玉米油水平对鲤（*Cyprinus carpio* var. *communis*）生长、生化特征及FADS2和ELOVL5基因表达的影响

《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Effect of corn oil levels on growth, biochemical profiles and expression of FADS2 and ELOVL5 genes in Cyprinus carpio var. communis

　　

摘要

脂质在鱼类能量代谢、营养利用及脂质代谢调控中发挥重要作用，因此被视为水产饲料的重要组分之一。鲤（*Cyprinus carpio* var. *communis*）是全球范围内广泛养殖的鱼类物种；然而，在特定饲料配方下，关于玉米油最适添加水平的信息仍然有限。为此，本研究评估了梯度玉米油添加水平对生长性能、生理状况、消化能力及脂质代谢相关基因表达的影响。开展了一项为期10周的饲养试验，评估梯度玉米油水平对鲤幼鱼（1.59 ± 0.02 g/尾）生长性能、血清谱、血液学参数、消化酶活性及脂肪酸脱饱和酶2（FADS2）和超长链脂肪酸延长酶蛋白5（ELOVL5）信使核糖核酸（mRNA）表达的影响。试验鱼投喂6种等氮饲料，玉米油添加水平为20–120 g kg^?1，并恒定添加20 g kg^?1鳕鱼肝油。生长性能在玉米油添加水平达60 g kg^?1时显著改善（P < 0.05），随后下降。全鱼体蛋白、脂肪和水分含量受到显著影响，而体灰分含量保持不变。投喂60 g kg^?1玉米油的试验鱼表现出改善的血液学指标、增强的蛋白酶和脂肪酶活性，以及更高的FADS2和ELOVL5相对表达量。基于增重率（LWG）、饲料转化率（FCR）和体蛋白沉积率（BPD）的二次回归分析估计，在本试验条件下，饲料中恒定存在20 g kg^?1鳕鱼肝油时，玉米油最适添加水平为68.60 g kg^?1。这些研究结果表明，在本试验饲料配方下，适度玉米油添加与鲤幼鱼的最佳生长性能、生理状况、消化能力及脂质代谢相关基因表达相关联。

玉米油添加水平对鲤（*Cyprinus carpio* var. *communis*）生长性能、生化特征及FADS2和ELOVL5基因表达的影响——论文解读

**1. 研究背景与科学问题**

脂质是水产饲料中不可或缺的生化组分，在鱼类能量供应、细胞结构维持和生理调控中具有多重功能。除作为能量来源外，饲料脂质还提供必需脂肪酸、甾醇和脂溶性维生素，对维持膜完整性和激素信号传导至关重要。从营养生化角度而言，脂质还具有节约蛋白质效应，使日粮蛋白更多用于组织合成而非能量消耗。然而，饲料脂质水平需控制在适宜范围内：脂质缺乏可因必需脂肪酸供应不足而损害生长和细胞功能；脂质过量则可促进肝脏脂质蓄积、诱发氧化应激并降低营养利用效率。因此，优化饲料脂质添加水平与来源对养殖鱼类的高效生长和饲料利用具有重要意义。淡水鱼具有从C18脂肪酸前体经脂肪酸脱饱和酶（FADS）和延长酶（ELOVL）催化的连续脱饱和与延长反应合成较长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFA）的代谢能力，其中FADS2和ELOVL5在此生物合成途径中发挥关键酶学作用，分别催化重要的脱饱和与延长步骤。已有研究表明这两种基因的表达受日粮脂质可用性的营养调控。然而，其表达升高并不必然意味着脂质代谢改善，也可能反映对日粮LC-PUFA供应有限的代偿性反应。因此，FADS2和ELOVL5的表达需结合生长性能、饲料利用、生理反应及消化酶活性进行综合解读。尽管已有多种鱼类的脂质需求被研究，但在全球水产养殖中具有重要地位的鲤（*C. carpio* var. *communis*），其幼鱼阶段在明确饲料配方下的最适玉米油添加水平及相关生理和分子响应信息仍然有限。幼鱼阶段是快速生长的关键时期，此阶段高效的营养和能量利用对后续养殖生产至关重要。本研究将鳕鱼肝油在所有饲料中维持恒定水平，以提供一致的海洋脂质贡献，从而在统一日粮条件下评估增加玉米油添加的影响；同时选取骨骼肌分析FADS2和ELOVL5的组织特异性转录响应，以提供仅凭生长性能无法推知的分子水平调控信息。

**2. 研究目标与设计**

研究人员假设，在鳕鱼肝油恒定的条件下，梯度玉米油添加会引发生长性能、饲料利用、生理反应及FADS2和ELOVL5表达的剂量依赖性变化，其中中等添加水平支持最佳生长和饲料利用。研究评估了梯度玉米油水平对鲤幼鱼生长性能、血液-生化响应、消化酶活性以及LC-PUFA生物合成相关基因FADS2和ELOVL5表达的影响。试验配制了6种等氮饲料（粗蛋白428 g kg^?1），以酪蛋白和明胶为蛋白源、糊精为糖源，玉米油添加水平分别为20、40、60、80、100和120 g kg^?1（标记为L1–L6），所有饲料恒定添加20 g kg^?1鳕鱼肝油，总能值范围为16.48至20.25 kJ g^?1干饲料。360尾鲤幼鱼（平均初始体重1.59 ± 0.02 g）随机分配至18个聚乙烯水槽（每槽20尾），每种饲料处理设3个重复，以4%体重·天^?1的投喂率分两次投喂，试验持续10周。

**3. 主要关键技术方法**

研究人员采用以下主要技术方法开展研究：（1）配制6种等氮纯化日粮（玉米油梯度20–120 g kg^?1，鳕鱼肝油恒定20 g kg^?1）；（2）开展为期10周的饲养试验，试验鱼来源于印度查谟和克什米尔中央直辖区曼斯巴尔鲤孵化场（Government Fishery Department, Manasbal Carp Hatchery），在克什米尔大学实验站进行驯化和饲养；（3）采用国际公定分析化学家协会（AOAC）标准方法分析饲料及全鱼体常规成分（水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分）；（4）采用Winkler碘量法和滴定法监测水质参数（溶解氧、pH、温度、游离二氧化碳、总碱度）；（5）全自动血液分析仪测定血液学指标（血红蛋白Hb、红细胞RBC、血细胞比容Hct、白细胞WBC），VetScan VS2生化分析仪测定血清生化参数（白蛋白、球蛋白、胆固醇、葡萄糖、甘油三酯、总蛋白、丙氨酸氨基转移酶ALT、天冬氨酸氨基转移酶AST）；（6）分光光度法测定肠道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性；（7）采用TRIzol法提取骨骼肌总RNA，反转录合成互补DNA（cDNA），应用实时荧光定量PCR（qPCR，SYBR Green法，CFX 96系统）检测FADS2和ELOVL5的mRNA相对表达量，以β-肌动蛋白（β-actin）为内参基因，采用2^?ΔΔCt法计算相对表达水平；（8）采用单因素方差分析（ANOVA）和邓肯多重比较检验进行统计分析，并对增重率（LWG）、饲料转化率（FCR）和体蛋白沉积率（BPD）数据进行二次回归分析以估计最适玉米油添加水平。

**4. 主要研究结果**

**4.1 生长性能**
投喂不同玉米油水平饲料10周后，鲤幼鱼的生长性能和饲料利用存在显著差异（P < 0.05）。投喂60 g kg^?1玉米油饲料的试验鱼获得最高增重率（248%）、特定生长率（1.93%·天^?1）、蛋白质效率比（1.24）以及最低饲料转化率（1.81）。生长性能和饲料利用随玉米油添加水平增至60 g kg^?1而显著改善，但在80–120 g kg^?1较高添加水平下显著下降。存活率在各组间保持95%–100%，无显著差异，未见异常行为或处理相关死亡。

**4.2 全鱼体组成、条件因子与肝体指数**
全鱼体水分、蛋白和脂肪含量受玉米油水平显著影响。体蛋白含量在60 g kg^?1时最高，之后下降；体脂肪含量随玉米油添加水平升高而持续增加，120 g kg^?1组最高；体灰分含量在各处理间无显著差异。条件因子（K）在60 g kg^?1组最高，之后下降；肝体指数（HSI）随玉米油添加水平升高而逐步增加，120 g kg^?1组最高。

**4.3 血液学参数与肠道消化酶活性**
血红蛋白含量、血细胞比容和红细胞计数在60 g kg^?1玉米油组最高，随后下降；白细胞计数在120 g kg^?1高添加水平组显著升高。蛋白酶和脂肪酶活性均在60 g kg^?1组达到最高值，随后随添加水平升高而下降；淀粉酶活性在各处理间无显著差异。

**4.4 血清生化指标**
血清葡萄糖、白蛋白、总蛋白、总胆固醇和甘油三酯水平随玉米油添加水平升高而显著增加，120 g kg^?1组最高。丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性在60 g kg^?1组最低，在最低（20 g kg^?1）和最高（120 g kg^?1）添加水平下相对较高。

**4.5 FADS2和ELOVL5基因相对表达**
骨骼肌中FADS2和ELOVL5的mRNA相对表达水平在各处理间差异显著。两种基因的最高相对表达量均在60 g kg^?1玉米油组观察到，当玉米油添加水平高于60 g kg^?1时，两者的相对表达均显著下降。

**5. 讨论与结论**

讨论部分指出，适度玉米油添加水平（60 g kg^?1）改善了鲤幼鱼的生长性能和饲料利用，而超过最适水平后生长下降可能与体脂沉积增加和饲料利用效率降低有关。HSI的逐步增加可能反映肝脏大小变化，但因未直接测定肝脏脂质含量，不应将其解释为肝脏脂质蓄积的直接证据。血液学指标和血清生化参数的变化表明60 g kg^?1组鱼体生理状态较佳，而高添加水平下ALT和AST升高提示肝脏相关生理反应的变化。体蛋白含量与FCR和PER的变化趋势一致，表明适度玉米油添加提高了蛋白质沉积效率；体脂肪增加伴随水分下降，说明高添加水平的额外脂质更多沉积于体组织而非按比例促进生长。消化酶活性的变化规律与生长表现吻合，高脂日粮可能通过影响消化生理而降低蛋白酶活性和消化效率。FADS2和ELOVL5表达在60 g kg^?1时最高，但研究人员强调这并不必然代表脂质代谢改善，而可能反映内源性LC-PUFA生物合成代谢需求的变化或对日粮脂肪酸组成的适应性转录响应，需结合生长性能、饲料利用、生理反应和消化酶活性等指标综合解读；且本研究仅检测了骨骼肌中的表达，不能反映肝脏和肠道等其他组织的调控情况。基于LWG、FCR和BPD数据的二次回归分析，分别估算各响应变量的最适玉米油添加水平，取三项估计值的算术平均数得出：在本试验条件下，饲料中恒定含有20 g kg^?1鳕鱼肝油时，鲤幼鱼的最适玉米油添加水平为68.60 g kg^?1。

**研究结论**：本研究表明，梯度玉米油添加显著影响了鲤（*C. carpio* var. *communis*）幼鱼的生长性能、饲料利用、全鱼体组成、血液-生化响应、消化酶活性及FADS2和ELOVL5基因表达。基于LWG、FCR和BPD数据的二次回归分析结果，在饲料中恒定存在20 g kg^?1鳕鱼肝油时，该物种的最适玉米油需求量为68.60 g kg^?1。该研究为鲤幼鱼阶段实用饲料中玉米油的合理添加提供了定量依据，对优化饲料配方、改善饲料利用效率及促进鲤养殖的可持续发展具有实践意义。论文发表于《Food Chemistry: Molecular Sciences》。