西伯利亚鲟和鲈鱼利用植物蛋白源的差异及其GH/IGF-I轴调控机制的比较研究

西伯利亚鲟和鲈鱼均为我国重要的经济鱼类，Fishbase中二者均为广盐性肉食性品种，但分类学地位相差较远，前期研究表明二者利用廉价蛋白源的能力差别很大。本项目拟通过动物营养学实验和分子生物学手段的有机结合，系统地比较研究西伯利亚鲟和鲈鱼在可消化氨基酸理想蛋白模型下对低鱼粉日粮的利用能力。通过对西伯利亚鲟和鲈鱼GH/IGF-I轴调控相关基因的cDNA全序列克隆及其mRNA定量表达的研究，探究二者利用植物蛋白源的差异和相应的GH/IGF-I轴调控机制。合理解释西伯利亚鲟和鲈鱼利用不同蛋白源的在不同组织层次上的差异和可能存在的新机制。通过合理的饲料蛋白源配伍，降低饲料成本，提高廉价蛋白源饲料利用效率，改善肉质，降低养殖氮、磷排放，为西伯利亚鲟和鲈鱼营养生理的深入研究与合理使用饲料蛋白源提供科学依据，阐明软骨硬鳞鱼类与高等真骨鱼类之间利用廉价蛋白源的差异及原因，并为研究鱼类进化与适应提供新的佐证。

本文以两种分类地位较远，但同为广盐肉食性品种的花鲈和西伯利亚鲟为对象，比较研究混合植物蛋白(豆粕/谷朊粉为1:1.67，蛋白71.47%）部分或全部替代花鲈和西伯利亚鲟饲料中的鱼粉（蛋白71.47%）后，对两者生长、生理、肉品质及GH/IGF-I生长激素轴影响，以确定二者对植物蛋白源利用能力的差异及其GH/IGF-I轴调控机制异同，并确定饲料中鱼粉的最低使用量。本研究共完成三部分主要内容：一. 花鲈和西伯利亚鲟GH/IGF-I轴基因序列克隆及分析：GH/IGF-I轴包括生长激素（GH）、生长激素受体（GHR）和类胰岛素生长因子（IGF-I）等因子，主要调控鱼体的生长发育。目前Genbank中已发表花鲈IGF-I基因（JQ327805.1）的cDNA全长。本研究通过RT-PCR和RACE方法从花鲈和西伯利亚鲟脑垂体和肝脏组织中分别扩增出GH，GHR（花鲈为GHR1何GHR2），以及西伯利亚鲟IGF-I的cDNA全长。系统进化树分析显示，相比花鲈，西伯利亚鲟GH和GHR与哺乳动物的亲缘关系更近。二. 混合植物蛋白替代鱼粉对花鲈短期和长期摄食、生长及GH/IGF-I轴的影响。短期实验（3周）设计两个处理组，分别为鱼粉组（FM）和全植物蛋白组（PPB100），试验二（16周）共五个处理组，分别以PPB替代FM组0，25，50，75，100%的FM，平衡限制性氨基酸和有效磷水平。结果表明：以PPB完全替代鱼粉后， 3周内花鲈表现为极为显著的摄食、生长抑制，PPB100组血浆中NPY显著高于FM组，同时肝脏GH表达量上升，而GHR1/2和IFG-I表达量均显著下降。PPB替代50%FM后显著降低花鲈的存活和生长。长期生长试验结果表明花鲈对混合植物蛋白饲料的摄食和生长反应过程为先抑制、之后逐渐适应并出现补偿现象，这种现象与其在GH/IGF-I轴相关激素水平和相关基因的表达量的反应相契合。随植物蛋白水平提高，花鲈肉品质下降，建议花鲈饲料中鱼粉最低使用量为24%。三. 西伯利亚鲟利用植物蛋白源的差异及其GH/IGF-I轴比较研究。实验设计同花鲈，结果表明：植物蛋白完全替代西伯利亚鲟饲料中的鱼粉对其摄食、生长和存活率及GH/IGF-I轴相关激素水平均无显著影响。高水平的植物蛋白替代鱼粉对西伯利亚鲟的健康有利，同时对肉质有改善作用。西伯利亚鲟饲料中可以通过营养平衡技术实现无鱼粉日粮配制。