金雀异黄素对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)生长的影响及其机制研究
目前，随着水产养殖业的发展，对水产饲料的需求量大增。由于饲料中的主要原料动物蛋白的价格高且来源有限，大豆蛋白逐步成为首选替代品。大豆蛋白粉中富含大豆异黄酮，弄清大豆异黄酮对鱼类生长的影响对其生产应用十分重要。金雀异黄素(Genistein，4',5,7-三羟基异黄酮)是大豆异黄酮中含量最高、活性最强的一种异黄酮类植物雌激素，化学结构类似于17β-雌二醇(E2)。 本论文以―新吉富‖品系尼罗罗非鱼为实验动物，以含金雀异黄素浓度为0、30、300和3000mg/g的饲料饲喂罗非鱼幼鱼8周，观察了金雀异黄素对罗非鱼生长的影响，并从营养和内分泌两方面初步探讨了金雀异黄素影响罗非鱼生长的作用机制。为科学评价大豆异黄酮对鱼类生长的影响，推广以大豆粉为蛋白源的新型鱼饲料提供重要的理论基础。研究结果表明： 1、以含0～3000mg/g金雀异黄素的饵料饲喂罗非鱼幼鱼8周，30和300μg/g组鱼的终末均重和特定生长率与对照组无显著差异，而3000μg/g组比对照组显著降低。各处理组的摄食率、饲料系数、肝体比、脏体比和鱼体组成成分与对照组相比，没有显著差异。说明低浓度的金雀异黄素对罗非鱼的生长没有影响，而高浓度的金雀异黄素能够抑制罗非鱼的生长。 2、对罗非鱼主要消化酶的研究表明，含300μg/g金雀异黄素的饲料饲喂罗非鱼幼鱼8周后，其胃蛋白酶和肠淀粉酶的活性比对照组显著降低。3000μg/g饲料组罗非鱼胃蛋白酶、胰蛋白酶、肝淀粉酶和肠淀粉酶的活性与对照组相比均显著降低。胃淀粉酶和SOD的活性，各处理组与对照组相比没有显著差异。结果显示较高浓度的金雀异黄素能干扰罗非鱼的蛋白和糖代谢，降低罗非鱼对营养物质的吸收和转化。 3、鱼类的生长主要受下丘脑-垂体-肝脏的GH/IGF-I轴调控，垂体GH合成和分泌受到下丘脑分泌产生的ghrelin、GnRHs、NPY和PACAP等因子的调控。本文以含0～3000mg/g金雀异黄素的饵料饲喂罗非鱼幼鱼8周后，采用RIA分析法和实时定量RT-PCR方法分别检测了血浆中GH和垂体GHmRNA，以及脑中调控垂体GH表达的因子如ghrelin、GnRHs、GnRHRs、NPY、NPYRs、PACAP等的mRNA表达水平。结果表明：随着饲料中金雀异黄素含量的增加，罗非鱼血浆GH水平和垂体GH mRNA表达量逐步降低，而且3000μg/g饲料组比对照组显著降低。这一变化趋势与罗非鱼生长状况相一致，证实了垂体GH在调控罗非鱼生长中的重要作用。对脑中调节垂体 GH表达的主要因子的检测表明，3000μg/g金雀异黄素组鱼脑ghrelin mRNA表达量比对照组显著降低，其对垂体GH合成的促进作用受到抑制。此外，虽然3000μg/g组NPY mRNA表达量显著升高，但其受体基因NPY R1mRNA表达量却显著降低，因此NPY促进垂体合成GH的作用也被抑制。而各处理组中GnRHs、GnRHRs、NPY R2、PACAP mRNA的表达量与对照相比，均没有发生显著变化。说明高浓度金雀异黄素可能通过抑制GH/IGF-I生长轴线上游脑ghrelin、NPY R1的表达，进而降低了GH合成与分泌。 4、GH在脑垂体合成后，经血液循环运送到肝脏，与肝细胞表面的GHR结合，刺激肝细胞释放IGF-I，IGF-I与IGFBP3结合，经内分泌途径作用于靶细胞的IGF-IR，促进细胞的增殖和生长。以含0～3000 mg/g金雀异黄素的饵料饲喂罗非鱼幼鱼8周后，采用RIA分析法和实时定量RT-PCR方法分别检测了血浆中IGF-I和肝脏IGF-I、GHR1、GHR2、IGF-IR、IGFBP3 mRNA水平。结果表明：随着饲料中金雀异黄素含量不断增加，罗非鱼血浆IGF-I水平和IGF-I mRNA表达量逐步降低，而且3000μg/g饲料组IGF-I mRNA表达量比对照组显著降低，这与生长及GH的表现一致。此外，3000μg/g饲料组的肝脏GHR2及IGF-IR mRNA表达量也比对照组显著降低，而肝脏IGFBP3 mRNA表达水平比对照组显著升高。说明金雀异黄素可能通过抑制肝脏GHR2表达造成IGF-I合成的降低，并通过促进IGFBP3的合成使鱼体内具有活性的游离IGF-I水平降低，造成IGF-IR表达的减少，从而抑制了IGF-I介导的GH促生长作用。 综上所述，饵料中含较低浓度的金雀异黄素(0～300μg/g)对罗非鱼的生长无显著影响，高于3000μg/g的金雀异黄素能够显著抑制罗非鱼生长。其作用机理一方面通过抑制罗非鱼胃蛋白酶、胰蛋白酶、肝淀粉酶和肠淀粉酶等主要消化酶的活性，抑制罗非鱼蛋白质和糖的代谢，从而阻遏了罗非鱼对营养物质的消化和吸收；另一方面也通过影响罗非鱼的生长内分泌调控，高浓度金雀异黄素抑制了GH/IGF-I生长轴线上游脑ghrelin、NPY R1的表达，进而降低GH合成与分泌；通过抑制肝脏GHR2、IGF-IR表达和促进IGFBP3表达，造成IGF-I合成的降低和游离IGF-I的减少，从而抑制了IGF-I介导的GH促生长作用。
金雀异黄素;尼罗罗非鱼;生长发育;新型鱼饲料
中国海洋大学
博士
生态学
汝少国;王蔚
2013
中文
S963.14;S965.125
86
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）