罗氏沼虾营养需求和环境对其免疫功能的影响研究

周 剑，赵仲孟，张 露，黄志鹏，赵 瀚，柯红雨，李 强，杜 军

( 四川省农业科学院 水产研究所，四川 成都 611730 )

罗氏沼虾(Macrobrachiumrosenbergii)又名马来西亚大虾、淡水长臂大虾，一般呈淡青蓝色，体间有棕黄色斑纹，外被几丁质甲壳，全身分头胸部和腹部，雄性成虾个体大于雌虾，一般第二步足特别发达，且多成蔚蓝色[1]。

罗氏沼虾主要分布于东南亚各国，目前不少国家和地区已经成功移养并繁殖罗氏沼虾，成为当地的主要淡水养殖虾类[2]。1976年秋中国农业科学院从日本引进1对亲虾和48尾虾苗，在广东省试养，于1977年繁殖了7.96万尾，先后分发给全国14个省区的40多个单位试养，并获得成功，至此罗氏沼虾的人工养殖在我国发展起来[3]。我国2018年罗氏沼虾淡水养殖产量达133 266 t，其中产量最高的为江苏省，约占全国养殖产量的48.20%[4]。

随着罗氏沼虾养殖产业的快速形成和发展，养殖规模也在不断扩大。在集约化养殖过程中，罗氏沼虾的人工饲料约占生产成本的20%～40%，研究罗氏沼虾的营养需求量能够对配合饲料的生产提供帮助，从而提高经济效益[5]。优质的饵料不仅能全面保证罗氏沼虾的营养供给，满足罗氏沼虾对能量和生长发育代谢的需要，还可以增强其免疫力，提高抗病力，促进其健康生长。而集约化养殖中，饵料的投喂会使得水温、pH、溶解氧和盐度等养殖环境因子发生变化，极易引起其免疫能力降低，摄食能力下降，导致疾病暴发[6]。维持良好的养殖环境，增加本身的营养供给，均能显著影响水生经济动物的质量和产量。笔者就罗氏沼虾营养需求量和环境因子对其免疫功能的影响进行综述，以期为罗氏沼虾科学饲养及养殖产业的可持续发展提供理论指导。

1 罗氏沼虾的主要营养需求

1.1 罗氏沼虾对蛋白质的需求

在营养需求方面，研究最多的是罗氏沼虾对蛋白质的需求量。不同研究所得到的罗氏沼虾最适蛋白质需求量不同。Hari等[7]认为，饲料中蛋白质水平为30%左右适宜罗氏沼虾的生长[4]。Mukhopadhyay等[8]则认为，饲料中蛋白质含量达到35%时，罗氏沼虾的生长和饲料转化率才能达到最优状态。Corbin等[9]认为，使罗氏沼虾达到最适生长所需要的蛋白质水平在34%～35%。Manush等[10]在饲料中加入35%的蛋白质相较加入25%的蛋白质组，罗氏沼虾的抗应激能力更强；罗氏沼虾的存活率也随饲料中蛋白质的含量增加而提高，蛋白质水平35%时最高[11]。董云伟等[12]研究发现，在饲料中添加不同水平的蛋白质含量(20.2%、29.6%、40.8%和51.2%)，并不显著影响罗氏沼虾的特定生长率，而消化酶活性对饲料中蛋白质含量有适应性反应。这些研究结果均表明，罗氏沼虾对于蛋白质的需求量较低。罗氏沼虾对饲料中蛋白质的利用实际是将蛋白质消化成肽、氨基酸等小分子化合物，再合成虾体本身的蛋白质。虾体能消化合成蛋白质的成功与必需氨基酸的比例平衡直接相关。当必需氨基酸含量不足时会影响虾对蛋白质的利用，从而生长缓慢。Miyajima等[13]利用同位素分析技术发现，罗氏沼虾的必需氨基酸为精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、酪氨酸和缬氨酸。Farmanfarmaian等[14]同样发现，精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸能显著促进罗氏沼虾的生长。除此之外，Felix等[15]发现，甘氨酸也能显著促进罗氏沼虾的生长。Roustaian等[16]认为，罗氏沼虾在无节幼体阶段对氨基酸的需求几乎不变，可以用类似于罗氏沼虾无节幼体氨基酸结构的蛋白质来满足。Reed等[17]发现，饲料中氨基酸组成与罗氏沼虾肌肉，尤其是尾肌中的氨基酸组成基本一致，呈一定的相关性。而D′Abramo[18]认为，精氨酸、蛋氨酸和赖氨酸是罗氏沼虾生长的首要限制性氨基酸。

饲料中常以鱼粉作为蛋白源。为了降低饲养成本，常用较低成本的蛋白源替代昂贵的动物蛋白，如肉骨粉[19]、蜗牛粉[20]、卤虫[21]及植物蛋白[22-23]。用不同物质代替饲料蛋白对罗氏沼虾的养殖效果不同。Du等[24]用豆粕取代罗氏沼虾饲料中的鱼粉，随着豆粕含量的增加，罗氏沼虾的摄食量没有显著变化，而生长率和转化效率均降低了，且罗氏沼虾体内干物质、粗脂肪含量和能量值也降低，说明不添加氨基酸或其他添加剂的豆粕不适合作为罗氏沼虾饲料的主要蛋白源。而杨景丰等[25]研究发现，用8%的发酵豆粕替代罗氏沼虾饲料中的鱼粉和豆粕，显著影响罗氏沼虾的生长性能、抗氧化能力及免疫机能。Hossain等[26]用葵花籽饼作为常规蛋白源饲养罗氏沼虾，以鱼粉、大豆粉和芥末油饼为蛋白源的饲料作对照，结果发现，以葵花籽饼为蛋白源组中罗氏沼虾的饲料转换率、比生长率和蛋白质效率比最佳，罗氏沼虾的粗蛋白和脂质含量也为最高，说明包含50%的葵花籽饼的饲料可能是罗氏沼虾饲料中鱼粉、豆粕和芥末油饼的合适替代品。Wattanakul等[27]用鲭鱼冷凝物(鲭鱼罐头的副产品)代替饲料蛋白，结果用含有40%鲭鱼冷凝物的饲料投喂，罗氏沼虾生长性能和饲料利用率较高，说明含有鲭鱼的冷凝物可以替代罗氏沼虾饲料中的蛋白质。

1.2 罗氏沼虾对脂类的需求

除蛋白质以外，脂类物质能提供必需脂肪酸、胆固醇及磷脂等，也是罗氏沼虾生长发育必需的营养物质，如果缺乏或含量不足，会降低罗氏沼虾对饲料中蛋白质的利用率。饲料中的脂质来源一般是添加动、植物性油脂，鱼油[28]和乌贼油[29]中高不饱和脂肪酸含量较高，比豆油和玉米油[30]对罗氏沼虾的生长作用效果更好。Hien等[29]发现，在饲料中加入3%的乌贼油和1.5%的卵磷脂能够促进罗氏沼虾幼虾的生长。Merican等[30]发现，在饲料中添加5%鱼肝油促进罗氏沼虾生长的能力比添加纯多不饱和脂肪酸强。而Kamarudin等[31]用玉米油来替代昂贵的鱼肝油饲养罗氏沼虾幼虾，发现仅用玉米油时罗氏沼虾的生长显著下降，而玉米油和鱼肝油混合使用时并不影响罗氏沼虾的生长。杨家威等[32]用不同脂肪源的组合饲喂罗氏沼虾，发现鱼油加花生油组合投喂时，虾体的单不饱和脂肪酸含量最高，显著高于鱼油和豆油、菜籽油及亚麻油的搭配。

1.3 罗氏沼虾对其他营养物质的需求

罗氏沼虾虾体灰分含量占其干体质量的15.9%～21.3%，说明矿物质元素和微量元素对其生命活动十分重要[33]。而在集约化养殖过程中，虾通过鳃、体表和肠等部位从水体中吸收的矿物质并不能满足实际需求，因此需要从饲料中得到补充。Thirunavukkarasu等[34]研究认为，在饲料中添加60 mg/kg的锌能显著提高罗氏沼虾存活率、生长率及消化酶(蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶)活性。黄凯等[35]发现，在饲料中添加1%的矿物质能够更好地促进罗氏沼虾的生长。目前对于罗氏沼虾饲料中添加矿物质的研究很少，进行配制饲料时可参考其他淡水虾的矿物质需求量。虾类一般不能自身合成维生素或合成量很少，难以满足机体的生理需要，因此需从饲料中获得。D′Abramo等[36]发现，在饲料中添加维生素C能增加罗氏沼虾幼虾的存活率，同时还能促进其蜕壳。Cavalli等[37]认为，在饲料中添加维生素C和维生素E能提高罗氏沼虾的抗应激能力。同样的，Asaikkutti等[38]研究发现，在饲料中添加150 mg/kg的维生素C能够促进罗氏沼虾的生长，并提供抗氧化能力。除矿物质和维生素外，在饲料中添加其他营养物质也会对罗氏沼虾产生不同的影响。Chen等[39]在饲料中添加不同含量的低聚果糖，发现罗氏沼虾摄食添加0.4%的低聚果糖时长度和体质量的比生长率最高，增加饲料中低聚果糖含量还能显著增加脂质的过氧化作用，降低过氧化物歧化酶的抑制率，降低氧化应激。张剑伟等[40]研究发现，在饲料中添加67.5 mg/kg的珍珠露水草提取物可以显著提高罗氏沼虾的生长性能、饲料利用率、肠道蛋白酶活性、肝脏天冬氨酸氨基转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]认为，在饲料中添加10%以下的纤维素能提高罗氏沼虾的饲料效率和蛋白质效率及生长。

2 环境因子对罗氏沼虾免疫功能的影响研究

随着人口的增长、消费水平的提高、集约化养殖模式的推广，虾类养殖迅猛发展。然而，在高密度养殖条件下，由于饵料投喂的增加致使养殖水体的污染程度不断加剧，养殖环境日益恶化，虾类处于各种环境因子的胁迫之下，导致病害滋生、养殖效益下降，严重阻碍了虾类养殖业的健康发展[42]。因此除罗氏沼虾的营养需求研究外，罗氏沼虾的免疫功能研究也十分必要。养殖环境是影响虾体免疫的重要因素，养殖生态环境与虾类自身免疫抗病能力的关系研究是虾类病害防治的重要课题之一。

2.1 水温对罗氏沼虾免疫功能的影响

罗氏沼虾耐受的温度为14～35 ℃，最适生长温度为29～31 ℃。虾的体温直接依赖于环境温度，包括免疫功能在内的各种生理机能，受水温的影响极大。环境温度不同，罗氏沼虾血细胞的数量也有差异。甲壳动物体内参与免疫的细胞为血细胞，它不仅承担细胞免疫，更是体液免疫因子的提供者，因此血细胞数量可作为判别罗氏沼虾健康状况的指标。Cheng等[43]研究发现，9—10月(水温约17 ℃)罗氏沼虾的血细胞数量最多，而12月—翌年2月(水温约5 ℃)最少。在同样的pH及投喂条件下，27～28 ℃时罗氏沼虾的血细胞数量显著性高于20～21 ℃、30～31 ℃及33～34 ℃时[44]。Chang等[45]首次揭示了温度胁迫对罗氏沼虾免疫功能的影响，发现温度应激诱导的免疫急性调节与罗氏沼虾血淋巴中去甲肾上腺素的释放有关。当夏季水温高于罗氏沼虾的最适生长温度后，会导致罗氏沼虾死亡。Liu等[46]发现，在罗氏沼虾的饲料中添加适量大黄蒽醌提取物可以帮助罗氏沼虾适应高温胁迫，促进罗氏沼虾的生长。不同温度下药物在罗氏沼虾体内的代谢也不同，高温度下罗氏沼虾对氟苯尼考的代谢速度快于低温下[47]。但在养殖生产中，较高的温度能提高罗氏沼虾的抗病能力，而较低的温度能减弱病原体的致病性，如何通过温度来调控罗氏沼虾的免疫能力，还需深入系统研究。

2.2 pH对罗氏沼虾免疫功能的影响

除温度变量外，pH、溶解氧和盐度等水质变量也是影响罗氏沼虾生存极其重要的环境因素。pH直接反映水体中有机污染程度、CO2和O2含量。白天水体中浮游植物进行光合作用吸收CO2释放O2，使得pH升高；而夜晚，浮游植物经过呼吸作用释放CO2，pH下降。人工养殖下罗氏沼虾的最适pH为7.5～8.5[48]。Cheng等[44]发现，罗氏沼虾在pH为7.5～7.7的环境中时，血细胞数量和酚氧化酶的活性明显高于pH 4.6～5.0和pH 9.0～9.5时，对詹氏乳杆菌(Lactococcusgarvieae)的抵抗能力较强。pH过高或过低时，罗氏沼虾会加重感染肠球菌，而pH处于7.5～7.7时，感染最轻[49]。溞状幼体的最适pH为7.90～8.46，此时其成活率达100%，pH超过或低于该范围虽不完全致死，但影响其发育速度，蜕皮间隔时间延长，摄食强度减弱[50]。当水体中pH不合适时，需及时分析原因，采取适当措施，如换水或充气，也可利用碳酸氢钠调节水质[51]。pH的变化还能影响水中氨氮、重金属离子和硫化氢等物质的存在形式，间接影响罗氏沼虾的免疫力。pH的变化会影响水中硫化氢含量，进而影响罗氏沼虾的抗病能力[52]。一般情况下，重金属离子转以络合物或螯合物的形式被胶粒所吸附，减弱其对宿主的毒性。pH会影响金属离子吸附过程中金属氢氧化物的共沉淀和生物表面吸附过程，增加水体中重金属离子含量，影响罗氏沼虾的生长[53]。pH的变化还会导致水体氨氮的变化，罗氏沼虾在氨氮和亚硝态氮的作用下，血清和肌肉的酚氧化酶活性显著降低，而酚氧化酶在虾类体液免疫因子中占据重要地位。水体中氨氮超标直接抑制虾类酚氧化酶的活性[54]。

2.3 溶解氧和盐度对罗氏沼虾免疫功能的影响

低氧环境中罗氏沼虾新陈代谢下降、生长速度减缓以及蜕壳频率减少，甚至引起死亡。甲壳动物在低氧环境中会通过降低代谢率、自主调节淋巴渗透压等来适应缺氧环境[55]。不同生活阶段、性别和生理状态下罗氏沼虾的窒息点差别很大。溞状幼体的窒息点最高，其次是幼虾、中虾和成虾；雄虾的窒息点高于雌虾，抱卵虾的窒息点高于非抱卵虾[56]。罗氏沼虾在4.75 mg/L的溶解氧水平下，血细胞数量下降，对体内病原体的抵抗能力也相应下降，而当溶解氧水平进一步降低时，罗氏沼虾的免疫能力也会减弱[57]。Llobrera等[58]将罗氏沼虾幼虾放于不同溶解氧条件下饲喂40 d，发现在低于正常溶解氧范围下，随着溶解氧的升高，幼虾的平均生长速率相应增加，其个体增长率也上升。Cheng等[59]发现，在低于正常氧含量(4.75 mg/L)下罗氏沼虾的血淋巴渗透压、血清中Na+、K+和Cl-及氧血红素含量显著降低。溶解氧含量在影响宿主防御机制的同时，还影响病原体的致病能力，导致疾病的暴发。在养殖罗氏沼虾时，配备增氧设备十分重要。

盐度也是影响虾类呼吸代谢活动及免疫防御的主要环境因子之一。盐度改变使罗氏沼虾鳃上皮细胞的结构发生变化，细胞顶部的微绒毛变得粗而短，需经过一定时间后才能恢复到正常水平。当盐度超过一定范围后，宿主的免疫力下降。随着盐度的升高，罗氏沼虾的耗氧率和排氨率均增高[60]。此外，盐度还会显著影响罗氏沼虾的性别分化和性腺发育[61]，低盐度环境中雌虾体型较大，繁殖较早，繁殖的数量也明显多于较高盐度环境中的雌虾[62]。既然环境中盐度的变化会引起罗氏沼虾的生长和免疫能力发生变化，保持养殖水体盐度稳定是罗氏沼虾养殖应遵循的基本原则。

3 存在问题及展望

目前我国罗氏沼虾的养殖范围不断扩大，同时对其生物学特性、营养需求和环境免疫等也进行了探讨。在人工养殖中，除了重视营养需求外，关于多环境因子对罗氏沼虾交互作用的研究也极为重要。实际生产中，首先应对其环境和疾病进行监控，全面认识环境因子与罗氏沼虾免疫参数的关系；其次，大量收集健康罗氏沼虾的免疫参数的数据并构建标准，用于评价人工养殖罗氏沼虾的健康状况，有问题出现及时改善养殖环境，从而预防和控制疾病的暴发。虽然罗氏沼虾是我国引进品种，但建立原、良种场用于保存物种基因库和保护物种种质资源也尤为重要。应对现有原、良种场进行规范管理，查清亲虾和后备亲虾遗传背景并建立亲虾档案，逐步开展系统选育工作；还应对原、良种场定期补充主养罗氏沼虾的原种，扩大其亲虾的群体，实现有选择的繁殖生产，有计划地扩大生产能力，以保证良种供应。在苗种市场上，主管部门应加强监管，规范生产单位，禁止没有资质的养殖场对罗氏沼虾苗种进行生产和销售，从而提高我国罗氏沼虾产品质量。