开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况下糖异生途径影响的研究

摘要

本论文以西伯利亚鲟（Acipenser baerii）为研究对象，基于早期营养规划理论，探索通过开口期营养规划改善鱼类糖代谢调控机能并提高其对碳水化合物利用能力的可能性。系统地研究开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况（摄食不同含量碳水化合物饲料及饥饿和恢复摄食）下糖异生途径的影响。阐明西伯利亚鲟的糖异生调控机制，比较其与肉食性硬骨鱼类和哺乳动物的异同。并研究开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物含量对养成期西伯利亚鲟肉品质的影响。
　　首先采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速分离cDNA末端(RACE)技术克隆编码西伯利亚鲟肝脏糖异生途径关键酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK，C型和M型）、果糖-1，6-二磷酸酶(FBPase)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)基因的cDNA全长序列，为后期基因表达的分析奠定基础。
　　然后进行了从仔稚期至幼鱼期的连续养殖实验:在西伯利亚鲟仔鱼从开口摄食至卵黄囊消失（8～12日龄）阶段饲喂含57％葡萄糖的饲料(S)作为高糖刺激，以饲喂无碳水化合物饲料(F)的仔鱼为对照;高糖刺激结束后，分别以无碳水化合物饲料(F)和高碳水化合物饲料（H，含35％糊精）饲喂经历和未经历高糖刺激的仔鱼，共为4个处理组，分别命名为SF、SH、FF和FH，连续饲喂至20周龄。在20周养殖结束后，进行了各为期21 d的饥饿和恢复摄食实验。通过对西伯利亚鲟在不同阶段的生长性能、糖异生途径关键酶的基因表达和活性、血糖和糖代谢相关激素浓度、肌肉和肝脏中糖原含量等指标的测定和分析，研究开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况下（摄食不同含量碳水化合物饲料及饥饿和恢复摄食）糖异生途径的影响;并对20周龄时幼鱼肌肉的组成成分、物理性状以及风味物质等指标进行测定和分析，评价开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物含量对肉品质的影响。
　　结果表明:开口期高糖刺激显著抑制了西伯利亚鲟在13日龄、30日龄和20周龄的生长，并且显著抑制了13日龄时糖异生关键酶mRNA的表达以及30日龄时F组FBPase mRNA的表达。在20周龄时，开口期高糖刺激显著提高了H组摄食后6h的血糖峰值，抑制了F组的胰高血糖素在摄食后3和12 h的正常分泌，提高了F组在摄食后24 h的PEPCK-C和G6Pase mRNA的表达。H组血浆中葡萄糖和总游离氨基酸分别在摄食后6和12h有明显峰值，F组则一直维持在基础水平;血浆胰高血糖素与胰岛素有相似的变化趋势，H组在摄食后12和24 h显著高于F组。H组在摄食后各取样点的PEPCK-C、PEPCK-M和FBPase基因表达显著低于F组。在饥饿期间，F组糖异生酶基因表达显著低于饥饿前，而H组与饥饿前无显著差异。F组血糖浓度和肝糖原含量保持不变，而H组的肝糖原水平逐渐降低，血糖浓度和肌糖原含量保持稳定。恢复摄食21d后，糖异生酶的基因表达均恢复至饥饿前水平，H组的血糖和肌糖原显著高于饥饿前水平。FF和FH组的G6Pase的活性在恢复摄食21 d后仍显著低于饥饿前水平。开口期高糖刺激显著抑制了H组恢复摄食7d时的胰岛素和胰高血糖素水平以及F组在饥饿和恢复摄食期间FBPase的活性。开口期高糖刺激显著降低了幼鱼肌肉的灰分和粗蛋白含量，显著提高了F组熟鱼片的粘附性和弹性。饲料中高含量的碳水化合物会显著降低肌肉的灰分、蛋白含量及滴水损失，并显著降低肌肉游离必需氨基酸的含量。
　　结论:与肉食性硬骨鱼类不同，西伯利亚鲟在摄食高碳水化合物饲料后，能够有效抑制糖异生关键酶的基因表达和活性，这与在杂食性鱼类和哺乳动物研究中得到的结果一致。开口期高糖刺激会对西伯利亚鲟产生长期的干扰作用，表现为抑制生长、提高摄食高碳水化合物饲料后的血糖峰值、降低糖异生关键酶的基因表达和活性及胰高血糖素对营养状况响应的敏感性。西伯利亚鲟的糖异生途径（20周龄时）在转录水平具有对早期营养干预的适应机制。饥饿前营养史对西伯利亚鲟应对饥饿和恢复摄食的代谢策略存在显著影响。饥饿前摄食高碳水化合物饲料的西伯利亚鲟在饥饿过程中提高糖异生能力并通过动用肝糖原分解来维持机体的血糖水平，恢复摄食后血糖和肝糖原有超补偿增长现象;而饥饿前摄食无碳水化合物饲料的西伯利亚鲟可能以蛋白质或脂肪作为代谢底物为机体供能，维持血糖浓度和糖原含量的稳定。饲料中碳水化合物含量对西伯利亚鲟的肉品质有显著影响。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 鱼类糖代谢调控的研究进展

1．1．1 鱼类血糖对不同营养状况的响应

1．1．2 鱼类胰岛素及胰高血糖素对不同营养状况的响应

1．1．3 鱼类糖异生途径的调控

1．1．4 鱼类的糖原代谢

1．1．5 结语

1．2 哺乳动物早期营养规划对后期代谢性能的影响

1．3 鱼类仔稚期营养调控对后期代谢性能的影响

1．4 研究的目的、意义和内容

1．4．1 研究对象

1．4．2 研究的目的和意义

1．4．3 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 西伯利亚鲟糖异生途径关键酶基因的克隆和序列分析

2．1 材料和方法

2．1．1 材料

2．1．2 保守片段克隆

2．1．3 3’RACE

2．1．4 5’RACE

2．1．5 全长序列拼接、序列分析、多序列比对和系统进化树分析

2．2 结果与分析

2．2．1 总RNA质量检验

2．2．2 克隆结果

2．2．3 糖异生关键酶全长序列和结构分析

2．2．4 多序列比对和系统进化树分析

2．3 讨论

2．4 本章小结

第三章 开口期高糖刺激对西伯利亚鲟摄食不同含量碳水化合物时糖异生途径的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验饲料

3．1．2 试验设计

3．1．3 试验过程及管理

3．1．4 样本采集

3．1．5 试验指标测定方法

3．1．6 计算公式

3．1．7 数据分析及统计

3．2 结果与分析

3．2．1 生长指标

3．2．2 糖异生关键酶mRNA表达

3．2．3 糖异生关键酶活性

3．2．4 血浆中的葡萄糖、TFAA和激素水平

3．3 讨论

3．3．1 开口期高糖刺激对仔鱼(13日龄)糖异生途径的影响

3．3．2 开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物对稚鱼(30日龄)糖异生途径的影响

3．3．3 开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物对幼鱼(20周龄)糖异生途径的影响

3．4 本章小结

第四章 开口期高糖刺激对西伯利亚鲟饥饿及恢复摄食期间糖异生途径的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 试验饲料

4．1．2 试验设计

4．1．3 试验过程及管理

4．1．4 样本采集

4．1．5 试验指标测定方法

4．1．6 数据分析及统计

4．2 结果与分析

4．2．1 糖异生关键酶mRNA表达

4．2．2 糖异生关键酶活性

4．2．3 血糖浓度

4．2．4 胰岛素浓度

4．2．5 胰高血糖素浓度

4．2．6 肝糖原含量

4．2．7 肌糖原含量

4．2．8 形体指标

4．3 讨论

4．3．1 开口期高糖刺激对饥饿及恢复摄食期间糖异生途径的影响

4．3．2 开口期高糖刺激对饥饿及恢复摄食期间血糖和糖原水平的影响

4．3．3 开口期高糖刺激对饥饿及恢复摄食期间激素水平的影响

4．4 本章小结

第五章 开口期高糖刺激和饲料碳水化合物对西伯利亚鲟肉品质的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 试验饲料

5．1．2 试验设计

5．1．3 试验过程及管理

5．1．4 样本采集及试验指标测定方法

5．1．5 数据统计分析

5．2 结果与分析

5．2．1 肌肉成分

5．2．2 滴水损失和羟脯氨酸

5．2．3 鲜鱼片TPA及剪切力

5．2．4 熟鱼片TPA

5．2．5 肌肉游离氨基酸

5．3 讨论

5．3．1 开口期高糖刺激和饲料碳水化合物对肌肉成分的影响

5．3．2 开口期高糖刺激和饲料碳水化合物对肌肉物理学指标影响

5．3．3 开口期高糖刺激和饲料碳水化合物对肌肉风味物质的影响

5．4 本章小结

第六章 全文结论

6．1 本研究的结论

6．2 创新点

6．3 进一步研究方向

参考文献

致谢

作者简历