王貞杰 葉保民 常 青 陳四清① 劉長琳 胡建成 王志軍
(1. 農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實驗室 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071;2. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306;3. 遼寧省海洋與漁業(yè)廳 沈陽 110000;4. 山東科合海洋高技術(shù)有限公司 威海 264500)
維生素C(Vitamin C)俗稱抗壞血酸,是動物生長、生產(chǎn)及維持正常的生理機(jī)能所必需的微量營養(yǎng)素,具有廣泛的生理和免疫調(diào)節(jié)作用,對動物快速生長起促進(jìn)作用(頡志剛等, 2003)。目前,針對魚類生長補(bǔ)充維生素的方法有2種,對于胚胎期和卵黃囊期的仔稚魚補(bǔ)充維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的途徑為水體浸泡(季延濱等, 2007);對于已經(jīng)開口攝食的魚類,可以在飼料中添加Vc。目前,關(guān)于Vc對魚類的生長和生理影響的研究報道均在成魚(謝全森等, 2008),而研究在孵化水體添加 Vc對胚胎和卵黃囊仔魚的影響的報道較少。已有研究表明,適宜的Vc為受精卵提供營養(yǎng)補(bǔ)償,對魚類的早期發(fā)育有促進(jìn)作用,可以顯著提高受精卵孵化率和仔稚魚的成活率(李俊霞, 2007)。季延斌等(2007)研究表明,剛出膜的六須鯰(Silurus glanis)仔魚浸泡在添加40 mg/L的Vc孵化水體中,可以使仔魚開口攝食的時間提前8 h,其成活率也由自然孵化條件下的5%~20%提高至70%;薛凌展(2008)研究也表明,水體中添加0.09 g/L的Vc可使櫛孔扇貝(Chlamys farreri)的孵化率顯著提高??梢?,胚胎及仔魚可以吸收孵化水體中的Vc,Vc可為魚類胚胎生長發(fā)育提供營養(yǎng)需求,促進(jìn)早期發(fā)育。熊鏵龍等(2014)研究表明,30 mg/L的Vc可顯著提高晉安銀鯽(Carassius auratus)的孵化率、成活率及卵黃囊仔稚魚的生長速度。
圓斑星鰈(Verasper variegatus)主要分布在我國的黃渤海,韓國和日本的北部沿海。圓斑星鰈肉質(zhì)細(xì)嫩、味道鮮美,耐低溫,具有較強(qiáng)抗病力,生長速度快,是重要的經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖魚種。由于人工飼育下的圓斑星鰈排卵周期不穩(wěn)定,受精率比其他魚種較低,對于提高孵化階段的孵化率和卵黃囊期的成活率有待提高。本研究將Vc添加到圓斑星鰈的孵化水體中,旨在探究Vc對圓斑星鰈早期發(fā)育的影響,為提高該魚的孵化率、成活率和營養(yǎng)消化能力提供理論依據(jù)。
實驗于2016年5月在山東科合海洋高技術(shù)有限公司進(jìn)行。選用全長為30~50 cm、體重為1.2~3.0 kg的4齡圓斑星鰈親魚。挑選可擠出乳白色精液的雄性親魚,用吸管取其精液,用0.9%生理鹽水稀釋;挑選腹部膨大、肛門突出的雌性親魚,擠出成熟卵。擠出的卵立即滴入數(shù)滴稀釋精液,輕輕攪拌,使精卵均勻混合,2~3 min后洗凈,將受精卵置于2 L燒杯中孵化。孵化水溫為(11.5±0.5)℃,出膜后水溫升高至(14.5±0.5)℃。每 8 h全部換同一溫度的新水。實驗Vc質(zhì)量濃度為0、20、25、30和35 mg/L,每組分別設(shè)3個重復(fù)。水體中受精卵的平均密度為1000粒/L,開口后投喂輪蟲。受精卵發(fā)育過程使用顯微鏡4倍下進(jìn)行連續(xù)觀察,并記錄發(fā)育的時間和時期。實驗的取樣點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)為50%的仔魚發(fā)育至某個時期。實驗仔魚的內(nèi)源營養(yǎng)期為1~5日齡仔魚,混合營養(yǎng)期為5~8日齡仔魚,外源營養(yǎng)期為9日齡仔魚。因此,在成熟卵、受精卵、原腸中期、晶體出現(xiàn)期、內(nèi)源營養(yǎng)期(2日齡)、混合營養(yǎng)期(6日齡)及外源營養(yǎng)期(9日齡) 7個時期分別取樣。將樣品置于1.5 ml的Eppendoff管中,于–80℃冰箱保存。
選取最優(yōu)仔稚魚出膜時間、出膜率和成活率的VC濃度 25 mg/L組和對照組的樣品進(jìn)行指標(biāo)測定。取不同胚胎時期的樣品加入10倍體積(W/V)預(yù)冷雙蒸水,冰浴勻漿,4000 r/min、4℃離心20 min后取上清液,置于4℃冰箱中保存?zhèn)溆茫?4 h內(nèi)測定完畢。
酶液蛋白濃度采用考馬斯亮藍(lán)法測定。脂蛋白脂酶(LPL)、肝脂酶(HL)、胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均采用南京建成生物技術(shù)有限公司試劑盒測定??傊富钚?GE)=脂蛋白脂酶活性+肝脂酶活性。
用電子天平稱量體重,每次稱量100尾,取平均值。顯微鏡下通過目微尺測定全長,每次測量50尾,取平均值。體重和全長均測定3次。
實驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示,用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因子方差分析(One-way ANOVA),P<0.05為差異顯著,采用Duncan氏多重比較檢驗。
隨著孵化水體中VC濃度的增加,圓斑星鰈仔魚的出膜時間縮短,孵化率和成活率得到提高(表1)。Vc濃度在 30 mg/L時,仔魚出膜時間最短,比對照組縮短了5.5 h;Vc濃度在20 mg/L時,孵化率顯著高于其他各組(P<0.05);Vc濃度在25~30 mg/L時,成活率顯著高于其他各組(P<0.05);當(dāng) Vc濃度大于30 mg/L時,高濃度Vc對圓斑星鰈胚胎及仔魚孵化率和成活率表現(xiàn)出抑制。
Vc對圓斑星鰈仔稚魚全長的影響顯著(表2)。同一發(fā)育時期,隨 Vc濃度增加仔稚魚全長增加,Vc濃度高于30 mg/L時,全長增長速度表現(xiàn)出抑制。Vc濃度在25 mg/L時,仔稚魚各時期全長最長,并顯著高于對照組(P<0.05)。隨著 Vc濃度增加,不同發(fā)育時期的全長增長幅度比對照組顯著增大(P<0.05),外源營養(yǎng)期的仔稚魚在25 mg/L時,全長增長幅度最大。Vc濃度高于30 mg/L時,增長幅度與對照組無顯著差異(P>0.05)。由表3可知,隨著 Vc濃度的增加,體重呈上升趨勢。當(dāng)Vc濃度高于30 mg/L時,體重增加受到抑制。對于外源營養(yǎng)期的仔稚魚,體重在Vc濃度25 mg/L時最大并顯著高于對照組(P<0.05)。
表1 VC對圓斑星鰈出膜時間、孵化率和成活率的影響Tab.1 The effect of vitamin C on the hatching time, hatching ratio and survival rate of V. variegatus larvae (n=3)
浸泡水體Vc濃度為30 mg/L時(表4),在圓斑星鰈仔稚魚早期發(fā)育過程中,對照組的總蛋白含量呈下降趨勢,成熟卵總蛋白量為(0.775±0.012) mg/ml,發(fā)育到外源營養(yǎng)期時,總蛋白含量下降至(0.131±0.011) mg/ml。Vc組總蛋白含量也呈下降趨勢,但下降幅度顯著低于對照組。發(fā)育到外源營養(yǎng)期時,總蛋白含量下降至(0.225± 0.005) mg/ml,顯著高于對照組(P<0.05)。
浸泡水體Vc濃度在30 mg/L時圓斑星鰈早期發(fā)育過程中消化酶活性的變化見表5。從表5可以看出胃蛋白酶活性在外源營養(yǎng)期出現(xiàn),Vc組顯著高于對照組(P<0.05)。淀粉酶活性在混合營養(yǎng)期出現(xiàn),并呈顯著上升趨勢,混合營養(yǎng)期和外源營養(yǎng)期間差異顯著(P<0.05)。在混合營養(yǎng)期和外源營養(yǎng)期,Vc組均顯著高于對照組(P<0.05)(表6),Vc可顯著提高淀粉酶活性。在發(fā)育的各個時期,脂肪酶活性均呈顯著上升趨勢,Vc組脂肪酶活性均顯著高于對照組(P<0.05)。胰蛋白酶在內(nèi)源營養(yǎng)期有較高活性,混合營養(yǎng)期活性下降,外源營養(yǎng)期有所升高。在混合營養(yǎng)期,胰蛋白酶活性Vc組和對照組差異不顯著(P>0.05);在混合營養(yǎng)期和外源營養(yǎng)期,Vc組均顯著高于對照組(P<0.05)。
圓斑星鰈發(fā)育的各個時期,LPL活性Vc組均高于對照組。成熟卵、受精卵和混合營養(yǎng)期2組差異不顯著(P>0.05),原腸中期、晶體期和外源營養(yǎng)期 Vc組顯著高于對照組(P<0.05)。圓斑星鰈胚胎發(fā)育和卵黃囊仔稚魚HL活性均呈上升趨勢,且Vc組顯著高于對照組(P<0.05)(表6)。
表2 Vc對圓斑星鰈仔稚魚全長的影響Tab.2 The effects of vitamin C on the full-length of Verasper variegatus larvae (n=3, mm)
表3 Vc對圓斑星鰈仔稚魚體重的影響Tab.3 The effects of vitamin C on the body weight of V. variegatus larvae (n=3, mg)
表4 圓斑星鰈早期發(fā)育過程中總蛋白含量變化Tab.4 The total protein content of V. variegatus during early development (mg/ml)
表5 圓斑星鰈早期發(fā)育過程中消化酶活性變化Tab.5 The digestive enzyme activities of V. variegatus during early development (U/mg prot)
表6 圓斑星鰈早期發(fā)育過程中脂蛋白脂酶(LPL)和肝脂酶(HL)活性變化Tab.6 The specific activity and total activity of lipoprotein lipase and hepatic lipase of V. variegatus during early development (U/mg prot)
本研究顯示,不同濃度Vc均可以縮短圓斑星鰈的出膜時間。在Vc濃度為25~30 mg/L時,出膜時間比對照組提前10 h,表明Vc浸泡對圓斑星鰈的胚胎發(fā)育有促進(jìn)作用。Vc是魚類的必需營養(yǎng)元素,為機(jī)體細(xì)胞提供營養(yǎng),有研究報道,一定量的Vc不僅可以保護(hù)卵子避免氧化損傷,還能對早期發(fā)育中的卵內(nèi)物質(zhì)和能量代謝起到調(diào)控作用,進(jìn)而促進(jìn)胚胎發(fā)育(Terovaet al, 2008)。另外,不同濃度Vc也可對圓斑星鰈的孵化率和仔魚的成活率造成不同的影響,在VC為 25 mg/L時,孵化率、出膜率和成活率最高,孵化率和成活率比對照組分別高29.4%和14.8%,仔魚的全長和體重增重量最顯著,熊鏵龍等(2014)研究發(fā)現(xiàn),30 mg/L的Vc可顯著提高晉安銀鯽的孵化率、成活率及卵黃囊仔稚魚的生長速度,與本實驗結(jié)果相吻合。不同的物種對同一營養(yǎng)物質(zhì)的利用率和機(jī)制也不同。VC對圓斑星鰈早期發(fā)育的影響至今還未見報道,本研究為 VC在圓斑星鰈孵化上的運(yùn)用提供了理論依據(jù)。Vc除了作為營養(yǎng)物質(zhì)為機(jī)體提供營養(yǎng),還是魚體內(nèi)的抗氧化劑,具有清除有害自由基的作用,使胚胎免受氧化損傷,保護(hù)卵膜(Brownet al, 2001;Menezeset al, 2006)。體外實驗表明,Vc具有提高機(jī)體免疫力的作用(李桂峰等, 2005)。水體中的Vc進(jìn)入機(jī)體,提高胚胎及仔魚的免疫力,減少病害的發(fā)生,從而提高圓斑星鰈仔魚的出膜率和成活率。
當(dāng)Vc濃度高于30 mg/L時,圓斑星鰈仔魚的出膜時間、孵化率和成活率均受到抑制,原因可能是Vc水溶液呈酸性,當(dāng)Vc濃度過高時,水體的pH降低,不適宜胚胎的正常發(fā)育。因此,低于30 mg/L的Vc浸泡可促進(jìn)圓斑星鰈的早期發(fā)育。
Vc組仔魚的全長和體重顯著高于對照組,其原因一方面是Vc作為營養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)了其生長發(fā)育,另一方面Vc起抗氧化作用,使機(jī)體損傷率降低,發(fā)育過程中的正常代謝得到保障。
在圓斑星鰈胚胎期和卵黃囊期,卵黃物質(zhì)分解代謝,為胚胎提供能量,同時,也為機(jī)體組織、器官的形成提供原料。在圓斑星鰈胚胎及早期發(fā)育過程中,總蛋白含量整體呈下降趨勢。受精后至原腸中期下降的幅度較小,因為受精卵發(fā)育至原腸中期胚胎主要進(jìn)行細(xì)胞分裂和遷移,不需要消耗大量能量。從晶體期至出膜期,細(xì)胞大量增殖分化,胚胎組織逐漸形成,出膜時脫落的卵膜帶走部分蛋白質(zhì)(Selmanet al,2000),因此,晶體期至出膜期總蛋白含量下降幅度增大。出膜后仔魚體內(nèi)尚未攝入食物,會大量分解蛋白質(zhì)以維持正常生命活動,所以總蛋白含量持續(xù)下降?;旌蠣I養(yǎng)期,仔魚雖然開口攝食,但攝食量很少,總蛋白含量仍下降。
本研究用25 mg/L的Vc浸泡圓斑星鰈胚胎及卵黃囊仔魚表明,總蛋白含量呈下降趨勢且下降幅度顯著小于對照組,表明Vc對機(jī)體發(fā)育起到積極的促進(jìn)作用。王文輝等(2006)在飼料中添加 Vc飼喂黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco),發(fā)現(xiàn)Vc可提高黃顙魚血漿總蛋白含量。本研究對圓斑星鰈胚胎及卵黃囊仔魚進(jìn)行Vc浸泡,在混合營養(yǎng)期和外源營養(yǎng)期,25 mg /L的 Vc使圓斑星鰈仔魚蛋白含量分別高于對照組61.14%和68.14%,說明對于開口攝食的仔魚Vc能促進(jìn)其攝食,加速蛋白質(zhì)的沉積,但機(jī)體具體的工作機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。
仔稚魚消化酶活性變化有兩個重要時期,一是未開口向開口攝食的轉(zhuǎn)變,二是開口后混合營養(yǎng)期向外源營養(yǎng)期的轉(zhuǎn)變(Cousinet al, 1987)。在圓斑星鰈胚胎發(fā)育過程中,在內(nèi)源營養(yǎng)期和混合營養(yǎng)期均沒有檢測到胃蛋白酶活性,在外源營養(yǎng)期開始檢測到微弱胃蛋白酶活性。初孵仔魚中胰蛋白酶活性最高,混合營養(yǎng)期降低。魚類在孵化6 d后胃區(qū)才稍膨大發(fā)育(王思鋒等, 2006),胃蛋白酶屬于酸性蛋白酶,在仔魚發(fā)育期形成較晚,而堿性蛋白酶如胰蛋白酶在仔魚發(fā)育早期階段就具有較高的活性。因此,在仔魚發(fā)育早期,胰蛋白酶可以補(bǔ)償酸性蛋白酶缺乏的影響,這一結(jié)論已在無胃魚類和金頭鯛(Sparus aurata) (Moyanoet al,1996)中驗證。在開口攝食前,圓斑星鰈堿性蛋白酶如胰蛋白酶的活性較高,這與對半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)仔魚的結(jié)果一致(常青等,2005)。在仔魚的胃腺未形成時,對攝入食物的消化吸收主要依賴胰蛋白酶類,因此,在仔魚早期發(fā)育過程中,胰蛋白酶對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收起到重要作用(Suzukiet al, 2002)。在混合營養(yǎng)期出現(xiàn)淀粉酶活性并在外源營養(yǎng)期升高,表明圓斑星鰈的仔魚在由混合性營養(yǎng)向外源性營養(yǎng)轉(zhuǎn)變時,已具備消化多糖類食物的能力。在胚胎發(fā)育過程中,卵黃中的營養(yǎng)物質(zhì)被分解用于維持代謝和提供能量,首先分解代謝的是蛋白質(zhì),其次是脂質(zhì)(Gunasekeraret al, 1999)。在圓斑星鰈初孵仔魚中,檢測到脂肪酶活性呈上升狀態(tài),說明從內(nèi)源營養(yǎng)期仔魚生長發(fā)育加快,需要分解大量脂質(zhì)維持生命活動。初孵仔魚開口攝食前機(jī)體處于饑餓狀態(tài),此時,脂質(zhì)被大量分解提供能量以維持其基礎(chǔ)代謝。對于混合營養(yǎng)期和外源營養(yǎng)期的卵黃囊仔魚,脂肪酶活性仍呈上升趨勢,說明仔魚出膜后發(fā)育代謝所需能源主要由脂類提供,這與在單斑重牙鯛(Diplodus sargus kotschyi) (Cejasaet al, 2004)仔魚發(fā)育過程一致。
胚胎發(fā)育是生命過程中最脆弱的環(huán)節(jié),發(fā)育質(zhì)量好壞決定個體能否存活。生理代謝旺盛的胚胎期易產(chǎn)生大量氧化自由基,造成胚胎氧化損傷。Vc可有效清除自由基使胚胎免受氧化損傷,尤其是保護(hù)卵膜完整,提高卵的質(zhì)量(Bromageet al, 1992)。在鱸魚(Lateolabrax japonicas)和鯛魚(Pagrosomus major)的成熟卵中Vc積累較多后,能有效促進(jìn)魚的早期發(fā)育(Terovaet al, 1998)。當(dāng)Vc在受精卵中積累到一定量時,就可以對卵內(nèi)物質(zhì)與能量代謝起調(diào)控作用。六須鯰魚(Silurus glanis)卵黃囊仔魚進(jìn)行水體添加 Vc浸泡,Vc可有效促進(jìn)卵黃物質(zhì)被機(jī)體分解吸收,使仔魚開口時間提前(季延濱等, 2007),說明Vc在六須鯰魚胚胎發(fā)育期進(jìn)入卵黃囊仔魚機(jī)體,誘導(dǎo)激活參與代謝卵黃物質(zhì)的消化酶加速分解卵黃物質(zhì),同時,對魚類其他調(diào)節(jié)酶的合成與分泌起調(diào)節(jié)作用使機(jī)體達(dá)到新的代謝模式,從而適應(yīng)變化的營養(yǎng)環(huán)境(王文輝等,2006)。本研究采用25 mg/L的Vc對圓斑星鰈卵黃囊仔魚進(jìn)行浸泡,結(jié)果顯示,同一發(fā)育時期的蛋白酶、脂肪酶及淀粉酶活性相比對照組均顯著提高,說明在卵黃囊仔魚期Vc能有效提高消化酶活性促進(jìn)卵黃物質(zhì)的分解,從而為圓斑星鰈早期發(fā)育提供能源。
脂質(zhì)不僅是魚類的能量來源,也是必需的營養(yǎng)物質(zhì)。對于仔稚魚,脂肪的代謝直接關(guān)系到其能否存活(Keembiyehettyet al, 1998)。LPL和HL(合稱總脂酶)均是參與脂質(zhì)降解的關(guān)鍵酶,LPL是甘油三酯水解的限速酶,HL是血液循環(huán)內(nèi)源性甘油三酯代謝的關(guān)鍵酶。姚俊杰(2006)對羅氏沼蝦(Macrobrachium rosenbergii)的研究表明,胚胎發(fā)育過程中原腸期機(jī)體調(diào)控機(jī)制由母型調(diào)控轉(zhuǎn)變?yōu)楹献有驼{(diào)控,同時,這一時期自身的mRNA也開始合成。本研究顯示,在圓斑星鰈的成熟卵可以檢測到脂酶活力,說明脂酶合成源于母體,成熟卵中的脂酶為最初胚胎發(fā)育提供了營養(yǎng)物質(zhì)保障。在胚胎發(fā)育過程中,LPL活性呈上升趨勢,在原腸期其活性顯著提高,說明原腸期合子基因開始表達(dá)合成水解酶。這與內(nèi)源營養(yǎng)期器官形成分化、仔魚破膜孵出、細(xì)胞增殖組織構(gòu)建大量耗能有關(guān)(Selmanet al,2000)。這一現(xiàn)象與淡水魚類相一致(Cejaset al,2004)。在混合營養(yǎng)期,LPL活性下降。原因可能與混合營養(yǎng)期的仔魚攝食及消化器官發(fā)育均不完善,攝食和消化能力較弱有關(guān)(姚俊杰等, 2013; 蔣左玉等,2015),此時,LPL缺乏底物,饑餓狀態(tài)的仔魚使LPL mRNA下調(diào),導(dǎo)致LPL活力降低。這與朱俊華等(2014)對甌江彩鯉(Cyprinus carpiovar. color)的研究相一致。外源營養(yǎng)期后,攝食及消化能力加強(qiáng),說明食物可誘導(dǎo)LPL mRNA表達(dá),使LPL活性升高。
HL活性在圓斑星鰈早期發(fā)育中呈上升趨勢,在外源營養(yǎng)期活性最高。可能與外源營養(yǎng)期仔魚的器官及血液循環(huán)系統(tǒng)趨于完善,外界攝入的食物為HL提供底物有關(guān)(梁正其等, 2013)。其具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。
本研究使用25 mg/L的Vc浸泡圓斑星鰈胚胎,測得胚胎的 LPL和 HL比活力變化趨勢與對照組一致,但其活性均顯著高于對照組。結(jié)果表明,適宜水平的Vc浸泡可以促進(jìn)魚體內(nèi)脂質(zhì)的代謝??赡茉蛴袃蓚€:一是Vc在脂質(zhì)代謝中起到了抗氧化作用,使VE和β-胡蘿卜素水平較高,從而使脂肪的氧化鏈被阻斷,避免脂肪酸過氧化細(xì)胞膜受損,使機(jī)體免疫功能提高(Chienet al, 2001)。同時,機(jī)體中高水平的Vc可提供自由電子使谷胱甘肽由氧化型轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型,使酶系統(tǒng)的活性巰基得到保護(hù),從而超氧化物歧化酶活性提高(Luoet al, 2003),使脂質(zhì)膜避免過氧化。二是Vc與圓斑星鰈卵黃囊仔魚體內(nèi)肉堿合成有關(guān),間接加速了脂質(zhì)代謝(頡志剛等, 2003),進(jìn)而誘導(dǎo)LPL和HL的合成分泌,保證仔魚對脂質(zhì)的分解利用順利進(jìn)行。表明適宜水平的Vc可促進(jìn)脂質(zhì)代謝。
低于30 mg/L的Vc浸泡可促進(jìn)圓斑星鰈的早期發(fā)育,25 mg/L的Vc浸泡下,圓斑星鰈的孵化率、出膜率和成活率最高,仔魚的全長和體重增加最顯著。25 mg/L的Vc能顯著提高圓斑星鰈仔魚胃蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性,并可以促進(jìn)蛋白質(zhì)在魚體內(nèi)的沉積。適宜水平的Vc對圓斑星鰈早期機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)的維持和代謝平衡具有重要作用。
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