低盐度下凡纳滨对虾脂肪营养生理研究

发布时间：2018-06-19 22:08

本文选题：凡纳滨对虾 + 脂肪酸　；参考：《华东师范大学》2017年博士论文

【摘要】：凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是世界三大主要养殖虾类之一,虽然是海水品种,但对盐度变化的适应能力极强。因此,凡纳滨对虾的淡化养殖已成为世界各地内陆养殖的一大亮点。在我国,凡纳滨对虾的低盐度养殖也在全国范围如火如茶地开展。目前,我国凡纳滨对虾淡化养殖产量已超过70万吨,基本上与海水/半咸水养殖产量持平,成为我国内陆水生动物养殖的支柱产业之一。但是淡化养殖过程中,对虾生长速度低、成活率低和抗逆性差的"三低现象"依然存在,严重影响了凡纳滨对虾的品质及产量。尽管凡纳滨对虾对盐度的适应力较强,因其是海水品种,低盐度的养殖条件对该虾的生长和发育始终是一种环境胁迫。对于任何一种动物,长期处于胁迫条件下,机体必然会产生若干不适,严重时甚至会发生死亡现象。所以,如何缓解低盐度胁迫对凡纳对虾的应激,是解决当前对虾养殖产业中现存问题的一个重要问题,查明并掌握其渗透压调节机理及盐度与机体生理功能的关系是解决以上难题的关键。本研究采用多种营养调控手段,较系统地研究了脂肪营养对凡纳滨对虾在低盐度下生长、存活和脂类代谢等方面的影响,并探讨了脂类代谢在对虾渗透压调节过程中的重要作用及调节机制。论文的主要结果和结论如下:1、盐度对凡纳滨对虾生长、存活和脂肪代谢的影响以及转录组学分析选取初始体重为(1.98 ±0.28g)的大小均匀、活力相当的凡纳滨对虾,在3种盐度(3、17和30psu)下用商用饲料饲养殖8周,通过测定对虾生长性能、不同组织中脂肪酸组成及脂肪代谢过程中的关键酶和生化物质,并对3和30 psu处理组的肝胰脏进行了转录组分析(RNA-seq)。结果发现,各处理组对虾体成分(粗蛋白、粗脂肪、水分、灰分)无显著性差异。低盐度组(3 psu)的凡纳滨对虾的存活率和增重率都显著低于中、高盐度组(17 psu和30 psu)。此外,低盐度组凡纳滨对虾肝胰脏中亚麻酸(C18:3n-3)和n-3系长链高不饱和脂肪酸(n-3LC-PUFA)的含量,以及肌肉中 EPA(C20:5n-3)、DHA(C22:6n-3)和n-3 LC-PUFA)均显著高于其他组。同时,在各处理组中均检测到脂肪酸合成酶(FAS)、激素敏感脂肪酶(HSL)、脂蛋白酯酶(LPL)、甘油三酯脂肪酶(ATGL)、二酰基甘油酰基转移酶(DGAT2)、超长链脂肪酸延伸酶(ELOVL6)、△5脂肪酸去饱和酶(△5FAD)以及△6脂肪酸去饱和酶(△6FAD)的活力,并且以上脂肪代谢相关酶随着盐度降低均呈现出先降低后升高的趋势,但各组并无显著性差异。在转录组分析结果中,共获得了 26,034个基因,其中855个基因在低盐度下发生了显著的变化。18条显著变化的KEGG通路中以生理反应为主,主要与脂类代谢相关,包括脂肪酸合成、花生四烯酸代谢、鞘糖脂和粘多糖代谢。脂类或脂肪酸能通过为鳃供应能量或参与细胞膜的构建,从而减轻盐度变化的胁迫,维持机体渗透压平衡。所有实验结果表明,低盐度环境胁迫会抑制凡纳滨对虾生长,该条件下凡纳滨对虾对n-3HUFA需求量增大,提示提高饲料中n-3HUFA含量可能有助于缓解低盐度胁迫,提高对虾的生长速度。另外本研究还首次报道了长期低盐度胁迫下凡纳滨对虾转录组的响应机制,该结果为进一步研究广盐性物种的渗透压调节机制奠定了重要的基础。2、低盐度下不同脂肪源对凡纳滨对虾生长性能和脂肪代谢的影响以及转录组学分析选取初始体重为(1.98±0.28g)的凡纳滨对虾,在低盐度(3psu)下,分别用豆油(SO)、牛油(BT)、亚麻籽油(LO)、鱼油(FO)、亚麻籽混合油(SBL)(SO:BT:LO = 1:1:1)、鱼油混合油(SBF)(CO:BT:FO = 1:1:1)六种饲料饲养 8周。结果显示,SBL组增重率、存活率均高于其它处理组,SBL组的粗脂肪显著高于SO和LO组。肌肉中脂肪酸积累量,在各组中,均检测到DHA、EPA等n-3 HUFA的存在,同时SBL组中亚麻酸(C18:3n-3)积累量显著高于SO、BT、FO、SBF组。此外还检测到脂肪酸去饱和酶5和6(FAD5和FAD6)以及脂肪酸超长碳链延长酶6(ELOVL6)的活力,且BT组的酶活力显著高于其他组。同时还对BT、FO、SBL三个处理组的肝胰脏进行了转录组测序。测出的核酸序列中有 17,232(76.83%)、6298(28.08%)、3720(16.58%)和 302(1.35%)条序列分别注释到NR、string、KOG、COG和NOG中。KEGG富集性分析结果显示,共9621条基因注释到316条通路中,其中两两比较的结果显示(BT-FO、BT-SBL和FO-SBL)分别有32、42和39条通路发生了显著性变化。结果表明,饲料中不同的脂肪源的影响主要是由于其脂肪酸的组成不同所致,脂肪酸能为凡纳滨对虾渗透压调节提供能量或调节细胞膜的渗透性。饲料中适当添加n-3 HUFA能显著提高凡纳滨对虾适应低盐度胁迫的能力,但过多的PUFA和n-3 HUFA反而不利。另外,研究结果还提示凡纳滨对虾在低盐度下可能具有一定的合成n-3HUFA的能力。3、不同盐度下高不饱和脂肪酸水平对凡纳滨对虾的渗透压调节和生长性能的影响通过在高、低两种盐度下添加不同饲料鱼油和椰子油水平,探究不同高不饱和脂肪酸对凡纳滨对虾在高低盐度下渗透压调节的影响。选取初始体重为(1.89± 0.16g)大小均匀、活力相当的凡纳滨对虾,分别在3 psu和30psu盐度下饲喂鱼油、椰子油和混合油(鱼油:椰子油=1:1)为油源的饲料。生长数据的结果表明,在高盐度环境中各饲料组之间的存活率并没有显著差异,但高盐度处理组均显著高于其对应的低盐度处理组。在低盐度环境中,鱼油处理组的存活率最高,混合油处理组其次,而椰子油处理组最低。高盐度处理组的增重率均显著高于低盐度处理组。在低盐度环境中,增重率随着饲料鱼油含量增多而显著升高。而在高盐度环境中,混合油饲料组的增重率显著高于其它组。此外,凡纳滨对虾肝胰脏和鳃中高不饱和脂肪酸的含量随着饲料鱼油含量的增加而增加。Na~+/K~+-ATPase和总ATPase的酶活力在高盐度环境下随着饲料鱼油含量的增加而降低,而在低盐度环境中两种酶在混合油(50%鱼油)处理组中活力最低。另一方面,Na~+/K~+-ATPase和总ATPase的mRNA的水平与酶活力呈负相关。结果表明,饲料中的鱼油在凡纳滨对虾应对盐度压胁迫和维持渗透压平衡时起着积极的作用,然而在高盐度下,混合油饲料组却呈现出更高的生长率和渗透压调节能力。这说明饱和脂肪酸能与高不饱和脂肪酸协同可提高渗透压调节能力,并且比单一的高不饱和脂肪酸有更好的效率。4、不同盐度下亚麻酸水平对凡纳滨对虾的脂肪代谢和高不饱和脂肪酸合成的影响通过在高、低两盐度下添加不同饲料水平的紫苏油和椰子油,探究了不同αα-亚麻酸对凡纳滨对虾在高低盐度环境中渗透压调节的影响。实验选取初始体重为(1.89±0.16g)大小均匀、活力相当的凡纳滨对虾,分别在3psu和30psu盐度下饲喂紫苏油、椰子油和混合油(紫苏油:椰子油=1:1)为油源的饲料。各脂肪源处理组在低盐度下的存活率和增重率显著低于其高盐度处理组。高盐度环境中,各脂肪源处理组之间的存活率没有差异,但在低盐度下混合油和紫苏油处理组存活率显著高于椰子油处理组。在低盐度下,增重率随饲料紫苏油含量的增加而升高,而在高盐度环境下则是混合油处理组显著高于紫苏油处理组。另一方面,鳃组织中的高不饱和脂肪酸在两种盐度下均呈现随饲料紫苏油增加而显著递增的趋势。而低盐度下混合油和紫苏油处理组中的肝胰脏中α-亚麻酸显著低于其高盐度处理组。Na~+/K~+-ATPase的酶活力在高盐度环境下随着饲料紫苏油含量的降低而降低,但在低盐度环境下混合油(50%紫苏油)处理组酶活力最低。这些结果说明在低盐度胁迫下,添加紫苏油能显著提高凡纳滨对虾的渗透压调节的能力,并促进对虾的生长。且低盐度可能会刺激凡纳滨对虾利用αα-亚麻酸来生物合成高不饱和脂肪酸,并运送至鳃组织并参与细胞膜的构成而提高了机体的渗透压调节能力。5、不同盐度下脂肪源对凡纳滨对虾渗透压调节及其血清代谢组学分析的影响采用核磁共振光谱法(Nuclear magnetic resonance spectroscopy)从代谢组学层面解析不同盐度与不同脂肪源对凡纳滨对虾的影响。在两种环境盐度(3 psu和30 psu)下分别使用富含高不饱和脂肪酸的鱼油(FO)、富含亚麻酸的紫苏油(PO)和富含饱和饱和脂肪酸的椰子油(CO)为油源的饲料饲喂凡纳滨对虾,并分别在低盐度(3 psu)下和高盐度(30 psu)下对不同脂肪源饲料组的差异代谢物进行两两比较,以及比较同一脂肪源饲料组在不同盐度处理下的差异代谢物,探究这三种不同脂肪酸构成的脂肪源对凡纳滨对虾盐度适应过程中的影响。所获得显著变化的差异代谢物可以大致分为三大类:氨基酸、碳水化合物和脂类。但处于低盐度环境时,CO处理组中丝氨酸和酪氨酸的含量显著高于其它组,且FO处理组含量最低。同时PO处理组中油酸和葡萄糖的含量最高,其次是CO处理组,而FO处理组最低。然而,但凡纳滨对虾处于高盐度环境时,PO处理组的酪氨酸和赖氨酸的含量最高,CO处理组次之,FO处理组最低;而棕榈酸、油酸和磷酸甘油在CO处理组中的含量最高,PO处理组次之,FO处理组最低。另一方面,相比于高盐度环境凡纳滨对虾在面对低盐度胁迫时,CO和FO处理组在低盐度环境中,脯氨酸和酪氨酸的含量显著高于高盐度环境,甘氨酸的含量呈相反趋势;而在PO处理组中,酪氨酸的含量显著降低了。这一结果说明,在遭遇盐度胁迫时,不同的脂肪在盐度胁迫下参与渗透压调节的同时,不仅能通过提供能量、调节细胞膜的流动性和渗透性来缓解盐度的胁迫,同时还参与血液中氨基酸比例与构成的调节来保持体内离子的平衡,从而更加有效的维持机体的渗透压平衡和生理状态。6、凡纳滨对虾A6脂肪酸去饱和酶基因与盐度及饲料营养脂肪关系的研究研究获得了 A6脂肪酸去饱和酶(△6fattyacyldesaturase)基因的全长,该基因共计 1491 bp,包括 39 bp 的 5'-UTR、108 bp 的 3'-UTR 和 1344 bp 编码 448个氨基酸的开放阅读框架(openreadingframe)。该基因所翻译的蛋白质经过分析和鉴定,主要包含一个细胞色素b5血红素/类固醇的结合结构域和一个脂肪酸去饱和酶结构域。凡纳滨对虾的△6脂肪酸去饱和酶与其他甲壳动物该基因的具有70%-77%的序列同源性,如:日本沼虾Macrobrachium nipponens、拟穴青蟹Scylla paramamosain三疣梭子蟹 Portunus trituberculatus和中华绒螯蟹Eriocheir sinensis。当环境盐度从30 psu降低到3 psu时,凡纳滨对虾A6脂肪酸去饱和酶基因的表达量在鳃、眼柄和肝胰脏中显著升高。而在3 psu低盐度下,检测到△6脂肪酸去饱和酶在亚麻籽油处理组的肝胰脏中表达量最高,鱼油处理组次之。结果表明,凡纳滨对虾具有编码△6脂肪酸去饱和酶的基因,并且该基因的表达量随着盐度的降低而升高,并与C18脂肪酸(例如:α-亚麻酸和亚油酸)的含量有关。本研究揭示了盐度和饲料脂肪对该基因的影响,为海洋广盐性对虾的A6脂肪酸去饱和酶基因的研究提供了的借鉴。
[Abstract]:The effects of low salinity stress on the growth , survival and lipid metabolism of shrimp are studied . The effects of low salinity stress on growth performance and lipid metabolism of shrimp were studied . The results showed that there was no significant difference in the osmotic pressure regulation and growth performance of the prawn in high salinity environment . The results showed that there was no significant difference in the osmotic pressure regulation and growth performance of the prawn in high salinity environment . The results showed that there was no significant difference in the osmotic pressure regulation and growth performance of the prawn in high salinity environment . The effects of different salinity and different fat sources on the osmotic pressure regulation of shrimp were studied at low salinity . Under the condition of low salinity , the content of 伪 - linolenic acid in mixed oil and perilla oil was significantly higher than that of coconut oil . In this study , it was found that there was a significant increase in the expression of 6 fatty acid dessaturated enzyme genes in the gill , eyestalk and liver . The results showed that there was a significant increase in the expression of fatty acid desaturated enzyme gene in the gill , eyestalk and liver .
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S917.4

【参考文献】