本文旨在研究丁酸钠对草鱼生产性能、肠道、鳃和机体健康以及肌肉品质的作用及其机制。试验选择初始体重为256.57±0.71 g的健康草鱼540尾,随机分成6个处理组,处理1饲喂含1000.0mg/kg的原粉丁酸钠饲粮,处理2-6饲喂微囊丁酸钠含量分别为0、500.0、1000.0、1500.0和2000.0 mg/kg饲粮的饲粮,试验为期60d,考察丁酸钠对草鱼生产性能、肠道发育、肠道消化能力、肠道微生物、肠道挥发性脂肪酸以及肌肉品质的作用。生长试验结束后每个处理分别选取15尾鱼进行为期14d的嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)攻毒试验和为期3d的柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)攻毒试验,研究丁酸钠对草鱼肠道、鳃和机体健康的作用及其机制。结果表明:添加适宜量的丁酸钠提高了草鱼增重百分比(PWG)、特定生长率(SGR)、采食量(FI)和饲料效率(FE),促进了生长;提高了肠重(IW)、肠长(IL)、肠体指数(ISI)、肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活力,以及前肠、中肠和后肠皱襞高度;增加了肠道乳酸杆菌数量,降低了大肠杆菌和嗜水气单胞菌数量,以及增加了肠道丁酸含量,降低了乙酸和丙酸含量。进一步研究发现:丁酸钠提高了草鱼肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力,这与其维持了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃结构完整性有关:(1)适宜水平丁酸钠降低了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃丙二醛、蛋白质羰基和活性氧含量,上调了铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)(头肾、脾脏和皮肤除外)、锰超氧化物歧化酶(MnSOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶亚型1a(GPx1a)、GPx1b、GPx4a和GPx4b、谷胱甘肽硫转移酶亚型R(GSTR)、GSTP1、GSTP2、GSTO1和GST02和谷胱甘肽还原酶(GR)mRNA水平提高了相应抗氧化酶的活力,上调了核因子E2相关因子2(Nrf2)mRNA水平,下调了锚定蛋白kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1a(Keap1a)(肠道除外)和Keap1bmRNA水平,提高了抗氧化损伤能力,降低了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤保证了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞结构完整性;同时,适宜水平丁酸钠抑制了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞DNA片段化,下调了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃氨基末端激酶(JNK)(皮肤除外)、凋亡相关因子配体(FasL)、促凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和B细胞淋巴瘤蛋白-2相关X蛋白(Bax)(皮肤除外)、半胱天冬酶-2(caspase-2)、caspase-3(前肠除外)、caspase-7、caspase-8(前肠除外)和caspase-9mRNA水平,上调了草鱼肠道雷帕霉素靶蛋白(TOR)和核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)mRNA水平及下调了肠道eIF4E结合蛋白(4E-BP1)和4E-BP2mRNA水平,并上调了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)(前肠和鳃除外)、凋亡抑制蛋白(IAP)和髓细胞白血病基因1(Mcl-1)(皮肤除外)mRNA水平,抑制了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞凋亡;(2)适宜水平丁酸钠上调了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞间紧密连接蛋白occludin(脾脏除外)、ZO-1、ZO-2、claudin-b、claudin-c、claudin-f、claudin-3c(前肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃除外)、claudin-7a、claudin-7b和claudin-11 mRNA水平,下调了 claudin-12(头肾、脾脏、皮肤和鳃除外)、claudin-15a和claudin-15b以及信号分子肌球蛋白轻链激酶(MLCK)mRNA水平,维持了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞间结构完整性。同时,丁酸钠提高草鱼肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力也可能与其提高了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫功能有关:(1)适宜水平丁酸钠提高了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫物质溶菌酶(LZ)和酸性磷酸酶(ACP)活力以及补体C3、C4和IgM含量;上调了抗菌肽β-defensin-1(后肠除外)、铁调素(hepcidin)以及肝脏表达抗菌肽2A(LEAP-2A)(肠道除外)、LEAP-2B和肠道及鳃黏蛋白2(Mucin2)mRNA水平,提高了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫功能;(2)适宜水平丁酸钠下调了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃促炎细胞因子肿瘤坏死因子α(TNF-α)(脾脏和鳃除外)、干扰素γ2(IFN-γ2)、白介素-1β(IL-1β)(前肠、头肾、脾脏和皮肤除外)、IL-6(脾脏和鳃除外)、IL-8(头肾、脾脏和皮肤除外)、IL-15(前肠除外)、IL-17D(前肠除外)、IL-12p35和IL-12p40(前肠和中肠除外)mRNA水平,上调了抗炎细胞因子IL-10(皮肤和鳃除外)、IL-11(前肠除外)、转化生长因子β1(TGF-β1)(前肠除外)、TGF-β2(前肠除外)、IL-4/13A和IL-4/13BmRNA水平,进一步下调了信号分子抑制蛋白κB激酶α(IKKα)(肠道除外),IKKβ(前肠除外)、IKKγ、核因子-KBp52(NF-κBp52)(肠道除外)、NF-κB p65 和c-Rel(前肠和中肠除外)、肠道p38MAPK和MAPKK6、头肾、脾脏、皮肤和鳃4E-BP1和4E-BP2mRNA水平,以及上调了抑制因子IκBα、头肾、脾脏、皮肤和鳃TOR和S6K1 mRNA水平,缓解了炎症反应,提高了鱼类肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃的免疫功能。同时,适宜水平的丁酸钠提高了生长中期草鱼肌肉营养价值(蛋白、脂肪、部分氨基酸和部分脂肪酸含量)、保水性和pH,改善了肌肉品质;进一步研究发现,适宜水平丁酸钠改善鱼肌肉品质可能与其增强肌肉的抗氧化损伤能力有关:适宜水平丁酸钠上调了 Nrf2基因表达、下调了 Keap1a和Keap1b基因表达,进而上调了CuZnSOD、MnSOD、CAT、GPx1a、GPx1b、GPx4a、GPx4b 和 GSTR 基因表达,提高了相应抗氧化酶的活力,降低了 ROS含量,减轻了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤。此外,本研究发现:微囊丁酸钠促进草鱼生长,增强肠道、鳃和机体健康的作用优于原粉丁酸钠。综上所述,丁酸钠能够提高草鱼的生产性能、促进肠道发育、提高肠道消化能力、优化肠道菌群结构并增强肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力。肠炎、赤皮和烂鳃病抵抗能力的提高与丁酸钠保证了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃结构完整性和提高了免疫功能有关:(1)丁酸钠可能通过上调Nrf2信号上调了 CuZnSOD等抗氧化酶基因表达和活力从而增强抗氧化损伤能力,并上调了抗凋亡蛋白以及下调了促凋亡相关蛋白基因表达,抑制了细胞凋亡,维持了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞结构完整性;(2)丁酸钠可能通过下调MLCK信号调控了细胞间紧密连接蛋白基因表达,维持了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞间结构完整性;(3)丁酸钠通过提高肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃抗菌物质活力和含量、上调部分抗菌肽的基因表达提高了抗菌能力,并可能通过下调NF-κBp65等信号分子基因表达下调了主要促炎细胞因子基因表达以及上调了主要抗炎细胞因子基因表达,缓解了炎症反应,提高了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃免疫功能。同时,丁酸钠能提高鱼类肌肉营养成分以及保水性等理化特性,改善肌肉品质,且这可能与丁酸钠通过上调Nrf2信号上调了 CuZnSOD等抗氧化酶基因表达和活力增强肌肉的抗氧化损伤能力有关。此外,以生长性能指标、肠道健康、鳃健康、机体健康和肌肉品质相关指标为标识确定的草鱼(256-781 g)饲粮中丁酸钠(微囊丁酸钠添加形式)最适添加量分别为266.7-283.0、196.4-548.7、307.4-427.7、278.9-387.5、298.9-430.8 mg/kg 饲粮。