草鱼是我国重要的大宗淡水鱼类。鉴于草鱼草食性的食性特点,其配合饲料中几乎不添加鱼粉,而较多使用豆粕作为主要蛋白源。而我国大豆主要依赖于进口,近年来进口大豆在国内也是供不应求,其价格也接连攀升,给草鱼养殖带来了巨大的压力与挑战。黄粉虫富含蛋白质、脂肪等营养元素且其还具有繁殖快、生长周期短、可利用腐烂的瓜果和蔬菜等废弃物用于生长等特点,是一种绿色环保的可再生资源。因此,作为一种新型非粮蛋白源,黄粉虫具有应用于水产饲料中的巨大潜力。本论文以草鱼为研究对象,探究了黄粉虫替代饲料中的豆粕后,对草鱼生长性能和品质的影响及其机制,旨在为草鱼配合饲料中豆粕的合理替代和黄粉虫的应用提供参考资料。1.日粮中黄粉虫替代豆粕对草鱼生长性能、健康状况及品质的影响配制了黄粉虫0%(CN/对照组)、15%(YM15)、30%(YM30)、45%(YM45)、75%(YM75)和100%(YM100)替代豆粕的6种等氮等脂半纯化日粮,在池塘网箱中饲养草鱼(初始体重为511.85±0.25 g)90天,评估了其对鱼体生长性能、健康状况和品质的影响;结果显示,(1)生长性能,草鱼的生长、饲料利用和形体指标未受到黄粉虫的影响。(2)常规成分,YM100组全鱼粗脂肪显著低于对照组(P<0.05);YM30组肌肉粗蛋白明显高于对照组(P<0.05);日粮中黄粉虫降低了草鱼肌肉组氨酸含量,而对其他氨基酸含量无影响(P>0.05);YM45、YM75和YM100组肌肉花生四烯酸(ARA)和二十碳五烯酸(EPA)及YM组肌肉二十二碳六烯酸(DHA)含量显著高于对照组(P<0.05);(3)健康状况,YM45和YM100组总胆固醇(TCHO)显著高于对照组(P<0.05);YM75和YM100过氧化氢酶(CAT)活力显著高于对照组外(P<0.05);(4)品质特性,YM15组肌肉的p H值显著高于其他各处理组(P<0.05);肌肉氧化三甲胺含量随着黄粉虫替代豆粕比例增加而增加,其中YM100组氧化三甲胺含量显著高于其他处理组(P<0.05);另外,YM100组草鱼肌肉K值显著低于对照组(P<0.05),说明黄粉虫完全替代豆粕后肌肉新鲜度显著提升。草鱼肌肉硬度、粘附性、弹性、胶粘性、咀嚼性以及羟脯氨酸含量随着日粮中添加黄粉虫水平的增加而增加,其中YM100组肌肉的弹性和粘附性显著提升(P<0.05);medium spiny neuronsYM75组肌肉总羟脯氨酸含量显著高于对照组和YM15组(P<0.05)。YM100组肌肉肌纤维密度、肌节长度显著高于对照组(P<0.05)。基于主成分分析,YM100组肌肉质构特性在所有实验组中最优。代谢组学结果显示,肌肉EPA含量在黄粉虫替代豆粕处理组显著上调(P<0.05)。研究表明,黄粉虫完全替代日粮中的豆粕(24%),对草鱼生长性能、健康状况无负面影响,且能改善草鱼肌肉品质,这种改善作用可能与肌肉中EPA含量的增加有关。2.实用日粮中黄粉虫替代豆粕添加酵母硒对草鱼生长性能和品质的影响本实验评价了黄粉虫在实用日粮中替代豆粕后补充硒的效果。共设计了5种实验饲料,包括全豆粕,黄粉虫完全替代豆粕,以及黄粉虫完全替代豆粕后分别添加0.3、0.6和0.9mg/kg酵母硒的处理组饲料,分别命名为SM,YM,3SE,6SE,9SE。用5种实验饲料在池塘网箱中投喂初始体重为319.61±0.84 g草鱼70天。结果显示,(1)生长性能,YM和9SE组鱼体生长性能著低于对照组(P<0.05),而对照组与3SE和6SE组并无显著差异(P>0.05);(2)形体指标,与对照组相比,3SE组鱼体腹腔脂肪指数和肾脏指数显著降低(P<0.05)。(3)常规成分,YM组肌肉硒含量在所有实验组中最低,且显著低于其他各处理组(P<0.05);另外,3SE和SM组肌肉硒含量显著低于降低6SE和9SE处理组(P<0.05);加硒组全鱼粗蛋白显著高于对照组(P<0.05)。3SE组肌肉EAA和AA显著高于YM和9SE组(P<0.05)。YM组肌肉饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量显著高于其他处理组(P<0.05),另外,YM组多不饱和脂肪酸显著高于除3SE组外的其他处理组(P<0.05);EPA含量在YM、3SE和9SE组中得到显著提升(P<0.0MK-4827体内实验剂量5)。Elo4和Elo8基因表达在YM组肌肉显著上调(P<0.05),而脂肪酸去饱和酶基因表达在YM和3SE处理组显著上调(P<0.05)。(4)品质特性,3SE和6SE组肌肉乳酸水平和滴水损失显著低于对照组和YM组(P<0.05);但p H在各组间呈相反的趋势(P<0.05)。3SE组肌肉羟脯氨酸含量显著高于对照组(P<0.05)。3SE组肌肉新鲜度显著高于对照组、YM和9SE组(P<0.05)。主成分分析结果表明,3SE组肌肉质构特性最优,而对照组最差。另外,对照组和9SE组肌纤维密度显著低于其他处理组(P<0.05)。在肌肉超微结构方面,3SE和6SE处理组肌节长度显著高于对照组(P<0.05)。3SE组肌肉总抗氧化能力(T-AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)活力显著高于对照组和YM组。结果表明,在实用日粮中,黄粉虫完全替代日粮豆粕后降低了草鱼生长性能,但通过添加适量酵母硒(0.3mg/kg)可以逆转这种负面影响,且进一步改善了草鱼肌肉品质。3.日粮中黄粉虫替代豆粕对草鱼EPA含量及脂肪酸延长酶和去饱和酶基因表达的影响前两个养殖实验发现,黄粉虫提升了草鱼肌肉EPA含量。为探究黄粉虫对草鱼EPA含量及脂肪酸合成相关基因表达的影响,实验采用只含豆粕而不含黄粉虫(SM)和只含黄粉虫而不含豆粕(YM)的两种实验饲料在池塘网箱中饲喂草鱼(初重230±0.69 g)56天,期间在第2、4和8周进行取样检测分析。结果显示,(1)SM组与YM组草鱼的体重和形体指标在第2周、4周和8周均没有差异(P>0.05)。(2)肌肉常规成分,对照组和处理组肌肉常规成分在第2周、4周和8周均没有表现出差异(P>0.05)。(3)肌肉EPA含量,YM组肌肉EPA含量在4周和8周时显著高于对照组(P<0.05)。(4)基因表达,YM组肌肉脂肪酸去饱和酶(FAD)的表达量在第4周和8周显著上调(P<0.05)。在脂肪酸延长酶(Elo)方面,Elo2的表达量在第2周时在YM组显著提升(P<0.05);Elo4和Elo6表达量在第4周时在YM组中显著提升(P<0.05);YM组肌肉Elo5和Elo8的表达量在第4周和第8周时显著升高(P<0.05)。研究表明,黄粉虫完全替代豆粕后,草鱼肌肉EPA含量在第4周后出现了显著升高,EPA升高可能与脂肪酸延长酶和脂肪酸去饱和酶基因表达上调有关。4.EPA调控草鱼肌肉生长发育的机制研究实验探究了EPA对草鱼肌肉发育的影响及其潜在的分子机制。在离体实验中,用0、25和50μM EPA处理草鱼肌细胞24h后,发现50μM EPA处理草鱼肌细胞时,Ed U荧光染色结果显示肌细胞增殖能力增强,且Cyclin D1 m RNA表达量显著上调(P<0.05);另外还显著上调了与mTOR信号通路相关基因(mTOR、S6K1和4E-BP)的表达量(P<0.05)。在在体实验中,共设计了3种实验饲料,分别为:对照饲料(CN),在对照饲料中添加0.3%EPA(EPA),以及同时添加0.3%EPA和30 mg/kg雷帕霉素(EPA+Rap)。用3种实验饲料在水泥池网箱中投喂初始体重为27.92±0.02 g草鱼56天。结果表明:(1)生长性能,饲料中添加0.3%EPA显著提高了草鱼末重、特定生长率和蛋白质效率(P<0.05)。(2)形体指标,各组间在肝体比、脏体比和体高上无显著差异(P>0.05),而EPA组草鱼空壳重和体长显著高于其他各组(P<0.05),说明鱼体末重的增加主要来自肌肉的生长。(3)常规成分,EPA组草鱼肌肉、肝脏以及全鱼的粗蛋白含量显著高于其他组(P<0.05)。主成分分析结果表明,EPA组肌肉氨基酸和脂肪酸总权重得分在3个实验组中排名第一。(4)肌肉组织学特性,饲料中0.3%的EPA显著提高了肌纤维密度(P<0.05)。另外,肌肉肌节长度在EPAselleck抑制剂组也被显著提高(P<0.05)。(5)基因与蛋白表达,EPA组肌肉mTOR、S6K1、4E-BP、fgf6a、fgf6b、myf5、myhc、myod、mrf4的m RNA表达量,及mTOR、S6K1、myhc、myog、myod蛋白表达量均显著高于其他组(P<0.05)。结果表明,日粮中添加0.3%EPA可通过激活mTOR信号通路促进草鱼肌肉生长发育,进而提高草鱼幼鱼蛋白质沉积和生长性能。研究表明:(1)在半纯化日粮中,黄粉虫完全替代日粮豆粕(24%)后,对草鱼生长性能和健康状况无影响,且改善了草鱼肌肉品质。(2)在实用日粮中,黄粉虫完全替代日粮豆粕后会降低草鱼的生长性能,但通过添加0.3mg/kg酵母硒可逆转这种给生长带来的负面影响,且能进一步提升草鱼肌肉品质。(3)在半纯化日粮和实用日粮,黄粉虫替代豆粕后,都提升了草鱼肌肉EPA含量,草鱼肌肉EPA含量的升高可能与脂肪酸去饱和酶和延长酶基因表达量升高有关。(4)EPA可通过激活mTOR信号通路促进草鱼肌肉的生长发育,从而改善草鱼肌肉品质。