2019, Vol. 43
文章信息
- 代明允, 任纪龙, 费凡, 魏平平, 马贺, 高东奎, 宋昌斌, 喻胜, 刘鹰. 2019.
- DAI Ming-yun, REN Ji-long, FEI Fan, WEI Ping-ping, MA He, GAO Dong-kui, SONG Chang-bin, YU Sheng, LIU Ying. 2019.
- LED光色对欧洲舌齿鲈幼鱼抗氧化能力和消化能力的影响
- Effects of LED light color on antioxidant capacity and digestibility of sea bass (Dicentrarchus labrax) juveniles
- 海洋科学, 43(4): 16-21
- Marine Sciences, 43(4): 16-21.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20180903004
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文章历史
- 收稿日期：2018-09-03
- 修回日期：2018-12-12
2. 青岛海洋科学与技术国家实验室, 山东 青岛 266200;
3. 辽宁省水产设施养殖与装备工程研究中心, 辽宁 大连 116023;
4. 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083;
5. 深圳市超频三科技股份有限公司, 广东 深圳 518000
2. Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao), Qingdao 266200, China;
3. Liaoning Aquacultural Engineering Research and Development Center, Dalian 116023, China;
4. China Academy of Sciences, Institute of Semiconductors, Beijing 100083, China;
5. Shenzhen Fluence Technology PLC, Shenzhen 518000, China
欧洲舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)又名欧鲈, 属鲈形目(Perciformes)、狼鲈科(Moronidae)、舌齿鲈属(Dicentrarchus)[1]。欧洲舌齿鲈是地中海地区水产养殖的重要物种, 占鱼类总产量的20%左右[2]。欧洲舌齿鲈适用于工厂化养殖, 是一种经济价值很高的鱼类[3]。2010年中国引入欧洲舌齿鲈并进行了人工繁育的初步研究[4], 并逐渐开始养殖。目前, 国外对于欧洲舌齿鲈的研究更多集中在生长、免疫和营养等方面[5-7], 而关于光照对养殖欧洲舌齿鲈影响的研究很少。
光照对于鱼类是一种复杂的外部生态因素, 包括光色、光周期和光强。光强和光周期对鱼类的生长、发育、繁殖起到间接或直接的影响[8], 光色会对鱼类生长产生刺激, 不同光色条件对不同鱼类的代谢、摄食和活动产生影响也不尽相同[9]。目前研究表明:红光有利于鱼类生长, 蓝光会导致鱼的急性应激反应, 采用红光(605 nm, 150 l×, 12L: 12D)下养殖虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)可以有效提高虹鳟鱼的生长速度[10], 而在绿光下养殖金鱼(Carassius auratus)的SOD和CAT活力要比白光下低[11]。
由于工厂化循环水养殖是一种全要素受控养殖, 开展光色对欧洲舌齿鲈影响的研究对于提高欧洲舌齿鲈工厂化循环水养殖的效能意义重大。作者研究了在人工养殖条件下, 红色(λ625-630nm)、绿色(λ525-530nm)、白色(λ400-780nm)、黄色(λ590-595nm)、蓝色(λ450-455nm)5种光色对欧洲舌齿鲈幼鱼抗氧化能力和消化能力的影响, 确定出适于欧洲舌齿鲈幼鱼健康的光色环境, 以期为中国的欧洲舌齿鲈工厂化养殖提供借鉴和参考。
1 材料和方法 1.1 实验材料实验用鱼来自大连海洋大学水产设施养殖与装备工程技术研究中心实验室的循环水实验系统, 从中挑选体质优良、大小均匀, 平均体质量(29.91±0.39)g、平均体长(13.78±0.35)cm的欧洲舌齿鲈幼鱼700尾。
1.2 实验方法实验设置红色、绿色、白色、黄色、蓝色5个光色组, 光照周期为16 L︰8 D, 光照强度为(274.89± 33.88)mW/m2。实验设施为20个圆柱形水族箱, 水族箱直径80 cm, 水深60 cm, 有效养殖水体约300 L, 每箱放养欧洲舌齿鲈幼鱼35尾, 水族箱自带水处理系统, 每个都是一套独立的循环水养殖系统。每个光色组设4个重复, 光源采用深圳市超频三科技股份有限公司生产的LED灯, 光色组间用遮光布搭建暗室进行隔离。实验开始前对实验鱼进行一周的驯化处理, 驯化在暗室中进行并且不开灯, 驯化期间使用广东越群海洋生物研究开发有限公司生产的加州鲈(Micropterus salmonides)专用浮性饲料, 每日12: 00饱食投喂1次。实验期间, 保证实验水族箱内的溶解氧≥5.5 mg/L、水温18~20℃、盐度31~32、pH值7.4~7.6, 每日12: 00饱食投喂1次, 投饵量为鱼体质量的2.2%, 每2 d换水1次, 换水量为养殖水体的50%, 实验一共持续50 d。
1.3 样品采集及测定在进行初始取样前, 驯化一周后的欧洲鲈鱼均停食24 h, 然后随机选取9条, 作为实验初始样本; 实验结束后, 实验用鱼均需停食24 h, 然后从每个水族箱随机抽取8条鱼作为实验后期样本。取样时先用MS-222(200 mg/L)将鱼麻醉, 再用1 mL注射器从鱼的尾静脉取血, 血液不加抗凝剂, 于4℃冰箱里静置4 h后用德国艾本德股份公司生产的Centrifuge 5 804 R离心机, 在4℃、12 000 r/min、20 min的工况下制备血清, 血清放入–80℃冰箱保存。同时解剖鱼体, 取肝脏组织用液氮速冻后放于–80℃冰箱保存。
以超氧化物歧化酶活力、过氧化氢酶活力和还原型谷胱甘肽含量作为欧洲舌齿鲈幼鱼的抗氧化能力指标, 以胃蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶的活力作为欧洲舌齿鲈幼鱼的消化能力指标, 采用南京建成生物工程研究所的试剂盒测定以上酶活指标。肝脏组织与匀浆介质按照质量(mg)︰体积(mL)=1︰9进行冰水浴匀浆, 并按照要求调整温度、转速和时间离心, 取上清液测定。
1.4 数据处理采用SPSS 22.0软件对所得数据进行单因素方差分析(One-way, ANOVA), 用Duncan法进行组间多重比较, 显著性水平设为0.05。实验数据均以平均值±标准差表示。
2 结果与分析 2.1 不同光色下欧洲舌齿鲈幼鱼抗氧化能力的变化从表 1可得, 光色组的欧洲舌齿鲈鱼SOD活力均低于初始组, 红光组的SOD活力显著高于其他光色组(P < 0.05), 绿光、白光、黄光和蓝光组的SOD活力没有显著性差异; 红光组的GSH含量显著高于其他光色组(P < 0.05), 绿、白光组与黄、蓝光组的GSH含量有显著性差异(P < 0.05), 但绿光与白光、黄光与蓝光间的GSH含量没有显著性差异; 初始组CAT活力高于光色组, 红光组CAT活力显著高于其他光色组(P < 0.05), 白光组的CAT活力显著低于其他光色组(P < 0.05)。
| 光色 | 超氧化物歧化酶SOD(U/mL) | 还原型谷胱甘肽GSH(nmol/mL) | 过氧化氢酶CAT(U/mL) |
| 初始 | 16.41±1.06 | 27.74±0.53 | 88.30±0.06 |
| 红 | 14.90±1.87a | 38.06±3.91a | 61.34±10.89a |
| 绿 | 11.48±1.45b | 24.90±3.25b | 28.35±3.91c |
| 白 | 12.50±0.79b | 26.32±4.43b | 7.34±1.31d |
| 黄 | 12.55±1.71b | 13.06±1.85c | 36.73±7.63bc |
| 蓝 | 10.52±1.12b | 17.42±3.03c | 42.92±7.58b |
| 注:同列数据上标字符不同表示组间存在显著差异(P < 0.05) | |||
由表 2可知, 黄光组的胃蛋白酶活力显著高于红、绿、白光组(P < 0.05), 与初始组相当, 绿光组的胃蛋白酶活力显著低于其他光色组(P < 0.05);红、绿、蓝光组的淀粉酶活力要显著高于白、黄光组的淀粉酶活力(P < 0.05), 红、绿、蓝光组的淀粉酶活力没有显著性差异, 黄、白光组的淀粉酶活力没有显著性差异; 白光组纤维素酶活力显著高于其他光色组(P < 0.05), 绿光组的纤维素酶活力与红、蓝光组间也存在显著差异(P < 0.05), 黄光组的纤维素酶活力和绿、红、蓝光组没有显著性差异。
| 光色 | 胃蛋白酶(U/mg蛋白) | 淀粉酶(U/mg蛋白) | 纤维素酶(U/mg蛋白) |
| 初始 | 0.80±0.07 | 0.12±0.03 | 7.63±1.51 |
| 红 | 0.58±0.08b | 0.19±0.02a | 13.18±0.07c |
| 绿 | 0.28±0.02c | 0.15±0.04a | 42.65±3.77b |
| 白 | 0.61±0.13b | 0.10±0.02b | 69.94±12.97a |
| 黄 | 0.79±0.11a | 0.11±0.01b | 27.20±5.55bc |
| 蓝 | 0.65±0.04ab | 0.17±0.03a | 15.01±0.12c |
| 注:同列数据上标字符不同表示组间存在显著差异(P < 0.05) | |||
氧化还原反应对生物体极其重要, 它对生物体的衰老和死亡起到决定性作用, 但是有氧参与的代谢会产生活性氧自由基[12], 活性氧自由基会通过氧化应激损伤细胞大分子, 造成蛋白质、核酸等大分子断链和酶失活等, 进而引起生物体内发生脂质过氧化反应[13]。当外界环境发生变化时, 生物体内会产生氧化应激, 大量的活性氧自由基产生会对生物体造成损伤[14]。鱼体的综合抗氧化能力可以通过测定SOD活力、CAT活力和GSH含量体现。
超氧化物歧化酶是一种用于清除超氧离子(O2–)的抗氧化酶, 生物机体内有大量的SOD存在, SOD可以通过歧化反应将超氧离子分解为O2和H2O2。SOD是生物体内一种重要的活性氧自由基清除剂, 它是反映生物体衰老和死亡的重要指标; SOD还能提高巨噬细胞的防御能力, 增强生物体的免疫力[15-16]。过氧化氢酶可以将SOD通过歧化反应分解出来的H2O2转化为H2O和O2, 以此来降低生物体内活性氧自由基的含量, SOD和CAT共同构成生物体内抗氧化防御机制的关键部分[17-18]。
本实验结果显示:红光组SOD活力要显著高于其他光色组, 这可能是因为在红光的照射下, 欧洲舌齿鲈体内积累的O2–要高于其他光色组, 使鱼血液中的O2–浓度升高, SOD活力随着O– 2浓度升高而升高, 机体抗氧化能力相应的提高。蓝光组的SOD活力相对其他各组要低, 说明蓝光组在氧化应激时, 机体没有提高抗氧化酶活力来应对环境胁迫。
实验中, 红光组CAT活力要显著高于其他光色组, 绿光组和白光组的CAT活力相对其他光色组要低, 说明在红光照射下, 欧洲舌齿鲈可以将体内H2O2通过歧化反应完全转化为H2O和O2, 而在绿光和白光照射下, 欧洲舌齿鲈体内的H2O2歧化反应不完全, 甚至会和O2–反应生成有害的OH, 致使机体受到损伤。本文研究结果与Kim等[19]研究发现的褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)在不同光色下养殖结果一致。Choi等[20]研究表明条石鲷(Oplegnathus fasciatus)幼鱼在红光下的SOD活力要高于绿光下的SOD活力, 说明红光组的鱼能更好应对环境胁迫。Gao等[21]研究也表明红光组皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)的SOD活力要高于蓝光组。这些研究表明, 红光下的鱼类抗氧化能力高, 能够更有效地应对环境胁迫产生的氧化应激。
GSH是生物体内重要的水溶性抗氧化剂, GSH在谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的作用下, 自身不断地被氧化, 将H2O2还原成H2O, 清除体内的自由基, 帮助机体修复氧化应激产生的损伤。GSH又可以作为谷胱甘肽硫转移酶(GST)的底物在机体中起到解毒作用[22-23]。本研究表明, 红光组GSH含量要显著高于其他光色组, 说明在环境胁迫下, 机体提高抗氧化能力来有效应对胁迫。而黄光和蓝光组的GSH含量要显著低于红光组, 说明在蓝光和黄光的胁迫下, 机体有可能因为抗氧化酶活力低, 不能清除自由基, 使机体受损。这与高霄龙[24]对皱纹盘鲍的研究结果一致。
3.2 不同光色对欧洲舌齿鲈幼鱼消化能力的影响鱼类消化酶活力是反映鱼类动物消化生理机能的重要指标, 其与鱼类所处环境和食性有关。胃蛋白酶可水解蛋白质产生氨基酸, 帮助鱼体吸收养分。淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称。纤维素酶在分解纤维素时起生物催化作用, 可以将纤维素分解成寡糖或单糖[25-26]。本实验结果表明, 黄光组欧洲舌齿鲈的胃蛋白酶活力要比其他光色组都要高, Heydarnejad等[27]的研究发现黄色光条件下养殖的虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)幼鱼生长得更好。这可能是因为饲料的主要成分是蛋白质[28], 黄光更利于鱼分泌胃蛋白酶, 胃蛋白酶的活力高能帮助鱼更好地吸收饲料中的蛋白质。红光、白光和蓝光组欧洲舌齿鲈的胃蛋白酶活力没有显著性差异, 这与赵宁宁等[29]得到豹纹鳃棘鲈(Plectropomus leopardus)幼鱼红光和蓝光组胃蛋白酶活力没有显著性差异结果一致。
红光、绿光和蓝光组欧洲舌齿鲈的淀粉酶活力没有显著性差异, 白光和黄光组淀粉酶活力没有显著性差异。赵宁宁等[29]研究表明豹纹鳃棘鲈幼鱼的红光和蓝光组淀粉酶活力没有显著性。王芳等[30]研究表明中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)稚虾在白光、黄光、绿光和蓝光下的淀粉酶活力都没有显著性差异。提高淀粉的利用率有利于鱼类的生长, 高的淀粉酶活力有利于鱼类吸收淀粉[31]。
纤维素具有低的溶解性, 并且鱼类一般都缺乏纤维素酶分解纤维素, 因此纤维素通常在饲料中用作填充剂[32]。白光组欧洲舌齿鲈的纤维素酶活力显著高于其他光色组, 较高的纤维素酶活力有可能过多的消耗了鱼类生长中的能量。
4 结论抗氧化能力指标表明, 红光组欧洲舌齿鲈的抗氧化能力要高于其他组, 该组的SOD活力、CAT活力和GSH含量都要高于其他光色组, 红光更能维护机体不受环境胁迫引起的氧化应激的影响。
消化能力指标表明, 黄光和红光组欧洲舌齿鲈的消化酶活力高, 有利于欧洲舌齿鲈幼鱼消化吸收饲料中的蛋白质和淀粉。
综上, 由于欧洲舌齿鲈主要生活在近海岸、湖泊、河流等浅水域, 浅水域的光色也主要以红和黄光为主。因此, 在实际养殖过程中, 可以以红光为主来进行欧洲舌齿鲈幼鱼的养殖。
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