【摘要】：本研究以凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)這一重要經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖種類為研究對(duì)象,分別以生物絮團(tuán)、青貯魚粉和發(fā)酵豆粕部分替代凡納濱對(duì)蝦飼料中的魚粉,進(jìn)行養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn),從mTOR信號(hào)通路、腸道菌群、代謝組和蛋白質(zhì)組等方面探究凡納濱對(duì)蝦對(duì)不同魚粉替代物的響應(yīng)機(jī)制。具體研究結(jié)果如下:1、生物絮團(tuán)替代凡納濱對(duì)蝦飼料中魚粉的生產(chǎn)應(yīng)用評(píng)估以初始體重為7.76±0.61 g的凡納濱對(duì)蝦為研究對(duì)象,在實(shí)際生產(chǎn)的尺度上探究生物絮團(tuán)對(duì)凡納濱對(duì)蝦飼料中魚粉的替代效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和制作了兩種等氮等脂的飼料:分別為全魚粉組(FM)和以生物絮團(tuán)替代15%的魚粉組(BM),并選用一種商品化飼料作為對(duì)照(CD),在溫棚內(nèi)進(jìn)行為期6周的生產(chǎn)尺度養(yǎng)殖。結(jié)果發(fā)現(xiàn):BM組相對(duì)于FM組,在生長(zhǎng)表現(xiàn)上并無顯著性差異(P0.05),而BM組和FM組在生長(zhǎng)表現(xiàn)上顯著優(yōu)于CD組(P0.05);在體成分方面,BM組和FM組的粗蛋白含量顯著高于CD組(P0.05);在消化酶指標(biāo)方面,BM組和FM組的胰蛋白酶酶活和基因表達(dá)水平也顯著高于CD組(P0.05);在mTOR信號(hào)通路關(guān)鍵基因表達(dá)量上,BM組和FM組的tor基因和s6k基因的表達(dá)量并無顯著性差異(P0.05),且二者的表達(dá)量較CD組均顯著上調(diào)(P0.05)。以上結(jié)果說明以生物絮團(tuán)替代15%的魚粉在生產(chǎn)上是可行的,mTOR信號(hào)通路與生長(zhǎng)之間具有密切關(guān)系。2、凡納濱對(duì)蝦mTOR信號(hào)通路和腸道菌群對(duì)飼料中青貯魚粉替代魚粉的響應(yīng)以初始體重為0.26±0.03 g的凡納濱對(duì)蝦為研究對(duì)象,以青貯魚粉替代凡納濱對(duì)蝦飼料中的魚粉,通過養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)確定青貯魚粉替代魚粉的合理替代水平,并從mTOR信號(hào)通路和腸道菌群兩方面研究凡納濱對(duì)蝦對(duì)青貯魚粉這一魚粉替代物的響應(yīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了五種等氮等脂的飼料:分別為全魚粉組(FM)以及分別以青貯魚粉替代25%(FS25%)、50%(FS50%)、75%(FS75%)和100%(FS100%)的魚粉,在溫棚內(nèi)進(jìn)行為期8周的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):魚粉組(FM)和25%魚粉替代組(FS25%)在生長(zhǎng)表現(xiàn)上要顯著優(yōu)于其他高替代水平處理組(P0.05);在mTOR信號(hào)通路關(guān)鍵基因表達(dá)量上,FM和FS25%的tor基因和s6k基因的表達(dá)量也顯著上調(diào)(P0.05);在腸道菌群方面,攝食不同替代水平青貯魚粉對(duì)腸道菌群的組成和Beta多樣性造成一定影響,而對(duì)腸道菌群豐度、Alpha多樣性和功能影響并不顯著(P0.05)。以上結(jié)果說明以青貯魚粉替代凡納濱對(duì)蝦飼料中25%的魚粉是較為合理的替代方案,攝食不同替代水平的青貯魚粉很可能通過影響mTOR信號(hào)通路,進(jìn)一步影響生長(zhǎng),且腸道菌群也是凡納濱對(duì)蝦對(duì)青貯魚粉替代魚粉響應(yīng)機(jī)制中的重要因素。3、凡納濱對(duì)蝦mTOR信號(hào)通路和腸道菌群對(duì)飼料中發(fā)酵豆粕替代魚粉的響應(yīng)以初始體重為0.27±0.04 g的凡納濱對(duì)蝦為研究對(duì)象,以發(fā)酵豆粕替代凡納濱對(duì)蝦飼料中的魚粉。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了五種等氮等脂的飼料:分別為全魚粉組(FM)以及分別以發(fā)酵豆粕替代10%(FSM10%)、20%(FSM20%)、30%(FSM30%)和40%(FSM40%)的魚粉,在溫棚內(nèi)進(jìn)行為期8周的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):以發(fā)酵豆粕替代20%魚粉處理組(FSM20%)在生長(zhǎng)表現(xiàn)上要顯著優(yōu)于其他處理組(P0.05);在mTOR信號(hào)通路關(guān)鍵基因表達(dá)量上,FSM20%的tor基因和s6k基因的表達(dá)量也顯著上調(diào)(P0.05);在腸道菌群方面,攝食不同替代水平發(fā)酵豆粕對(duì)腸道菌群的組成、多樣性和功能均不造成顯著影響(P0.05)。以上結(jié)果說明以發(fā)酵豆粕替代凡納濱對(duì)蝦飼料中20%的魚粉是較為合理的替代水平,mTOR信號(hào)通路與生長(zhǎng)之間具有密切關(guān)系,是凡納濱對(duì)蝦對(duì)發(fā)酵豆粕替代魚粉響應(yīng)機(jī)制中的重要一環(huán)。4、基于代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)篩選凡納濱對(duì)蝦體內(nèi)對(duì)發(fā)酵豆粕替代魚粉響應(yīng)顯著的信號(hào)通路本實(shí)驗(yàn)選取發(fā)酵豆粕替代魚粉實(shí)驗(yàn)中生長(zhǎng)表現(xiàn)差異較大的FM、FSM20%和FSM40%為研究對(duì)象,分別使用LC-MS和TMT技術(shù)進(jìn)行代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在FM與FSM40%、FM與FSM20%和FSM20%與FSM40%的比較中,分別鑒定到差異代謝產(chǎn)物29種、97種和61種,主要差異代謝產(chǎn)物集中在蛋白質(zhì)消化和吸收、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和癌癥中的中心碳代謝通路;在三個(gè)處理組中,共鑒定蛋白總數(shù)3877個(gè),在FM與FSM40%、FM與FSM20%和FSM20%與FSM40%的比較中,分別發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)蛋白202個(gè)、184個(gè)和179個(gè),主要差異表達(dá)蛋白集中在胰高血糖素、溶酶體和蛋白質(zhì)消化和吸收通路;代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)聯(lián)合分析顯示,蛋白質(zhì)消化和吸收信號(hào)通路在三個(gè)處理組兩兩比較中均發(fā)生顯著變化,說明凡納濱對(duì)蝦的這一信號(hào)通路對(duì)飼料中發(fā)酵豆粕替代魚粉后做出顯著響應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S968.22
【圖文】：

第 1 章 緒論代物響應(yīng)顯著的信號(hào)通路提供了可能。1.3.1 mTOR 信號(hào)通路TOR（Target of rapamycin）最早的研究始于雷帕霉素這一免疫抑制劑在釀酒酵母中的作用，研究人員從釀酒酵母中鑒定到對(duì)雷帕霉素敏感的 TOR1 和 TOR2基因（Heitman 等., 1991）。隨后，在高等哺乳動(dòng)物中鑒定到了作為雷帕霉素物理靶點(diǎn)的 mTOR（Brown 等., 1994; Sabatini 等., 1994; Sabers 等., 1995）。mTOR 可以與多種蛋白相互作用形成至少兩種不同的復(fù)合蛋白結(jié)構(gòu)：mTORC1和mTORC2（圖 1.1）。mTORC1 和 mTORC2 不僅在結(jié)構(gòu)和組成上不同，更重要的不同點(diǎn)在于只有 mTOC1 對(duì)雷帕霉素敏感，且 mTORC1 還對(duì)生長(zhǎng)因子、應(yīng)激、能量和氨基酸等因素做出顯著的響應(yīng)（Laplante 和 Sabatini, 2011）。因此，對(duì) mTOR 信號(hào)通路的研究也主要集中在 mTORC1 上。

圖 1.2 mTOR 信號(hào)通路簡(jiǎn)化示意圖（Laplante 和 Sabatini, 2011）Fig. 1.2. A simplified view of the mTOR pathway (Laplante 和 Sabatini, 2011)由于 mTOR 信號(hào)通路在細(xì)胞生長(zhǎng)和蛋白合成方面的重要作用，越來越多究人員將其作為畜禽或哺乳動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)學(xué)機(jī)制研究的重要環(huán)節(jié)（Jun 等.,014; Wang 等., 2013）。在水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究方面，研究人員發(fā)現(xiàn)通過向飼料中加精氨酸、亮氨酸和色氨酸等氨基酸可以顯著上調(diào)魚類 mTOR 信號(hào)通路關(guān)鍵因的表達(dá)量，進(jìn)一步促進(jìn)魚類的生長(zhǎng)（Liang 等., 2016; Ren 等., 2015; Tang 等013）。到目前為止，還未見飼料中主要營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)凡納濱對(duì)蝦 mTOR 信號(hào)通

應(yīng)機(jī)制中的重要因素。1.3.2 腸道菌群腸道菌群被認(rèn)為是人體非常重要的一個(gè) 器官 ，其個(gè)體數(shù)量可達(dá)到 100 萬億，在數(shù)量上是人體細(xì)胞的十倍，編碼的特有基因是人體基因組的上百倍（Ley等., 2006）。越來越多的證據(jù)表明，腸道菌群在營(yíng)養(yǎng)代謝、病原抗性和免疫系統(tǒng)發(fā)育等發(fā)面起到關(guān)鍵作用（Hooper 和 Gordon, 2001）。尤其是在營(yíng)養(yǎng)代謝方面，人們發(fā)現(xiàn)攝入食物種類的不同可以塑造腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能，而反過來，腸道菌群又可以影響食物的吸收和代謝，決定攝入食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，進(jìn)而影響宿主的生長(zhǎng)發(fā)育（Kau 等., 2011）。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)不良的情況發(fā)生時(shí)，腸道菌群的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，作為病原體感染屏障的功能減弱，同時(shí)免疫系統(tǒng)受營(yíng)養(yǎng)不良的直接影響以及腸道菌群功能的間接影響，對(duì)病原的抵抗力也會(huì)減弱，導(dǎo)致疾病發(fā)生和對(duì)宿主生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響（圖 1.3）。

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本文編號(hào)：2771912