Study on oxidative stress response and physiological metabolism related indices of Trachinotus ovatus under hyp-oxia stress
-
摘要:
文章测定了急性和慢性低氧胁迫后卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)的氧化应激和生理代谢相关指标。结果显示, 在(23±0.7)℃下, 体质量(31.59±3.01)g的鱼在急性低氧胁迫条件下的个体成活率为100%, 在慢性低氧胁迫条件下的成活率则不断下降, 第11天时降为实验初始时的50%。急性低氧胁迫过程中随低氧胁迫时间延长鳃过氧化氢酶(CAT)活性下降, 第3小时最低, 随后升高, 第24小时显著高于其他各组(P < 0.05)还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性随低氧持续先上升后恢复至正常水平, 慢性低氧胁迫下鳃CAT活性与对照组相比显著降低(P < 0.05)。MDA、GSH含量和SOD活性则均显著升高(P < 0.05)。肝糖原(LG)在急性低氧胁迫过程中随低氧呈先下降后恢复的趋势, 第12小时降至最低, 第24小时恢复至对照组水平, 慢性胁迫后LG下降。乳酸脱氢酶(LDH)水平在急性低氧胁迫过程中随低氧先升后降, 第3小时达最大值, 第24小时下降为对照组水平, 慢低氧胁迫后LDH水平显著高于对照组(P＜0.05)。
Abstract:We measured the oxidative stress response and physiological metabolism related indices of Trachinotus ovatus under acute and chronic hypoxias stress.Results show that no mortality of fish was found under acute hypoxia stress at water temperature of (23±0.7)℃.The survival rate of fish of body weight of(31.59±3.01)g dropped in consecutive days under chronic hypoxia stress, decreasing to 50% of the initial survival rate on 11th day.Under the acute hypoxia stress, the catalase (CAT) activity of gill decreased with time, reaching the lowest value at 3rd hour, then increased and was higher than those in the other groups at 24th hour significantly (P < 0.05).The contents of malondialdehyde (MDA) and glutathione reductase (GSH), and activity of superoxide dismutase (SOD) increased under hypoxia stress first and then recovered to the normal levels, and the CAT activity in liver decreased significantly than that in the control under chronic hypoxia stress (P < 0.05).The contents of MDA and GSH and activity of SOD all increased significantly (P < 0.05).Under acute hypoxia stress, the liver glycogen (LG) decreased at first and then recovered to the lowest value at 12th hour, and then recovered to the level of control at 24th hour.The LG decreased after chronic stress.Under acute hypoxia stress process, the lactate dehydrogenase (LDH) increased at first and then decreased with time, reaching the highest value at 3rd hour and decreasing to the level of control at 24th hour.Under chronic hypoxia stress, the LDH was higher than that of the control group significantly (P < 0.05).
-
Keywords:
- Trachinotus ovatus /
- hypoxia /
- energy metabolism /
- oxidative stress
-
在饲料中添加增强鱼体免疫力和抵抗力的添加剂，逐渐成为控制鱼病和健康养殖的重要措施。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，饲料中添加壳聚糖可通过提高动物的免疫功能和抗病力促进动物的生长，并且具有良好的生理活性和生物相容性，能被生物降解，且降解产物不会对环境造成污染。目前的壳聚糖生产大多以虾、蟹壳为材料，但用这些原料来生产壳聚糖存在着一定的局限性，如含量低(通常约占干重6%~20%)，虾、蟹壳中含有大量的石灰质，迫使在甲壳素生产过程中大量地使用盐酸而造成甲壳素酸降解，降低产品质量，并污染环境等。昆虫体壳甲壳素的含量最高，体壁灰分含量少，较虾、蟹壳易于提取甲壳素及减少甲壳素分子链酸降解，相对容易生产[1]。笔者以往的研究表明，昆虫源壳聚糖对蛋鸡、肉鸡的生产性能有促进作用，其生物活性明显优于虾、蟹壳源壳聚糖[2-3]。昆虫源壳聚糖在鱼类方面的研究还鲜见报道。此试验旨在鲫鱼(Carassius auratus)基础饲料中添加不同水平的昆虫源壳聚糖，探讨其在饲料中的适宜添加水平，为昆虫源壳聚糖的开发应用提供依据。
1. 材料与方法
1.1 试验设计和试验鱼
采用单因子随机区组设计。试验用鱼高背鲫购于市场，共计225尾，体重25.2±1.7 g。试验鱼在水族箱内驯养一周后随机分为5个处理组，每处理组3个重复，每组15尾。各个处理组的鲫鱼饲喂的饲料中分别添加0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%的昆虫源壳聚糖，试验期为8周。
1.2 试验饲料
试验基础饲料的组成和主要营养指标见表 1。
表 1 基础饲料的组成及主要营养指标Table 1. Composition and nutrient levels of basal feed% 原料名称
feed stuff在饲料中的比例
percent in feed主要营养指标
nutrient parameters营养水平
nutrient level鱼粉 fish meal 12 粗蛋白 crude protein 30.25 豆粕 soybean meal 30 粗脂肪 crude fat 4.85 棉籽粕 cotton seed meal 11 粗灰分 crude ash 12.30 面粉 flour 15 赖氨酸 Lys 1.63 米糠 rice bran 20 蛋氨酸 Met 0.49 玉米粉 corn 10 磷酸氢钙 calcium phosphate dibasic 1 矿物质及维生素预混料 mineral and vitamin premix 1 试验饲料为基础饲料中添加0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%的昆虫源壳聚糖，混合均匀后压制成2~3 mm颗粒饲料烘干备用。昆虫源壳聚糖以油葫芦(Cryllus testaceus)为原料，按照王敦等[4]的方法制备。
1.3 饲养管理
试验在水族箱中进行，其规格为120 cm×50 cm×60 cm，配有加热棒和充氧机，保持水温24~27℃，pH 7.2，溶氧5~8 mg · L-1，驯化饲养1周后饲喂试验饲料。试验鱼每天喂4次(8: 30，11: 30，14: 00，17: 00)，日投饵率2%~4%，根据鱼的摄食情况适当增减。每天记录摄食量和水温，并清除水箱内粪便和污物，定期换水。
1.4 测定指标及方法
在试验正式开始及结束前鱼饥饿24 h，给每组鱼称重。按下列公式计算相对增重率和饵料系数。
相对增重率(%) = (试验结束鱼体重－试验开始鱼体重) /试验开始鱼体重×100%；
饵料系数=TF/ (WF－WI)；
式中WF为试验终末每个处理组鱼总重；WI为初始每个处理组鱼总重；TF为每个重复摄食量。
1.5 统计分析
所有数据采用Excel软件进数据整理，用SPSS 11.5软件的One-Way ANOVA模块进行方差分析，用Turkey法进行多重比较，显著水平为P<0.05。
2. 结果与讨论
在鲫鱼饲料中添加不同水平的昆虫源壳聚糖后生长性能的变化情况见表 2。
表 2 昆虫源壳聚糖添加水平对鲫鱼生长性能的影响Table 2. Effect of chitosan from insect resource on growth performance of crucian carp壳聚糖添加水平/%
chitosan level饲料投喂量/g
feed consumption per fish相对增重率/%
relative growth rate饵料系数
feed coefficient0 24.92±1.02a 49.40±3.52a 2.01±0.10a 0.25 23.66±1.15a 55.78±2.44ab 1.69±0.13b 0.50 24.32±1.58a 63.49±3.75b 1.52±0.07b 0.75 23.70±1.32a 59.52±3.05b 1.58±0.12b 1.00 25.70±1.22a 57.71±3.25b 1.76±0.15b 注：同列数据标有相同字母者表示差异不显著(P>0.05)；标有不同字母者表示差异显著(P < 0.05)
Note：Means within row with same superscripts were not significant (P>0.05)；means within row with different superscripts were significant (P < 0.05)可以看出，添加昆虫源壳聚糖后各处理组的相对增重率均高于未添加组，其中0.50%、0.75%和1.00%处理组与对照组存在显著的差异(P < 0.05)，0.25%添加组与未添加组无显著差异(P>0.05)，0.50%处理组最高；添加昆虫源壳聚糖后的饵料系数均显著的降低(P < 0.05)，以0.50%的添加水平组最佳。其他学者在罗非鱼(Tilapia)[5]、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)[6]、异育银鲫(Carassius auratus gibelio)[7]等鱼类饲料添加普通壳聚糖后对生长性能的影响也有相同的报道。
试验中，昆虫源壳聚糖的促生长作用并不随着壳聚糖添加量的增加而不断增强。于东祥等[8]对真鲷(Pagrosomus major)的研究有类似报道，饲料中添加0.5%和1.0%的甲壳胺制剂可以提高真鲷的相对增重率，并且0.5%的添加效果要比1.0%的效果更好。SHIAU和YU[9]的研究中也发现，罗非鱼的增重率随壳聚糖添加量(2%、5%、10%)的增加而降低，10%的壳聚糖会抑制罗非鱼的生长和饲料转化率。可见，过量添加壳聚糖对鱼的生长会有抑制作用。
通过对昆虫源壳聚糖的添加水平与相对增重率和饵料系数间的关系进行统计分析，发现存在着显著的二次曲线关系(P < 0.01)(图 1、图 2)。通过求导计算最佳相对增重率和饵料系数时的添加水平为0.63%和0.57%，平均为0.60%。这与其他学者在不同鱼类中添加虾蟹壳壳聚糖的研究结果接近，大多数学者认为虾蟹壳壳聚糖在罗非鱼[5]、真鲷幼鱼[8]、草鱼[6, 10]、花鲈(Lateolabrax japonicus)[11]、异育银鲫[12]、三角鲂(Megalobrama terminalis)[13]饲料中的适宜添加水平为0.5%，也有认为罗非鱼为0.75%[7]，甚至1.0%[14]。这可能是不同研究中的试验鱼种类、基础饲料组成、试验中壳聚糖添加梯度大小及数量等方面的差异导致的。文章通过分析壳聚糖添加水平与相对增重率和饵料系数间的关系得到的最佳添加水平，而其他学者一般是比较了不同处理组间的差异情况得出的结论，未研究壳聚糖水平与生长性能指标间的关系后通过计算确定最佳水平，这可能是与他人报道存在一定差异的主要原因。此外，昆虫源壳聚糖和虾蟹壳壳聚糖对鱼类的促生长作用是否存在差异以及机理还有待于进一步研究。
![]()
图 1 昆虫源壳聚糖添加水平与鲫鱼相对增重率间的关系Figure 1. Relationship between levels of chitosan from insect resource and relative growth rate of crucian carp![]()
图 2 昆虫源壳聚糖添加水平与鲫鱼饵料系数间的关系Figure 2. Relationship between levels of chitosan from insect resource and feed coefficient of crucian carp3. 小结
从文中的试验结果来看，饲料中添加0.50%昆虫源壳聚糖组的生长性能最好，结合昆虫源壳聚糖水平与相对增重率和饵料系数的回归关系计算出最佳添加水平为0.60%的结果，再考虑其他学者在不同鱼类饲料中添加虾蟹壳壳聚糖的适宜水平为0.50%的情况，笔者认为，为了取得较好的养殖效果，在鲫鱼饲料中添加0.50%~0.60%昆虫源壳聚糖较为适宜。
-
![]()
图 1 慢性低氧胁迫下卵形鲳鲹的成活率变化(n=3)
Figure 1. Survival rate of T.ovatus under chronic hypoxia stress
![]()
图 2 急性低氧胁迫后卵形鲳鲹鳃抗氧化酶活性和丙二醛水平的变化(n=5)
柱上不同小写字母组间有差异显著(P＜0.05), 后图同此。
Figure 2. Anti-oxidation enzyme activity and MDA content of T.ovatus gill under acute hypoxia stress
Values with different lowercase letters indicate significant difference among different treatments (P < 0.05).The same case in the following figures.
![]()
图 3 慢性低氧胁迫后卵形鲳鲹鳃抗氧化酶活性和丙二醛水平的变化(n=5)
Figure 3. Anti-oxidation enzyme activity and MDA content of T.ovatus gill under chronic hypoxia stress
-
[1] 殷名称.鱼类生态学[M].北京:中国农业出版社, 1995:38-51. [2] BUENTELLO A J, GATLIN Ⅲ D M, NEILL W H.Effects of water temperature and dissolved oxygen on daily feed consumption, feed utilization and growth of channel catfish(Ictalurus punctatus)[J].Aquaculture, 2000, 182(3/4):339-352. http://downloads.hindawi.com/journals/tswj/2014/592709.xml
[3] THURSON R V, PHILLIPS G R, RUSSO R C, et al.Increased toxicity of ammonia to rainbow trout(Salmo gairdneri)resulting from reduced concentrations of dissolved oxygen[J].Can J Fish Aquat Sci, 2011, 38(8):983-988. doi: 10.1007/BF01985629.pdf
[4] 王巧宁, 颜天, 周名江.近岸和河口低氧成因及其影响的研究进展[J].海洋环境科学, 2012, 31(5):775-778. http://www.cqvip.com/QK/95945X/201205/43421293.html [5] 韦钦胜, 王守强, 臧家业, 等.海洋低氧现象的研究及相关问题初探[J].海洋开发与管理, 2009, 26(6):54-59. http://www.docin.com/p-311267624.html [6] 韦钦胜, 于志刚, 夏长水, 等.夏季长江口外低氧区的动态特征分析[J].海洋学报(中文版), 2011, 33(6):100-109. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SEAC201106013.htm [7] CHAN C, LAM W, WAI M, et al.Perinatal hypoxia induces anterior chamber changes in the eyes of offspring fish[J].J Reprod Dev, 2007, 53(6):1159-1167. doi: 10.1262/jrd.19018
[8] GALLI G, RICHARDS J.Mitochondria from anoxia-tolerant animals reveal common strategies to survive without oxygen[J].J Comp Physiol B, 2014, 184(3):285-302. doi: 10.1007/s00360-014-0806-3
[9] 许晓娟, 李加儿, 区又君.盐度对卵形鲳鲹胚胎发育和早期仔鱼的影响[J].南方水产, 2009, 5(6):31-35. http://www.oalib.com/paper/4365504 [10] 许晓娟, 区又君, 李加儿.延迟投饵对卵形鲳鲹早期仔鱼阶段摄食, 成活及生长的影响[J].南方水产, 2010, 6(1):37-41. http://www.oalib.com/paper/4365382 [11] 区又君, 李加儿, 江世贵, 等.卵形鲳鯵、花鲈、军曹鱼、黄鳍鲷、美国红鱼高效生态养殖新技术[M].北京:海洋出版社, 2015:1-31. [12] 王刚, 李加儿, 区又君, 等.卵形鲳鲹幼鱼耗氧率和排氨率的初步研究[J].动物学杂志, 2010, 45(3):116-121. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIRD201003020.htm [13] 王刚, 李加儿, 区又君, 等.环境因子对卵形鲳鲹幼鱼耗氧率和排氨率的影响[J].动物学杂志, 2011, 46(6):80-87. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIRD201106013.htm [14] 房子恒. 不同盐度对半滑舌鳎幼鱼生长的影响及其生理生态学机制的研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2013: 5-6. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-1013368679.htm [15] 汪开毓, 陈霞, 黄锦炉, 等.无花果多糖对鲫鱼非特异性免疫功能的影响[J].水生生物学报, 2011, 35(4):630-637. http://med.wanfangdata.com.cn/Paper/Detail/PeriodicalPaper... [16] 刘灵芝, 钟广蓉, 熊莲, 等.过氧化氢酶的研究与应用新进展[J].化学与生物工程, 2009, 26(3):15-18. http://www.doc88.com/p-6983216392850.html [17] 谭树华, 罗少安, 梁芳, 等.亚硝酸钠对鲫鱼肝脏过氧化氢酶活性的影响[J].淡水渔业, 2005, 35(5):16-18. http://www.cqvip.com/QK/93836X/200505/20218046.html [18] 尹飞, 孙鹏, 彭士明, 等.低盐度胁迫对银鲳幼鱼肝脏抗氧化酶、鳃和肾脏ATP酶活力的影响[J].应用生态学报, 2011, 22(4):1059-1066. http://med.wanfangdata.com.cn/Paper/Detail?id=PeriodicalPaper... [19] SONG S, XU Y, ZHOU B.Effects of hexachlorobenzene on antioxidant status of liver and brain of common carp (Cyprinus carpio)[J].Chemosphere, 2006, 65(4):699-706. doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.01.033
[20] 王辅明, 朱祥伟, 马永鹏, 等.低浓度五氯酚暴露对稀有鮈鲫体内SOD活性、GSH和HSP70含量的影响[J].生态毒理学报, 2009, 4(3):415-421. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STDL200903017.htm [21] 刘旭佳, 黄国强, 彭银辉.不同溶氧变动模式对鲻生长、能量代谢和氧化应激的影响[J].水产学报, 2015, 39(5):679-690. http://www.cqvip.com/QK/90183X/201505/665027545.html [22] 王朝明, 罗莉, 张桂众, 等.饲料脂肪水平对胭脂鱼幼鱼生长、体组成和抗氧化能力的影响[J].淡水渔业, 2010, 40(5):47-53. http://www.wenkuxiazai.com/doc/311438e2fab069dc50220197.html [23] 魏玉婷, 王小洁, 麦康森, 等.饲料中的维生素E对大菱鲆幼鱼生长、脂肪过氧化及抗氧化能力的影响[J].中国海洋大学学报(自然科学版), 2011, 41(6):45-50. doi: 10.3969/j.issn.1672-5174.2011.06.008 [24] 李金兰, 陈刚, 张健东, 等.温度、盐度对卵形鲳鲹呼吸代谢的影响[J].广东海洋大学学报, 2014, 34(1):30-36. http://www.cqvip.com/QK/93246B/201401/1005673022.html [25] 夏伟. 运动训练对鲤鱼(Cyprinus carpio)幼鱼游泳能力的影响及其代谢机制探讨[D]. 重庆: 重庆师范大学, 2012: 20-22. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10637-1012423214.htm [26] 揭小华, 彭雄, 黄波, 等.乳酸脱氢酶编码基因在肿瘤中表达及其转录调控机制的研究进展[J].肿瘤, 2015(11):1271-1277. http://www.cqvip.com/QK/95971X/201511/666679019.html [27] 毛瑞鑫, 刘福军, 张晓峰, 等.鲤鱼乳酸脱氢酶活性的QTL检测[J].遗传, 2009, 31(4):407-411.[HJ] http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YCZZ200904017.htm -
期刊类型引用(8)
1. 张喆，巩秀玉，兰丽丽，王学锋，马胜伟，陈海刚，张林宝. 紫红笛鲷Cyp1a基因克隆、表达及其对一溴联苯醚和十溴联苯醚胁迫的响应. 南方水产科学. 2022(04): 54-64 . 
本站查看
2. 徐澎，Muhammad Junaid，刘燕，陈裕鹏，毕春晴，许楠. 微塑料和全氟辛烷磺酸类物质共暴露对翡翠贻贝滤食率和抗氧化系统的影响. 北京大学学报(自然科学版). 2021(05): 894-902 . 百度学术
3. 许彩娜，曾姣，袁骐，隋延鸣，迟海，王翠华. 邻苯二甲酸二丁酯对厚壳贻贝抗氧化防疫系统的影响. 中国水产科学. 2020(08): 934-942 . 百度学术
4. 赵亭亭，陈超，邵彦翔，张清雯，刘玲. 条纹锯幼鱼维生素C需要量. 动物营养学报. 2018(12): 5062-5074 . 百度学术
5. 魏海峰，刘长发，刘远，刘杨. 苯并[a]芘对刺参SOD和CAT酶活性影响研究. 环境科学与技术. 2016(04): 31-34+46 . 百度学术
6. 戴文娟，曾明玉，胡宝庆，文春根. 氯苯和乙腈混合液对褶纹冠蚌抗氧化因子活性的影响. 南昌大学学报(理科版). 2014(02): 166-170+176 . 百度学术
7. 彭士明，施兆鸿，高权新，尹飞，孙鹏，王建钢. 增加饲料中V_C质量分数对银鲳血清溶菌酶活性及组织抗氧化能力的影响. 南方水产科学. 2013(04): 16-21 . 本站查看
8. 李红艳，张喆，陈海刚，马胜伟，陈炜婷，王涛，蔡文贵. 三唑磷短期暴露对翡翠贻贝的毒性效应. 南方水产科学. 2013(05): 71-79 . 本站查看
其他类型引用(6)
下载:
计量
- 文章访问数: 3318
- HTML全文浏览量: 1030
- PDF下载量: 818
- 被引次数: 14
粤公网安备 44010502001741号
