养殖动物健康与安全方向 | 牛津团队在微藻功能性添加剂对水产动物有益作用的分子机理研究取得新进展
微藻富含蛋白质、长链多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、多糖、维生素、牛磺酸、甾醇及矿物质等多种营养成分和生物活性物质。水产动物摄食微藻，能够促进养殖动物的营养循环、降低饲料系数、提高成活率和抗病力，微藻可以作为鱼粉和鱼油良好的替代原料。长链多不饱和脂肪酸是水产动物的关键营养成分；多糖特别是硫酸酯多糖可提高水产动物的免疫功能，具有抗菌、抗病毒的能力；虾青素作为着色剂已被用于水产养殖，它是鱼类维生素A的前体，同时作为鱼类和虾、蟹类的免疫增强剂，促进生长和存活率；甾醇在水产软体动物、甲壳类和鱼类的生长、性腺发育中具有重要作用；牛磺酸是一种非蛋白磺酸，它是水产肉食动物的一种重要营养成分。因此，利用微藻丰富的营养成分和生物活性物质，开发水产动物营养补充的新来源，提高水产饲料种类与品质，达到提高免疫力、提升品质和养殖水质调控的目的，实现微藻资源在饲料领域的应用，创造显著的经济效益和社会效益，助力水产养殖的可持续健康发展。然而，微藻在水产养殖中的应用种类较少，丰富微藻在水产饲料中的应用种类对提高微藻在水产饲料中的应用价值意义重大。
牛津团队分离获得多株富含色素、多糖和不饱和脂肪酸的单细胞微藻和丝状微藻，并对培养条件进行优化以提高微藻生物质和活性成分的积累。与单细胞微藻相比，丝状微藻的采收方式更为简单，通过重力沉降和过滤即可收获，且不易被原生动物捕食和细菌污染，适用于规模化生产且生产成本相对较低。通过营养投喂实验，实验室已经完成了多株具有作为饲料添加剂潜力的微藻的安全性和功能评价。
近日，牛津团队博士后赵伟博士以有害生物控制与资源利用国家重点实验室为第一完成单位，分别在Frontiers in Immunology，Antioxidants和Aquaculture等杂志发表了系列文章，对色素类微藻（枝鞘藻、峭壁藻、雨生红球藻）、多糖类微藻（黄丝藻、长耳齿状藻、紫球藻）和不饱和脂肪酸类微藻（克里藻）在水产饲料中作为一种功能性添加剂的安全性和功能性进行评价。研究结果发现日粮补充色素类微藻提高了鱼类的生长、非特异性免疫反应、肝脏和肠道健康，降低了血清和肝脏的甘油三酯水平，且色素类微藻的虾青素能够有效沉积于鱼肉中，提高水产品品质。主要发现：①色素类微藻能够激活Nrf2/Keap1信号通路，诱导下游抗氧化酶相关基因的表达而提高鱼体的抗氧化性能；进一步，激活的Nrf2能够上调HO-1的表达从而抑制NF-κB的炎症活性，这对于终止NF-κB激活至关重要，因此色素类微藻也展现出良好的抗炎特性；②色素类微藻中的虾青素能够基于AMPK蛋白分别介导AMPK/ACC/CPT1和AMPK/MAPK/TNF-α信号通路调节鱼体的脂质代谢和抑制炎症反应，改善肝脏健康状态。因此，实验室研究丰富了微藻在水产饲料中的应用类型和虾青素的来源，为实现绿色减抗、无抗养殖提供技术支撑，对实现环境友好和效益提高的水产养殖业的可持续发展有重要意义。
发表文章列表：
1. Zhao W., Yao R., He X., et al. Beneficial contribution of the microalga Odontella aurita to the growth, immune response, antioxidant capacity, and hepatic health of juvenile golden pompano (Trachinotus ovatus). Aquaculture, 2022, 555: 738206.
2. Zhao W., Cui X., Wang Z.Q., et al. Effects of Barranca yajiagengensis powder in the diet of Trachinotus ovatus on the growth performance, antioxidant capacity, immunity and morphology of the liver and intestine. Antioxidants, 2022, 11: 1220.
3. Zhao W., Cui X., Wang Z.Q., et al. Beneficial changes in growth performance, antioxidant capacity, immune response, hepatic health, and flesh quality of Trachinotus ovatus fed with Oedocladium carolinianum. Frontiers in Immunology, 2022, 13: 940929.
4. Zhao W., Wei H., Chen M., et al. Effects of synthetic astaxanthin and Haematococcus pluvialis on growth, antioxidant capacity, immune response, and hepato-morphology of Oncorhynchus mykiss under cage culture with flowing freshwater. Aquaculture, 2023, 562: 738860.
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本院
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