王 婷 劉利平 陳桃英 張利娜 林 靜 王 倩 帥 滇

(上海海洋大學 省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點實驗室 上海 201306)

鰻鱺又名日本鰻鱺(Anguilla japonica),為降河入海洄游性魚類。在長達半年的降海生殖洄游期間,鰻鱺不攝食,其性腺發(fā)育和維持生命活動所需能量全部來源于自身所儲藏的營養(yǎng)物質(zhì)(蔣天寶等,2012;Trancart et al,2015)。然而,很少有資料研究鰻鱺長期饑餓以及性腺發(fā)育成熟過程中,其生物學指標以及重要組織器官的組成成分發(fā)生了怎樣的變化。

蛋白質(zhì)是動物生長發(fā)育、繁殖和維持機體正常生命活動的必需營養(yǎng)素,是魚類組織和細胞的重要組成成分,可被分解為機體提供能量,是實現(xiàn)生命功能的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)在異常環(huán)境條件或特定的生理功能下進行周轉(zhuǎn)代謝,如饑餓期間,動物可動用體組織中蛋白質(zhì)維持其生命活動;性腺成熟期間,可動用組織蛋白質(zhì)以保證性腺發(fā)育的需求(楊崴,2014)。在蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝過程中會有部分蛋白降解為氨基酸。魚體內(nèi)氨基酸可保持魚類的正常生長并促進魚類性腺發(fā)育,尤其在親魚的繁殖期間,氨基酸的吸收與合成對卵巢中卵黃蛋白的形成具有重要作用(王際英等,2010)。鰻鱺由于其特殊的生活史,在降河入海后不攝食,這種狀態(tài)需維持半年之久,因此,研究鰻鱺在性腺成熟過程中以及長期饑餓后,其體內(nèi)組織中蛋白質(zhì)含量和氨基酸組成變化動態(tài),具有重要意義。

由于在自然產(chǎn)卵場的鰻鱺親魚很難得到,本文采用人工促熟的鰻鱺,比較其與降海洄游鰻鱺以及長期饑餓鰻鱺的主要生物學指標差異,分析這三種狀態(tài)下鰻鱺的肌肉、肝臟、性腺的粗蛋白和氨基酸含量,研究其在性腺發(fā)育成熟以及長期饑餓后,體內(nèi)蛋白質(zhì)含量與氨基酸的變化情況,探討鰻鱺體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的流動與轉(zhuǎn)化,為鰻鱺人工繁殖親魚的培育策略提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及飼養(yǎng)管理

降海洄游鰻鱺: 為長江口捕撈的降河入海鰻鱺(2013年11月),共180尾,體質(zhì)健康。實驗時從中隨機選取5尾雌魚,平均體重為(638.9±79.9)g。

人工促熟鰻鱺: 將100尾暫養(yǎng)2個月的降海洄游鰻鱺轉(zhuǎn)移至上海海洋大學洋山海洋生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站的水泥池中,通過注射人絨毛膜促性腺激素[hCG,300IU/(kg·周)]和鯉魚腦垂體[carp pituitary extract,CPE,20mg/(kg·周)]人工促熟,期間未投喂餌料,實驗時從中隨機選取5尾雌魚,人工促熟后平均體重(761.5±143.1)g。

長期饑餓鰻鱺: 為2011年11月中下旬在長江口收集的降海鰻鱺,共 50尾,暫養(yǎng)于上海海洋大學濱海養(yǎng)殖場的水泥池中,整個過程中用遮陽網(wǎng)遮光。隨機選取 5尾雌魚,饑餓后平均體重為(537.9±109.4)g,至取樣時(2013年 7月)共饑餓 20個月,期間未投喂餌料。

1.2 樣品收集及分析

1.2.1 生物學性狀指標測定 用MS-222(200mg/L)將魚麻醉,測量體長、體重,隨即解剖,取內(nèi)臟與肌肉并分別稱重,從內(nèi)臟中分離出肝臟與性腺并分別稱重。計算臟體比、含肉率、肝體比和性腺指數(shù)。樣品置于–80°C中冷凍保存以待分析。

1.2.2 肌肉、肝臟和性腺營養(yǎng)成分測定 水分測定:使用冷凍干燥機(Labconco freeze dry system,美國)在–55°C下冷凍干燥 24h稱重后再冷凍干燥 12h,重復以上步驟至恒重(兩次質(zhì)量誤差小于0.0002g)。粗蛋白含量的測定: 稱取樣品約 0.5g,放入消化管中,加入6.4g催化劑(硫酸鈉 : 五水硫酸銅,6 : 0.4),10mL濃硫酸,于消化爐上420°C消化100min,利用甲基紅與溴甲酚綠作為指示劑,凱氏定氮儀(FOSS,瑞典)上機測定。

1.2.3 肌肉、肝臟、性腺氨基酸測定 將冷凍干燥的肌肉、肝臟與性腺鮮樣用 6mol/L的鹽酸溶液在110°C下進行水解 24h,過濾,置于進樣瓶中后使用Sykam433D型氨基酸自動分析儀(賽卡姆Sykam公司,德國)進行氨基酸測定。

1.3 生物學指標分析

肥滿度(condition factor,CF),肝體比(hepatosomatic index,HSI),臟體比(viscerosomatic index,VSI),含肉率(meat content,MC),性腺指數(shù)(gonadosomatic index,GSI)參照Olivereau等(1997)的計算公式:

1.4 統(tǒng)計分析

實驗所得數(shù)據(jù)采用 EXCEL處理,試驗結(jié)果用平均數(shù)±標準差(Mean±SD)表示,統(tǒng)計分析采用 SPSS STATISTICS 17.0軟件進行單因子方差分析(One-Way ANOVA),并使用 Duncan進行多重比較,以 P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 三組鰻鱺主要生物學指標比較

表 1比較了三種狀態(tài)下鰻鱺的主要生物學指標——肥滿度、肝體比、臟體比、性腺指數(shù)和含肉率的差異。從表1中可以看出,人工促熟鰻鱺的肝體比、臟體比和性腺指數(shù)顯著高于降海洄游鰻鱺(P＜0.05);而長期饑餓鰻鱺的肥滿度、肝體比和含肉率顯著低于降海洄游鰻鱺(P＜0.05)。

表1 三種狀態(tài)下鰻鱺主要生物學指標比較Tab.1 Comparison in main biological indicators among three groups of eel A.japonica

2.2 三組鰻鱺的組織粗蛋白含量比較

從表2得知,人工促熟鰻鱺和長期饑餓鰻鱺肌肉中的水分含量顯著高于降海洄游鰻鱺(P＜0.05),鮮樣中人工促熟鰻鱺肌肉內(nèi)粗蛋白含量與降海洄游鰻鱺相比無顯著性差異(P＞0.05),肝臟與性腺內(nèi)粗蛋白含量顯著降低(P＜0.05),長期饑餓鰻鱺肌肉與肝臟內(nèi)粗蛋白含量顯著低于降海洄游鰻鱺(P＜0.05),而性腺內(nèi) 無顯著性差異(P＞0.05)。

表2 三種狀態(tài)下鰻鱺肌肉、肝臟、性腺內(nèi)粗蛋白含量的比較Tab.2 Comparison in crude protein composition in muscle,liver,and ovary among three groups of eel A.japonica

2.3 三組鰻鱺肌肉、肝臟和性腺中氨基酸含量比較

共檢測出了 15種水解氨基酸(色氨酸 Trp、半胱氨酸Cys、蛋氨酸Met在水解中被破壞),其中包括8種必需氨基酸,即蘇氨酸(Thr)、纈氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、組氨酸(His)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg),和7種非必需氨基酸,即天冬氨酸(Asp)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)、脯氨酸(Pro)。

2.3.1 肌肉中氨基酸含量比較 表 3比較了三種狀態(tài)下鰻鱺肌肉內(nèi)氨基酸的含量變化。肌肉鮮樣中,人工促熟鰻鱺天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、亮氨酸、酪氨酸、精氨酸、氨基酸總量、必需氨基酸總量以及非必需氨基酸總量顯著低于降海洄游鰻鱺(P＜0.05);長期饑餓鰻鱺與降海洄游鰻鱺相比苯丙氨酸、脯氨酸含量無顯著變化(P＞0.05),甘氨酸含量顯著升高(P＜0.05),而其它氨基酸含量顯著降低(P＜0.05)。

2.3.2 肝臟中氨基酸含量的比較 鮮樣肝臟中,人工促熟鰻鱺與降海洄游鰻鱺相比各種氨基酸含量均顯著低于降海洄游鰻鱺(P＜0.05),但必需氨基酸總量占氨基酸總量的百分比無顯著變化(P＞0.05);長期饑餓鰻鱺與降海洄游鰻鱺相比甘氨酸和脯氨酸含量無顯著變化(P＞0.05),而其它氨基酸含量顯著降低(P＜0.05)(表 4)。

表3 三組鰻鱺肌肉中氨基酸含量比較Tab.3 Comparison in amino acids content in muscle among three groups of eel A.japonica

2.3.3 性腺中氨基酸含量的比較 性腺中,人工促熟鰻鱺與降海洄游鰻鱺相比,蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸、組氨酸含量以及必需氨基酸占氨基酸總量的比值無顯著變化(P＞0.05),丙氨酸含量顯著升高(P＜0.05),而其它氨基酸含量顯著降低(P＜0.05);長期饑餓鰻鱺與降海洄游鰻鱺相比谷氨酸、丙氨酸和非必需氨基酸總量顯著降低(P＜0.05),必需氨基酸占氨基酸總量的比值顯著升高(P＜0.05),而其它氨基酸含量無顯著變化(P＞0.05)(表5)。

表4 三組鰻鱺肝臟中氨基酸含量比較Tab.4 Content differences of amino acids in liver among three groups of eel A.japonica

表5 三組鰻鱺性腺中氨基酸含量的比較(%)Tab.5 Content differences of amino acids in gonad among three groups of eel A.japonica

續(xù)表

3 討論

3.1 肝體比指數(shù)與魚類性腺發(fā)育的關(guān)系

通?？刹捎蒙飳W指標來評價魚類的發(fā)育狀況。由于肝臟組織在卵黃蛋白合成中起著重要的作用,與性腺發(fā)育關(guān)系密切,因此,肝體比經(jīng)常被測定,以探究性腺的發(fā)育狀況。魚類通常會動用肝臟中儲存的營養(yǎng)物質(zhì),以滿足性腺發(fā)育需求,導致肝體比指數(shù)下降。Larsson 等(1973)、Caruso 等(2010)、杜震宇等(2003)分別研究歐洲鰻鱺(A.anguilla)、鱸魚(Lateolabrax japonicus)發(fā)現(xiàn),在饑餓狀況下,其肝體比均顯著降低。但肝體比指數(shù)的降低并不意味著性指數(shù)也降低,Echevarría 等 (1997)研 究 歐 洲 鱸 魚 (Dicentrarchus labrax L.)時,發(fā)現(xiàn)在饑餓100—150d后,其GSI不會具有顯著變化。當營養(yǎng)條件比較合適時,肝體比指數(shù)常伴隨著性腺指數(shù)的增加而增加,如野生白鯛(Diplodus sargus)在性腺發(fā)育中期肝體比顯著增加(Pérez et al,2007)。鰻鱺性腺發(fā)育成熟后肝體比顯著增加,性腺指數(shù)也隨之增加(蔣天寶等,2012),本文也呈現(xiàn)出一致的規(guī)律。鰻鱺在長期饑餓后肝體比顯著降低,而性成熟后肝體比顯著增加。

3.2 蛋白質(zhì)在魚類性腺發(fā)育過程中的作用

在魚類性腺發(fā)育過程中,親魚會積累營養(yǎng)物質(zhì)(主要為蛋白質(zhì)、脂類),促使卵巢發(fā)育(麥賢杰等,2005)。魚體內(nèi)不同組織在這一過程中所起的作用不同,肝臟是魚類脂類、蛋白質(zhì)和糖類合成、分解、轉(zhuǎn)運的重要場所,而肌肉是主要的貯能場所(王義強等,1990)。在性腺發(fā)育過程,魚類的肝臟會優(yōu)先利用自身的蛋白質(zhì),導致自身蛋白質(zhì)含量的下降。高曉陽等(2011)報道日本鰻鱺性成熟后,肝臟內(nèi)粗蛋白顯著下降,性腺(干樣)蛋白含量增加。本文的研究結(jié)果也證實了這一點,在性腺發(fā)育過程中,鰻鱺肌肉中的蛋白質(zhì)含量并未顯著下降,肝臟中蛋白質(zhì)含量顯著下降。但是本實驗中性腺蛋白質(zhì)含量與其研究結(jié)果不同,呈現(xiàn)下降的趨勢,這可能是由于本文中比較的性腺材料是鮮樣,因為雌鰻卵細胞成熟過程中的水合作用,使得性腺中含有的水分較多,導致性腺內(nèi)蛋白質(zhì)含量相對降低(楊崴,2014)。

在饑餓狀況下,魚類為了維持生命活動,通常會轉(zhuǎn)換儲存的能量來滿足身體需求。魚類貯存的能源物質(zhì)一般是脂肪和糖原,長期饑餓狀態(tài)下才會利用蛋白作為能量消耗(Love,1958;Jonsson et al,1998;Godavarthy et al,2012),如鯉魚(Cyprinus carpio)(封功能等,2011)、紅鰭笛鯛(Lutjanus erythopterus)(王沛賓等,2005)在長時間饑餓后肌肉中蛋白含量顯著降低。本文也發(fā)現(xiàn)長期饑餓鰻鱺肌肉中蛋白含量顯著降低。

3.3 氨基酸含量在魚類性腺發(fā)育過程中的作用

蛋白質(zhì)在不同組織間的轉(zhuǎn)化利用主要是通過被水解成各種氨基酸來實現(xiàn)的。因此研究不同組織中蛋白質(zhì)的水解氨基酸含量也能從一定程度上反映出魚類在性腺發(fā)育過程中的能量利用途徑。研究發(fā)現(xiàn),在魚類性腺發(fā)育過程中,經(jīng)常動用肌肉內(nèi)的氨基酸來進行“母體補償”。黃旭雄等(2009)研究表明在銀鯧(Pampus argenteus)親魚的繁殖期,不攝食,動用體內(nèi)組織(主要是肌肉和肝臟)所貯存的營養(yǎng)物質(zhì),致使卵巢發(fā)育到Ⅴ期時肌肉和肝臟總氨基酸含量顯著下降。本文研究顯示,人工促熟后,鰻鱺肌肉、肝臟中氨基酸含量均顯著降低,表明鰻鱺在性腺發(fā)育階段可利用肌肉與肝臟內(nèi)氨基酸為卵巢的發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)。有意思的是,鰻鱺性腺中氨基酸含量降低,這一點與蔣天寶(2012)的研究結(jié)果不同,可能是本研究性腺采用鮮樣進行分析,其中水分含量較高,導致鮮樣中氨基酸相對含量降低所致。

在食物匱乏時,氨基酸可轉(zhuǎn)化成葡萄糖而致使含量降低。Shiau等(2001)發(fā)現(xiàn)饑餓60天后,遮目魚(Chanos chanos)肌肉內(nèi)氨基酸總量顯著降低。柳敏海等(2009)與陳波等(2008)研究鮸魚(Miichthys miiuy)幼魚和點帶石斑魚(Epinephelus coioiaes)幼魚全魚在饑餓期間必需氨基酸和氨基酸總量均顯著低于對照組,且隨饑餓時間的延長降低越加明顯。本實驗中鰻鱺經(jīng)過長期饑餓后其肌肉、肝臟內(nèi)氨基酸總量與必需氨基酸總量均顯著降低,且必需氨基酸占總氨基酸含量的比值均顯著降低,表明鰻鱺利用肌肉與肝臟內(nèi)氨基酸來作為能量來源,且會較多利用必需氨基酸。

王義強,黃世蕉,趙維信等,1990.魚類生理學.上海: 上?？茖W技術(shù)出版社,148—168

王沛賓,林學群,2005.饑餓和恢復投喂對紅鰭笛鯛生化組成的影響.水產(chǎn)科學,24(12): 10—13

王際英,李培玉,宋志東等,2010.野生和人工養(yǎng)殖褐牙鲆親魚不同組織氨基酸的比較.水產(chǎn)學報,34(11): 1736—1743

麥賢杰,黃偉健,葉富良等,2005.海水魚類繁殖生物學和人工繁育.北京: 海洋出版社,40—41

杜震宇,劉永堅,田麗霞等,2003.饑餓對于鱸肌肉、肝臟和血清主要生化組成的影響.動物學報,49(4): 458—465

楊 崴,2014.生殖期河川沙塘鱧雌、雄親魚生化組成比較及營養(yǎng)轉(zhuǎn)移的研究.重慶: 重慶師范大學碩士學位論文,1—39

陳 波,柳敏海,施兆鴻等,2008.饑餓和再投飼對點帶石斑魚幼魚脂肪酸和氨基酸組成的影響.上海水產(chǎn)大學學報,17(6): 674—679

封功能,楊文平,王愛民等,2011.饑餓脅迫對鯉形體、體成分及血液生理指標的影響.上海海洋大學學報,20(6):814—819

柳敏海,羅海忠,傅榮兵等,2009.短期饑餓脅迫對 鮸魚生化組成、脂肪酸和氨基酸組成的影響.水生生物學報,33(2):230—235

高曉陽,蔣天寶,趙廣學,2011.HCG和鯉魚腦垂體誘導雌性日本鰻鱺卵巢成熟過程中生化成分變化初步研究.廣東農(nóng)業(yè)科學,38(18): 98—101

黃旭雄,施兆鴻,李偉微等,2009.銀鯧親魚不同組織的氨基酸及其隨性腺發(fā)育的變化.水產(chǎn)學報,33(2): 278—287

蔣天寶,2012.日本鰻鱺人工繁殖技術(shù)優(yōu)化及雌鰻卵巢發(fā)育相關(guān)生理生化因子的變化.上海: 上海海洋大學碩士學位論文,1—69

蔣天寶,劉利平,高曉陽等,2012.鯉腦垂體和HCG誘導雌性日本鰻鱺性腺成熟過程中血清生化成分的變化.水產(chǎn)學報,36(6): 893—899

Caruso G,Maricchiolo G,Micale V et al,2010.Physiological responses to starvation in the European eel (Anguilla anguilla):effects on haematological,biochemical,non-specific immune parameters and skin structures.Fish Physiology and Biochemistry,36(1): 71—83

Echevarría G,Martínez-Bebiá M,Zamora S,1997.Evolution of biometric indices and plasma metabolites during prolonged starvation in European sea bass (Dicentrarchus labrax L.).Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology,118(1): 111—123

Godavarthy P,Kumar Y S,2012.Differential utilization of proteins in Anabas testudineus (Bloch)exposed to brief and prolonged fasting.Recent Research in Science and Technology,4(5): 4—9

Jonsson N,Jonsson B,1998.Body composition and energy allocation in life-history stages of brown trout.Journal of Fish Biology,53(6): 1306—1316

Larsson A,Lewander K,1973.Metabolic effects of starvation in the eel,Anguilla anguilla L..Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology,44(2): 367—374

Love R M,1958.Studies on the north sea cod.III.- Effects of starvation.Journal of the Science of Food and Agriculture,9(9): 617—620

Olivereau M,Olivereau J M,1997.Long-term starvation in the European eel: general effects and responses of pituitary growth hormone-(GH)and somatolactin-(SL)secreting cells.Fish Physiology and Biochemistry,17(1—6): 261—269

Pérez M J,Rodríguez C,Cejas J R et al,2007.Lipid and fatty acid content in wild white seabream (Diplodus sargus)broodstock at different stages of the reproductive cycle.Comparative Biochemistry and Physiology Part B:Biochemistry and Molecular Biology,146(2): 187—196

Shiau C-Y,Pong Y-P,Chiou T-K et al,2001.Effect of starvation on free histidine and amino acids in white muscle of milkfish Chanoschanos.Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology,128(3): 501—506

Trancart T,Tudorache C,van den Thillart G E E J M et al,2015.The effect of thermal shock during diel vertical migration on the energy required for oceanic migration of the European silver eel.Journal of Experimental Marine Biology and Ecology,463: 168—172