黑水虻幼虫粉对养殖与选育群体胡子鲶亲鱼生长、繁殖及基因表达的影响

《Scientific Reports》：Black soldier fly larvae meal influences the growth, reproduction and related gene expression in farm-raised and growth-trait-selected Clarias magur brooders

本研究针对印度本土濒危物种胡子鲶（Clarias magur）养殖中面临的亲鱼质量与苗种供应难题，系统评估了用黑水虻幼虫粉（BSFL meal）替代鱼粉对养殖群体（FR）和生长性状选育群体“马哈马古尔”（GS）亲鱼的影响。通过120天的饲喂实验发现，选育群体在生长性能上显著优于养殖群体，而养殖群体则在繁殖性能（如受精率、孵化率和仔鱼存活率）及相关基因表达上表现更优。尤为重要的是，无论是哪种群体，用20%的BSFL meal完全替代鱼粉，均未对亲鱼的生长和繁殖产出产生负面影响。这表明BSFL meal可作为鱼粉的可持续替代蛋白源，应用于胡子鲶亲鱼饲料，为解决鱼粉资源紧张和促进该物种可持续养殖提供了重要科学依据。

　　

在印度水产养殖业强劲发展的背景下，满足高质量蛋白质需求的同时，也面临着提升产量和可持续性的双重挑战。目前，印度养殖业严重依赖鲤科鱼类和虾类，物种单一化问题突出。因此，扩大养殖物种多样性，特别是开发具有高市场价值的本土物种，成为当务之急。在众多候选者中，胡子鲶（Clarias magur）作为一种重要的鲶鱼物种，因其良好的市场需求、营养价值和药用价值而备受关注。然而，野生的胡子鲶种群数量已显著下降，被世界自然保护联盟（IUCN）列为“受威胁”物种，印度农业研究委员会国家鱼类遗传资源局（ICAR-NBFGR）也将其归类为濒危物种。与此同时，养殖户为追求快速生长和利润，往往转向养殖生长更快的非洲鲶鱼或其杂交种，尽管这类物种在印度是被禁止的。为了提升本土胡子鲶的产量，印度农业研究委员会中央渔业教育学院（ICAR-CIFE）启动了一项遗传选育计划，成功培育出生长更快的胡子鲶家系，称为“马哈马古尔”（Maha Magur，即基因选育群体，GS）。然而，在选育生长性状的同时，评估其繁殖效率至关重要，这关系到选育品系的长期可持续性。优质亲鱼的培育是推广胡子鲶商业化养殖的关键一环。

除了遗传因素，饲料质量是影响亲鱼生殖潜力和苗种生产另一个核心因素。胡子鲶是天然的食虫性鱼类，其繁殖成功在很大程度上依赖于昆虫的可获得性。黑水虻（Hermetia illucens）幼虫粉作为一种新兴的可持续蛋白源，因其能够利用有机废弃物进行大规模生产而受到青睐。前期研究表明，在“马哈马胡”鲶饲料中添加21%的BSFL meal能提高其繁殖效率。那么，这种替代效果在未经选育的养殖群体（FR）和经过生长性状选育的群体（GS）之间是否存在差异？这种差异又体现在哪些方面？为了回答这些问题，研究人员展开了深入探究。

为了开展这项研究，作者团队设计了两套实验日粮：一套是含有14.65%鱼粉（FM）的基础日粮，另一套是用20%的BSFL meal完全替代鱼粉（IM）的实验日粮。他们采用了2x2因子实验设计，将养殖群体（FR）和选育群体（GS）的胡子鲶亲鱼分别投喂这两种日粮，持续120天。实验期间，定期监测鱼的生长情况，并在实验结束后，系统评估了亲鱼的生长指标、营养利用、繁殖性能（如受精率、孵化率）、血清性激素水平（雌二醇E2、17α,20β-双羟孕酮17α,20β-DHP、11-酮基睾酮11-KT）、血清生化参数（葡萄糖、甘油三酯TAG、胆固醇）、与繁殖相关基因（fshr, lhr, cyp19a1a, vtg, 11β-hsd）的表达、性腺组织脂肪酸组成以及性腺（卵巢和精巢）的组织学结构。实验所用鱼来自同一养殖场，均为1龄以上亲鱼，在实验前经过适应性驯养。所有操作均遵循ICAR中央渔业教育学院动物伦理委员会的批准和ARRIVE指南。

研究结果首先显示，基因选育群体（GS）在最终体重、增重率、特定生长率（SGR）和蛋白质效率比（PER）方面均显著优于养殖群体（FR），且饲料转化率（FCR）更低，这表明遗传选育确实有效提升了生长性能。然而，在繁殖方面，情况却相反。养殖群体（FR）表现出更高的性腺指数（GSI）、相对繁殖力、受精率、孵化率和仔鱼存活率。在激素水平上，GS雌鱼具有更高的雌二醇，而FR雌鱼则具有更高的17α,20β-DHP和11-KT。基因表达分析与之吻合，GS雌鱼卵巢中促卵泡激素受体（fshr）、细胞色素P450芳香化酶（cyp19a1a）和卵黄蛋白原（vtg）基因表达上调，这与较高的雌二醇水平相关，表明其正处于活跃的卵黄发生期。而FR雌鱼则表现出更高的促黄体生成素受体（lhr）基因表达，这与较高的17α,20β-DHP水平一致，提示其卵母细胞成熟进程更超前。

在饲料影响方面，最关键的发现是：用BSFL meal完全替代鱼粉，对两个群体（FR和GS）的亲鱼生长性能和大多数繁殖指标均未产生显著的负面影响。尽管BSFL meal日粮的n-3多不饱和脂肪酸（PUFA），如EPA和DHA含量较低，而饱和脂肪酸（SFA）和月桂酸（C12:0）含量较高，但卵巢组织显示出对DHA的保留能力，并且花生四烯酸（ARA）的水平在摄食BSFL meal的GS群体卵巢中有所增加。血清葡萄糖、TAG和胆固醇水平主要受群体来源的影响，而受日粮类型的影响很小。

组织学分析为上述结论提供了直观证据。FR群体的卵巢中主要以处于生发泡破裂（GVBD）或生发泡移动（GVM）阶段的成熟卵母细胞为主。与之相反，GS群体的卵巢则含有更多处于卵黄生成期的卵母细胞。在精巢中，FR群体精小叶腔内充满密集的精子，而GS群体则可见更多的精细胞，表明其仍处于活跃的精子发生阶段。这些观察结果与激素水平和基因表达数据高度一致，共同证实了FR群体性成熟度更高，而GS群体的性成熟进程相对延迟。

综上所述，本研究得出明确结论：对胡子鲶进行生长性状的遗传选育，虽然成功获得了生长更快的品系（“马哈马古尔”），但可能以一定程度牺牲其繁殖性能为代价。这意味着在未来的育种计划中，需要将繁殖性状一同纳入考量，以实现生长与繁殖的平衡选择。另一方面，本研究具有重要的应用价值：它证实了黑水虻幼虫粉（BSFL meal）作为鱼粉的完全替代物，在胡子鲶亲鱼饲料中具有可行性。无论对于传统的养殖群体还是现代的选育群体，BSFL meal的添加均能支持其正常的生长和繁殖，而不会产生不利影响。这为开发环境友好、成本效益高的可持续鲶鱼亲鱼饲料提供了坚实的科学证据，对促进印度乃至全球胡子鲶养殖业的健康发展具有重要意义。该项研究成果已发表在《Scientific Reports》期刊上。