羅氏沼蝦營養需求和環境對其免疫功能的影響研究

周 劍，趙仲孟，張 露，黃志鵬，趙 瀚，柯紅雨，李 強，杜 軍

( 四川省農業科學院 水產研究所，四川 成都 611730 )

羅氏沼蝦(Macrobrachiumrosenbergii)又名馬來西亞大蝦、淡水長臂大蝦，一般呈淡青藍色，體間有棕黃色斑紋，外被幾丁質甲殼，全身分頭胸部和腹部，雄性成蝦個體大于雌蝦，一般第二步足特別發達，且多成蔚藍色[1]。

羅氏沼蝦主要分布于東南亞各國，目前不少國家和地區已經成功移養并繁殖羅氏沼蝦，成為當地的主要淡水養殖蝦類[2]。1976年秋中國農業科學院從日本引進1對親蝦和48尾蝦苗，在廣東省試養，于1977年繁殖了7.96萬尾，先后分發給全國14個省區的40多個單位試養，并獲得成功，至此羅氏沼蝦的人工養殖在我國發展起來[3]。我國2018年羅氏沼蝦淡水養殖產量達133 266 t，其中產量最高的為江蘇省，約占全國養殖產量的48.20%[4]。

隨著羅氏沼蝦養殖產業的快速形成和發展，養殖規模也在不斷擴大。在集約化養殖過程中，羅氏沼蝦的人工飼料約占生產成本的20%～40%，研究羅氏沼蝦的營養需求量能夠對配合飼料的生產提供幫助，從而提高經濟效益[5]。優質的餌料不僅能全面保證羅氏沼蝦的營養供給，滿足羅氏沼蝦對能量和生長發育代謝的需要，還可以增強其免疫力，提高抗病力，促進其健康生長。而集約化養殖中，餌料的投喂會使得水溫、pH、溶解氧和鹽度等養殖環境因子發生變化，極易引起其免疫能力降低，攝食能力下降，導致疾病暴發[6]。維持良好的養殖環境，增加本身的營養供給，均能顯著影響水生經濟動物的質量和產量。筆者就羅氏沼蝦營養需求量和環境因子對其免疫功能的影響進行綜述，以期為羅氏沼蝦科學飼養及養殖產業的可持續發展提供理論指導。

1 羅氏沼蝦的主要營養需求

1.1 羅氏沼蝦對蛋白質的需求

在營養需求方面，研究最多的是羅氏沼蝦對蛋白質的需求量。不同研究所得到的羅氏沼蝦最適蛋白質需求量不同。Hari等[7]認為，飼料中蛋白質水平為30%左右適宜羅氏沼蝦的生長[4]。Mukhopadhyay等[8]則認為，飼料中蛋白質含量達到35%時，羅氏沼蝦的生長和飼料轉化率才能達到最優狀態。Corbin等[9]認為，使羅氏沼蝦達到最適生長所需要的蛋白質水平在34%～35%。Manush等[10]在飼料中加入35%的蛋白質相較加入25%的蛋白質組，羅氏沼蝦的抗應激能力更強；羅氏沼蝦的存活率也隨飼料中蛋白質的含量增加而提高，蛋白質水平35%時最高[11]。董云偉等[12]研究發現，在飼料中添加不同水平的蛋白質含量(20.2%、29.6%、40.8%和51.2%)，并不顯著影響羅氏沼蝦的特定生長率，而消化酶活性對飼料中蛋白質含量有適應性反應。這些研究結果均表明，羅氏沼蝦對于蛋白質的需求量較低。羅氏沼蝦對飼料中蛋白質的利用實際是將蛋白質消化成肽、氨基酸等小分子化合物，再合成蝦體本身的蛋白質。蝦體能消化合成蛋白質的成功與必需氨基酸的比例平衡直接相關。當必需氨基酸含量不足時會影響蝦對蛋白質的利用，從而生長緩慢。Miyajima等[13]利用同位素分析技術發現，羅氏沼蝦的必需氨基酸為精氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、酪氨酸和纈氨酸。Farmanfarmaian等[14]同樣發現，精氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸能顯著促進羅氏沼蝦的生長。除此之外，Felix等[15]發現，甘氨酸也能顯著促進羅氏沼蝦的生長。Roustaian等[16]認為，羅氏沼蝦在無節幼體階段對氨基酸的需求幾乎不變，可以用類似于羅氏沼蝦無節幼體氨基酸結構的蛋白質來滿足。Reed等[17]發現，飼料中氨基酸組成與羅氏沼蝦肌肉，尤其是尾肌中的氨基酸組成基本一致，呈一定的相關性。而D′Abramo[18]認為，精氨酸、蛋氨酸和賴氨酸是羅氏沼蝦生長的首要限制性氨基酸。

飼料中常以魚粉作為蛋白源。為了降低飼養成本，常用較低成本的蛋白源替代昂貴的動物蛋白，如肉骨粉[19]、蝸牛粉[20]、鹵蟲[21]及植物蛋白[22-23]。用不同物質代替飼料蛋白對羅氏沼蝦的養殖效果不同。Du等[24]用豆粕取代羅氏沼蝦飼料中的魚粉，隨著豆粕含量的增加，羅氏沼蝦的攝食量沒有顯著變化，而生長率和轉化效率均降低了，且羅氏沼蝦體內干物質、粗脂肪含量和能量值也降低，說明不添加氨基酸或其他添加劑的豆粕不適合作為羅氏沼蝦飼料的主要蛋白源。而楊景豐等[25]研究發現，用8%的發酵豆粕替代羅氏沼蝦飼料中的魚粉和豆粕，顯著影響羅氏沼蝦的生長性能、抗氧化能力及免疫機能。Hossain等[26]用葵花籽餅作為常規蛋白源飼養羅氏沼蝦，以魚粉、大豆粉和芥末油餅為蛋白源的飼料作對照，結果發現，以葵花籽餅為蛋白源組中羅氏沼蝦的飼料轉換率、比生長率和蛋白質效率比最佳，羅氏沼蝦的粗蛋白和脂質含量也為最高，說明包含50%的葵花籽餅的飼料可能是羅氏沼蝦飼料中魚粉、豆粕和芥末油餅的合適替代品。Wattanakul等[27]用鯖魚冷凝物(鯖魚罐頭的副產品)代替飼料蛋白，結果用含有40%鯖魚冷凝物的飼料投喂，羅氏沼蝦生長性能和飼料利用率較高，說明含有鯖魚的冷凝物可以替代羅氏沼蝦飼料中的蛋白質。

1.2 羅氏沼蝦對脂類的需求

除蛋白質以外，脂類物質能提供必需脂肪酸、膽固醇及磷脂等，也是羅氏沼蝦生長發育必需的營養物質，如果缺乏或含量不足，會降低羅氏沼蝦對飼料中蛋白質的利用率。飼料中的脂質來源一般是添加動、植物性油脂，魚油[28]和烏賊油[29]中高不飽和脂肪酸含量較高，比豆油和玉米油[30]對羅氏沼蝦的生長作用效果更好。Hien等[29]發現，在飼料中加入3%的烏賊油和1.5%的卵磷脂能夠促進羅氏沼蝦幼蝦的生長。Merican等[30]發現，在飼料中添加5%魚肝油促進羅氏沼蝦生長的能力比添加純多不飽和脂肪酸強。而Kamarudin等[31]用玉米油來替代昂貴的魚肝油飼養羅氏沼蝦幼蝦，發現僅用玉米油時羅氏沼蝦的生長顯著下降，而玉米油和魚肝油混合使用時并不影響羅氏沼蝦的生長。楊家威等[32]用不同脂肪源的組合飼喂羅氏沼蝦，發現魚油加花生油組合投喂時，蝦體的單不飽和脂肪酸含量最高，顯著高于魚油和豆油、菜籽油及亞麻油的搭配。

1.3 羅氏沼蝦對其他營養物質的需求

羅氏沼蝦蝦體灰分含量占其干體質量的15.9%～21.3%，說明礦物質元素和微量元素對其生命活動十分重要[33]。而在集約化養殖過程中，蝦通過鰓、體表和腸等部位從水體中吸收的礦物質并不能滿足實際需求，因此需要從飼料中得到補充。Thirunavukkarasu等[34]研究認為，在飼料中添加60 mg/kg的鋅能顯著提高羅氏沼蝦存活率、生長率及消化酶(蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶)活性。黃凱等[35]發現，在飼料中添加1%的礦物質能夠更好地促進羅氏沼蝦的生長。目前對于羅氏沼蝦飼料中添加礦物質的研究很少，進行配制飼料時可參考其他淡水蝦的礦物質需求量。蝦類一般不能自身合成維生素或合成量很少，難以滿足機體的生理需要，因此需從飼料中獲得。D′Abramo等[36]發現，在飼料中添加維生素C能增加羅氏沼蝦幼蝦的存活率，同時還能促進其蛻殼。Cavalli等[37]認為，在飼料中添加維生素C和維生素E能提高羅氏沼蝦的抗應激能力。同樣的，Asaikkutti等[38]研究發現，在飼料中添加150 mg/kg的維生素C能夠促進羅氏沼蝦的生長，并提供抗氧化能力。除礦物質和維生素外，在飼料中添加其他營養物質也會對羅氏沼蝦產生不同的影響。Chen等[39]在飼料中添加不同含量的低聚果糖，發現羅氏沼蝦攝食添加0.4%的低聚果糖時長度和體質量的比生長率最高，增加飼料中低聚果糖含量還能顯著增加脂質的過氧化作用，降低過氧化物歧化酶的抑制率，降低氧化應激。張劍偉等[40]研究發現，在飼料中添加67.5 mg/kg的珍珠露水草提取物可以顯著提高羅氏沼蝦的生長性能、飼料利用率、腸道蛋白酶活性、肝臟天冬氨酸氨基轉移酶活性和肌肉中呈味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸)及粗蛋白的含量。Gonzalez-Pena等[41]認為，在飼料中添加10%以下的纖維素能提高羅氏沼蝦的飼料效率和蛋白質效率及生長。

2 環境因子對羅氏沼蝦免疫功能的影響研究

隨著人口的增長、消費水平的提高、集約化養殖模式的推廣，蝦類養殖迅猛發展。然而，在高密度養殖條件下，由于餌料投喂的增加致使養殖水體的污染程度不斷加劇，養殖環境日益惡化，蝦類處于各種環境因子的脅迫之下，導致病害滋生、養殖效益下降，嚴重阻礙了蝦類養殖業的健康發展[42]。因此除羅氏沼蝦的營養需求研究外，羅氏沼蝦的免疫功能研究也十分必要。養殖環境是影響蝦體免疫的重要因素，養殖生態環境與蝦類自身免疫抗病能力的關系研究是蝦類病害防治的重要課題之一。

2.1 水溫對羅氏沼蝦免疫功能的影響

羅氏沼蝦耐受的溫度為14～35 ℃，最適生長溫度為29～31 ℃。蝦的體溫直接依賴于環境溫度，包括免疫功能在內的各種生理機能，受水溫的影響極大。環境溫度不同，羅氏沼蝦血細胞的數量也有差異。甲殼動物體內參與免疫的細胞為血細胞，它不僅承擔細胞免疫，更是體液免疫因子的提供者，因此血細胞數量可作為判別羅氏沼蝦健康狀況的指標。Cheng等[43]研究發現，9—10月(水溫約17 ℃)羅氏沼蝦的血細胞數量最多，而12月—翌年2月(水溫約5 ℃)最少。在同樣的pH及投喂條件下，27～28 ℃時羅氏沼蝦的血細胞數量顯著性高于20～21 ℃、30～31 ℃及33～34 ℃時[44]。Chang等[45]首次揭示了溫度脅迫對羅氏沼蝦免疫功能的影響，發現溫度應激誘導的免疫急性調節與羅氏沼蝦血淋巴中去甲腎上腺素的釋放有關。當夏季水溫高于羅氏沼蝦的最適生長溫度后，會導致羅氏沼蝦死亡。Liu等[46]發現，在羅氏沼蝦的飼料中添加適量大黃蒽醌提取物可以幫助羅氏沼蝦適應高溫脅迫，促進羅氏沼蝦的生長。不同溫度下藥物在羅氏沼蝦體內的代謝也不同，高溫度下羅氏沼蝦對氟苯尼考的代謝速度快于低溫下[47]。但在養殖生產中，較高的溫度能提高羅氏沼蝦的抗病能力，而較低的溫度能減弱病原體的致病性，如何通過溫度來調控羅氏沼蝦的免疫能力，還需深入系統研究。

2.2 pH對羅氏沼蝦免疫功能的影響

除溫度變量外，pH、溶解氧和鹽度等水質變量也是影響羅氏沼蝦生存極其重要的環境因素。pH直接反映水體中有機污染程度、CO2和O2含量。白天水體中浮游植物進行光合作用吸收CO2釋放O2，使得pH升高；而夜晚，浮游植物經過呼吸作用釋放CO2，pH下降。人工養殖下羅氏沼蝦的最適pH為7.5～8.5[48]。Cheng等[44]發現，羅氏沼蝦在pH為7.5～7.7的環境中時，血細胞數量和酚氧化酶的活性明顯高于pH 4.6～5.0和pH 9.0～9.5時，對詹氏乳桿菌(Lactococcusgarvieae)的抵抗能力較強。pH過高或過低時，羅氏沼蝦會加重感染腸球菌，而pH處于7.5～7.7時，感染最輕[49]。溞狀幼體的最適pH為7.90～8.46，此時其成活率達100%，pH超過或低于該范圍雖不完全致死，但影響其發育速度，蛻皮間隔時間延長，攝食強度減弱[50]。當水體中pH不合適時，需及時分析原因，采取適當措施，如換水或充氣，也可利用碳酸氫鈉調節水質[51]。pH的變化還能影響水中氨氮、重金屬離子和硫化氫等物質的存在形式，間接影響羅氏沼蝦的免疫力。pH的變化會影響水中硫化氫含量，進而影響羅氏沼蝦的抗病能力[52]。一般情況下，重金屬離子轉以絡合物或螯合物的形式被膠粒所吸附，減弱其對宿主的毒性。pH會影響金屬離子吸附過程中金屬氫氧化物的共沉淀和生物表面吸附過程，增加水體中重金屬離子含量，影響羅氏沼蝦的生長[53]。pH的變化還會導致水體氨氮的變化，羅氏沼蝦在氨氮和亞硝態氮的作用下，血清和肌肉的酚氧化酶活性顯著降低，而酚氧化酶在蝦類體液免疫因子中占據重要地位。水體中氨氮超標直接抑制蝦類酚氧化酶的活性[54]。

2.3 溶解氧和鹽度對羅氏沼蝦免疫功能的影響

低氧環境中羅氏沼蝦新陳代謝下降、生長速度減緩以及蛻殼頻率減少，甚至引起死亡。甲殼動物在低氧環境中會通過降低代謝率、自主調節淋巴滲透壓等來適應缺氧環境[55]。不同生活階段、性別和生理狀態下羅氏沼蝦的窒息點差別很大。溞狀幼體的窒息點最高，其次是幼蝦、中蝦和成蝦；雄蝦的窒息點高于雌蝦，抱卵蝦的窒息點高于非抱卵蝦[56]。羅氏沼蝦在4.75 mg/L的溶解氧水平下，血細胞數量下降，對體內病原體的抵抗能力也相應下降，而當溶解氧水平進一步降低時，羅氏沼蝦的免疫能力也會減弱[57]。Llobrera等[58]將羅氏沼蝦幼蝦放于不同溶解氧條件下飼喂40 d，發現在低于正常溶解氧范圍下，隨著溶解氧的升高，幼蝦的平均生長速率相應增加，其個體增長率也上升。Cheng等[59]發現，在低于正常氧含量(4.75 mg/L)下羅氏沼蝦的血淋巴滲透壓、血清中Na+、K+和Cl-及氧血紅素含量顯著降低。溶解氧含量在影響宿主防御機制的同時，還影響病原體的致病能力，導致疾病的暴發。在養殖羅氏沼蝦時，配備增氧設備十分重要。

鹽度也是影響蝦類呼吸代謝活動及免疫防御的主要環境因子之一。鹽度改變使羅氏沼蝦鰓上皮細胞的結構發生變化，細胞頂部的微絨毛變得粗而短，需經過一定時間后才能恢復到正常水平。當鹽度超過一定范圍后，宿主的免疫力下降。隨著鹽度的升高，羅氏沼蝦的耗氧率和排氨率均增高[60]。此外，鹽度還會顯著影響羅氏沼蝦的性別分化和性腺發育[61]，低鹽度環境中雌蝦體型較大，繁殖較早，繁殖的數量也明顯多于較高鹽度環境中的雌蝦[62]。既然環境中鹽度的變化會引起羅氏沼蝦的生長和免疫能力發生變化，保持養殖水體鹽度穩定是羅氏沼蝦養殖應遵循的基本原則。

3 存在問題及展望

目前我國羅氏沼蝦的養殖范圍不斷擴大，同時對其生物學特性、營養需求和環境免疫等也進行了探討。在人工養殖中，除了重視營養需求外，關于多環境因子對羅氏沼蝦交互作用的研究也極為重要。實際生產中，首先應對其環境和疾病進行監控，全面認識環境因子與羅氏沼蝦免疫參數的關系；其次，大量收集健康羅氏沼蝦的免疫參數的數據并構建標準，用于評價人工養殖羅氏沼蝦的健康狀況，有問題出現及時改善養殖環境，從而預防和控制疾病的暴發。雖然羅氏沼蝦是我國引進品種，但建立原、良種場用于保存物種基因庫和保護物種種質資源也尤為重要。應對現有原、良種場進行規范管理，查清親蝦和后備親蝦遺傳背景并建立親蝦檔案，逐步開展系統選育工作；還應對原、良種場定期補充主養羅氏沼蝦的原種，擴大其親蝦的群體，實現有選擇的繁殖生產，有計劃地擴大生產能力，以保證良種供應。在苗種市場上，主管部門應加強監管，規范生產單位，禁止沒有資質的養殖場對羅氏沼蝦苗種進行生產和銷售，從而提高我國羅氏沼蝦產品質量。