发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾生长、血清生化及免疫基因表达的影响

杨景丰, 华雪铭, 郭子好, 刘韬, 孔纯, 冯悦, 王刚

杨景丰, 华雪铭, 郭子好, 刘韬, 孔纯, 冯悦, 王刚. 发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾生长、血清生化及免疫基因表达的影响[J]. 水生生物学报, 2018, 42(4): 719-727. DOI: 10.7541/2018.088
引用本文: 杨景丰, 华雪铭, 郭子好, 刘韬, 孔纯, 冯悦, 王刚. 发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾生长、血清生化及免疫基因表达的影响[J]. 水生生物学报, 2018, 42(4): 719-727. DOI: 10.7541/2018.088
YANG Jing-Feng, HUA Xue-Ming, GUO Zi-Hao, LIU Tao, KONG Chun, FENG Yue, WANG Gang. THE REPLACEMENT OF FISH MEAL AND SOYBEAN MEAL TO FERMENTED SOYBEAN MEAL AND ITS EFFECTS ON THE GROWTH PERFORMANCE, SERUM BIOCHEMICAL INDICES, AND IMMUNE GENE EXPRESSION IN GIANT RIVER PRAWN, MACROBRACHIUM ROSENBERGII[J]. ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA, 2018, 42(4): 719-727. DOI: 10.7541/2018.088
Citation: YANG Jing-Feng, HUA Xue-Ming, GUO Zi-Hao, LIU Tao, KONG Chun, FENG Yue, WANG Gang. THE REPLACEMENT OF FISH MEAL AND SOYBEAN MEAL TO FERMENTED SOYBEAN MEAL AND ITS EFFECTS ON THE GROWTH PERFORMANCE, SERUM BIOCHEMICAL INDICES, AND IMMUNE GENE EXPRESSION IN GIANT RIVER PRAWN, MACROBRACHIUM ROSENBERGII[J]. ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA, 2018, 42(4): 719-727. DOI: 10.7541/2018.088

发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾生长、血清生化及免疫基因表达的影响

基金项目: 上海市科委高校能力建设项目(14320502000); 农业部淡水水产种质资源重点实验室开放课题资助
详细信息
    作者简介:

    杨景丰(1991—), 男, 河北沧州人; 硕士研究生; 研究方向为水产动物营养与饲料。E-mail: 1014299589@qq.com

    通信作者:

    华雪铭(1974—), 女, 副教授, 硕士生导师; 研究方向为水产动物营养与饲料。E-mail: xmhua@shou.edu.cn

  • 中图分类号: S966.12

THE REPLACEMENT OF FISH MEAL AND SOYBEAN MEAL TO FERMENTED SOYBEAN MEAL AND ITS EFFECTS ON THE GROWTH PERFORMANCE, SERUM BIOCHEMICAL INDICES, AND IMMUNE GENE EXPRESSION IN GIANT RIVER PRAWN, MACROBRACHIUM ROSENBERGII

Funds: Supported by Shanghai Science and Technology Committee (14320502000); Key Laboratory of Freshwater Aquatic Genetic Resources
    Corresponding author:
  • 摘要: 为研究发酵豆粕在罗氏沼虾饲料中的适宜用量及替代后可能造成的影响, 以含有30%鱼粉和18%豆粕的饲料为基础饲料(T0组), 分别用2% (T2组)、5% (T5组)、8% (T8组)、15% (T15组)的发酵豆粕等蛋白替代基础饲料中的鱼粉和豆粕(2﹕1), 共配制5种等氮等能的实验饲料。选用初始均重为(0.17±0.02) g的罗氏沼虾在室内水泥池网箱中进行为期64d的养殖实验。结果显示, 发酵豆粕对鱼粉和豆粕的替代量影响罗氏沼虾的生长、血清生化及免疫基因表达。随着发酵豆粕添加量的增加, 增重率和特定生长率呈先升后降的趋势, 都以T8组最高。血清中丙二醛含量、超氧化物歧化酶活力随发酵豆粕添加量的增加均呈先升后降的趋势, 各替代组丙二醛含量均显著高于对照组(P<0.05); 血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶活性和总蛋白含量呈先下降后上升的趋势, 且替代组不同程度低于对照组; T15组Toll受体、NF-κBHSP70转录水平表达量显著高于其他各组(P<0.05)。以上结果表明用不同水平的发酵豆粕替代鱼粉和豆粕, 显著影响罗氏沼虾的生长性能、抗氧化能力及免疫机能; 在实验条件下, 罗氏沼虾饲料中的发酵豆粕最佳使用量为8%。
    Abstract: An experiment was conducted to investigate the effects of replacing fish meal (FM) and soybean meal (SBM) by fermented soybean meal (FSBM) on growth performance, serum biochemical indices, and immune genes in giant river prawn, Macrobrachium rosenbergii, and to find a suitable proportion of FSBM to replace FM in diets. Five isonitrogenous and isoenergetic diets were formulated for giant river prawn, among which a basal diet (T0) containing 30% FM and 18% SBM was treated as the control group, and the FM and SBM (2﹕1) in the basal diets replaced by 2% (T2), 5% (T5), 8% (T8) and 15% (T15) of FSBM respectively were treated as experimental diets. Giant river prawns with initial average body weight of (0.17±0.02) g were cultured for 64 days in indoor net cages at a cement tank. Results showed that with increasing FSBM supplemental level, the growth rate and specific growth rate increased firstly and then decreased, and the highest value was found in group T8. Serum superoxide dismutase activity and malondialdehyde content firstly increased and then decreased. MDA of all experimental groups was higher than that of the control group. Serum aspartate transaminase, alanine aminotransferase activity and total protein content had decreasing trend followed by an increasing trend, and the values in all experimental groups were lower than the control group. Gills Toll receptor mRNA and NF-κB mRNA expression levels and hepatopancreas heat shock protein mRNA relative expression levels in group T15 were the highest among all groups. All these results indicated that the replacement of FM and SBM with FSBM would affect growth, antioxidant ability and immunity, and the optimum amount of FSBM was 8% in the diets in this experiment.
  • 鱼类早期资源指精卵结合至早期稚鱼阶段, 是鱼类个体生活史的开端[1]。通过对鱼类早期资源的研究, 可以了解鱼类的繁殖活动、产卵场位置分布和繁殖时间等早期生活史特征[1]。同时, 早期资源也是影响种群数量变化的主要原因之一[2]。然而, 捕捞、水利工程建设和江湖阻隔等人类活动造成了鱼类早期资源的急剧减少[3, 4]。例如, Sanches等[5]研究结果显示, 水利工程导致巴拉那河的鱼苗密度有显著变化。过度捕捞造成地中海沿海区域鱼类的产卵活动明显减少[6]

    长江中游是多种鱼类的产卵场和栖息地。刘明典等[7]2014—2015年在宜昌江段调查到27种鱼类卵苗。李世健等[8]在监利江段调查到51种鱼类的鱼卵和仔稚鱼。黎明政等[9]在武穴江段调查到27种鱼类的卵苗。同时, 长江中游也是重要经济鱼类四大家鱼的主要产卵场之一。20世纪60年代, 长江中游四大家鱼的产卵场有25处, 产卵量占长江总量的四分之三。其中, 宜昌江段是四大家鱼产卵规模最大的产卵场, 平均鱼卵径流量可达119.48×108粒, 占长江干流总量的9.7%[10]。20世纪80年代, 在葛洲坝修建之后, 长江中游宜昌至城陵矶江段仍有11处四大家鱼产卵场, 产卵规模为11.14×108粒, 占长江干流总规模的25.8%[11]。但是, 在三峡水库蓄水之后, 长江中游四大家鱼的繁殖活动受到了不利的影响[12]。同时, 过度捕捞, 尤其是对仔幼鱼的捕捞, 造成了鱼类资源的急剧减少[13]。此外, 三峡水库蓄水之后造成长江中游宜昌江段四大家鱼产卵时间推迟约20d, 监利江段宜昌江段四大家鱼的产卵规模减少约75%[14]。为了有效地开展长江鱼类资源的保护工作, 有必要掌握长江中游鱼类早期资源的现状及其变化规律。

    本研究通过在宜都断面开展产漂流性卵鱼类早期资源调查, 了解宜昌江段产漂流性卵鱼类的繁殖情况; 结合历史资料, 分析四大家鱼及其他鱼类的繁殖规模和时间变化; 分析水文因子对产漂流性卵鱼类优势种类繁殖的影响; 为长江中游鱼类早期资源保护工作的开展提供科学依据。

    2017年5月12日至7月25日和2018年5月10日至7月24日, 在葛洲坝下游宜都市清江河口上约1.5—3.0 km处设置采样断面(112°26′E, 30°24′N)(图 1)。采用产漂流性卵鱼类早期资源的调查方法。采样网具包括弶网和圆锥网, 采集方法参照曹文宣等[1]和黎明政等[14]的方法。弶网用于每日采样, 记录种类和数量。圆锥网用于采集断面数据, 计算断面系数, 每年采集一次。弶网网口呈半圆形, 网口直径1 m, 网目尺寸500 μm, 网口面积0.393 m2, 网长2 m。网后部连接集苗箱, 集苗箱长40 cm, 宽和高均为30 cm, 上部敞口, 用于收集鱼卵和仔鱼。弶网采集在每日上午和下午各一次, 采集时间为7:30—9:00和16:30—18:00, 每次采集持续30—60min。同时, 测量采样点水温、透明度、流速等环境参数, 水位和流量数据来自于全国水雨情网站(http://xxfb.mwr.cn/)。圆锥网用于断面定量采样。网口呈圆形, 网口直径0.5 m, 网口面积0.196 m2, 网长2 m, 网目尺寸500 μm。圆锥网设置在断面左岸近岸点、左岸至江中心1/2处、江中心、江中心至右岸1/2处以及右岸近岸处5个采样点, 每个采样点设置表层、中层和底层3个采样水层(表层、中层和底层距水面的距离分别占水深的20%、50%和80%), 每个水层采集15min。

    图  1  2017年和2018年长江中游宜都断面鱼类早期资源采样图
    Figure  1.  Samling map of fish eggs and larvae in the Yidu section of the Yangtze River in 2017 and 2018

    鱼卵按照卵膜性质(漂流性、黏性和浮性)分类, 并依据卵径大小、胚体长等标准将大小不同的鱼卵区分培养, 培养水温维持在20—25℃, 直至孵出发育至分类特征明显的阶段, 按照形态、色素分布、肌节数目等进行种类鉴定, 具体方法参照曹文宣等[1]; 仔鱼通过显微镜观察进行种类鉴定, 之后样本用95%的乙醇保存。形态观测不能确定种类的样本用95%的乙醇固定保存在−20℃冰箱, 带回分子实验室, 通过线粒体DNA细胞色素b基因进行种类鉴定, 具体实验方法参照Xiao等[15]的方法进行。

    产卵规模计算  鱼卵和仔鱼通过断面径流量的估算方法参照易伯鲁等[10]、黎明政等[14]和母红霞等[16]的方法进行, 具体计算公式如下:

    $A = M + M'\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad$

    $M = \sum\nolimits_{i = 1}^n {{T_i}} {D_i}{Q_i}C\qquad\qquad\qquad\qquad\quad$

    $\begin{aligned}{M' } =& \sum\limits_{i = 1}^{n - 1} {T_{\left( {i,i + 1} \right)}'} \times C \times \left[ {\left( {{Q_i} + {Q_{i + 1}}} \right)/2} \right] \times \;\;\;\\& \left[ {\left( {{D_i} + {D_{i + 1}}} \right)/2} \right]\end{aligned}$

    ${D_{{i}}} = {N_i}/\left( {S\;{V_i}\;{T_i}} \right)\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\;\;$

    $\;C = \left( {\sum\limits_{{{j}} = 1}^m {{D_j}} } \right)/\left( {m\;{D_r}} \right)\qquad\qquad\qquad\qquad$

    式中, A为整个采样期内流经采集点江段面的鱼卵、仔鱼总流量; M为所有定时采集时间内鱼卵、仔鱼流量之和; M'为前后两次相邻采集之间非采集时间内计算出的鱼卵、仔鱼流量之和; i为某一特定的常规采样; i+1为第i次采样之后的一次采样; Qi为第i次采样时流经采样断面的水流量(m3/s); Di 为第i次采样时流经采样断面的仔鱼和鱼卵密度(ind./m3); C 为采样断面上的鱼卵和仔鱼的分布系数; T (i,i+1) 为第i次采样和第i+1次采样之间的时间间隔; Ni为第i次采样中采集到的鱼卵和仔鱼数量; S为网口面积(m2); Vi为第i次采样中网口的水流速(m/s); Ti为第i次采样的持续时间(s); Dj为断面采样每个采样点的鱼卵和仔鱼密度(ind./m3); j为第j个断面采样位点; m为断面采样的采样点数量; Dr为断面采样中流经靠近右岸的采样点表层的鱼卵和仔鱼密度(ind./m3)。

    确定产漂流性卵鱼类优势种类  物种优势度利用Pinkas相对重要性指数(IRI, Index of relative abundance)[17]确定, 计算公式如下:

    $IRI = \left( {N{\text{%}} + W{\text{%}} } \right) \times F{\text{%}} $

    式中, N为某一种类鱼卵数量占采获鱼卵总数量的百分比; W为某种鱼卵生物量比例; F为某一种类出现的次数占调查总次数的百分比。由于鱼卵、鱼苗很小, 生物量难以确定, 因此只考虑数量这一因素。将IRI大于1000的种类定义为优势种。

    四大家鱼产卵场位置推算  四大家鱼产卵场位置的计算公式如下:

    $L = V \times T$

    式中, L为四大家鱼卵、苗的漂流距离(m); V为调查江段水流速度(m/s); T为胚胎发育所需要的时间(s)。其中, 四大家鱼胚胎发育所需要的时间参照易伯鲁等[18]

    繁殖活动的水文条件分析  根据相关研究文献资料, 近些年一段断面所采集的仔鱼大多来源于三峡大坝以上江段, 鱼卵来自三峡大坝下游产卵场[14, 19]。因此,鱼类繁殖水文因子影响分析仅针对通过鱼卵鉴定的产漂流性卵鱼类的优势种类。首先, 对物种的密度及水文因子数据进行除趋势对应分析(Detrended correspondence analysis, DCA), 根据每个轴的梯度长度(Lengths of gradient, LGA)选择适合的分析方法。当LGA<3时, 采用冗余分析(Redundancy Analysis, RDA); 当LGA>4时, 采用典型对应分析(Canonical Correlation Analysis, CCA); 当4>LGA>3时, 两种分析方法皆可[20]。DCA分析结果轴梯度长度为1.8, 故本研究利用冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)分析鱼卵密度与环境因子(水温、流量、流量日变化、透明度)之间的相关关系。

    DCA和RDA分析利用Canoco 5.0[21]软件完成, 其余数据分析与作图用Excel 2010软件中完成。

    2017年和2018年共采集鱼卵21120粒和仔鱼2123尾。物种鉴定结果显示, 鱼卵和仔鱼共5目9科37种。其中, 鲤科(Cyprinidae) 23种, 鳅科(Cobitidae) 5种, 鲿科(Bagridae)及科(Sisoridae)各2种, 银鱼科(Salangidae)、平鳍鳅科(Homalopteridae)、鱵科(Hemiramphidae)、鮨科(Serranidae)和鰕虎鱼科(Gobiidae)各1种, 鲤科鱼类资源数量为20788粒, 占总数量的89.44%,其中鲌亚科为优势类群, 占鲤科鱼类总数量的39.45%。根据卵的性质, 漂流性卵24种, 黏性卵5种, 浮性卵1种, 沉性卵7种(表 1)。

    表  1  2017年和2018年调查期间宜都断面鱼类早期资源种类组成
    Table  1.  Species composition of eggs and larvae in the Yidu section in 2017 and 2018
    目Order 科Family种Species卵类型Type of egg卵Eggs苗Larvae目Order 科Family种Species卵类型Type of egg卵Eggs苗Larvae
    鲑形目Salmoniforme
    银鱼科Salangidae
    太湖新银鱼Neosalanx taihuensis沉性+圆筒吻Rhinogobio cylindricus漂流性++
    鲤形目Cypriniformes
    鲤科Cyprinidae
    青鱼Mylopharyngodon piceus漂流性++蛇Saurogobio dabryi漂流性++
    草鱼Ctenopharyngodon idellus漂流性++光唇蛇Saurogobio gymnocheilus漂流性+
    赤眼鳟Squaliobarbus curriculus漂流性++宜昌鳅鮀Gobiobotia filifer漂流性+
    Elopichthys bambusa漂流性++Cyprinus capio黏性+
    飘鱼Pseudolaubuca sinensis黏性+Carassius auratus黏性+
    寡鳞飘鱼Pseudolaubuca engraulis漂流性++平鳍鳅科Homalopteridae犁头鳅Lepturichthys fimbriata漂流性++
    贝氏䱗Hemiculter bleekeri漂流性++鳅科Cobitidae花斑副沙鳅Parabotia fasciata漂流性++
    翘嘴鲌Culter alburnus黏性++武昌副沙鳅Parabotia banarescui漂流性+
    Parabramis pekinensis漂流性++紫薄鳅Leptobotia taeniops漂流性+
    银鲴Xenocypris argentea漂流性++红唇薄鳅Leptobotia rubrilabris漂流性+
    黄尾鲴Xenocypris davidi黏性+鲇形目Siluriformes
    鲿科Bagridae
    瓦氏黄颡鱼Pelteobagrus vachelli沉性+
    似鳊Pseudobrama simoni漂流性+光泽黄颡鱼Pelteobaggrus nitidus沉性+
    Hypophthalmichthys nobilis漂流性++科Sisoridae中华纹胸Glyptothorax sinensis沉性+
    Hypophthalmichthys molitrix漂流性++福建纹胸Glyptothorax fukiensis沉性+
    银Squalidus argentatus漂流性++颌针鱼目Beloniformes
    鱵科Hemiramphidae
    间下鱵Hyporhamphus intermedius沉性+
    铜鱼Coreius heterodon漂流性++鲈形目Perciformes
    鮨科Serranidae
    Siniperca chuatsi浮性++
    吻Rhinogobio typus漂流性+鰕虎鱼科Gobiidae子陵吻鰕虎鱼Rhinogobius giurinus沉性+
    注: “+”代表可采集到Note: “+” means can be collected
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    2017年和2018年采集到鱼卵28种, 有青鱼(Mylopharyngodon piceus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)、贝氏䱗(Hemiculter bleekeri)、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和银(Squalidus argentatus)等种类。采集到仔鱼27种, 有太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)、寡鳞飘鱼(Pseudolanbuca engraulis)、贝氏䱗、间下鱵(Hyporhamphus intermedius)和子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)等种类。

    2017年, 采集鱼卵10572粒, 仔鱼1221尾, 其中四大家鱼卵3172粒, 贝氏䱗卵2725粒, 分别占卵总数量的30.0%、25.8%; 仔鱼以贝氏䱗和寡鳞飘鱼为主, 分别占比54.3%、24.4%。2018年共采集鱼卵10548粒, 仔鱼902尾, 其中四大家鱼卵4249粒, 贝氏䱗卵2448粒, 分别占卵总数量的40.3%和23.2%; 仔鱼以子陵吻鰕虎鱼、寡鳞飘鱼和贝氏䱗为主, 分别占比22.7%、19.3%和17.7%。根据2017年和2018年采集卵和仔鱼数量分析, 宜都断面鱼卵优势种为四大家鱼(IRI=1433)和贝氏䱗(IRI=1319); 仔鱼优势种为贝氏䱗(IRI=1259)和寡鳞飘鱼(IRI=1169)。

    2017年5月采集鱼卵以银和飘鱼为主, 占当月总卵数的27.13%和19.38%, 6月四大家鱼和贝氏䱗成为主要种类, 数量占比分别为38.89%和26.12%。在7月四大家鱼数量占比下降至18.50%, 而贝氏䱗上升至43.24%。2018年稍有不同, 四大家鱼数量百分比自5月的55.38%逐渐下降至7月的15.04%, 贝氏䱗相对比例依旧在6月达到最高, 占当月数量的42.77%, 7月保持稳定, 占当月数量的41.00%。2017年和2018年调查期间, 飘鱼和银所占数量比自5月至7月逐渐减少, 而花斑副沙鳅和鳊则相反, 自5月比例逐渐上升。2017年四大家鱼的产卵时间是从5月14日到7月2日。2018年则是从5月10日至7月5日。

    仔鱼5月采集较少, 2017年5月仅采集仔鱼5尾, 分别为间下鱵、光泽黄颡鱼和光唇蛇, 2018年5月采集仔鱼16尾, 分别为太湖新银鱼、寡鳞飘鱼和贝氏䱗。仔鱼采集数量主要在6月和7月。2017年和2018年采集结果显示, 仔鱼中贝氏䱗和寡鳞飘鱼为优势种类(图 2)。

    图  2  2017年和2018年宜都断面主要类群鱼卵(a)、仔鱼(b)的相对丰度
    Figure  2.  Abundance percentage of eggs (a) and larvae (b) of dominant species in the Yidu section in 2017 and 2018

    2017年, 通过宜都断面的鱼卵径流量为124.45×108粒, 鱼卵中四大家鱼径流量为36.13×108粒, 占总径流量的29.03%; 贝氏䱗径流量为19.96×108粒, 占总径流量的16.04%。2018年通过宜都断面的鱼卵径流量为101.07×108粒, 鱼卵中四大家鱼径流量为35.20×108粒, 占总径流量的34.83%; 贝氏䱗的鱼卵径流量为19.17×108粒, 占总径流量的18.97%。

    2017年通过宜都断面的仔鱼径流量为16.43×108尾, 寡鳞飘鱼和贝氏䱗径流量分别为5.89×108尾和2.91×108尾, 占仔鱼总径流量的35.87%和17.72%。四大家鱼的总径流量为4.12×108尾, 占仔鱼总径流量的25.07%。2018年通过宜都断面的仔鱼径流量为8.29×108尾, 寡鳞飘鱼和贝氏䱗分别为0.97×108尾和1.22×108尾, 占仔鱼总径流量的11.72%和14.70%。四大家鱼的总径流量为0.11×108尾, 占仔鱼总径流量的1.32%。

    通过对采集到的四大家鱼卵发育期的观测, 0.14%处于128细胞期前, 95.31%处于桑椹期至眼囊期, 4.55%处于尾芽期至心脏搏动期, 距受精1—33h。其中, 65.76%的四大家鱼卵处于原肠早期至原肠晚期, 距受精7—13h。四大家鱼仔鱼均处于鳔雏形期和鳔一室期, 距受精98—146h。根据鱼卵和仔鱼的发育期以及流速分析, 四大家鱼鱼卵来源于宜都断面2.4 km以上的江段。产卵场位置主要分布在葛洲坝下至庙咀、胭脂坝至云池江段。四大家鱼仔鱼应来源于三峡大坝以上江段(图 3)。

    图  3  长江中游宜昌江段四大家鱼产卵场位置
    Figure  3.  Spawning grounds of the four major Chinese carps in the Yichang reach in the middle Yangtze River

    2017年最小流量在7月4日, 为6920 m3/s, 最大流量在7月11日, 为30200 m3/s。整个调查期间, 水温介于18.5—26.0℃, 5月12日达到18℃以上, 7月20日达到24℃以上。2017年出现4次产卵高峰, 分别在6月10日、6月11日、6月18日和7月10日。高峰期产卵规模总计为60.7×108粒, 占2017年总产卵规模的48.7%。

    2018年6月12日流量最小, 为10200 m3/s, 最大流量在7月14日, 为43800 m3/s。整个调查期间, 水温为18.5—25.2℃, 5月10日达到18℃以上, 7月2日达到24℃以上。2018年出现2次显著的产卵高峰, 分别为5月19日和6月24日, 产卵规模共为35.9×108粒, 占2018年采集鱼卵总规模的35.5%(图 4)。

    图  4  2017年(a)和2018年(b)调查期间宜都断面鱼卵日密度变化图
    Figure  4.  Discharge and eggs density drifting through the Yidu section in 2017 (a) and 2018 (b)

    应用RDA分析方法, 对鱼卵漂流密度与水文因子的关系进行分析。在前2个排序轴上, 物种与水文因子的相关性为0.426和0.345, 第一排序轴和第二排序轴的累积贡献率为92.83%。RDA分析结果显示, 四大家鱼卵总密度和花斑副沙鳅卵密度受流量日变化和流量影响较大; 贝氏䱗鱼卵密度受流量影响较大; 鳊鱼卵密度受水温影响较大; 银鱼卵密度主要受透明度影响(图 5)。

    图  5  2017年和2018年宜都断面水文因子对漂流性卵密度的影响
    Figure  5.  Effects of hydrological factors on the density of the drifting eggs in the Yidu section in 2017 and 2018

    本研究结果显示, 2017年和2018年5—7月通过长江中游宜都断面的鱼类早期资源较丰富。已有的研究结果显示, 母红霞[22]发现2009年和2010年5—7月通过宜都断面鱼卵径流量分别为57.26×108粒和64.45×108粒, 年均60.86×108粒。与2009年和2010年同比, 2017年和2018年通过宜都断面的鱼卵径流量明显增加, 年均径流量增加了85.3%。其中, 宜昌江段四大家鱼的产卵规模明显增大。2005—2012年5—7月通过宜都断面四大家鱼鱼卵径流量为(0.03—5.85)×108粒, 年均2.49×108[14], 而2017年和2018年四大家鱼卵年均35.67×108粒, 同比增加了13倍, 达到了20世纪80年代的水平[10, 11]。鱼卵径流量增加的主要原因可能有2个。第一, 2009年起, 原农业部在长江中游开展较大规模的四大家鱼亲鱼放流, 增加了繁殖群体数量[7, 23]。第二, 2011年三峡工程开始生态调度试验, 在一定程度上促进了鱼类的繁殖活动。徐薇等[24]的研究结果显示, 2012年三峡水库试验性生态调度期间长江中游沙市江段鱼卵总径流量和家鱼卵径流量均出现高峰, 繁殖种类明显增加。周雪等[25]的研究结果显示, 2013—2017年三峡水库生态调度造成长江中游监利江段涨水持续时间达到4d及以上, 期间四大家鱼的卵苗量较大, 占年总量的45%以上。

    在三峡水库蓄水运行之后, 长江中游四大家鱼的产卵时间推迟。在三峡水库蓄水之前, 长江中游宜昌江段四大家鱼产卵时间从4月中下旬开始[10]。在蓄水后, 2005—2012年宜昌江段四大家鱼的产卵时间推迟到5月8日至5月28日, 平均推迟了21.8d, 导致产卵时间推迟的主要原因是下泄水温滞后, 到达18℃的时间推迟[14]。与2005—2012年相比, 2017年和2018年宜昌江段四大家鱼产卵时间没有明显变化, 产卵场位置也没有明显变化。因此, 本研究的结果表明, 在三峡水库蓄水运行之后, 长江中游四大家鱼产卵场的环境条件可能已经趋于稳定。如果亲本增加, 宜昌江段产卵场依然可以满足其完成繁殖活动, 产生较大规模的鱼卵和仔鱼。

    本研究结果还显示, 2017年和2018年5—7月有一定规模的仔鱼通过长江中游宜都断面, 其中四大家鱼的仔鱼均来源于三峡大坝以上江段。《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》认为, 在三峡水库蓄水之后, 长江上游涪陵以下的8个四大家鱼产卵场将消失, 产卵场将上移。根据母红霞[22]、王红丽等[26]、Li等[14]和马琴[27]在三峡水库库区的鱼类早期资源调查结果显示, 涪陵以下江段仍有产卵规模较小的四大家鱼的产卵场。2005—2012年, 通过宜都断面四大家鱼仔鱼径流量年均值为4.65×108[14]。2013年和2014年分别为1.52×108尾和1.27×108[27]。与2005—2014年相比, 2017年和2018年没有明显的变化。研究结果表明, 三峡水库库区内在一定水文条件下仍具备四大家鱼繁殖的条件, 且可以通过三峡大坝进入长江中游, 可以为长江中游鱼类资源提供一定的补充。

    本研究结果显示, 四大家鱼、贝氏䱗和花斑副沙鳅等种类的产卵规模与流量和流量日变化有着密切的关系。鱼类的繁殖活动受外界环境因子的影响[28]。已有的研究提出“最佳环境窗口”假说, 认为每个物种都有特定的环境条件需求, 以满足繁殖活动和保证产生最多的后代[2931]。Li等[32]的研究结果显示, 四大家鱼的产卵活动需要18—24℃的水温和0.55 m/d的水位涨幅。Wang等[12]也发现, 四大家鱼的仔鱼丰度与流量增加持续时间显著相关。因此, 水温应该是四大家鱼等产漂流性卵鱼类的繁殖限制条件, 达到了一定水温鱼类才能开始繁殖活动[10, 33]。流量等则是刺激鱼类繁殖和促进繁殖活动的重要环境条件[10, 34]

    鱼类早期资源减少导致种群补充量减少[35, 36], 是造成长江鱼类资源急剧减少的主要原因之一[1, 37]。Ma等[38]的研究结果显示, 长江中游对于通江湖泊中鱼类早期资源的补充, 维持鱼类多样性有重要意义。为了长江鱼类资源保护, 2019年农业农村部、财政部和人力资源社会保障部联合印发《长江流域重点水域禁捕和建立补偿制度实施方案》, 长江禁渔已经逐步实施, 2021年长江将全面禁渔。这一措施将消除捕捞对鱼类资源的影响, 尤其是对湖区等仔幼鱼资源的影响, 能够显著提高鱼类早期生活史阶段的存活率, 增加种群的补充量。长江鱼类的早期生活史阶段还面临着栖息地减少的问题。长江中下游的湖泊和河漫滩原本是仔幼鱼的主要栖息地。但是, 长江中下游的通江湖泊仅剩石臼湖、洞庭湖和鄱阳湖, 其余湖泊都已经被阻隔, 仔幼鱼无法进入湖泊生长, 其栖息地功能已经完全丧失。Liu等[39]的研究结果显示, 长江中下游江湖连通性减少已经严重影响了鱼类多样性。同时, 港口建设、防洪护坡和城市景观等建设破坏了河漫滩的自然环境条件, 减少了仔幼鱼的栖息地[40, 41]。因此, 为了更加有效地开展鱼类资源保护, 结合本研究结果, 还建议通过恢复江湖连通、灌江纳苗, 以及维持河漫滩自然环境条件, 增加仔幼鱼的栖息地面积; 开展重要经济鱼类亲本放流, 增加繁殖群体规模; 开展生态调度, 促进繁殖活动。

    致谢:

    感谢中国科学院水生生物研究所胡华明、李文静、杨萍、张文武和张晨在样本采集、数据处理上给予的帮助!

  • 图  1   不同饲料组罗氏沼虾Toll受体mRNA在鳃中的相对表达量

    图中相同或无小写字母表示差异不显著(P>0.05), 不同小写字母表示差异显著(P<0.05); 下图同

    Figure  1.   Toll receptor mRNA expression levels in gills of shrimp fed with different diets

    Values with the same small letter superscripts or none superscripts mean no significant difference (P>0.05), while different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same applies below

    图  2   不同饲料组罗氏沼虾NF-κB mRNA在鳃中的相对表达量

    Figure  2.   NF-κB mRNA expression levels in gills of shrimp fed with different diets

    图  3   不同饲料组罗氏沼虾HSP70 mRNA在肝胰腺中的相对表达量

    Figure  3.   HSP70 mRNA expression levels in hepatopancreas of shrimp fed with different diets

    表  1   饲料组成和营养水平(%, 风干样品)

    Table  1   Composition and nutrient levels of diets (%, air dry basis)

    项目Item 饲料Diet
    T0 T2 T5 T8 T15
    秘鲁鱼粉Peru fish meal 30.00 28.80 27.00 25.50 21.50
    玉米蛋白粉Corn gluten meal 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
    豆粕Soybean meal 18.00 17.64 17.10 16.65 15.45
    发酵豆粕Fermented soybean meal 0.00 2.00 5.00 8.00 15.00
    花生粕Peanut meal 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00
    肉粉Meat meal 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00
    面粉Wheat flour 25.10 24.66 24.00 22.95 20.80
    复合多矿1Mineral premix 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70
    复合多维2Vitamin premix 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80
    乌贼膏Squid meal 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
    鱼油Fish oil 1.20 1.20 1.20 1.20 1.40
    磷脂粉Phospholipid meal 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
    蛋氨酸Met 0.30 0.30 0.30 0.30 0.35
    赖氨酸Lys 0.70 0.70 0.70 0.70 0.80
    苏氨酸Thr 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
    合计Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
    营养水平Nutrient levels
    粗蛋白Crude protein 43.29 43.26 43.23 43.38 43.40
    粗脂肪Crude fat 7.07 7.02 6.94 6.88 6.89
    粗灰分Ash 9.12 9.03 9.04 8.97 8.90
    水分Moisture 10.73 11.31 10.85 10.37 11.40
    蛋氨酸Met 1.11 1.10 1.08 1.07 1.09
    赖氨酸Lys 3.20 3.19 3.16 3.15 3.21
    苏氨酸Thr 1.77 1.77 1.77 1.78 1.77
    注: 1. 每千克矿物质预混料含有mineral premix content per kg: Ca 10.5 g, K 90 g, Mg 12 g, Fe 1.0 g, Cu 3.0 g, Zn 10 g, M n 3.8 g, Co 0.8 g, Se 20 mg; 2. 每千克维生素预混料含有vitamin premix content per kg: VA 8000000 IU, VD 2000000 IU, VE 50 g, VK 10 g, VB1 5 g, VB2 15 g, VB6 8 g, VB12 0.02 g, 烟酰胺nicotinamide 40 g, D-泛酸钙calcium D-pantothenate 25 g, 叶酸folic acid 2.5 g, 生物素biotin 0.08 g, 肌醇inositol 100 g
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    表  2   qRT-PCR引物序列

    Table  2   Primers sequence for qRT-PCR

    引物名称
    Primer name
    GenBank登录号
    GenBank accession No.
    引物序列
    Primer sequence (5′—3′)
    引物类型
    Primer type
    Toll receptor JF895474.1 TCTACGACCGCAACGAGC Forward
    CGGAGTGGGAGTGAACAG Reverse
    HSP70 HG001455.1 CTCTGCCCAAGCAAGTAT Forward
    GAATCTGTGCCTTATCCA Reverse
    NF-κB KR827675.1 GTGGCTCACTTACGACTC Forward
    AAGGTCCATACTCTTTGC Reverse
    β-actin AF221096.1 GTGCGTGACATCAAGGAA Forward
    TTGTAGGTGGTCTCGTGAAT Reverse
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    表  3   发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾生长性能的影响

    Table  3   Effects of replacement of FM and SBM by FSBM on growth indices of Macrobrachium rosenbergii

    组别Group 成活率SR (%) 增重率WGR (%) 特定生长率SGR (%/d) 饲料系数FCR
    T0 90.00±3.33 2290.58±60.58c 4.90±0.03b 1.12±0.13
    T2 93.34±6.67 2050.53±45.27ab 4.78±0.02a 1.18±0.05
    T5 95.83±6.51 2195.30±169.19bc 4.89±0.11b 1.21±0.21
    T8 87.50±0.83 2299.44±38.34c 4.96±0.02b 1.17±0.04
    T15 89.17±1.67 2024.71±4.71a 4.78±0.01a 1.33±0.09
    注: 同列数据肩标相同或无小写字母表示差异不显著(P>0.05), 不同小写字母表示差异显著(P<0.05); 下表同 Note: Values with the same small letter superscripts or none letter superscripts in the same row mean no significant difference (P>0.05), while different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same applies below
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    表  4   发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾血清抗氧化指标的影响

    Table  4   Effects of replacement of FM and SBM by FSBM on antioxidant indices in serum of Macrobrachium rosenbergii

    组别Group 超氧化物歧化酶SOD (U/mL) 丙二醛MDA (nmol/mL)
    T0 343.45±7.09b 40.63±0.31a
    T2 357.62±12.70b 90.61±0.86c
    T5 399.58±13.28c 98.21±2.34d
    T8 399.91±9.08c 94.05±1.06c
    T15 312.24±10.36a 78.09±1.85b
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    表  5   发酵豆粕替代鱼粉和豆粕对罗氏沼虾血清生化指标的影响

    Table  5   Effects of replacement of FM and SBM by FSBM on biochemical indices in serum of Macrobrachium rosenbergii

    组别Group 谷草转氨酶AST (U/L) 谷丙转氨酶ALT (U/L) 白蛋白ALB (g/L) 总蛋白TP (g/L)
    T0 74.95±3.11c 68.55±7.01c 11.75±0.21 100.05±1.48b
    T2 67.60±1.20c 42.23±1.10b 12.13±1.31 97.55±6.01b
    T5 54.33±1.59b 37.58±2.15b 11.93±0.57 88.40±2.34a
    T8 12.10±0.99a 29.30±3.84a 13.00±1.56 88.78±1.78a
    T15 49.42±6.78b 37.53±4.48b 12.63±2.55 94.98±3.06ab
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-20
  • 修回日期:  2018-02-18
  • 网络出版日期:  2018-05-15
  • 发布日期:  2018-06-30

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