親蝦營養需求的研究進展

王 寧， 鄧康裕， 鄧 登， 馬迎飛

（1.中國科學院深圳先進技術研究院，合成生物學工程研究中心，廣東 深圳 518055；2.深圳市澳華集團股份有限公司，廣東 深圳 518054）

隨著凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）等國外優良品種的引入，國內自主選育新品種的推廣應用，對蝦集約化養殖病害防控技術以及全人工親蝦繁育技術的突破，蝦類養殖已成為我國漁民經濟的重要支柱產業，對我國漁業經濟結構調整和漁民增收做出了巨大貢獻。2020年我國蝦類養殖總產量達496.8萬t（農業農村部漁業漁政管理局，2021）。在蝦類養殖迅猛發展的同時，種源受限以及親蝦繁殖性能和幼體質量低下導致的苗種數量供應不足和質量參差不齊已成為制約我國蝦類養殖生產進一步發展的瓶頸。親蝦繁育作為當前獲得苗種的主要手段，其重要性日益凸顯。本文綜述了近年來親蝦營養研究的進展和發展趨勢，以期為親蝦配合飼料的研發提供參考。

1 餌料營養對親蝦繁育的重要性

餌料營養作為親蝦繁育過程中的關鍵要素，與親蝦的繁殖性能和幼體質量密切相關（Wouters等，2001b）。為保證胚胎和攝食前幼體的正常發育，親蝦卵巢在發育成熟過程中需積累大量的營養 物 質 （Racotta等，2003；Ravid等，1999；Mourente等，1991）。餌料營養素缺乏或者不平衡會導致親蝦的繁殖性能減弱甚至繁殖活動終止（Palacios等，2000；Bray等，1992）。由于胚胎和無節幼體的發育主要依賴從親蝦轉移的營養，親蝦營養狀況不佳也會導致幼體質量下降（Racotta等，2003）。盡管營養對親蝦繁育至關重要，但由于親蝦繁育試驗養殖條件苛刻、操作費用高昂、養殖周期長以及數據統計分析難度較大，因此目前對蝦營養素的研究以及配合飼料的研發多集中在幼體到成體這一生長階段，對親蝦繁育階段營養素作用的研究較少，且大部分研究是通過分析天然餌料以及性腺和無節幼體中營養素的含量來開展。而親蝦繁育階段營養學和飼料學研究的嚴重滯后是導致當前親蝦繁育階段人工配合飼料使用效果不佳的重要原因。

目前配合飼料在親蝦繁育過程中使用率較低且多在親蝦繁育前期的營養強化階段使用，當前親蝦繁育過程中主要以鮮活或冰凍天然餌料（沙蠶、魷魚、雙殼貝類等）為主，但天然餌料因其價格昂貴、易攜帶病原和質量不穩定而嚴重制約對蝦種業的高質量發展。因此，必須提高配合飼料替代天然餌料率，而要提高配合飼料替代天然餌料率，就必須解決親蝦繁育階段的營養需求和代謝調控機理這一關鍵科學問題。

2 不同營養素對親蝦的影響

2.1脂類 親蝦餌料中的脂質除滿足能量需求外，還需滿足特定營養素,如高度不飽和脂肪酸（HUFA）、磷脂和甾醇需求。這是由于甲殼類動物只具有有限的從頭合成HUFA的能力（Mourente，1996），而不 能從頭合成 甾醇 （Kanazawa等，1988）。

2.1.1 總脂 脂質在親蝦生長和繁殖過程中具有能量和結構功能（Middleditch等，2009；Ward等，2009；Teshima等，1983a）。在親蝦性腺發育成熟過程中，卵巢需積累大量的脂肪。當卵巢成熟時，脂質大約占總卵巢干物質的18%~41%（Ravid等，1999；Mourente等，1991；Castille等，1989；Kulkarni等，1979；Gehring，1974）。在親蝦性腺發育過程中，作為蝦類脂肪主要貯存組織的肝胰腺內的脂肪通過血淋巴向卵巢轉移，肝胰腺脂肪含量降低（Teshima等，1988）。親蝦產卵后其卵巢中脂質濃度顯著降低，而無節幼體中脂質水平較高，脂質被證明從親蝦轉移到無節幼體中（Wouters等，2001a）。在對蝦無節幼體發育過程中，卵中的脂質被不斷消耗（Jeckel等，1989），卵中的脂質濃度與對蝦后代的質量密切相關（Mourente等，1995）。

目前對親蝦脂肪需求量的研究較少，并且大多數研究中采取配合飼料和鮮活餌料相結合的投喂策略。對細角濱對蝦（L.stylirostris）親蝦餌料的適宜脂肪水平的研究中，采用魷魚和人工配合飼料相結合（2：3）的投喂策略，發現餌料脂肪水平11.1%情況下親蝦繁育性能最優（Bray等，1990）。對凡納濱對蝦的研究中，采用配合飼料和天然餌料（3：1）結合的投喂策略，結果表明總脂肪水平8.1%處理組的親蝦性腺指數最高（Wouters等，2001c）。值得注意的是，在上述研究中均發現飼料中脂肪含量過高會顯著降低親蝦的繁殖性能。此外，在實際生產中需注意飼料中脂肪含量過高會導致飼料更易氧化變質，同時會引起養殖動物脂肪代謝紊亂，從而導致機體免疫力下降（Shiau，1998）。

2.1.2 脂肪種類 磷脂、三酰甘油（TAG）和膽固醇是絕大多數對蝦卵巢中最豐富的脂類。其中TAG從數量上是儲存能量最重要的脂質（Ravid等，1999）。在對蝦性成熟過程中，卵巢中TAG含量顯著增加。以短鉤對蝦（Penaeus semisulcatus）為例，研究顯示在性腺成熟過程中其卵巢內TAG含量由1.09%增加到39.65%（Ravid等，1999）。TAG大約占對蝦卵中總脂質的50%（Palacios等，2001），在無節幼體中占20%~30%（Wouters等，2001a；Mourente等，1995）。研究表明，TAG與甲殼類動物幼體的生理狀況密切相關，包括對污染物的耐受性（Fraser，1989）、卵的發育率（Wickins等，1995）、產卵率（Palacios等，1999）以及溞狀幼體存活率（Palacios等，2001）等。此外，有研究表明凡納濱對蝦的生殖衰竭與卵和無節幼體生化組成中TAG和膽固醇含量的減少緊密相關（Palacios等，1999；Palacios等，1998）。

固醇作為對蝦成熟卵巢中脂肪的重要組分，在親蝦繁育過程中發揮著重要作用（Beek等，1988；Teshima等，1983a）。在對蝦卵巢成熟過程中，固醇含量逐漸增加（Ravid等，1999；Gehring，1974）。Teshima等（1983b）研究發現，無固醇飲食導致日本對蝦（Marsupenaeus japonicus）幼體存活率低和輕微發育遲緩。對蝦性腺中固醇的主要成分為膽固醇（Middleditch等，1980）。膽固醇除作為細胞膜的重要成分外，在水產動物體內還是多種生理活性物質（如蛻皮激素、性激素、皮質素和維生素D）的前體（王喜紅，2019）。膽固醇作為對蝦成熟和繁育的必需脂類，只能從餌料中獲取（Kanazawa等，1988）。目前親蝦飼料膽固醇的需求量鮮見報道，大多數研究中膽固醇的添加量同對蝦養成期相似（McGuren等，1997；Cahu等，1994；Bray等，1990）。

同固醇作用類似，磷脂也是構成生物膜的重要組成成分，此外磷脂還是一系列具有高度生物活性的代謝和生理介質（如類花生酸、二酰基甘油、磷酸肌醇和血小板活化因子）的重要前體。研究表明，卵及幼體餌料中磷脂含量顯著影響幼體的生長、存活率、畸形率和抗逆性（Tocher等，2008）。對蝦卵巢中的磷脂主要以磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺形式存在（Mourente等，1991；Teshima等，1983a；Gehring，1974），其中磷脂酰膽堿是海洋魚蝦體內一種最活躍的磷脂（D'Abramo等，1981）。在對蝦卵巢發育過程中，磷脂含量逐漸增加（Ravid等，1999；Teshima等，1983a）。飼料中缺乏磷脂會抑制日本對蝦卵巢成熟（Alava等，1993）。凡納濱對蝦產卵后，磷脂酰膽堿在卵巢中的含量顯著降低，而在無節幼體內的含量很高（Wouters等，2001a）。飼料中添加磷脂能夠顯著提高卵的磷脂水平，同時還可以提高親蝦的產卵頻率、產卵率、精莢再生速率以及受精卵的孵化率（Cahu等，1994；Bray等，1990）。這些研究有力的論證了磷脂在親蝦性腺成熟和幼體發育中的重要性。

2.1.3 脂肪酸 研究表明，大多數對蝦成熟卵巢中的脂肪酸主要為棕櫚酸（PA），棕櫚油酸（PO）、硬脂酸（SA）、油酸（OA）、花生四烯酸（ARA）、二十碳 五 烯 酸 （EPA）和 二 十 二 碳 六 烯 酸（DHA）（Wouters等，2001b）。其中n-3系列高度不飽和脂肪酸（n-3 HUFA）（主要是DHA和EPA）作為海水養殖動物的主要必需脂肪酸，被認為在親蝦繁育過程中發揮重要作用。

在親蝦性腺成熟過程中，卵巢中DHA和EPA的含量顯著升高，成熟卵巢中DHA和EPA的含量要顯著高于肝胰腺（Mourente等，1991；Teshima等，1983a；Middleditch等，1980）。n-3 HUFA的重要性也可通過其在天然餌料中的含量推斷出來，沙蠶和魷魚作為在親蝦繁育過程中使用效果較好的天然餌料，其脂肪酸組成中n-3 HUFA含量較高（Lytle等，1990b；Middleditch等，1980）。此外，多項研究評估了飼料中n-3 HUFA水平對親蝦繁育性能的影響。飼料中缺乏n-3 HUFA會導致親蝦產卵率下降甚至性腺發育停止（Cahu等，1994；Alava等，1993），而 投 喂 富 含HUFA的餌料可以顯著提高親蝦的繁殖性能和后代質量（Wouters等，1999；Cahu等，1995）。值得注意的是，投喂富含n-3 HUFA的飼料能夠顯著提高卵脂肪中n-3 HUFA的含量（Cahu等，1995），而不同的n-3 HUFA在親蝦發育過程中發揮著不同的生理功能。季文娟（1998）對中國對蝦（Fenneropenaeus chinensis）的研究結果表明，卵脂肪中的EPA含量與產卵量、DHA含量與孵化率分別存在正相關關系。Xu等（1994）對中國對蝦的研究結果也證明了這一點。此外Paclious等（2001）研究發現凡納濱對蝦蚤狀幼體的存活率與卵中EPA含量密切相關。

此外，n-6 HUFA中的ARA已被證明在親魚繁育中對產卵、配子質量和仔魚質量等密切相關（Zhou等，2011；Furuita等，2003；Mazorra等，2003；Bruce等，1999），但目前關于ARA在親蝦繁育中作用的研究十分缺乏。Rosario等（1998）的研究表明，伯氏沼蝦（Macrobrachium Borellii）不能由短鏈脂肪酸合成ARA，ARA必須由飼料提供。Xu等（2017）發現在凡納濱對蝦的營養強化階段添加ARA可顯著提高其產卵量、產卵率、多次產卵率、平均產卵次數和卵徑。此外，Coman等（2011）發現ARA在促進斑節對蝦（P.monodon）卵子發育過程中起關鍵作用。

值得注意的是，脂肪酸組成也被認為是評價餌料在親蝦繁育過程中營養價值的重要指標。攝食適宜的n-3/n-6脂肪酸比值的餌料能夠促進親蝦性腺發育和提高后代質量，而n-3/n-6脂肪酸組成不當會降低親蝦繁育性能。沙蠶作為親蝦繁育中最佳的天然餌料，Lytle等（1990a）的研究表明，其脂肪酸組成中n-3與n-6系列脂肪酸的比值遠高于魷魚、牡蠣和成體鹵蟲。Harrison（1990）研究表明，飼料中過高水平的亞麻酸會抑制亞油酸轉化成其他n-6系列脂肪酸，減少親蝦體內ARA水平；而ARA作為前列腺素前體，其水平降低會導致親蝦的繁育性能降低。值得注意的是，由于魚油價格較高，目前商業飼料中多以更為廉價的陸生植物油來替代一定比例的魚油，相比于魚油，陸生植物油中n-3系列脂肪酸含量要更低，而n-6系列脂肪酸要更高，從而導致飼料脂肪酸組成中n-3/n-6比值遠低于沙蠶等天然餌料，這可能是目前商業飼料使用效果不佳的重要原因之一。此外，餌料中DHA/EPA的比值也被證明對親蝦繁育性能有顯著影響。從而減少親蝦體內ARA水平，而ARA水平的降低會導致前列腺素合成減少進而會導致親蝦的繁育性能降低。此外，餌料中DHA/EPA的比值也被證明對親蝦繁育性能有顯著影響。汪春玲（2018）的研究表明，在DHA+EPA總量固定時，飼料中適宜的DHA/EPA比值能顯著促進凡納濱對蝦的性腺發育和提高后代質量，而DHA/EPA比值過高會造成親蝦生長性能和繁殖性能顯著下降。

2.2蛋白質 蛋白質是對蝦卵和無節幼體干物質中含量最豐富的成分（Palacios等，1999；Lemos等，1998；Mourente等，1995；Chu等，1994）。對蝦卵巢在成熟過程中需積累大量的蛋白質。Walter等（1989）發現阿根廷牟氏紅蝦（Pleoticus muelleri）卵巢在成熟過程中蛋白質含量由15.0%不斷增加至21.6%（濕重），并且產卵后卵巢蛋白質含量下降至17.1%（濕重）。在哈氏仿對蝦（Parapenaeopsis hardwickii）和凡納濱對蝦上的研究結果與之相似（Palacios等，2000；Kulkarni等，1979）。鑒于親蝦在性腺成熟和繁育階段生物合成代謝旺盛，一般認為親蝦在該階段的蛋白需求量高于非繁育階段。研究發現性腺指數和產卵率較高的凡納濱對蝦雌蝦的卵巢蛋白質水平和肝胰腺中總蛋白水平普遍偏高（Palacios等，2000）。劉元英等（2010）也發現餌料中蛋白質含量越高，清潔蝦（Lysmata Amboinensis）性腺發育周期越短，相對懷卵量和受精卵質量越高。但是目前鮮見有親蝦繁育階段蛋白質以及氨基酸需求量的相關研究報道，親蝦營養研究以及商業配合飼料中蛋白含量一般高于養成階段飼料，飼料氨基酸組成一般參考沙蠶等天然餌料（Wouters等，2001b）。此外需要注意的是，隨著對蝦接近成年期，其攝食偏好發生強烈變化，主要表現為從植物源依賴（或適應能力）向特定體型的動物源的轉變，通常與即將到來的繁殖期以及生活水域的轉變相對應（Bray等，1992），因此在親蝦飼料的實際生產中應適當增加動物蛋白比例。

2.3碳水化合物 碳水化合物作為對蝦卵和無節幼體干物質含量的次要成分（Lemos等，1998；Mourente等，1995；Chu等，1994）。碳水化合物作為一種最廉價的能源物質，雖然其不是對蝦的必需營養素，但常被添加到飼料中從而起到節約蛋白質和脂肪的作用。此外，碳水化合物在飼料配方中也是極好的黏合劑。Castile等（1989）發現在紅蝦（P.aztecus）和白對蝦（P.setiferus）性腺成熟過程中其卵巢中碳水化合物含量顯著增加。相似的研究結果也在哈氏仿對蝦中發現（Nagabhushanam等，1981；Kulkarni等，1979）。研究表明，碳水化合物還是在對蝦無節幼體蛻殼中起重要作用的幾丁質的前體，而對蝦卵和無節幼體中葡萄糖水平受餌料中碳水化合物的顯著影響（Palacios等，1999；Palacios等，1998）。此外，有研究發現正常發育為無節幼體的卵中的總碳水化合物濃度要高于未成功發育的卵（Racotta等，2003）。

2.4類胡蘿卜素 類胡蘿卜素作為卵黃蛋白的一部分，對于提高性腺發育成熟度、繁殖性能和后代質量至關重要（Wouters等，2001b）。在親蝦性腺成熟過程中其卵巢中類胡蘿卜素的含量逐漸增加（Dall等，1995；Mantiri等，1995）。類胡蘿卜素在親蝦繁殖性能和后代質量中的重要作用可能是由于其作為天然抗氧化劑對生化成分特別是對HUFA具有保護作用（Wouters等，2001b；Merchie等，1998；Dall等，1995）。凡納濱對蝦親蝦飼料中添加富含類胡蘿卜素的辣椒粉會顯著提高其溞狀幼體的存活率（Wyban等，1997）。隨著凡納濱對蝦在產卵期間繁殖性能衰竭，卵以及無節幼體中類胡蘿卜素水平逐漸降低，這可能是是造成后代質量下降的重要原因（Palacios等，1999）。研究表明凡納濱對蝦無節幼體大小和卵中類胡蘿卜素水平之間存在著正相關關系（Palacios等，1999）。此外，凡納濱對蝦有較高的類胡蘿卜素的受精卵其孵化出的溞狀幼體Ⅲ期的存活率更高（Palacios等，2001）。蝦青素作為對蝦中最主要的類胡蘿卜素（Mantiri等，1996；Dall等，1995；Sagi等，1995），包括對蝦在內的水產動物本身不能從頭開始合成蝦青素，必須要從外界食物中攝取（Yamada等，1990），飼料中添加蝦青素顯著提高了親蝦的繁育效果（Wouters等，1999；McGuren等，1997），但目前關于親蝦在繁育階段類胡蘿卜素的需求量鮮見開展系統研究。

2.5維生素 研究結果表明餌料中適宜的脂溶性維生素A和E以及水溶性維生素C能夠提高親蝦的繁育能力（He等，1992；Cahu等，1991）。此外，硫胺素、核黃素、煙酸、維生素B6、維生素B12、維生素D、膽堿和肌醇也被推薦用于飼料中以維持親蝦的正常生理活動（Wouters等，2001b）。然而，由于親蝦對維生素的需求量尚未確定，因此親蝦飼料中一般都添加完整的維生素混合物。

維生素E作為抗氧化劑可以通過調節性腺中類固醇激素的生物合成以保證卵膜結構的完整性，從而提高親蝦繁育性能和后代質量（趙琳等，2020）。研究表明，凡納濱對蝦卵巢中維生素E的含量在卵巢成熟過程中逐漸增加并在產卵后急劇減少，與之相對應的是無節幼體中有較高水平的維生素E（Wouters等，2001a）。在白對蝦餌料中添加500 mg/kg醋酸生育酚后可以顯著提高其精子正常率和卵巢成熟率（Chamberlain，1988）。此外，餌料中添加適宜水平的維生素E還可以提高印度對蝦（P.indicus）受精卵的孵化率（Cahu等，1991）以及克氏 原螯 蝦（Procambarus clarkii）的抱卵量、抱卵指數和抱卵率（方春林等，2012）。而餌料中缺乏維生素E會導致日本對蝦卵巢發育停止（Alava等，1993）。值得注意的是，餌料中維生素E水平過高可能會對親蝦繁育產生負面影響。當餌料中維生素E水平為80 mg/kg時，可顯著提高日本沼蝦（M.nipponense）雌蝦的抱卵率，而維生素E水平過高則會導致其肝胰腺小管和卵母細胞受損（Li等，2018）。在凡納濱對蝦（Naessens等，1997）和克氏原螯蝦（李銘等，2007）中也觀察到餌料中過高維生素E會導致親蝦繁殖性能降低。因此為保證良好的繁育效果，親蝦飼料在實際生產中應注意添加適宜水平的維生素E。

親蝦飼料中缺乏維生素A時會導致性腺發育障礙，飼料中適宜的維生素A水平對于提高親蝦的繁育性能和后代質量有重要作用。凡納濱對蝦在性腺發育過程中機體維生素A水平增加，并且觀察到維生素A向卵母細胞轉移（Naessens等，1997）。飼料中缺乏維生素A會導致日本對蝦卵巢發育停止（Alava等，1993）。Liang等（2004）以不同維生素A醋酸鹽含量（0、20、40、60 mg/kg）的四種半純化飼料飼喂中國對蝦，結果顯示飼料中維生素A的含量與其產卵率、孵化率和幼體質量呈正相關。此外，中國對蝦幼體的飼料中適當添加維生素A顯著提高了幼體的存活率和變態率也證明了維生素A對親蝦繁育和后代質量的重要性（梁萌青等，1999）。

維生素C作為海水養殖動物必需的營養素，能夠促進親蝦性腺成熟和調控胚胎發育，進而改善親蝦的繁育性能。飼料中補充維生素C可縮短日本對蝦親蝦性腺成熟時間，并且性腺指數同卵巢中維生素C含量呈正相關，而缺乏維生素C則會導致其性腺發育減緩甚至停止 （Alava等，1993）。用維生素C強化后的鹵蟲投喂凡納濱對蝦能夠縮短親蝦性腺成熟和回卵時間（Wouters等，1999）。在印度對蝦中觀察到提高卵中維生素C水平可顯著增加其孵化率（Cahu等，1995）。此外，研究表明凡納濱對蝦產卵后其卵巢中維生素C水平急劇減少（Wouters等，2001a）。

3 展望

親蝦繁育期間需積累大量營養物質以供胚胎和攝食前幼體發育所需，這使得親蝦在繁育階段可能具有不同于其他生長階段的營養需求量。現有研究結果表明，脂肪（TG、磷脂、固醇、HUFA）、蛋白質（氨基酸組成）、維生素（維生素A、C和E）和類胡蘿卜素對親蝦的繁殖能力和幼體質量有重要影響。由于目前對親蝦繁育階段的營養學和飼料學的研究嚴重滯后，導致配合飼料在親蝦繁育過程中使用率較低且使用效果較差，而當前親蝦繁育過程中主要使用的鮮活或冰凍天然餌料（沙蠶、魷魚、雙殼貝類等）因其價格昂貴、易引入病原和質量不穩定而嚴重制約對蝦種業的高質量發展，因此應進一步系統性開展有關營養素對親蝦繁育性能的研究，從而為親蝦飼料配方的研發和改進提供科學理論指導。