饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚生長、體組成、消化酶活性及抗氧化性的影響

丁立云，陳文靜，饒 毅，張桂芳，傅義龍，張愛芳

(江西省水產(chǎn)科學(xué)研究所，江西 南昌 330039)

饑餓是水生動(dòng)物在自然水域生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)常面臨的一種生理脅迫現(xiàn)象，也是影響水生動(dòng)物生存、生長和正常發(fā)育的一個(gè)重要環(huán)境因子。當(dāng)饑餓脅迫發(fā)生時(shí)，魚類會(huì)相應(yīng)調(diào)整生理生化代謝及活動(dòng)行為，降低消耗，節(jié)約存儲的能量，來適應(yīng)這種生理脅迫[1]。饑餓可以影響魚類的生長、存活、繁殖、活動(dòng)行為和肌體營養(yǎng)成分等，還可以影響魚類的消化酶活性、血液生化指標(biāo)、免疫指標(biāo)和抗氧化酶活性等。嚴(yán)重時(shí)可引起水生動(dòng)物的神經(jīng)內(nèi)分泌功能紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞壞死，誘發(fā)各種疾病，最終導(dǎo)致水生動(dòng)物的大面積死亡，給漁民造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[2-3]。不同種類魚體對饑餓脅迫的耐受能力不同，相應(yīng)的生理生態(tài)響應(yīng)機(jī)制也存在一定差別。因此，開展魚類的饑餓脅迫研究有著重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

彭澤鯽(Carassiusauratusvar.Pengze)隸屬鯉形目、鯉科、鯉亞科、鯽屬，為鯽魚的一個(gè)品種。彭澤鯽是江西省水產(chǎn)科學(xué)研究所和九江市水產(chǎn)科學(xué)研究所從野生鯽魚中，經(jīng)過7 a 6代的選育而獲得的一個(gè)優(yōu)良養(yǎng)殖品種，1989年通過農(nóng)業(yè)部的鑒定和命名。它具有生長速度快、性情溫順、耐低氧、抗病力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、不易脫鱗、肉味鮮嫩、營養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)良性狀[4]，已成為我國重要的鯽魚養(yǎng)殖品種之一。在人工飼養(yǎng)條件下，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)飼養(yǎng)密度過大、投飼不均、投喂不及時(shí)等情況，均會(huì)造成彭澤鯽的饑餓現(xiàn)象，尤其是在冬季野外活餌不足的情況下。基于此，本研究探討了饑餓對彭澤鯽幼魚生長、體組成、消化酶活性等方面的影響，旨在豐富彭澤鯽生理學(xué)的基礎(chǔ)指標(biāo)，為其健康養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試動(dòng)物及日糧飼喂

試驗(yàn)用彭澤鯽由江西省水產(chǎn)科學(xué)研究所育種室提供，于正式試驗(yàn)前在循環(huán)水系統(tǒng)中馴養(yǎng)14 d，投喂鯽魚商品魚料，投喂量為魚體質(zhì)量的2%～4%，每日投喂2次，飽食投喂。試驗(yàn)設(shè)置饑餓時(shí)間分別為0(對照組)、14、28 d共3個(gè)組，每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)，以重復(fù)組為單位養(yǎng)殖于9個(gè)圓形養(yǎng)殖桶(規(guī)格為￠800 mm×650 mm)內(nèi)，每桶放養(yǎng)健康無病、規(guī)格與體質(zhì)量基本一致的彭澤鯽幼魚20尾，初始體質(zhì)量為(14.35±0.59)g。

1.2 飼養(yǎng)管理

饑餓試驗(yàn)開始后，每天吸污1次，以確保水質(zhì)清潔。除此之外，整個(gè)試驗(yàn)期間對水質(zhì)情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，保持水溫(26±1.5)℃，溶解氧濃度不低于7 mg/L，pH值7.53±0.12，氨氮和亞硝酸鹽質(zhì)量濃度不高于0.1 mg/L。光周期為自然周期。

1.3 樣品采集與分析

分別在饑餓時(shí)間為0、14、28 d時(shí)采集樣本，每個(gè)平行采集5尾，經(jīng)麻醉劑MS-222麻醉后分別稱體質(zhì)量，隨機(jī)選取其中3尾進(jìn)行魚尾靜脈取血，4 ℃靜置24 h后離心取血清，然后冰上解剖分離腸道、肝臟等樣品。剩余2尾魚用于全魚常規(guī)營養(yǎng)成分的測定。試驗(yàn)中所有樣品于-80 ℃冰箱保存待測。

1.3.1 全魚營養(yǎng)成分測定 全魚水分、粗脂肪、粗蛋白和灰分含量分別采用恒溫干燥法(105 ℃)、索氏抽提法、凱氏定氮法和灼燒法(550 ℃)進(jìn)行測定。

1.3.2 消化酶活性測定 用預(yù)冷的生理鹽水(4 ℃)清洗腸道，剔除脂肪、腸系膜，用濾紙吸干后，準(zhǔn)確稱取腸道組織質(zhì)量，按質(zhì)量(g)∶體積(mL)=1∶9的比例，加入9倍體積的生理鹽水，冰水浴條件下機(jī)械勻漿，2 500 r/min離心10 min，取上清再用生理鹽水進(jìn)行5倍稀釋，然后于4 ℃條件下保存待用。所有消化酶活性均采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)試劑盒進(jìn)行測定，其中胃蛋白酶活性定義為：每毫克組織蛋白在37 ℃每分鐘分解蛋白質(zhì)生成1 μg氨基酸相當(dāng)于1個(gè)酶活性單位(U)；胰蛋白酶活性定義為：在pH值8.0、37 ℃條件下，每毫克蛋白質(zhì)中含有的胰蛋白酶每分鐘使吸光度變化0.003即為1個(gè)酶活性單位(U)；脂肪酶活性單位定義為：在37 ℃條件下，每克組織蛋白與底物反應(yīng)1 min，每消耗1 μmol底物為一個(gè)酶活性單位(U)；淀粉酶活性單位定義為：組織中每毫克蛋白質(zhì)在37 ℃與底物作用30 min，水解10 mg淀粉定義為1個(gè)淀粉酶活性單位(U)。

1.3.3 肝臟抗氧化性及糖原含量測定 準(zhǔn)確稱取肝臟組織，方法同1.3.2，按質(zhì)量體積比1∶9在冰水浴條件下用機(jī)械勻漿機(jī)制成10%組織勻漿，2 500 r/min離心10 min，取上清再用生理鹽水進(jìn)行10倍稀釋，然后于4 ℃條件下保存待用。肝臟抗氧化酶活性以及丙二醛(MDA)含量均采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)試劑盒進(jìn)行測定，其中總抗氧化能力(T-AOC)定義為：在37 ℃時(shí)，每分鐘每毫克組織蛋白，使反應(yīng)體系的吸光度值每增加0.01時(shí)，為1個(gè)總抗氧化能力單位；超氧化物歧化酶(SOD)活性定義為：每毫克組織蛋白在1 mL反應(yīng)液中自氧化速率抑制達(dá)50%時(shí)所對應(yīng)的超氧化物歧化酶量為活性個(gè)超氧化物歧化酶活性單位(U)。

肝臟糖原(Gly)含量采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)試劑盒進(jìn)行檢測，取肝臟樣品用生理鹽水漂洗后，濾紙吸干，稱質(zhì)量，按樣品質(zhì)量(mg)∶堿液體積(μL)=1∶3，一起加入試管中，沸水浴煮20 min，流水冷卻，然后按試劑盒的操作說明加入一定比例的雙蒸水制成糖原檢測液，用蒽酮試劑顯色。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析，差異達(dá)到顯著(P<0.05)時(shí)，采用Turkey氏法進(jìn)行組間的多重比較。試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚生長的影響

由圖1可知，與對照組相比，隨著饑餓脅迫時(shí)間的延長，彭澤鯽幼魚的體質(zhì)量逐漸下降。在饑餓脅迫14 d時(shí)，饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚體質(zhì)量影響較小(P>0.05)；當(dāng)饑餓脅迫28 d時(shí)，彭澤鯽幼魚的體質(zhì)量比對照組降低了18.12%(P<0.05)。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different letters in the figure show significant differences圖1 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚體質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of starvation on body weight of Carassius auratus var.Pengze

2.2 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚全魚營養(yǎng)成分的影響

由表1可知，彭澤鯽幼魚全魚粗脂肪含量隨饑餓脅迫時(shí)間的延長急劇下降，饑餓脅迫14 d和28 d比對照組分別降低了23.57%和39.16%(P<0.05)；粗蛋白含量隨饑餓脅迫時(shí)間的延長，先急劇下降后緩慢下降，饑餓脅迫14 d和28 d比對照組分別降低了5.64%和9.47%(P<0.05)；全魚水分和灰分含量呈顯著增加的趨勢，饑餓脅迫28 d時(shí)比對照組分別提高了4.77%和28.64%(P<0.05)。

表1 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚全魚營養(yǎng)成分的影響 Tab.1 Effect of starvation on nutrition composition of Carassius auratus var.Pengze

注：同列數(shù)據(jù)肩注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Notes:Different letters within the same column donate significant difference (P<0.05),the same as following tables.

2.3 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚消化酶活性的影響

由表2可知，隨著饑餓脅迫時(shí)間的延長，彭澤鯽幼魚胃蛋白酶活性顯著下降，饑餓脅迫14 d和28 d比對照組分別降低了38.65%和41.83%(P<0.05)；胰蛋白酶活性也呈下降的趨勢，但各組無顯著性差異；脂肪酶活性和淀粉酶活性隨饑餓脅迫時(shí)間的延長，先平穩(wěn)后急劇下降，饑餓脅迫28 d時(shí)比對照組分別降低了18.84%和58.92%(P<0.05)。

表2 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚消化酶活性的影響Tab.2 Effects of starvation on digestive enzyme activity of Carassius auratus var.Pengze U/mg

2.4 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚抗氧化性和糖原含量的影響

由表3可知，隨著饑餓脅迫時(shí)間的延長，肝臟超氧化物歧化酶活性呈先降低后升高的趨勢，饑餓脅迫14 d時(shí)，超氧化物歧化酶活性顯著低于其余2個(gè)組；彭澤鯽幼魚肝臟總抗氧化能力呈顯著下降的趨勢，饑餓脅迫14 d和28 d時(shí)，總抗氧化能力比對照組分別降低了49.67%和44.08%(P<0.05)；丙二醛在整個(gè)饑餓脅迫過程無顯著性變化；肝臟糖原含量隨饑餓脅迫時(shí)間的延長，先急劇下降后緩慢升高，饑餓脅迫14 d和28 d時(shí)比對照組分別降低了26.90%和18.84%(P<0.05)。

表3 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚抗氧化性和糖原含量的影響Tab.3 Effects of starvation on antioxidant enzyme activities and glycogen contents of Carassius auratus var.Pengze

3 結(jié)論與討論

3.1 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚生長和體組成的影響

在自然界中，由于季節(jié)的更替、水生態(tài)環(huán)境的變化以及投喂技術(shù)的不當(dāng)?shù)纫蛩?，?huì)造成魚類食物缺乏，饑餓狀態(tài)下的魚類會(huì)動(dòng)用自身儲存的營養(yǎng)物質(zhì)來滿足機(jī)體代謝和維持生命活動(dòng)[1]。本研究發(fā)現(xiàn)，在饑餓脅迫28 d時(shí)，彭澤鯽幼魚體質(zhì)量顯著下降，與鱸魚(Lateolabraxjaponicus)[5]、吉富羅非魚(Oreochromisniloticus)[6]、雜交鱧(Hybridsnakehead)[7]等的相關(guān)研究結(jié)果一致。生物化學(xué)分析是常用的研究水產(chǎn)動(dòng)物營養(yǎng)狀況的有效方法，主要是通過分析魚體、肌肉和肝臟等一些重要生化成分的數(shù)量動(dòng)態(tài)，反映水產(chǎn)動(dòng)物的代謝狀況。魚類在饑餓脅迫作用下代謝功能會(huì)發(fā)生變化，并利用魚體自身貯存的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類等提供的能量[8]。本研究中，彭澤鯽幼魚全魚粗脂肪和粗蛋白在饑餓脅迫14 d時(shí)顯著下降，粗脂肪比對照組降低了23.57%，而粗蛋白比對照組降低了5.64%，粗脂肪的降幅顯著大于粗蛋白的降幅，隨著饑餓時(shí)間的進(jìn)一步延長，在饑餓脅迫28 d時(shí)，全魚粗脂肪含量繼續(xù)顯著下降，而粗蛋白含量緩慢下降，表明彭澤鯽幼魚在饑餓過程中可同時(shí)消耗體內(nèi)的脂肪和蛋白質(zhì)來維持生命活動(dòng)，以動(dòng)用體內(nèi)的脂肪為主，與刀鱭(Coilianasus)[3]、吉富羅非魚[6]、雜交鱧[7]和大西洋鮭(Salmosalar)[9]的研究結(jié)果相似。彭澤鯽在饑餓過程中，全魚水分和灰分含量呈現(xiàn)升高的趨勢，與美洲鱘(Acipensertransmontanus)[10]、真鯛(Pagrosomusmajor)[11]和石斑魚(Epinephelusspp.)[12]的研究結(jié)果相似，全魚水分和灰分顯著增加主要是脂肪和蛋白質(zhì)含量下降的結(jié)果[13]。

3.2 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚消化酶活性的影響

餌料是引起水生動(dòng)物消化酶活性變化的重要因素，它不僅影響魚類體內(nèi)消化酶的活性、種類及分布，而且還可影響消化酶的分泌[14]。而魚類在缺乏餌料饑餓的狀態(tài)下，必需調(diào)節(jié)自身各種酶的活性來提高體內(nèi)貯存營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，饑餓脅迫發(fā)生后，隨著饑餓時(shí)間的延長，體內(nèi)消化酶活性將呈現(xiàn)不同的變化趨勢[15-16]。相關(guān)研究表明，奧尼羅非魚(Oreochromisspp.)幼魚隨著饑餓時(shí)間的延長，胃蛋白酶、胰蛋白酶和脂肪酶活性顯著下降，而淀粉酶活性無顯著性變化[17]；褐菖鲉(Sebastiscusmarmoratus)在饑餓期間脂肪酶活性總體呈緩慢下降趨勢，蛋白酶、淀粉酶活性則呈先升后降的趨勢[18]；中華倒刺鲃(SpinibarbussinensisBleeker，1871)幼魚隨著饑餓時(shí)間的延長，胰蛋白酶和淀粉酶活性呈下降趨勢，脂肪酶活性先降后升[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，彭澤鯽幼魚胃蛋白酶活性先急劇下降后緩慢下降，饑餓脅迫14 d時(shí)，胃蛋白酶活性顯著低于對照組，與饑餓脅迫28 d時(shí)無顯著差異；脂肪酶活性和淀粉酶活性則是在饑餓脅迫14 d時(shí)與對照組無顯著差異，到饑餓脅迫28 d時(shí)顯著下降。結(jié)果表明，彭澤鯽幼魚有優(yōu)先利用蛋白質(zhì)的傾向，但也有可能是彭澤鯽在饑餓脅迫14 d時(shí)，優(yōu)先利用蛋白質(zhì)來維持機(jī)體生長，尚不需要消耗大量的能量來維持機(jī)體代謝，因此，彭澤鯽在饑餓脅迫14 d時(shí)體質(zhì)量并未明顯下降。在饑餓脅迫28 d時(shí)，脂肪酶和淀粉酶活性的急劇下降，表明此時(shí)彭澤鯽需要?jiǎng)佑皿w內(nèi)儲存的脂肪和糖原來維持自身大量的能量代謝。樂可鑫等[20]研究發(fā)現(xiàn)，虎斑烏賊(Sepiapharaonis)幼體饑餓脅迫前后胃蛋白酶和胰蛋白酶活性相對較高，淀粉酶和脂肪酶的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于胃蛋白酶和胰蛋白酶，原因是虎斑烏賊屬于肉食性動(dòng)物。在本研究中，也觀察到彭澤鯽幼魚在饑餓脅迫前后淀粉酶和脂肪酶的活性遠(yuǎn)高于胃蛋白酶和胰蛋白酶，這與彭澤鯽屬于雜食性動(dòng)物的情況相符。

3.3 饑餓脅迫對彭澤鯽幼魚抗氧化性和糖原含量的影響

饑餓脅迫易引起魚體內(nèi)過量活性氧的產(chǎn)生，導(dǎo)致體內(nèi)自由基快速蓄積，使組織氧化受損[21]。本研究中，在饑餓脅迫14 d后，彭澤鯽幼魚肝臟超氧化物歧化酶和總抗氧化能力均顯著下降，與卵形鯧鲹(Trachinotusovatus)幼魚[22]、羅非魚[23]和管角螺(HemifusustubaGmelin)[24]相關(guān)的研究結(jié)果相似，推測可能是在饑餓脅迫初期，魚類產(chǎn)生了大量的自由基，使得抗氧化性下降[23]。當(dāng)饑餓脅迫28 d時(shí)，超氧化物歧化酶活性顯著升高，原因可能是饑餓脅迫激發(fā)了魚體內(nèi)用于清除氧自由基的防御物質(zhì)[24]。丙二醛在整個(gè)饑餓脅迫過程無顯著變化，表明饑餓脅迫28 d時(shí)并沒有對彭澤鯽幼魚造成不可逆轉(zhuǎn)的氧化損傷。