动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 11: 7820 - 7830

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.635

研究论文

维生素B6对光棘球海胆性腺生长、质构特性、胶原蛋白含量及合成相关基因表达的影响

  • 刘海静 ,
  • 宫攀科 ,
  • 曾海情 ,
  • 黄美园 ,
  • 苟丹 ,
  • 丁君 ,
  • 常亚青 ,
  • 左然涛 , *
展开
  • 大连海洋大学水产与生命学院,农业农村部北方海水增养殖重点实验室,大连 116023
*左然涛,教授,硕士生导师,E-mail:

刘海静(2002—),女,四川南充人,硕士研究生,动物营养与饲料专业。E-mail:

Copy editor: 田艳明

收稿日期: 2025-03-28

  网络出版日期: 2025-11-14

基金资助

辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才项目(XLYC2203036)

大连市杰出青年科技人才项目(2022RJ14)

辽宁省自然科学基金(2023-MSLH-015)

辽宁省教育厅自然科学基金(LJKMZ20221096)

收起

Effects of Vitamin B6 on Gonad Growth, Texture Traits, Collagen Content and Synthesis Related Gene Expression in Sea Urchin (Mesocentrotus nudus)

  • LIU Haijing ,
  • GONG Panke ,
  • ZENG Haiqing ,
  • HUANG Meiyuan ,
  • GOU Dan ,
  • DING Jun ,
  • CHANG Yaqing ,
  • ZUO Rantao , *
Expand
  • Key Laboratory of Mariculture and Stock Enhancement in North China's Sea, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China
*professor, E-mail:

Received date: 2025-03-28

  Online published: 2025-11-14

Fold

摘要

本试验旨在探究维生素B6对光棘球海胆(Mesocentrotus nudus)性腺生长、质构特性、胶原蛋白含量及合成相关基因表达的影响。试验选取健康的光棘球海胆幼胆180只,平均初始体重为(3.60±0.03) g,随机分为4组,每组3个重复,每个重复15只。对照组饲喂新鲜海带;试验组饲喂以明胶和不含维生素酪蛋白为主要蛋白质源配制的试验饲料,并分别在饲料中添加0、50和100 mg/kg维生素B6。试验期80 d。结果表明:与对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组相比,50 mg/kg维生素B6组性腺重量和性腺指数显著提高(P<0.05),性腺水分和胶原蛋白含量显著提高(P<0.05);50 mg/kg维生素B6组性腺硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性均显著提高(P<0.05);50 mg/kg维生素B6组性腺胶原蛋白α1(colp1α)、胶原蛋白α2(colp2α)、胶原蛋白α3(colp3α)、Smad核相互作用蛋白1(snip1)、转化生长因子-β受体1(tgfβr1)、转化生长因子-β受体2(tgfβr2)和脯氨酰4-羟化酶β亚基(p4hβ)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),性腺基质金属蛋白酶14(mmp14)mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。由此可知,饲料中添加50 mg/kg维生素B6可以促进海胆性腺生长,提高性腺胶原蛋白含量并改善其质构特性,且这与提高胶原蛋白合成基因表达和抑制胶原蛋白降解基因表达有关。

关键词： 维生素B6; 光棘球海胆; 性腺生长; 质构特性; 胶原蛋白

本文引用格式

刘海静 , 宫攀科 , 曾海情 , 黄美园 , 苟丹 , 丁君 , 常亚青 , 左然涛 . 维生素B6对光棘球海胆性腺生长、质构特性、胶原蛋白含量及合成相关基因表达的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(11) : 7820 -7830 . DOI: 10.12418/CJAN2025.635

Abstract

This experiment aimed to explore the effects of vitamin B6 on gonad growth, texture traits, collagen content and synthesis related gene expression in sea urchin (Mesocentrotus nudus). A total of 180 healthy juvenile sea urchins with an average initial body weight of (3.60±0.03) g were selected for the experiment and randomly divided into 4 groups, with 3 replicates in each group and 15 urchins in each replicate. The control group was fed with fresh kelp; the experimental groups were fed with the experimental diets prepared with gelatin and casein without vitamins as the main protein sources, and 0, 50 and 100 mg/kg of vitamin B6 were added to the diets, respectively. The experiment lasted for 80 days. The results showed that compared with the control group and the 0 and 100 mg/kg vitamin B6 groups, the gonad weight and gonad index in the 50 mg/kg vitamin B6 group were significantly increased (P<0.05), and the contents of moisture and collagen in gonads were significantly increased (P<0.05); the hardness, cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness of the gonads in the 50 mg/kg vitamin B6 group were significantly improved (P<0.05); the mRNA relative expression levels of collagen α1 (colp1α), collagen α2 (colp2α), collagen α3 (colp3α), Smad nuclear interaction protein 1 (snip1), transforming growth factor-β receptor 1 (tgfβr1), transforming growth factor-β receptor 2 (tgfβr2), and prolyl 4-hydroxylase β subunit (p4hβ) in gonads in the 50 mg/kg vitamin B6 group were significantly increased (P<0.05), while the matrix metalloproteinase 14 (mmp14) mRNA relative expression level in gonads was significantly decreased (P<0.05). It can be seen that adding 50 mg/kg of vitamin B6 to the diet can promote the gonad growth in sea urchin, increase the collagen content in gonads and improve their texture traits, and this is related to enhancing the expression of collagen synthesis genes and inhibiting the expression of collagen degradation genes.

Key words： vitamin B6; Mesocentrotus nudus; gonad growth; texture traits; collagen

光棘球海胆(Mesocentrotus nudus),俗称大连紫海胆,主要分布于我国辽东半岛和山东半岛的黄渤海地区[1]。性腺是光棘球海胆唯一可食用的部分,由于其独特的风味和质地,广受欧洲、亚洲、北美洲以及澳大利亚和智利等地消费者青睐[2]。然而,随着人们对海胆性腺的市场需求不断增加,海胆面临着巨大的捕捞压力,导致其野生种群数量急剧下降[3]。全球海胆的捕捞量已从1995年的约12万t下降至2017年的约75 000 t[4]。人工养殖是缓解这一问题的有效途径,能够增加海胆供应并减轻捕捞压力[5]。光棘球海胆在自然环境中主要以海带(Saccharina japonica)等大型藻类为食。然而,大型藻类的营养价值不稳定且存在季节性变化,这严重限制了海胆的大规模养殖[6]。相比之下,人工配合饲料原料来源广泛、营养配比科学、生产工艺标准、供应稳定,成为替代天然大型藻类的理想选择[7]。海胆性腺的市场价值取决于其大小、颜色、风味及质地等因素[8]。与野生海胆相比,养殖海胆喂食配合饲料后性腺的生长速度较快,但其质地存在一定缺陷,例如硬度、弹性、咀嚼性、黏附性、内聚性及胶黏性较差[3,8-9]。因此,迫切需要阐明其潜在的机制并找到解决方案,以提升养殖海胆性腺的品质,满足市场需求。
胶原蛋白是细胞外基质中最丰富的蛋白质,包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅺ和ⅩⅧ型胶原[3]。其中,Ⅰ和Ⅲ型胶原蛋白作为鱼类肌肉中最丰富的胶原蛋白,已在草鱼(Ctenopharyngodon idellus)[10]和欧洲海鲈鱼(Dicentrarchux labrax)[11]中证实其对提高肌肉的硬度、弹性和咀嚼性具有重要作用。此外,加速胶原蛋白在楚氏黄花鱼(Nibea coibor)鱼鳔中的沉积,可以显著提高其脆性、咀嚼性、硬度、韧性和弹性[12]。维生素B6是维持水生动物正常生长所需的必需营养素[13-14]。维生素B6主要是作为氨基酸转氨酶及脱羧酶辅酶的成分参与蛋白质和氨基酸代谢,间接影响胶原蛋白的合成[13,15]。有研究报道,维生素B6的可用性增加促进了氨基酸的转化和合成循环,从而导致鱼类体内的蛋白质沉积和体重增加[14]。此外,鲑鱼肌肉生长快速也与维生素B6刺激蛋白质合成有关[16]。胶原蛋白合成受转化生长因子-β(TGF-β)/Smad信号通路调节[3]。TGF-β/Smad信号通路的激活可增加胶原合成相关基因[胶原蛋白α1(colp1α)、胶原蛋白α2(colp2α)、胶原蛋白α3(colp3α)、Smad核相互作用蛋白1(snip1)、转化生长因子-β受体1(tgfβr1)、转化生长因子-β受体2(tgfβr2)和脯氨酰4-羟化酶β亚基(p4hβ)]的表达[17-18],并抑制胶原降解基因基质金属蛋白酶14(mmp14)的表达[19]。然而,在任何海胆物种中,添加维生素B6对胶原蛋白合成的影响及其潜在机制尚不清楚。因此,本研究旨在探究维生素B6对光棘球海胆性腺生长、质构特性、胶原蛋白含量及合成相关基因表达的影响,以评估其在水产养殖系统中作为促进海胆性腺生长和改善性腺质地的功能性添加剂的潜力。

1 材料与方法

1.1 试验设计和试验饲料

本试验于2023年11月至2024年1月在大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室进行。试验选取健康、无疾病、无伤、无畸形的光棘球海胆幼胆180只,平均初始体重为(3.60±0.03) g,随机分为4组,每组3个重复,每个重复15只。对照组饲喂新鲜海带(粗蛋白质含量为8.02%,粗脂肪含量为0.50%);试验组饲喂以明胶和不含维生素酪蛋白为主要蛋白质源配制的试验饲料,并分别在饲料中添加0、50和100 mg/kg维生素B6。试验期80 d。维生素B6添加水平根据之前对几种水生动物需求的研究结果[14,20-22]确定。试验饲料组成及营养水平见表1。试验饲料采用饲料制粒机(DES-TS1280,济南鼎润机械设备有限公司)制成大小均匀的颗粒,于烘箱中(52 ℃)烘干后,放入密封袋,置于-20 ℃保存直至使用。饲料营养成分含量参照AOAC(2006)[23]的方法进行测定。
表1 试验饲料组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis)%

项目
Items		 维生素B6添加水平Vitamin B6 supplemental level/(mg/kg)
0 50 100
原料Ingredients
不含维生素酪蛋白Vitamin-free casein 15.000 15.000 15.000
明胶Gelatin 2.000 2.000 2.000
小麦粉Wheat meal 20.000 20.000 20.000
海带粉Kelp meal 15.000 15.000 15.000
微晶纤维素Microcrystalline cellulose 19.310 19.305 19.300
膨化玉米粉Puffed corn flour 20.000 20.000 20.000
维生素B6 Vitamin B6 0.005 0.010
维生素预混料Vitamin premix1) 2.000 2.000 2.000
矿物质预混料Mineral premix2) 2.000 2.000 2.000
丙酸钙Calcium propionate 0.180 0.180 0.180
氯化胆碱Choline chloride 0.100 0.100 0.100
乙氧基喹啉Ethoxyquin 0.010 0.010 0.010
大豆卵磷脂Soybean lecithin 1.000 1.000 1.000
鱼油Fish oil 2.400 2.400 2.400
磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 1.000 1.000 1.000
合计Total 100.000 100.000 100.000
营养水平Nutrient levels3)
粗蛋白质Crude protein 19.25 19.27 19.24
粗脂肪Crude lipid 4.31 4.33 4.34

1)维生素预混料为每千克饲料提供 Vitamin premix provided the following per kilogram of diets:VD 5 mg,VK 10 mg,VB12 10 mg,VC 2 000 mg,叶酸 folic acid 20 mg,VB1 25 mg,VA 32 mg,VB2 45 mg,泛酸 pantothenic acid 60 mg,生物素 biotin 60 mg,烟酸 niacin 200 mg,VE 240 mg,肌醇 inositol 800 mg,微晶纤维素 microcrystalline cellulose 16.493 g。

3)营养水平均为实测值。Nutrient levels were all measured values.

2)矿物质预混料为每千克饲料提供 Mineral premix provided the following per kilogram of diets:FeSO4·H2O 80 mg,CuSO4·5H2O 10 mg,ZnSO4·7H2O 50 mg,MnSO4·H2O 60 mg,Na2SeO3·5H2O 25 mg,CoCl2·6H2O 50 mg,Ca (IO3)2 180 mg,MgSO4·7H2O 1 200 mg,沸石 zeolite 18.35 g。

1.2 饲养管理

试验所用光棘球海胆幼胆购自大连鑫玉龙海洋生物种业科技股份有限公司,在正式试验开始前经过14 d的驯化,驯化水槽容积为270 L,驯化期间每天投喂足量的新鲜海带,每2 d更换80%的养殖用水、吸底1次。正式试验期间,所有海胆被随机分配至12个已消毒杀菌的独立水箱(尺寸:15 cm×30 cm×45 cm),每个水箱养殖15只光棘球海胆;每种饲料被随机分配至3个独立的水箱,每天09:00和18:00时各投喂光棘球海胆1次,投喂量以海胆达到明显饱食状态为标准。为保证养殖水体的水质,每次投喂后更换约30%的养殖用水,去除残留的饲料和粪便。试验期间水温为15~20 ℃,pH为7.5~8.0,盐度为(33±1)‰,溶解氧含量大于8.0 mg/L。

1.3 样品采集

取样前,所有光棘球海胆禁食24 h。首先,从每个水箱随机选取9只海胆,称重,并在水箱中逐个解剖。采用无菌解剖剪刀小心剪开海胆围口膜,去除消化道和体腔液,并小心取出海胆性腺,确保其完整性。取样操作应温和,以避免损伤海胆性腺质地。然后,依次称重每只海胆的性腺,并计算性腺指数:性腺指数(%)=100×性腺最终湿重/海胆最终体重。最后,将每只光棘球海胆的性腺分为4部分,用于后续指标的测定和分析。第1部分置于4%多聚甲醛中固定,用于性腺组织学分析,评估性腺发育和结构特征的变化;第2部分储存于-80 ℃冰箱,用于进一步分析性腺水分含量;第3部分快速置于液氮中冷冻,储存于-80 ℃冰箱,用于测定性腺胶原蛋白含量并分析胶原蛋白合成相关基因的表达;第4部分置于干净、无菌的一次性培养皿中,立即进行性腺质构特性的测定。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 性腺水分含量

性腺水分含量参考Takagi等[24]的方法测定。首先,精确称重1 g湿性腺,并放入之前干燥至恒定重量的玻璃培养皿中;然后,在80 ℃下干燥至恒重。光棘球海胆性腺水分含量计算公式如下:
水分含量(%)=100×(性腺湿重-性腺干重)/性腺湿重。

1.4.2 性腺胶原蛋白含量

采用羟脯氨酸标准曲线法[3]测定海胆性腺中的胶原蛋白含量。按照制造商提供的样品预处理说明操作,采用试剂盒(A030-2-1,南京建成生物工程研究所)测定羟脯氨酸含量。性腺胶原蛋白含量计算公式如下:
胶原蛋白含量(mg/g)=羟脯氨酸含量(mg/g)×8。

1.4.3 性腺形态结构分析

采用苏木精-伊红(HE)和Van Gieson(VG)染色法对光棘球海胆的性腺进行组织学分析[3]。性腺先在4%多聚甲醛中4 ℃固定24 h;然后用一系列乙醇分级脱水,二甲苯透明,石蜡包埋,切片机(RM2016,Leica,德国)切片;最后对连续2个切片分别进行HE和VG染色,采用直立光学显微镜(DM-4000,Leica,德国)观察性腺组织的形态和结构。

1.4.4 性腺质构特性分析

采用质构仪(TMS-Pro,FTC,美国)测定海胆性腺的质构特性[3],使用直径20 mm的圆柱形探头,以30 mm/min的速度将每个海胆性腺样品压缩2次至其原始高度的50%。硬度是指首次压缩海胆性腺时的最大峰值;内聚性是指海胆性腺内部的黏附力;黏附性是指将圆柱形探头与海胆性腺分离所需要的功;弹性是指海胆性腺在第1次压缩后恢复的程度;胶黏性是指半固体海胆性腺的黏度特性(硬度×内聚性);咀嚼性是指咀嚼固体海胆性腺所需的功(弹性×胶黏性)。

1.4.5 性腺胶原蛋白合成相关基因表达

采用天根生化科技(北京)有限公司生产的RNA提取试剂盒,从光棘球海胆性腺中提取RNA,并通过琼脂糖凝胶电泳验证RNA样品的完整性;以提取的样品组织总RNA为模板,合成cDNA储存在-20 ℃条件下。采用特异性引物测定光棘球海胆性腺中colp1α、colp2α、colp3α、tgfβr1、tgfβr2、snip1、p4hβ和mmp14的表达,引物序列见表2。实时荧光定量PCR采用SYBR Green Ⅰ化学方法,反应体系为20 μL,反应程序为两步法;生物重复3次,每次都设置相应的空白对照。以18S rRNA作为内参基因,采用2-ΔΔCt法[3]计算各目的基因的mRNA相对表达量。
表2 实时荧光定量PCR引物序列

Table 2 Primer sequences for real-time fluorescence quantitative PCR

基因Genes 引物序列Primer sequences
胶原蛋白α1 colp1α F:TCAGTTCAGTGTCAGCGGATGTC
R:ATGTTGCCTTCCAAGATGCCAATG
胶原蛋白α2 colp2α F:GCACAGGTTCTTCTAAGCACAAGTC
R:GTCATCACGCACGATACAAGCATAC
胶原蛋白α3 colp3α F:CAGGCAGCAACAGGAAACGATAC
R:ATGATGGTGGCGGTGATGATGG
Smad核相互作用蛋白1 snip1 F:GATAGGAGAGGCAATAGGCAGGAAC
R:ACCTTCGTCTTCATCGTTTGTTTGG
转化生长因子-β受体1 tgfβr1 F:AAGGTGATGAAGGAGTGCTGGTATC
R:TGCGAGGCGTCACAGGTATTC
转化生长因子-β受体2 tgfβr2 F:GGTCATCGTCGTCTGTTCCGTAG
R:ATGCTCGTGCTCTCCGTGTTG
基质金属蛋白酶14 mmp14 F:CAGTGAGACGATGGCGATGATGAAC
R:GGTCCTGTTGATGATCCTATAAGTGAG
脯氨酰4-羟化酶β亚基p4hβ F:ATGGAGGAGGATGAGGAGATTGAC
R:AGACTTGGGATGGACGCAGAC
18S rRNA F:GTTCGAAGGCGATCAGATAC
R:CTGTCAATCCTCACTGTGTC

1.5 数据统计分析

所有试验数据采用SPSS 26.0进行统计分析,首先采用Shapiro-Wilk检验验证数据分布的正态性,并采用Levene检验验证方差齐性;随后,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)分析各组间差异的显著性,当在统计学分析中检测到显著差异(P<0.05)时,采用Tukey检验进行多重比较,以评估不同组间平均值的差异显著性,结果数据以“平均值±标准误”形式表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 维生素B6对光棘球海胆性腺生长及水分和胶原蛋白含量的影响

由表3可知,各试验组海胆性腺重量和性腺指数均显著高于对照组(P<0.05);同时,50 mg/kg维生素B6组性腺重量和性腺指数显著高于0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05)。各试验组海胆性腺水分含量显著高于对照组(P<0.05);同时,50 mg/kg维生素B6组性腺水分含量显著高于0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05)。各试验组海胆性腺胶原蛋白含量显著高于对照组(P<0.05);同时,50 mg/kg维生素B6组性腺胶原蛋白含量显著高于0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05)。
表3 维生素B6对光棘球海胆性腺生长及水分和胶原蛋白含量的影响

Table 3 Effects of vitamin B6 on gonad growth and contents of moisture and collagen in sea urchin (Mesocentrotus nudus)

项目
Items		 维生素B6添加水平
Vitamin B6 supplemental level/(mg/kg)		 对照组
Control group		 P值
P-value
0 50 100
性腺重量Gonad weight/g 1.33±0.06b 1.51±0.06c 1.37±0.09b 0.34±0.03a <0.001
性腺指数Gonadosomatic index/% 17.73±0.42b 19.21±0.52c 16.91±0.50b 3.86±0.22a <0.001
水分含量Moisture content/% 74.60±0.12b 76.53±0.44c 75.13±0.35b 73.03±0.32a <0.001
胶原蛋白含量Collagen content/(mg/g) 2.70±0.03b 3.33±0.03d 2.81±0.04c 1.97±0.02a <0.001

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 维生素B6对光棘球海胆性腺形态结构的影响

在雄性海胆性腺中,精母细胞沿着卵泡壁存在,在营养吞噬细胞中可以观察到多个液滴;在雌性海胆性腺中,早期卵黄形成卵母细胞沿着卵泡壁的内侧附着,形成不规则的球形。如图1所示,雌性和雄性海胆的性腺仍处于配子体发生的早期阶段,同一组雌雄海胆间性腺的营养吞噬细胞数量和卵泡结构特征均无明显差异;在试验组中,雌雄海胆性腺的营养吞噬细胞数量随着维生素B6添加水平的提高先增加后减少,50 mg/kg维生素B6组海胆性腺的营养吞噬细胞数量均高于0和100 mg/kg维生素B6组;与试验组相比,对照组雌雄海胆性腺的营养吞噬细胞数量明显减少;试验组雌雄海胆性腺的卵泡均明显大于对照组,且更紧凑;同时,50 mg/kg维生素B6组雌雄海胆性腺的卵泡明显大于0和100 mg/kg维生素B6组,且更紧凑。
图1 维生素B6对光棘球海胆性腺形态结构的影响

A:Van Gieson染色 Van Gieson staining;B:苏木精-伊红染色 hematoxylin-eosin staining;NP:营养吞噬细胞 nutritive phagocyte;SP:精母细胞 spermatocyte;EV:早期卵黄形成卵母细胞 early vitellogenic oocyte。

A1和B1以及A2和B2分别表示0 mg/kg维生素B6组雄性和雌性,A3和B3以及A4和B4分别表示50 mg/kg维生素B6组雄性和雌性,A5和B5以及A6和B6分别表示100 mg/kg维生素B6组雄性和雌性,A7和B7以及A8和B8分别表示对照组雄性和雌性。

A1 and B1, as well as A2 and B2, represented male and female in 0 mg/kg vitamin B6 group, A3 and B3, as well as A4 and B4, represented male and female in 50 mg/kg vitamin B6 group, A5 and B5, as well as A6 and B6, represented male and female in 100 mg/kg vitamin B6 group, and A7 and B7, as well as A8 and B8, represented male and female in control group, respectively.

Fig.1 Effects of vitamin B6 on morphology and structure of gonad in sea urchin (Mesocentrotus nudus) (100×)

2.3 维生素B6对光棘球海胆性腺质构特性的影响

由表4可知,各试验组海胆性腺硬度、弹性、胶黏性和咀嚼性均显著高于对照组(P<0.05),但性腺黏附性均显著低于对照组(P<0.05);50 mg/kg维生素B6组性腺内聚性显著高于对照组(P<0.05)。同时,50 mg/kg维生素B6组海胆性腺硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性均显著高于0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05)。
表4 维生素B6对光棘球海胆性腺质构特性的影响

Table 4 Effects of vitamin B6 on gonad texture traits in sea urchin (Mesocentrotus nudus)

项目
Items		 维生素B6添加水平
Vitamin B6 supplemental level/(mg/kg)		 对照组
Control group		 P值
P-value
0 50 100
硬度Hardness/N 1.74±0.18b 2.57±0.14d 2.15±0.08c 0.48±0.00a <0.001
内聚性Cohesiveness 0.16±0.01a 0.20±0.01b 0.17±0.01a 0.15±0.01a 0.013
黏附性Adhesiveness/(N/mm) 0.01±0.00a 0.02±0.00a 0.01±0.00a 0.09±0.01b <0.001
弹性Springiness/mm 0.16±0.00b 0.21±0.01c 0.17±0.01b 0.03±0.01a <0.001
胶黏性Gumminess/N 0.33±0.01b 0.40±0.01d 0.35±0.00c 0.06±0.00a <0.001
咀嚼性Chewiness/mJ 0.06±0.00b 0.09±0.01c 0.06±0.00b 0.02±0.01a 0.001

2.4 维生素B6对光棘球海胆性腺胶原蛋白合成相关基因表达的影响

如图2所示,海胆性腺colp1α、colp2α、colp3α、snip1、tgfβr1、tgfβr2、mmp14和p4hβ mRNA相对表达量均受饲料中维生素B6的显著影响(P<0.05)。50 mg/kg维生素B6组海胆性腺colp1α、colp2α、colp3α、snip1、tgfβr1、tgfβr2和p4hβ mRNA相对表达量显著高于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05);相反,50 mg/kg维生素B6组性腺mmp14 mRNA相对表达量显著低于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组(P<0.05)。
图2 维生素B6对光棘球海胆性腺胶原蛋白合成相关基因表达的影响

数据柱形标注不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Fig.2 Effects of vitamin B6 on expression of collagen synthesis related genes in gonad in sea urchin (Mesocentrotus nudus)

Value columns with different small letters mean significant difference (P<0.05).

3 讨论

3.1 维生素B6对光棘球海胆性腺生长的影响

海胆的性腺不仅是负责配子体发生的性器官,也是重要的营养储存器官[9]。性腺指数作为评价海胆性腺生长的重要指标,常用于衡量性腺的生长速度和发育程度。维生素B6作为水生动物生长的必需微量营养素,在正常生长和发育过程中发挥着重要作用[25]。先前的研究发现,添加适量的维生素B6可显著促进斑点鮰(Channa punctatus)[22]、罗非鱼(Oreochromis niloticus)[14]和南美白对虾(Litopenaeus vannamei)[21,26]的生长。然而,关于维生素B6对水生动物性腺生长和发育的研究相对较少。本研究结果显示,饲料中添加50 mg/kg维生素B6显著提高了光棘球海胆的性腺重量和性腺指数,表明维生素B6的补充能够有效促进海胆性腺的生长。这一发现表明,维生素B6不仅能促进水生动物整体体重的增加,还可能对性腺的质量和产量产生积极影响。未来的研究可以进一步探讨维生素B6对不同水生动物性腺生长和发育的影响,并深入分析其作用机制,以便为水产养殖业提供更有效的营养调控策略。此外,饲喂新鲜海带的光棘球海胆的性腺指数显著低于所有饲喂配合饲料的光棘球海胆。这一现象与之前的研究结果[6-7]一致,当海带作为海胆唯一的食物时,不能为其提供完整和充分的营养来维持性腺的快速增长[9];尤其是在缺乏其他关键微量营养素的情况下,海带可能无法满足海胆对全面且均衡饮食的需求。这些结果表明,使用营养全面的饲料喂养海胆可以缩短养殖周期,提高海胆育肥效率。

3.2 维生素B6通过提高胶原蛋白含量对光棘球海胆性腺质构特性的影响

除了性腺的产量外,性腺质构特性已经成为评估海胆市场价值的一个越来越重要的标准[9]。海胆性腺质构特性受配子发生阶段的影响较大[3],其质构特性通常在配子尚未成熟的Ⅲ期晚期和Ⅳ期早期最佳[3]。以前的研究发现,饲喂海带的海胆性腺质构特性显著优于饲喂配合饲料的海胆,主要是由于海带组的性腺发育较缓慢[27]。然而,在本研究中,配合饲料组(试验组)海胆的性腺质构特性显著优于海带组(对照组)。组织切片观察显示,配合饲料组和海带组雌雄光棘球海胆性腺均处于配子体发生的早期阶段。值得注意的是,50 mg/kg维生素B6组光棘球海胆性腺中营养吞噬细胞数量明显高于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组。营养吞噬细胞数量较多的海胆性腺往往表现出更高的硬度[27],这一点在本研究中得到了验证,50 mg/kg维生素B6组光棘球海胆性腺硬度显著高于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组。
此外,在本研究中,光棘球海胆性腺的质构特性(硬度、弹性、黏附性、内聚性、胶黏性、咀嚼性和水分含量)在各组间存在显著差异。硬度是一个重要的质构指标,因为高质量的性腺在加工过程中需要保持其完整性[9]。本研究中,饲喂添加50 mg/kg维生素B6饲料的光棘球海胆性腺水分含量和硬度最高,这可能与其性腺胶原蛋白含量最高有关。有研究报道,胶原蛋白很容易与水分子结合[3]。Ram等[28]报道,海参体壁中胶原蛋白的含量对其质构特性有显著影响。研究还表明,Ⅰ和Ⅲ型胶原蛋白含量可以改善鱼片的质地特性[29]。本研究中,50 mg/kg维生素B6组海胆性腺胶原蛋白含量显著高于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组。Ⅰ型胶原蛋白由colp1α和colp2α基因编码,Ⅲ型胶原蛋白由colp3α基因编码[10]。与此一致,本研究中,饲料中添加50 mg/kg维生素B6显著提高海胆性腺colp1α、colp2α和colp3α mRNA相对表达量。此外,Aussanasuwannakul等[30]报道,虹鳟(Oncorhynchus mykiss)肌肉中的胶原蛋白含量对维持其内聚性起着至关重要的作用。本研究中,饲喂添加50 mg/kg维生素B6饲料的光棘球海胆性腺内聚性和胶黏性最高。咀嚼性是根据硬度、胶黏性和弹性进行计算的[9]。50 mg/kg维生素B6组光棘球海胆性腺弹性、胶黏性和咀嚼性显著高于对照组以及0和100 mg/kg维生素B6组。有研究报道,胶原蛋白对提高草鱼[15]和大西洋比目鱼[29]肌肉的弹性、胶黏性和咀嚼性具有至关重要的作用。这说明适当的添加维生素B6可有效地提高海胆性腺的胶原蛋白含量,从而提高海胆性腺的质构特性和市场价值。

3.3 维生素B6促进光棘球海胆性腺胶原蛋白合成的机制

本研究中,50 mg/kg维生素B6组海胆性腺胶原蛋白含量显著高于其他组。为了进一步阐明维生素B6对海胆性腺生长和质地质量影响的潜在机制,本试验通过使用实时荧光定量PCR进行了全面分析。TGF-β/Smad信号通路在水生动物的胶原蛋白沉积过程中起着关键作用[3]。snip1、tgfβr1和tgfβr2是TGF-β/Smad信号通路的关键启动子[31]。本研究中,饲料中添加50 mg/kg维生素B6显著提高海胆性腺snip1、tgfβr1和tgfβr2 mRNA相对表达量,该通路可以调控胶原蛋白合成相关基因(colp1α、colp2α和colp3α)的表达[18]。本研究中,饲料中添加50 mg/kg维生素B6显著提高海胆性腺colp1α、colp2α、colp3α和p4hβ mRNA相对表达量。这表明,维生素B6可以通过TGF-β/Smad通路促进胶原蛋白合成相关基因的表达。此外,TGF-β/Smad通路可以抑制胶原蛋白降解和胶原交联[19],mmp14是介导胶原蛋白降解的关键基因[3]。本研究发现,饲料中添加50 mg/kg维生素B6显著降低海胆性腺mmp14 mRNA相对表达量,这表明适量添加维生素B6可以减少胶原蛋白的降解和交联,从而增加光棘球海胆性腺中胶原蛋白的沉积。

4 结论

饲料中添加50 mg/kg维生素B6可以促进海胆性腺生长,提高性腺胶原蛋白含量并改善其质构特性,且这与提高胶原蛋白合成基因表达和抑制胶原蛋白降解基因表达有关。

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