鲀p53与其它物种p53氨基酸序列具有较高的同源性。通过SMART软件预测p53蛋白含有N端的转录活化结构域和中间的DNA结合结构域。p53在所有组织中均有表达,其中在肾脏和肝脏中表达量最高,在肌肉和脾脏中表达量最低。弧菌应激发现p53基因在3h,6h和12h表达量逐渐升高,并且在12h表达量达到最高,之后逐渐降低。亚细胞定位发现p53主要定位在Hella细胞核中。p53过表达发现,p53能够抑制Hella细胞增值和NF-κB报告基因。  4.氨氮胁迫对暗纹东方鲀细胞凋亡和免疫指标的影响  将暗纹东方鲀暴露于不同氨氮浓度(0、20、50、100 mg L-1)的水体中72 h,在胁迫后0、3、6、12、24、48和72 h后取样。结果显示:氨氮应激能够增加暗纹东方鲀体内活性氧含量,破坏细胞质中钙离子的平衡性,导致了DNA损伤以及细胞凋亡。p53-Bax-Bcl2和Caspase信号通路参与了氨氮诱导细胞凋亡。除此之外,氨氮应激能够产生炎症反应,激活暗纹东方鲀机体抗氧化系统和热应激蛋白系统。  5.温度胁迫对暗纹东方鲀血清生化、免疫以及细胞凋亡的影响  研究了连续降温和升温过程中暗纹东方鲀血清生化、免疫以及细胞凋亡变化情况。结果表明:温度胁迫后,血清中碱性磷酸酶、谷草转氨酶、谷丙转氨酶、葡萄糖、总蛋白和乳酸脱氢酶发生改变。血细胞数量和活力降低,DNA损伤程度增加。肝脏中CAT、SOD、Caspase-9、Caspase-3、p53、C3、HSP90、CYP基因表达量显著升高,而IGF-1基因表达量下调。以上结果显示,温度应激可以导致暗纹东方鲀的生理机能发生改变,降低机体的免疫机能,影响鱼类的生长发育。  6.饲料中添加维生素E对暗纹东方鲀生长、免疫及抗氨氮应激的影响  在基础饲料中分别添加0、20、40、80、160、320 mg/kg维生素E,共制成6种饲料,每组设3个平行,每个水族缸放30尾鱼苗,60天饲养实验后,进行氨氮应激实验。结果表明:维生素E组显著提高了暗纹东方鲀增重率和特定生长率,降低了饵料系数。饲料中添加维生素E组显著提高了暗纹东方鲀血清中碱性磷酸酶活性,降低了血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性。荧光定量分析发现,饲料中添加维生素E组能够提高暗纹东方鲀肝脏中生长轴IGF-1和GHR基因表达量。氨氮应激48 h后发现:添加适量的维生素E能够提高暗纹东方鲀肝脏中P450、HSP70、Mn-SOD、CAT和GR基因表达量,降低氨氮应激产生的ROS水平。以上结果显示,在饲料中添加维生素E可显著提高暗纹东方鲀的生长、免疫和抗氨氮应激能力。  7.饲料中添加虾青素对暗纹东方鲀生长、免疫及抗高温应激的影响  在基础饲料中分别添加0、20、40、80、160、320 mg/kg虾青素,共制成6种饲料,每组设3个平行,每个水族缸放30尾鱼苗,56天饲养实验后,进行高温应激实验。结果表明:饲料中添加80、160和320mg/kg虾青素组能显著提高了暗纹东方鲀增重率和特定生长率。添加适量的虾青素组显著提高了暗纹东方鲀血清中碱性磷酸酶活性,降低了暗纹东方鲀血清中谷丙转氨酶活性。34℃高温应激后发现:添加适量的虾青素组显提高了暗纹东方鲀肝脏中HSP70、Mn-SOD和CAT基因表达量,降低了高温产生的ROS水平。以上结果显示,在饲料中添加适量的虾青素可显著提高暗纹东方鲀的生长、免疫和抗高温应激能力。  8.饲料中添加牛磺酸对暗纹东方鲀生长、免疫及抗低温应激的影响  在基础饲料中分别添加300、600、900、1200、1500 mg/kg牛磺酸,共制成6种饲料,每组设3个平行,每个水族缸放20尾鱼苗,56天饲养实验后,进行低温应激实验。结果表明:饲料中添加牛磺酸300-1500 mg/kg后,暗纹东方鲀增重率和特定生长率均比对照组显著提高。当温度从25℃逐渐降到13℃后,添加适量牛磺酸显著提高了暗纹东方鲀肝脏中HSP70、Mn-SOD、C3、GPx和CAT基因表达量。低温应激能够产生ROS和增加细胞凋亡率,而与对照组相比,添加适量的牛磺酸能够降低ROS和细胞凋亡率,稳定细胞质中钙离子。以上结果显示,在饲料中添加适量的牛磺酸可显著提高暗纹东方鲀的生长、免疫和抗低温应激能力。
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