镁对生长中期草鱼生产性能和功能器官健康、肌肉品质的作用及其机制

摘要

本文研究了镁对生长中期草鱼生产性能、疾病抵抗力、功能器官（肠道、头肾、脾脏和皮肤以及鳃）的健康以及肌肉品质的作用及其作用机制，并且确定了生长中期草鱼的镁需要量。试验选取体重为223.85±0.49g健康草鱼540尾，分别饲喂含不同镁水平的饲粮（73.54、281.37、487.49、691.55、861.67和1054.53mg kg-1）60天，考察镁对生长中期草鱼生产性能和肉质品质的影响。生长试验结束后，用嗜水气单胞菌攻毒14天和鱼害粘球菌攻毒3天，分别考察镁对草鱼肠道、头肾、脾脏和皮肤以及鳃免疫功能、抗细胞凋亡能力、抗氧化损伤能力和紧密连接蛋白的作用及其作用机制。
　　本试验结果表明，与镁缺乏组（73.54mg kg-1饲粮）相比，适宜水平的镁提高了生长中期草鱼增重百分比、采食量、饲料效率和特异增长率(P＜0.05)，表明镁能够提高草鱼的生产性能。同时，适宜水平的镁降低了生长中期草鱼的肠炎发病率、赤皮发病率以及烂鳃发病率(P＜0.05)，表明镁能够增强草鱼抗病能力。鱼体抵抗肠炎、赤皮和烂鳃等疾病的能力与肠道健康、头肾、脾脏、皮肤健康和鳃健康有关。进一步研究表明:适宜水平的镁增加生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃溶菌酶(LZ)、酸性磷酸酶活力(ACP)、补体C3、C4和免疫球蛋白IgM含量(P＜0.05)，上调抗菌肽黏蛋白mucin2、铁调素(hepcidin)、肝表达抗菌肽(LEAP)-2A、LEAP-2B、β防御素(β-defensin)-1、抗炎细胞因子转化生长因子(TGF)-β1（中、后肠除外）、(TGF)-β2（脾脏、中、后肠除外）、IL-4/13A、IL-4/13B、IL-10（鳃、肠道除外）和IL-11以及信号分子雷帕霉素靶蛋白(TOR)、核因子κB抑制蛋白α（iκBα）、核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)的mRNA水平(P＜0.05)，下调了促炎细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)-α（脾脏除外）、干扰素(IFN)-γ2（鳃除外）、白细胞介素(IL)-1β（头肾除外）、IL-6、IL-8、IL-12p35（鳃、肠道除外）、IL-12p40（头肾除外）、IL-15（皮肤除外）、IL-17D以及信号分子核转录因子(NF)-κB p65、c-Rel、真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)（皮肤除外）和4E-BP2、抑制蛋白κB激酶(IKK)β和IKKγ的mRNA水平(P＜0.05)，结果说明镁可能通过NF-κB p65和TOR信号途径调控鱼类肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃炎症因子的基因表达缓解炎症发生，进一步保障肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫功能。同时研究还发现，适宜水平的镁降低了生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中丙二醛(MDA)、蛋白质羰基(PC)和活力氧(ROS)含量(P＜0.05)，提高了抗羟自由基ASA和抗超氧阴离子AHR活力和非酶性抗氧化物谷胱甘肽(GSH)的含量(P＜0.05)，提高了抗氧化酶锰超氧化物歧化酶(MnSOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和还原性谷胱甘肽(GR)活力及其mRNA水平(P＜0.05)，上调了信号分子核因子相关因子2(Nrf2)mRNA水平(P＜0.05)和下调Kelch绑定蛋白1a(Keap1a)的mRNA水平(P＜0.05)，提高了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞抗氧化损伤能力;下调了生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-2、3（脾脏除外）、-7、-8和-9（脾脏除外）、促凋亡因子脂肪酸合成酶配体(FasL)、凋亡蛋白酶活化因子-1（Apaf-1）和B-细胞淋巴瘤-2相关X蛋白(Bax)，上调了抗凋亡因子髓细胞白血病基因-1b(Mcl-1b)、B-细胞淋巴瘤蛋白-2(Bcl-2)和凋亡抑制蛋白(IAP)的mRNA水平，下调了信号分子p38丝裂原活化激酶(p38MAPK)（肠道除外）和c-Jun氨基末端激酶(JNK)（鳃、头肾、脾脏、皮肤除外）的mRNA水平(P＜0.05)，抑制了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞凋亡;上调了生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃紧密连接蛋白occludin（脾脏除外）、ZO-1、ZO-2b（肠道除外）、claudin-b（鳃除外）、-c、-f、-3c（脾脏、鳃除外）、-7a（肠道除外）、-7b（肠道除外）、-11和-12（鳃除外）的mRNA水平(P＜0.05)、下调了肌球蛋白轻链激酶(MLCK)的mRNA水平(P＜0.05)，增强了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞间结构完整性。另一方面:适宜水平的镁提高了肌肉粗蛋白、粗脂肪和羟脯氨酸(Hyp)含量、必需氨基酸和游离脂肪的组成以及pH值(P＜0.05)，同时降低了肌肉中水分、蒸煮损失、剪切力、乳酸(LD)、组织蛋白酶B和组织蛋白酶L活力、ROS、PC和MDA含量，增加了超氧化物歧化酶(MnSOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽还原酶(GR)活力和mRNA水平以及谷胱甘肽(GSH)含量(P＜0.05)，并且上调了信号分子Nrf2、TOR、S6K1、酪蛋白激酶2α(CK2α)和CK2βmRNA水平，下调了信号分子Keap1a和4E-BP mRNA水平(P＜0.05)，增强鱼类肌肉品质。
　　综上所述，饲粮中适宜水平的镁能够提高生长中期草鱼的生产性能并且抑制肠炎、赤皮和烂鳃的发生。抗肠炎、赤皮和烂鳃能力的提高与镁通过提高草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤、鳃等功能器官的免疫功能和结构完整性从而增强其肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃健康有关。镁增强草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫功能与其提高肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃抗菌物质产生，并可能通过TOR信号上调抗炎细胞因子和NF-κB信号下调促炎细胞因子，缓解炎症反应有关。镁提高草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃结构完整性可能与其通过上调抗凋亡蛋白，下调促凋亡蛋白基因表达，抑制细胞凋亡;通过Nrf2信号上调抗氧化酶基因表达并提高抗氧化酶活力，增强了抗氧化能力，降低氧化损伤;并可能通过调控MLCK信号调控细胞间紧密连接蛋白表达，增强细胞间的结构完整性有关。同时，饲粮中适宜水平的镁改善了草鱼鱼肉品质，肉质的提高与其提高草鱼肌肉的物理品质、营养品质和抗氧化能力有关。在本试验条件下，以生产性能、抗肠炎、抗赤皮以及抗烂鳃能力为标识，体重为223-757g草鱼的镁需要量分别为770.38、836.68、813.12、836.11mgkg-1饲粮。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章选题背景

第二章 文献综述

2．1镁对鱼类生产性能的作用

2．2镁对鱼类功能器官健康的影响

2．2．1镁对鱼类功能器官免疫功能的影响

2．2．2镁对鱼类功能器官结构完整性的影响

2．3镁对鱼类肉质的影响

2．3．1镁对鱼类肌肉品质的影响

2．3．2镁影响鱼类肌肉品质的可能作用机制

2．4鱼类镁的需要量

2．5存在问题

第三章研究目的和意义

3．1研究目的

3．2研究意义

第四章材料与方法

4．1．生长试验

4．1．1试验鱼选择及试验设计

4．1．2饲粮配方及主要营养指标

4．1．3试验条件及饲养管理

4．2攻毒试验

4．2．1嗜水气单胞菌攻毒试验

4．2．2柱状黄杆菌攻毒试验

4．3样品采集

4．3．1生长试验样品采集

4．3．2攻毒后的样品采集

4．4指标测定

4．4．1饲料中常规成分测定、饲料和肠段中镁含量测定

4．4．2样品前处理

4．4．3生化指标测定

4．4．4 DNA片段化测定

4．4．6组织切片分析

4．5计算公式和数据分析

第五章结果与分析

5．1镁对生长中期草鱼生产性能的影响

5．2．1镁对生长中期草鱼抵抗肠炎发生能力的影响

5．2．2镁对生长中期草鱼抵抗赤皮能力的影响

5．2．3镁对生长中期草鱼抵抗烂鳃能力的影响

5．3镁对生长中期草鱼肠道健康的影响

5．3．1镁对生长中期草鱼肠道免疫相关指标的影响

5．3．2镁对生长中期草鱼肠道抗氧化能力的影响

5．3．3镁对生长中期草鱼肠道凋亡的影响

5．3．4镁对生长中期草鱼肠道紧密连接蛋白表达的影响

5．4镁对生长中期草鱼鳃健康的影响

5．4．1镁对生长中期草鱼鳃免疫相关指标的影响

5．4．2镁对生长中期草鱼鳃抗氧化能力的影响

5．4．3镁对生长中期草鱼鳃凋亡的影响

5．4．4镁对生长中期草鱼鳃紧密连接蛋白表达的影响

5．5．1镁对生长中期草鱼头肾和脾脏切片的影响

5．5．2镁对生长中期草鱼头肾、脾脏和皮肤免疫相关指标的影响

5．5．3镁对生长中期草鱼头肾、脾脏和皮肤抗氧化能力的影响

5．5．4镁对生长中期草鱼头肾、脾脏和皮肤凋亡的影响

5．5．5镁对生长中期草鱼头肾、脾脏和皮肤紧密连接蛋白表达的影响

5．6镁对生长中期草鱼肉质的影响

5．6．1镁对生长中期草鱼肌肉成分和肉品质参数的影响

5．6．2镁对生长中期草鱼肌肉游离氨基酸的影响

5．6．3镁对生长中期草鱼肌肉游离脂肪酸的影响

5．6．4镁对生长中期草鱼肌肉氧化状态和抗氧化能力的影响

5．7相关分析结果

5．8回归分析结果

第六章讨论

6．1镁提高鱼类生产性能和疾病抵抗能力

6．2镁提高鱼类肠道健康

6．2．1镁提高鱼类肠道免疫功能

6．2．2镁增强鱼类肠道结构完整性

6．3镁提高鱼类鳃健康

6．3．1镁提高鱼类鳃免疫功能

6．3．2镁通过NF-κB信号通路和TOR信号通路来调控鱼类鳃的免疫功能

6．3．3镁增强鱼类鳃结构完整性

6．4镁提高鱼类头肾、脾脏和皮肤健康

6．4．1镁提高鱼类头肾和脾脏免疫功能

6．4．2镁通过NF-κB信号通路和TOR信号通路来调控鱼类头肾和脾脏的免疫功能

6．4．3镁增强鱼类头肾和脾脏结构完整性

6．4．4镁增强鱼类皮肤免疫功能和结构完整性

6．5镁提高鱼类肉质品质

6．5．1镁提高鱼类肌肉营养成分含量

6．5．2镁可以提高鱼类肌肉风味

6．5．3镁可以提高鱼类肌肉中健康的脂肪酸含量

6．5．4镁可以提高鱼类肌肉品质

6．5．5镁降低鱼肉氧化损伤来提高鱼肉品质

6．6生长中期草鱼镁的需要量

第七章结论

参考文献

致谢

作者简历