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细鳞鲑(Brachymystax lenok)隶属于鲑形目(Salmoniformes)、鲑科(Salmonidae)、细鳞鲑属(Brachymystax),是分布在我国的一种名贵冷水性鱼类。由于其味道鲜美、肌间刺少和较强的抵抗疾病能力而具有较高的养殖价值。在高脂肪的鲑科鱼类饲料中,植物油替代鱼油弥补世界鱼油的短缺具有重要意义,然而,目前关于植物油替代鱼油对细鳞鲑的生长性能、脂类代谢、组织脂肪酸组成、抗氧化和免疫力方面研究比较薄弱。同时,对细鳞鲑脂类代谢相关基因尚未开展克隆,对细鳞鲑高不饱和脂肪酸合成和脂类代谢的调节机制更是未知,使其新脂肪源的开发缺乏理论依据。
本试验以细鳞鲑为研究对象,通过RT-PCR及RACE方法,以同源物种Δ6脂肪酸去饱和酶(Δ6-desaturase,FAD6)、过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisomeproliferationactivatereceptorα,PPARα)、乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoAcarboxylasealpha,ACCα)、固醇调节元件结合蛋白-1(sterol regulatory element-binding protein,SREBP-1)、固醇O-酰基转移酶2(sterol O-acyltransferase 2,SOAT2)和延长酶5(elongase 5,ELOVL5)序列保守区域设计简并引物,对细鳞鲑脂类代谢相关基因FAD6-like全长cDNA序列、PPARα、ACCα、SREBP-1、SOAT2和ELOVL5部分序列进行克隆。(1)以鱼粉、豆粕为主要蛋白源,以鱼油(FO)、亚麻油(LO)和葵花油(SO)分别为脂肪源,配制了等氮等脂的3种饲料,对细鳞鲑幼鱼(初重6.43±0.02g)饲喂9周,研究不同脂肪源对细鳞鲑生长性能、脂类代谢、抗氧化和免疫力的影响;(2)以鱼油和亚麻油为脂肪源,配制5种亚麻油水平饲料0%(LO0)、25%(LO25)、50%(LO50)、75%(LO75)和100%(LO100)对细鳞鲑幼鱼(初重6.43±0.02g)进行饲喂9周,研究饲料中不同亚麻油水平对细鳞鲑生长性能、脂类代谢、抗氧化和免疫力的影响;(3)以酪蛋白、豆粕、玉米蛋白为主要蛋白源,通过添加不同比例的亚麻油、玉米油和棕榈油配制了等氮等脂的5种ALA/LA比例(0.02、0.55、1.06、1.61、2.17)(C18-PUFA恒定)的植物油饲料,对照组(CON)以鱼油作为唯一的脂肪源,通过对细鳞鲑幼鱼(初重7.00±0.07g)进行饲喂9周,研究饲料中不同ALA/LA比例对细鳞鲑生长性能、抗氧化和免疫力的影响。主要结果如下:
(1)FAD6-like全长cDNA序列共2450bp,编码454个氨基酸,包含5’非编码区(untranslated region,UTR)114bp,3’非编码区(untranslated region,UTR)971bp,开放阅读框1365bp。Δ6-desaturase-like基因具有典型的Δ6-desaturase特征,具有3个组氨酸簇(HXXXH、HXXHH和QXXHH)和细胞色素b5超家族结构域。同源性分析表明,细鳞鲑Δ6-desaturase-like基因与大西洋鲑(Salmo salar)、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)具有较高的同源性(92%和96%)。系统进化分析表明,细鳞鲑与大西洋鲑和虹鳟亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明,Δ6-desaturase-like基因mRNA在肝脏中表达最高,其次为脑。
(2)本试验获得了PPARα、ACCα、SREBP-1、SOAT2和ELOVL5基因部分cDNA序列,基因长度分别为547bp、520bp、504bp、533bp和324bp,分别编码182、172、168、177和107个氨基酸;经过同源性分析和系统进化树构建,克隆的基因片段与虹鳟和大西洋鲑同源性较高(88%~100%)。
(3)LO和SO完全替代(100%)鱼油降低了细鳞鲑增重率(WG)、特定生长率(SGR)和摄食率(FR)。细鳞鲑血清中甘油三酯(TAG)含量在植物油组显著高于FO饲料组(P<0.05),而总胆固醇(TCHO)含量则呈现相反的趋势。SO组中高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)含量显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)含量在SO组显著低于FO组和LO组(P<0.05)。肌肉和肝脏的脂肪酸组成反映了饲料中的脂肪酸组成。亚麻酸(ALA,C18:3n-3)组成在LO饲料组中显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。亚油酸(LA,C18:2n-6)组成在SO饲料组中显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。花生四烯酸(ARA,C20:4n-6)组成在SO饲料组显著高于LO饲料组(P<0.05)。二十碳五烯酸(EPA, C20:5n-3)和二十二碳六烯酸(DHA,C22:6n-3)组成在LO和SO饲料组显著低于FO饲料组(P<0.05)。与FO组饲料相比,LO和SO饲料组肝脏ACCα、SREBP-1、SOAT2、FAD6和ELOVL5基因mRNA表达上调,PPARα基因mRNA表达下调。血清和肝脏中,总抗氧化酶(T-AOC)活力在FO组显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。肝脏中过氧化氢酶(CAT)活力在FO和SO饲料组显著高于LO饲料组(P<0.05)。血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)活力在LO组显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。肝脏中酸性磷酸酶(ACP)活力在FO显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。与FO组饲料相比,LO和SO饲料组肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)基因表达水平下调,SO饲料组肝脏CAT基因表达水平上调。
(4)饲料中LO替代FO水平在25%(LO25)、50%(LO50)和75%(LO75)时,细鳞鲑WG和SGR与对照组0%(LO0)差异不显著,但是100%(LO100)饲料组显著低于其他各饲料组(P<0.05)。血清中TAG含量随着亚麻油替代水平的升高而显著升高(P<0.05)。与LO0饲料组相比,血清中TCHO含量在LO25和LO50饲料组显著升高。血清中HDL-C活力在LO25和LO50饲料组与LO0饲料组相比显著升高(P<0.05)。LDL-C活力在LO25饲料组显著低于LO0饲料组。肌肉和肝脏中ALA、LA和DHA组成与饲料中的ALA组成呈线性显著正相关关系。同时,肌肉中动脉粥样硬化指数(IA)、血栓形成指数(IT)在LO75和LO100饲料组显著低于LO0和LO25饲料组(P<0.05),肌肉脂类质量(FLQ)在LO100饲料组显著低于其他饲料组(P<0.05)。血清中T-AOC活力在LO25和LO50饲料组显著高于其他饲料组(P<0.05)。血清和肝脏中MDA含量随着LO替代水平升高而显著降低(P<0.05)。血清中ALT活力随着亚麻油替代水平的升高逐渐升高。肝脏中溶菌酶(LZM)活力在LO50饲料组显著高于其他各组。肝脏中ACP活力在LO0饲料组最高,在LO100饲料组最低。随着饲料中LO水平的升高,肝脏中FAD6、ELOVL5、ACCα、SOAT2、SREBP-1基因表达水平上调,PPARα基因表达水平下调。肝脏中SOD基因表达水平在LO100饲料组低于其他各饲料组。CAT基因表达水平在LO25和LO50饲料组高于其他各饲料组。
(5)鱼体末重、WG和SGR在不同饲料组之间差异不显著。在肌肉和肝脏组织中,SFA和MUFA组成在植物油组中显著低于对照组(CON)(P<0.05)。肌肉组织中,LA和n-6PUFA组成在植物油组显著高于对照组(P<0.05),并且随着饲料中ALA/LA比例的升高而降低。ALA、DHA、EPA和n-3PUFA组成在植物油组中,随着ALA/LA比例的升高而升高。植物油组中DHA和EPA组成显著低于鱼油组(CON)(P<0.05)。在肝脏组织中,ARA组成在植物油组中随着ALA/LA比例升高而降低,但是均高于对照组。LA和n-6PUFA组成变化与肌肉组织中变化趋势一致,且显著高于对照组(CON)(P<0.05)。ALA、EPA和n-3PUFA组成在植物油组中,随着ALA/LA比例的升高而升高。EPA组成在ALA/LA比例为1.61和2.17时高于对照组(CON)。在植物油组中,DHA组成在ALA/LA比例为0.02时显著低于其他各饲料组(P<0.05)。血清中T-AOC活力在ALA/LA比例为0.55时显著高于对照组和其他各试验组(P<0.05)。SOD活力在ALA/LA比例为1.06时最高。CAT活力在比例为0.55时显著高于对照组和其他各试验组(P<0.05)。血清中MDA含量在植物油组中除了ALA/LA比例为2.17时与对照组差异不显著外,其余各组均显著低于对照组(P<0.05)。肝脏组织中,CAT活力在ALA/LA比例为1.61时最高。肝脏中MDA含量在ALA/LA比例为2.17时高于对照组和其他各试验组。血清中ACP活力在植物油饲料中显著低于对照组(CON)(P<0.05)。LZM含量在ALA/LA比例为1.2时显著高于对照组和其他各试验组。血清中LZM活力在ALA/LA比例为0.55和1.06时高于其他试验组。肝脏中AKP和LZM的活力在植物油组高于对照组,且饲料中ALA/LA比例为2.17时显著高于对照组(P<0.05)。肝脏中ACP活力在植物油饲料组中当ALA/LA比例为1.06和2.17时显著高于其他各试验组(P<0.05)。
综上所述,本研究得到以下结论:亚麻油或葵花油完全替代鱼油降低了细鳞鲑的生长性能,影响了鱼类的脂类代谢。细鳞鲑具有将ALA和LA合成LC-PUFA能力。饲料中亚麻油替代鱼油在25%~50%,有利于鱼类生长,改善其脂类代谢、提高抗氧化性能和提高机体免疫力;饲料中不同ALA/LA比例(0.02~2.17)不影响鱼类的生长性能,当ALA/LA比例为1.06~1.61时,有利于提高机体的抗氧化性能和机体的免疫力。
本试验以细鳞鲑为研究对象,通过RT-PCR及RACE方法,以同源物种Δ6脂肪酸去饱和酶(Δ6-desaturase,FAD6)、过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisomeproliferationactivatereceptorα,PPARα)、乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoAcarboxylasealpha,ACCα)、固醇调节元件结合蛋白-1(sterol regulatory element-binding protein,SREBP-1)、固醇O-酰基转移酶2(sterol O-acyltransferase 2,SOAT2)和延长酶5(elongase 5,ELOVL5)序列保守区域设计简并引物,对细鳞鲑脂类代谢相关基因FAD6-like全长cDNA序列、PPARα、ACCα、SREBP-1、SOAT2和ELOVL5部分序列进行克隆。(1)以鱼粉、豆粕为主要蛋白源,以鱼油(FO)、亚麻油(LO)和葵花油(SO)分别为脂肪源,配制了等氮等脂的3种饲料,对细鳞鲑幼鱼(初重6.43±0.02g)饲喂9周,研究不同脂肪源对细鳞鲑生长性能、脂类代谢、抗氧化和免疫力的影响;(2)以鱼油和亚麻油为脂肪源,配制5种亚麻油水平饲料0%(LO0)、25%(LO25)、50%(LO50)、75%(LO75)和100%(LO100)对细鳞鲑幼鱼(初重6.43±0.02g)进行饲喂9周,研究饲料中不同亚麻油水平对细鳞鲑生长性能、脂类代谢、抗氧化和免疫力的影响;(3)以酪蛋白、豆粕、玉米蛋白为主要蛋白源,通过添加不同比例的亚麻油、玉米油和棕榈油配制了等氮等脂的5种ALA/LA比例(0.02、0.55、1.06、1.61、2.17)(C18-PUFA恒定)的植物油饲料,对照组(CON)以鱼油作为唯一的脂肪源,通过对细鳞鲑幼鱼(初重7.00±0.07g)进行饲喂9周,研究饲料中不同ALA/LA比例对细鳞鲑生长性能、抗氧化和免疫力的影响。主要结果如下:
(1)FAD6-like全长cDNA序列共2450bp,编码454个氨基酸,包含5’非编码区(untranslated region,UTR)114bp,3’非编码区(untranslated region,UTR)971bp,开放阅读框1365bp。Δ6-desaturase-like基因具有典型的Δ6-desaturase特征,具有3个组氨酸簇(HXXXH、HXXHH和QXXHH)和细胞色素b5超家族结构域。同源性分析表明,细鳞鲑Δ6-desaturase-like基因与大西洋鲑(Salmo salar)、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)具有较高的同源性(92%和96%)。系统进化分析表明,细鳞鲑与大西洋鲑和虹鳟亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明,Δ6-desaturase-like基因mRNA在肝脏中表达最高,其次为脑。
(2)本试验获得了PPARα、ACCα、SREBP-1、SOAT2和ELOVL5基因部分cDNA序列,基因长度分别为547bp、520bp、504bp、533bp和324bp,分别编码182、172、168、177和107个氨基酸;经过同源性分析和系统进化树构建,克隆的基因片段与虹鳟和大西洋鲑同源性较高(88%~100%)。
(3)LO和SO完全替代(100%)鱼油降低了细鳞鲑增重率(WG)、特定生长率(SGR)和摄食率(FR)。细鳞鲑血清中甘油三酯(TAG)含量在植物油组显著高于FO饲料组(P<0.05),而总胆固醇(TCHO)含量则呈现相反的趋势。SO组中高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)含量显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)含量在SO组显著低于FO组和LO组(P<0.05)。肌肉和肝脏的脂肪酸组成反映了饲料中的脂肪酸组成。亚麻酸(ALA,C18:3n-3)组成在LO饲料组中显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。亚油酸(LA,C18:2n-6)组成在SO饲料组中显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。花生四烯酸(ARA,C20:4n-6)组成在SO饲料组显著高于LO饲料组(P<0.05)。二十碳五烯酸(EPA, C20:5n-3)和二十二碳六烯酸(DHA,C22:6n-3)组成在LO和SO饲料组显著低于FO饲料组(P<0.05)。与FO组饲料相比,LO和SO饲料组肝脏ACCα、SREBP-1、SOAT2、FAD6和ELOVL5基因mRNA表达上调,PPARα基因mRNA表达下调。血清和肝脏中,总抗氧化酶(T-AOC)活力在FO组显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。肝脏中过氧化氢酶(CAT)活力在FO和SO饲料组显著高于LO饲料组(P<0.05)。血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)活力在LO组显著高于FO和SO饲料组(P<0.05)。肝脏中酸性磷酸酶(ACP)活力在FO显著高于LO和SO饲料组(P<0.05)。与FO组饲料相比,LO和SO饲料组肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)基因表达水平下调,SO饲料组肝脏CAT基因表达水平上调。
(4)饲料中LO替代FO水平在25%(LO25)、50%(LO50)和75%(LO75)时,细鳞鲑WG和SGR与对照组0%(LO0)差异不显著,但是100%(LO100)饲料组显著低于其他各饲料组(P<0.05)。血清中TAG含量随着亚麻油替代水平的升高而显著升高(P<0.05)。与LO0饲料组相比,血清中TCHO含量在LO25和LO50饲料组显著升高。血清中HDL-C活力在LO25和LO50饲料组与LO0饲料组相比显著升高(P<0.05)。LDL-C活力在LO25饲料组显著低于LO0饲料组。肌肉和肝脏中ALA、LA和DHA组成与饲料中的ALA组成呈线性显著正相关关系。同时,肌肉中动脉粥样硬化指数(IA)、血栓形成指数(IT)在LO75和LO100饲料组显著低于LO0和LO25饲料组(P<0.05),肌肉脂类质量(FLQ)在LO100饲料组显著低于其他饲料组(P<0.05)。血清中T-AOC活力在LO25和LO50饲料组显著高于其他饲料组(P<0.05)。血清和肝脏中MDA含量随着LO替代水平升高而显著降低(P<0.05)。血清中ALT活力随着亚麻油替代水平的升高逐渐升高。肝脏中溶菌酶(LZM)活力在LO50饲料组显著高于其他各组。肝脏中ACP活力在LO0饲料组最高,在LO100饲料组最低。随着饲料中LO水平的升高,肝脏中FAD6、ELOVL5、ACCα、SOAT2、SREBP-1基因表达水平上调,PPARα基因表达水平下调。肝脏中SOD基因表达水平在LO100饲料组低于其他各饲料组。CAT基因表达水平在LO25和LO50饲料组高于其他各饲料组。
(5)鱼体末重、WG和SGR在不同饲料组之间差异不显著。在肌肉和肝脏组织中,SFA和MUFA组成在植物油组中显著低于对照组(CON)(P<0.05)。肌肉组织中,LA和n-6PUFA组成在植物油组显著高于对照组(P<0.05),并且随着饲料中ALA/LA比例的升高而降低。ALA、DHA、EPA和n-3PUFA组成在植物油组中,随着ALA/LA比例的升高而升高。植物油组中DHA和EPA组成显著低于鱼油组(CON)(P<0.05)。在肝脏组织中,ARA组成在植物油组中随着ALA/LA比例升高而降低,但是均高于对照组。LA和n-6PUFA组成变化与肌肉组织中变化趋势一致,且显著高于对照组(CON)(P<0.05)。ALA、EPA和n-3PUFA组成在植物油组中,随着ALA/LA比例的升高而升高。EPA组成在ALA/LA比例为1.61和2.17时高于对照组(CON)。在植物油组中,DHA组成在ALA/LA比例为0.02时显著低于其他各饲料组(P<0.05)。血清中T-AOC活力在ALA/LA比例为0.55时显著高于对照组和其他各试验组(P<0.05)。SOD活力在ALA/LA比例为1.06时最高。CAT活力在比例为0.55时显著高于对照组和其他各试验组(P<0.05)。血清中MDA含量在植物油组中除了ALA/LA比例为2.17时与对照组差异不显著外,其余各组均显著低于对照组(P<0.05)。肝脏组织中,CAT活力在ALA/LA比例为1.61时最高。肝脏中MDA含量在ALA/LA比例为2.17时高于对照组和其他各试验组。血清中ACP活力在植物油饲料中显著低于对照组(CON)(P<0.05)。LZM含量在ALA/LA比例为1.2时显著高于对照组和其他各试验组。血清中LZM活力在ALA/LA比例为0.55和1.06时高于其他试验组。肝脏中AKP和LZM的活力在植物油组高于对照组,且饲料中ALA/LA比例为2.17时显著高于对照组(P<0.05)。肝脏中ACP活力在植物油饲料组中当ALA/LA比例为1.06和2.17时显著高于其他各试验组(P<0.05)。
综上所述,本研究得到以下结论:亚麻油或葵花油完全替代鱼油降低了细鳞鲑的生长性能,影响了鱼类的脂类代谢。细鳞鲑具有将ALA和LA合成LC-PUFA能力。饲料中亚麻油替代鱼油在25%~50%,有利于鱼类生长,改善其脂类代谢、提高抗氧化性能和提高机体免疫力;饲料中不同ALA/LA比例(0.02~2.17)不影响鱼类的生长性能,当ALA/LA比例为1.06~1.61时,有利于提高机体的抗氧化性能和机体的免疫力。