食源色氨酸添加量对不同密度下刺参生长和代谢酶活性的影响

2019-04-01,,,,

渔业现代化 2019年1期

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(1 中国海洋大学，教育部海水养殖重点实验室，山东青岛，266003；2 辽宁师范大学生命科学学院，辽宁大连，116081)

高养殖密度通过拥挤胁迫影响鱼类的生长和健康[1-3]。动物在胁迫情况下，代谢维持能的供给配比增加，新陈代谢从合成代谢向分解代谢转变，以提供更多的能量抵御和应对胁迫[4]。色氨酸(Trp)是人类食物和动物饲料中的重要组成成分[5-6]，是合成5-羟色胺(5-HT)的前体[7]，能降低动物血浆中皮质醇、去甲肾上腺素和肾上腺素的含量。在鱼类等脊椎动物[8-12]包括人类[13]的食物中，添加Trp能够降低神经内分泌对胁迫的响应，与免疫应答[14]以及动物健康[15]存在相关性。刺参(ApostichopusjaponicusSelenka)是中国重要的海水养殖动物，也是俄罗斯、日本、朝鲜和韩国等国重要的渔业资源[16-17]。本项目组前期研究了高养殖密度对刺参生长的抑制[18]，而Trp对刺参的胁迫缓解能力未见报道。本研究定量测定刺参对密度胁迫的二级响应指标，分析食源性Trp对密度胁迫下刺参生长和代谢的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

试验基础饲料的组成为马尾藻粉(70%)、海泥(20%)和鱼粉(10%)，其中，灰分占59.9%、粗蛋白占16.56%、粗脂肪占8.52%，能值6.67 kJ/g。试验用L-色氨酸购自Sigma(USA)，饲料中添加量为0%、1%、3%和5%。饲料原料过100目筛，用水和成面团后制成直径1.0 mm颗粒，45 ℃烘干，-20 ℃储藏、备用。试验用刺参购自青岛市即墨区田横羊山海参专业合作社。试验开始前，刺参用无添加色氨酸的基础饲料喂养，驯化2周。

1.2 方法

经驯化后挑选960头体质量(湿重)为(3.5 ± 0.1)g的健康刺参，随机分配和养殖于64个40 L (53 cm×28 cm×34 cm) 的玻璃水族箱中。试验设4个养殖密度组，即每箱4、8、16和32头，分别标记为L、ML、MH和H。每个养殖密度组分别投喂含色氨酸0%、1%、3%和5%的饲料。共设16个处理组，每个处理4个重复。按照Dong等[19]的试验方法，刺参经过24 h饥饿后测定初始体质量。饲养试验75 d结束时，每个密度组的所有动物分别称重，测定各指标。养殖期间，每个水族箱用气石持续充气，每天更换3/4体积的海水，溶氧高于5.0 mg /L，水温控制在(17 ± 0.5)℃，pH (8.0 ± 0.2)，盐度30，氨氮低于0.25 mg/L。

样品采集与处理：试验开始前，随机选取30头驯养后的刺参称重，65 ℃烘干至恒重，计算刺参含水量。试验期间，每天上午10：00过量投喂刺参饲料，22 h后，采用虹吸法分别收集残饲和粪便。试验结束时刺参禁食24 h。所有刺参均被称重，计算生物量和增重率。

Wt-gain=100% × (W2-W1)/W1

(1)

式中：Wt-gain为增重率；W1和W2是刺参的初始和终末湿重，g。

代谢酶活力测定：用剪刀取刺参体壁贮存于-20 ℃备用。体壁谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)和苹果酸脱氢酶(MDH)活力分别采用赖氏法、分光光度法、Ochoa[20]和Wrobleuiski 等[21]方法，用南京建成生物工程研究所试剂盒测定。

1.3 统计分析

色氨酸含量和养殖密度对刺参生长、呼吸代谢酶活性的影响采用双因素方差(two-way ANOVA)分析。数据用SPSS17软件进行统计分析。用Duncan多重比较分析不同处理组间的差异显著性，显著水平为P<0.05。

2 结果

2.1 色氨酸对密度胁迫下刺参生长的影响

由图1可知，刺参生物量随着养殖密度增加而增加，但体质量增重率却随养殖密度的增加而下降。较低密度组(L和ML组)的体质量增长率显著高于较高密度组(MH和H组)(P<0.05)。

图1 不同养殖密度及色氨酸水平下刺参的生物量和增重率

2.2 色氨酸对刺参代谢酶活力的影响

2.2.1 ALT和AST酶活力

本试验中，较高养殖密度的MH和H组刺参的ALT酶活力与较低养殖密度的L和ML组差异显著(P<0.05)(图2)。各养殖密度下，添加色氨酸组刺参的酶活力均高于未加色氨酸的对照组，MH对照组酶活性显著高于其他密度的对照组(P<0.05)。较高密度组，随着色氨酸添加量的增加，ALT活力呈下降趋势。色氨酸对较低密度组刺参的ALT活力无显著影响。AST呈现与ALT相似的趋势。

2.2.2 LDH和MDH酶活力

随着养殖密度增大，刺参乳酸脱氢酶(LDH)活力升高，但到了H组却下降(图3)。较低密度组与较高密度组的LDH酶活力差异显著(P<0.05)。与AST和ALT相似，MH组的LDH和苹果酸脱氢酶(MDH)的活力高于对照组，而在MH和H组，添加色氨酸的处理组酶活力下降(图3)。在MH和H组，投喂3%色氨酸处理组的LDH活力低于其他处理组。MDH活力趋势与LDH相似。在各养殖密度下，添加3%色氨酸的处理组，酶活力低于其他处理组。

图2 不同养殖密度及色氨酸水平下刺参的ALT、AST酶活力

图3 不同养殖密度和投喂不同色氨酸水平刺参MDH和LDH酶活力

3 讨论

3.1 高密度养殖抑制刺参个体生长

研究人员对卡特拉鱼(Catlacatla)[22]、银鲶(Rhamdiaquelen)[23]和鲈(Dicentrarchuslabrax)[24]的研究发现，高养殖密度使动物个体生长率下降。本研究中，对照组低养殖密度组刺参的增重率高于高养殖密度组。这表明高养殖密度的胁迫效应抑制了刺参生长(图1、图2)。

3.2 食源色氨酸提高刺参生长性能

色氨酸为必需氨基酸，是生物合成5-HT的限速性底物。5-羟色胺(5-HT)是大脑中主要的神经递质[25-26]，能够调节动物复杂的行为、心理和生理过程[7]。色氨酸羟化酶是利用色氨酸合成5-HT所需要的酶，因此，色氨酸含量的增加可提高5-HT的合成效率[27]。另一方面，迅速消耗色氨酸已广泛作为一种安全有效地降低大脑5-HT的生理学方法[28]。给动物喂养色氨酸可降低动物的进攻行为和高密度引起的胁迫。本研究中，与对照组相比，添加食源色氨酸能够显著促进刺参个体生长(P<0.05)(图1)。添加食源色氨酸后，低养殖密度组刺参的增重率高于高养殖密度组；而饲料中添加3%色氨酸后，刺参呈现出最大增重率。Walton等[29]和Tejpal等[30]对虹鳟(Oncorhynchusmykiss)和鲮(Cirrhinusmrigala)的研究显示，喂色氨酸的幼鱼能够提高鱼类生长性能和存活率。而本研究中，饲料添加5%色氨酸，刺参生长性能下降，这可能是由于色氨酸过量造成的。过量氨基酸对生物产生毒性，对生长产生负面影响[31-33]。

3.3 食源色氨酸影响刺参代谢酶活性

代谢反映生物能量消耗的生理过程。在糖异生作用中，谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)是蛋白质代谢中转氨作用的主要酶[30]。Chatterjee等[34]报道，鱼类受胁迫期间，转氨酶活性的升高会引起摄入酮酸增加，进而通过氧化代谢进入三羧酸循环。本研究中，AST和ALT活力都随着色氨酸含量从1%添加至3%而下降，而相应的对照组AST和ALT活力则较高(图2)。转氨酶活力降低可认为是添加色氨酸对刺参胁迫的缓解。对照组中的苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)活力也比色氨酸添加组要高(图3)。MDH活力增高表明，动物通过提高三羧酸循环代谢水平来满足能量需求的增加，以应对胁迫。