小肽和维生素D3对大口黑鲈(Micropterus salmoides)生长、肝脏代谢和肠道微生物的影响

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1.饲料中小肽添加量对大口黑鲈生长、消化和健康的影响本研究旨在探究小肽对大口黑鲈生长、消化和健康的影响。SP0+组(正对照组)为满足大口黑鲈营养需求的基础饲料,SP0-组(负对照组)为在SP0+基础上等比例降低蛋白源用量,使其粗蛋白含量比正对照组下降30g/kg饲料,SP2组为在SP0-基础上添加2%的小肽,但未达到SP0+组粗蛋白水平,SP6.5组为在SP0-组基础上添加6.5%的小肽从而使饲料粗蛋白水平达到SP0+组水平,以此为依据制备四组实验饲料,用这四种饲料投喂初始体质量均重在(11.04±0.05g)的大口黑鲈9周。实验结果显示:与负对照(SP0-)相比,添加2%的小肽没有对大口黑鲈增重率和饲料系数产生显著的影响(P>0.05);添加6.5%的小肽可以显著提高大口的黑鲈增重率,降低饲料系数(P<0.05),使得增重率和饲料系数均达到正对照组水平。无论添加2%小肽还是添加6.5%小肽都可以显著提高大口黑鲈的蛋白质表观消化率。添加2%或6.5%的小肽可显着增加肌肉中半胱氨酸、脯氨酸、总氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量以及肌肉中脂肪酸含量,特别是ARA,EPA和DHA的含量(P<0.05)。在饲料中添加2%或6.5%的小肽可以增强大口黑鲈胃和肠道蛋白酶活性,同时提升肝脏的抗氧化能力,降低肝脏中的丙二醛含量。在总超氧化物歧化酶和过氧化氢酶有效清除氧自由基的同时,肝脏中转氨酶增强,血清中转氨酶减少,肝功能和肌肉质量都有改善。以上结果表明饲料中添加小肽可以促进大口黑鲈的生长,改善机体健康。2.基于代谢组学分析饲料蛋白水平和小肽添加量对大口黑鲈肝脏代谢的影响为了进一步探究第一章中由于降低饲料蛋白水平和小肽添加量的不同造成的大口黑鲈生长、消化和健康等差异性结果是否与大口黑鲈肝脏代谢物发生改变有关,基于GS/MC代谢组学技术对肝脏代谢物进行检测。利用代谢组学分析得出,在SP0+、SP0-、SP2和SP6.5四组之间鉴定出共有差异代谢物15种,SP0-、SP2和SP6.5三组之间共有16种差异代谢物。代谢物主要是醇、胺、有机酸、烷、脂肪酸以及糖等大类。受蛋白水平和小肽添加量影响最为显著的代谢通路分别为精氨酸和脯氨酸代谢通路、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢通路、柠檬酸循环(TCA循环)、丁酸代谢通路、β-丙氨酸代谢通路和嘌呤代谢通路。上述结果表明降低饲料蛋白水平和在饲料中添加小肽都会显著影响大口黑鲈蛋白代谢、脂肪代谢和糖类代谢(P<0.05),通过影响大口黑鲈三大营养的代谢途径来改变机体的生长和健康。3.饲料蛋白水平和小肽添加量对大口黑鲈肠道微生物的影响本研究旨在从肠道菌群结构角度探究饲料蛋白水平和小肽添加量对大口黑鲈生长和健康的影响。通过Illumina Mi Seq高通量测序技术对SP0+、SP0-、SP2和SP6.5四组大口黑鲈肠道的菌群结构进行分析。结果发现:与SP0+组相比,SP0-组降低饲料蛋白会增加大口黑鲈肠道丰富度,SP2组或SP6.5组都会因为饲料蛋白水平的升高和小肽的添加使得大口黑鲈肠道菌群丰富度有所增加。与SP0+组相比SP0-组降低饲料蛋白水平使得大口黑鲈肠道菌群多样性显著降低,SP2组和SP6.5组的肠道菌群多样性随着饲料蛋白水平和小肽添加量的升高而升高最终达到SP0+组水平。在门水平上,SP0+、SP0-、SP2和SP6.5四组大口黑鲈肠道的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、无壁菌门(Tenericutes)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),在属水平上,优势菌群为未分类c柔膜菌属(unclassified-c-Mollicutes)支原体属(Mycoplasma)、无色杆菌属(Achromobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)和太阳杆菌属(Eubacterium)。其中,支原体属是SP0+、SP0-和SP6.5三组的绝对优势菌群,而未分类c柔膜菌属是SP2组的绝对优势菌群。对属水平差异菌属进行研究分析发现,SP0+、SP0-、SP2和SP6.5四组肠道菌群在属水平上存在差异显著的菌落,SP2组和SP6.5组红假细胞菌(Rhodopseudomonas)的丰度显著高于其他两组(P<0.05),且SP2组有害菌属葡萄球菌属(Staphylococcus)和优杆菌属(Eubacterium)丰度显著低于SP0+组和SP0-组(P<0.05)。以上结果说明提高饲料蛋白水平和在饲料中添加小肽可以通过增加大口黑鲈肠道有益菌的丰度和减少肠道中有害菌群的丰度来改善大口黑鲈的肠道健康从而改善大口黑鲈的机体健康。4.基于大口黑鲈生长、肝脏和血清生化指标及抗氧化能力探求饲料中维生素D3的最适需求量为了探寻在大口黑鲈的饲料中添加多少维生素D3的最为合适,实验一在基础饲料中分别添加0、15、30、45和60IU/kg的维生素D3,设置5种维生素D3含量分别为1370、1385、1400、1415和1430IU/kg的等氮等能饲料,饲养初始体质量为(14.19±0.05)g的大口黑鲈九周,实验二在基础饲料中分别添加0、1000、2000、3000和4000IU/kg的维生素D3,设置5种维生素D3含量分别为514、1514、2514、3514和4514IU/kg的等氮等能饲料,饲养初始体质量为(24.01±0.07)g的大口黑鲈九周。结果表明:(1)饲料中不同含量的维生素D3显著影响大口黑鲈的增重率、特定生长率和饲料系数(P<0.05),对大口黑鲈的存活率、肥满度以及脏体比没有产生显著的影响(P>0.05),饲料中维生素D3含量的增加可以显著降低大口黑鲈的肝体比以及肝脏的脂肪含量(P<0.05);饲料中不同的维生素D3含量对大口黑鲈的肌肉、脊椎骨和血清中钙和磷的含量产生了显著的影响(P<0.05),实验一随着饲料维生素D3含量的升高,大口黑鲈脊椎骨中粗灰分、钙和磷的含量以及血清中钙离子含量呈增加趋势(P<0.05),但不会对大口黑鲈肌肉粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分以及水分的含量产生显著影响(P>0.05)。实验二中大口黑鲈肌肉、脊椎骨以及血清钙的含量随着饲料维生素D3含量的增呈现出先增加后降低的趋势,肌肉和血清钙含量在VD3000组达到最大值,脊椎骨钙含量在VD2000组达到最大值;肌肉以及血清里磷的含量随着饲料中维生素D3含量的增加而增加,脊椎骨中磷含量在VD3000组达到最大值。但是肌肉中粗脂肪含量随着随着饲料中维生素D3含量的增加表现出先增加后降低且在VD2000组达到最大值的结果(P<0.05)。(2)实验一中饲料维生素D3含量的升高将显著提高大口黑鲈肝脏中总超氧化物岐化酶活力、过氧化氢酶活力和总抗氧化能力(P<0.05),使得血清中谷草转氨酶活力显著降低(P<0.05);机体对嗜水气单胞菌的抗感染能力也会随着饲料中维生素D3含量的升高而增强(P<0.05)。实验二中饲料维生素D3含量的升高可以使得大口黑鲈肝脏和血清中总超氧化物岐化酶活力、过氧化氢酶活力、总抗氧化能力和谷丙转氨酶活力显著提高(P<0.05);同时显著降低肝脏和血清中丙二醛的含量(P<0.05)。血清中总胆固醇和甘油三酯的含量随着饲料中维生素D3含量的增加表现出先增加后降低的结果(P<0.05)。另一方面,饲料中维生素D3含量可以显著影响血清白蛋白的含量(P<0.05),血清白蛋白的含量表现出随着饲料维生素D3含量的增加先增加后降低并在VD2000组达到最大值的结果。以大口黑鲈的增重率作为评价指标,得到大口黑鲈获得最大的生长时配合饲料维生素D3的最适含量为3033IU/kg饲料。以大口黑鲈脊椎骨钙含量作为评价指标,得到大口黑鲈获得最大脊椎骨钙累积量时的配合饲料维生素D3最适含量为3550IU/kg饲料。5.饲料中维生素D3含量对大口黑鲈肠道微生物的影响本研究旨在探究饲料中维生素D3含量是否会通过影响大口黑鲈肠道菌群来影响大口黑鲈的生长和健康。采用Illumina Mi Seq高通量测序技术对第四章实验二中VD0、VD2000和VD4000三组的大口黑鲈肠道菌群结构进行分析。结果发现,随着饲料中维生素D3含量的增加,大口黑鲈肠道Ace和Chao指数先升高后降低,这说明维生素D3的缺乏(514IU/kg饲料)与过量(4514IU/kg饲料)都会影响大口黑鲈肠道菌群的丰富度,而添加适量的维生素D3(2514IU/kg饲料)可以增加大口黑鲈肠道菌群的丰富度。在门水平上,VD0、VD2000和VD4000三组大口黑鲈肠道的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、无壁菌门(Tenericutes)、厚壁菌门(Firmicutes)、梭杆菌门(Fusobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。在门水平上,大口黑鲈肠道中无壁菌门和厚壁菌门物种丰度与饲料中维生素D3含量呈正相关,螺旋菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、梭杆菌门和变形菌门物种丰度与饲料中维生素D3含量呈负相关。饲料中维生素D3含量对VD0组和VD4000组样本群落分布相对影响较大,对VD2000组样本群落分布相对影响较小。在属水平上,优势菌群为支原体属(Mycoplasma)、邻单胞菌属(Plesiomonas)、鲸杆菌属(Cetobacterium)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter)和气单胞菌属(Aeromonas),其中,支原体属和邻单胞菌属是VD0、VD2000和VD4000三组的优势菌群。VD2000组稳杆菌属(Empedobacter)的丰度显著高于VD0组(0.0013含量对大口黑鲈肝脏代谢的影响为了研究饲料中维生素D3含量影响大口黑鲈的生长和健康是否与肝脏代谢有关,基于GS/MC代谢组学技术对第四章实验二的肝脏代谢物进行检测。代谢组学分析得到,在VD2000和VD0组筛选出95种差异代谢物,包含氨基酸5种,碳水化合物类21种,脂肪酸两种,核苷类5种,醇类5种。在VD4000和VD0组筛选出114种差异代谢物包含氨基酸17种,碳水化合物类14种,脂肪酸1种,核苷类7种,醇类5种。在VD4000和VD2000组筛选出63种差异代谢物,其中氨基酸7种,碳水化合物5种,脂肪酸及其结合物5种。显著影响的代谢通路包括:固醇生物合成通路、磷酸戊糖代谢通路、半乳糖代谢通路、胰岛素信号通、Fox O信号通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路ABC转运通路、谷胱甘肽代谢通路、精氨酸生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路,嘧啶代谢和咖啡因代谢通路。结果表明饲料中维生素D3含量对大口黑鲈肝脏代谢物和差异代谢物富集的代谢通路可以产生显著影响。增加饲料中维生素D3含量可以显著加强大口黑鲈三大营养物质相关代谢通路,维生素D3缺乏会对大口黑鲈代谢通路造成抑制。第四章以生长和脊椎骨钙含量为评价指标得到的最适需求量并不适用于本章,VD4000组4514IU/kg饲料的维生素D3含量不但未对三大营养物质代谢通路造成显著的抑制作用,对糖代谢通路而言,反而有增强效应。
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