亲虾营养需求的研究进展

王 宁， 邓康裕， 邓 登， 马迎飞

（1.中国科学院深圳先进技术研究院，合成生物学工程研究中心，广东 深圳 518055；2.深圳市澳华集团股份有限公司，广东 深圳 518054）

随着凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）等国外优良品种的引入，国内自主选育新品种的推广应用，对虾集约化养殖病害防控技术以及全人工亲虾繁育技术的突破，虾类养殖已成为我国渔民经济的重要支柱产业，对我国渔业经济结构调整和渔民增收做出了巨大贡献。2020年我国虾类养殖总产量达496.8万t（农业农村部渔业渔政管理局，2021）。在虾类养殖迅猛发展的同时，种源受限以及亲虾繁殖性能和幼体质量低下导致的苗种数量供应不足和质量参差不齐已成为制约我国虾类养殖生产进一步发展的瓶颈。亲虾繁育作为当前获得苗种的主要手段，其重要性日益凸显。本文综述了近年来亲虾营养研究的进展和发展趋势，以期为亲虾配合饲料的研发提供参考。

1 饵料营养对亲虾繁育的重要性

饵料营养作为亲虾繁育过程中的关键要素，与亲虾的繁殖性能和幼体质量密切相关（Wouters等，2001b）。为保证胚胎和摄食前幼体的正常发育，亲虾卵巢在发育成熟过程中需积累大量的营养 物 质 （Racotta等，2003；Ravid等，1999；Mourente等，1991）。饵料营养素缺乏或者不平衡会导致亲虾的繁殖性能减弱甚至繁殖活动终止（Palacios等，2000；Bray等，1992）。由于胚胎和无节幼体的发育主要依赖从亲虾转移的营养，亲虾营养状况不佳也会导致幼体质量下降（Racotta等，2003）。尽管营养对亲虾繁育至关重要，但由于亲虾繁育试验养殖条件苛刻、操作费用高昂、养殖周期长以及数据统计分析难度较大，因此目前对虾营养素的研究以及配合饲料的研发多集中在幼体到成体这一生长阶段，对亲虾繁育阶段营养素作用的研究较少，且大部分研究是通过分析天然饵料以及性腺和无节幼体中营养素的含量来开展。而亲虾繁育阶段营养学和饲料学研究的严重滞后是导致当前亲虾繁育阶段人工配合饲料使用效果不佳的重要原因。

目前配合饲料在亲虾繁育过程中使用率较低且多在亲虾繁育前期的营养强化阶段使用，当前亲虾繁育过程中主要以鲜活或冰冻天然饵料（沙蚕、鱿鱼、双壳贝类等）为主，但天然饵料因其价格昂贵、易携带病原和质量不稳定而严重制约对虾种业的高质量发展。因此，必须提高配合饲料替代天然饵料率，而要提高配合饲料替代天然饵料率，就必须解决亲虾繁育阶段的营养需求和代谢调控机理这一关键科学问题。

2 不同营养素对亲虾的影响

2.1脂类 亲虾饵料中的脂质除满足能量需求外，还需满足特定营养素,如高度不饱和脂肪酸（HUFA）、磷脂和甾醇需求。这是由于甲壳类动物只具有有限的从头合成HUFA的能力（Mourente，1996），而不 能从头合成 甾醇 （Kanazawa等，1988）。

2.1.1 总脂 脂质在亲虾生长和繁殖过程中具有能量和结构功能（Middleditch等，2009；Ward等，2009；Teshima等，1983a）。在亲虾性腺发育成熟过程中，卵巢需积累大量的脂肪。当卵巢成熟时，脂质大约占总卵巢干物质的18%~41%（Ravid等，1999；Mourente等，1991；Castille等，1989；Kulkarni等，1979；Gehring，1974）。在亲虾性腺发育过程中，作为虾类脂肪主要贮存组织的肝胰腺内的脂肪通过血淋巴向卵巢转移，肝胰腺脂肪含量降低（Teshima等，1988）。亲虾产卵后其卵巢中脂质浓度显著降低，而无节幼体中脂质水平较高，脂质被证明从亲虾转移到无节幼体中（Wouters等，2001a）。在对虾无节幼体发育过程中，卵中的脂质被不断消耗（Jeckel等，1989），卵中的脂质浓度与对虾后代的质量密切相关（Mourente等，1995）。

目前对亲虾脂肪需求量的研究较少，并且大多数研究中采取配合饲料和鲜活饵料相结合的投喂策略。对细角滨对虾（L.stylirostris）亲虾饵料的适宜脂肪水平的研究中，采用鱿鱼和人工配合饲料相结合（2：3）的投喂策略，发现饵料脂肪水平11.1%情况下亲虾繁育性能最优（Bray等，1990）。对凡纳滨对虾的研究中，采用配合饲料和天然饵料（3：1）结合的投喂策略，结果表明总脂肪水平8.1%处理组的亲虾性腺指数最高（Wouters等，2001c）。值得注意的是，在上述研究中均发现饲料中脂肪含量过高会显著降低亲虾的繁殖性能。此外，在实际生产中需注意饲料中脂肪含量过高会导致饲料更易氧化变质，同时会引起养殖动物脂肪代谢紊乱，从而导致机体免疫力下降（Shiau，1998）。

2.1.2 脂肪种类 磷脂、三酰甘油（TAG）和胆固醇是绝大多数对虾卵巢中最丰富的脂类。其中TAG从数量上是储存能量最重要的脂质（Ravid等，1999）。在对虾性成熟过程中，卵巢中TAG含量显著增加。以短钩对虾（Penaeus semisulcatus）为例，研究显示在性腺成熟过程中其卵巢内TAG含量由1.09%增加到39.65%（Ravid等，1999）。TAG大约占对虾卵中总脂质的50%（Palacios等，2001），在无节幼体中占20%~30%（Wouters等，2001a；Mourente等，1995）。研究表明，TAG与甲壳类动物幼体的生理状况密切相关，包括对污染物的耐受性（Fraser，1989）、卵的发育率（Wickins等，1995）、产卵率（Palacios等，1999）以及溞状幼体存活率（Palacios等，2001）等。此外，有研究表明凡纳滨对虾的生殖衰竭与卵和无节幼体生化组成中TAG和胆固醇含量的减少紧密相关（Palacios等，1999；Palacios等，1998）。

固醇作为对虾成熟卵巢中脂肪的重要组分，在亲虾繁育过程中发挥着重要作用（Beek等，1988；Teshima等，1983a）。在对虾卵巢成熟过程中，固醇含量逐渐增加（Ravid等，1999；Gehring，1974）。Teshima等（1983b）研究发现，无固醇饮食导致日本对虾（Marsupenaeus japonicus）幼体存活率低和轻微发育迟缓。对虾性腺中固醇的主要成分为胆固醇（Middleditch等，1980）。胆固醇除作为细胞膜的重要成分外，在水产动物体内还是多种生理活性物质（如蜕皮激素、性激素、皮质素和维生素D）的前体（王喜红，2019）。胆固醇作为对虾成熟和繁育的必需脂类，只能从饵料中获取（Kanazawa等，1988）。目前亲虾饲料胆固醇的需求量鲜见报道，大多数研究中胆固醇的添加量同对虾养成期相似（McGuren等，1997；Cahu等，1994；Bray等，1990）。

同固醇作用类似，磷脂也是构成生物膜的重要组成成分，此外磷脂还是一系列具有高度生物活性的代谢和生理介质（如类花生酸、二酰基甘油、磷酸肌醇和血小板活化因子）的重要前体。研究表明，卵及幼体饵料中磷脂含量显著影响幼体的生长、存活率、畸形率和抗逆性（Tocher等，2008）。对虾卵巢中的磷脂主要以磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺形式存在（Mourente等，1991；Teshima等，1983a；Gehring，1974），其中磷脂酰胆碱是海洋鱼虾体内一种最活跃的磷脂（D'Abramo等，1981）。在对虾卵巢发育过程中，磷脂含量逐渐增加（Ravid等，1999；Teshima等，1983a）。饲料中缺乏磷脂会抑制日本对虾卵巢成熟（Alava等，1993）。凡纳滨对虾产卵后，磷脂酰胆碱在卵巢中的含量显著降低，而在无节幼体内的含量很高（Wouters等，2001a）。饲料中添加磷脂能够显著提高卵的磷脂水平，同时还可以提高亲虾的产卵频率、产卵率、精荚再生速率以及受精卵的孵化率（Cahu等，1994；Bray等，1990）。这些研究有力的论证了磷脂在亲虾性腺成熟和幼体发育中的重要性。

2.1.3 脂肪酸 研究表明，大多数对虾成熟卵巢中的脂肪酸主要为棕榈酸（PA），棕榈油酸（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系列高度不饱和脂肪酸（n-3 HUFA）（主要是DHA和EPA）作为海水养殖动物的主要必需脂肪酸，被认为在亲虾繁育过程中发挥重要作用。

在亲虾性腺成熟过程中，卵巢中DHA和EPA的含量显著升高，成熟卵巢中DHA和EPA的含量要显著高于肝胰腺（Mourente等，1991；Teshima等，1983a；Middleditch等，1980）。n-3 HUFA的重要性也可通过其在天然饵料中的含量推断出来，沙蚕和鱿鱼作为在亲虾繁育过程中使用效果较好的天然饵料，其脂肪酸组成中n-3 HUFA含量较高（Lytle等，1990b；Middleditch等，1980）。此外，多项研究评估了饲料中n-3 HUFA水平对亲虾繁育性能的影响。饲料中缺乏n-3 HUFA会导致亲虾产卵率下降甚至性腺发育停止（Cahu等，1994；Alava等，1993），而 投 喂 富 含HUFA的饵料可以显著提高亲虾的繁殖性能和后代质量（Wouters等，1999；Cahu等，1995）。值得注意的是，投喂富含n-3 HUFA的饲料能够显著提高卵脂肪中n-3 HUFA的含量（Cahu等，1995），而不同的n-3 HUFA在亲虾发育过程中发挥着不同的生理功能。季文娟（1998）对中国对虾（Fenneropenaeus chinensis）的研究结果表明，卵脂肪中的EPA含量与产卵量、DHA含量与孵化率分别存在正相关关系。Xu等（1994）对中国对虾的研究结果也证明了这一点。此外Paclious等（2001）研究发现凡纳滨对虾蚤状幼体的存活率与卵中EPA含量密切相关。

此外，n-6 HUFA中的ARA已被证明在亲鱼繁育中对产卵、配子质量和仔鱼质量等密切相关（Zhou等，2011；Furuita等，2003；Mazorra等，2003；Bruce等，1999），但目前关于ARA在亲虾繁育中作用的研究十分缺乏。Rosario等（1998）的研究表明，伯氏沼虾（Macrobrachium Borellii）不能由短链脂肪酸合成ARA，ARA必须由饲料提供。Xu等（2017）发现在凡纳滨对虾的营养强化阶段添加ARA可显著提高其产卵量、产卵率、多次产卵率、平均产卵次数和卵径。此外，Coman等（2011）发现ARA在促进斑节对虾（P.monodon）卵子发育过程中起关键作用。

值得注意的是，脂肪酸组成也被认为是评价饵料在亲虾繁育过程中营养价值的重要指标。摄食适宜的n-3/n-6脂肪酸比值的饵料能够促进亲虾性腺发育和提高后代质量，而n-3/n-6脂肪酸组成不当会降低亲虾繁育性能。沙蚕作为亲虾繁育中最佳的天然饵料，Lytle等（1990a）的研究表明，其脂肪酸组成中n-3与n-6系列脂肪酸的比值远高于鱿鱼、牡蛎和成体卤虫。Harrison（1990）研究表明，饲料中过高水平的亚麻酸会抑制亚油酸转化成其他n-6系列脂肪酸，减少亲虾体内ARA水平；而ARA作为前列腺素前体，其水平降低会导致亲虾的繁育性能降低。值得注意的是，由于鱼油价格较高，目前商业饲料中多以更为廉价的陆生植物油来替代一定比例的鱼油，相比于鱼油，陆生植物油中n-3系列脂肪酸含量要更低，而n-6系列脂肪酸要更高，从而导致饲料脂肪酸组成中n-3/n-6比值远低于沙蚕等天然饵料，这可能是目前商业饲料使用效果不佳的重要原因之一。此外，饵料中DHA/EPA的比值也被证明对亲虾繁育性能有显著影响。从而减少亲虾体内ARA水平，而ARA水平的降低会导致前列腺素合成减少进而会导致亲虾的繁育性能降低。此外，饵料中DHA/EPA的比值也被证明对亲虾繁育性能有显著影响。汪春玲（2018）的研究表明，在DHA+EPA总量固定时，饲料中适宜的DHA/EPA比值能显著促进凡纳滨对虾的性腺发育和提高后代质量，而DHA/EPA比值过高会造成亲虾生长性能和繁殖性能显著下降。

2.2蛋白质 蛋白质是对虾卵和无节幼体干物质中含量最丰富的成分（Palacios等，1999；Lemos等，1998；Mourente等，1995；Chu等，1994）。对虾卵巢在成熟过程中需积累大量的蛋白质。Walter等（1989）发现阿根廷牟氏红虾（Pleoticus muelleri）卵巢在成熟过程中蛋白质含量由15.0%不断增加至21.6%（湿重），并且产卵后卵巢蛋白质含量下降至17.1%（湿重）。在哈氏仿对虾（Parapenaeopsis hardwickii）和凡纳滨对虾上的研究结果与之相似（Palacios等，2000；Kulkarni等，1979）。鉴于亲虾在性腺成熟和繁育阶段生物合成代谢旺盛，一般认为亲虾在该阶段的蛋白需求量高于非繁育阶段。研究发现性腺指数和产卵率较高的凡纳滨对虾雌虾的卵巢蛋白质水平和肝胰腺中总蛋白水平普遍偏高（Palacios等，2000）。刘元英等（2010）也发现饵料中蛋白质含量越高，清洁虾（Lysmata Amboinensis）性腺发育周期越短，相对怀卵量和受精卵质量越高。但是目前鲜见有亲虾繁育阶段蛋白质以及氨基酸需求量的相关研究报道，亲虾营养研究以及商业配合饲料中蛋白含量一般高于养成阶段饲料，饲料氨基酸组成一般参考沙蚕等天然饵料（Wouters等，2001b）。此外需要注意的是，随着对虾接近成年期，其摄食偏好发生强烈变化，主要表现为从植物源依赖（或适应能力）向特定体型的动物源的转变，通常与即将到来的繁殖期以及生活水域的转变相对应（Bray等，1992），因此在亲虾饲料的实际生产中应适当增加动物蛋白比例。

2.3碳水化合物 碳水化合物作为对虾卵和无节幼体干物质含量的次要成分（Lemos等，1998；Mourente等，1995；Chu等，1994）。碳水化合物作为一种最廉价的能源物质，虽然其不是对虾的必需营养素，但常被添加到饲料中从而起到节约蛋白质和脂肪的作用。此外，碳水化合物在饲料配方中也是极好的黏合剂。Castile等（1989）发现在红虾（P.aztecus）和白对虾（P.setiferus）性腺成熟过程中其卵巢中碳水化合物含量显著增加。相似的研究结果也在哈氏仿对虾中发现（Nagabhushanam等，1981；Kulkarni等，1979）。研究表明，碳水化合物还是在对虾无节幼体蜕壳中起重要作用的几丁质的前体，而对虾卵和无节幼体中葡萄糖水平受饵料中碳水化合物的显著影响（Palacios等，1999；Palacios等，1998）。此外，有研究发现正常发育为无节幼体的卵中的总碳水化合物浓度要高于未成功发育的卵（Racotta等，2003）。

2.4类胡萝卜素 类胡萝卜素作为卵黄蛋白的一部分，对于提高性腺发育成熟度、繁殖性能和后代质量至关重要（Wouters等，2001b）。在亲虾性腺成熟过程中其卵巢中类胡萝卜素的含量逐渐增加（Dall等，1995；Mantiri等，1995）。类胡萝卜素在亲虾繁殖性能和后代质量中的重要作用可能是由于其作为天然抗氧化剂对生化成分特别是对HUFA具有保护作用（Wouters等，2001b；Merchie等，1998；Dall等，1995）。凡纳滨对虾亲虾饲料中添加富含类胡萝卜素的辣椒粉会显著提高其溞状幼体的存活率（Wyban等，1997）。随着凡纳滨对虾在产卵期间繁殖性能衰竭，卵以及无节幼体中类胡萝卜素水平逐渐降低，这可能是是造成后代质量下降的重要原因（Palacios等，1999）。研究表明凡纳滨对虾无节幼体大小和卵中类胡萝卜素水平之间存在着正相关关系（Palacios等，1999）。此外，凡纳滨对虾有较高的类胡萝卜素的受精卵其孵化出的溞状幼体Ⅲ期的存活率更高（Palacios等，2001）。虾青素作为对虾中最主要的类胡萝卜素（Mantiri等，1996；Dall等，1995；Sagi等，1995），包括对虾在内的水产动物本身不能从头开始合成虾青素，必须要从外界食物中摄取（Yamada等，1990），饲料中添加虾青素显著提高了亲虾的繁育效果（Wouters等，1999；McGuren等，1997），但目前关于亲虾在繁育阶段类胡萝卜素的需求量鲜见开展系统研究。

2.5维生素 研究结果表明饵料中适宜的脂溶性维生素A和E以及水溶性维生素C能够提高亲虾的繁育能力（He等，1992；Cahu等，1991）。此外，硫胺素、核黄素、烟酸、维生素B6、维生素B12、维生素D、胆碱和肌醇也被推荐用于饲料中以维持亲虾的正常生理活动（Wouters等，2001b）。然而，由于亲虾对维生素的需求量尚未确定，因此亲虾饲料中一般都添加完整的维生素混合物。

维生素E作为抗氧化剂可以通过调节性腺中类固醇激素的生物合成以保证卵膜结构的完整性，从而提高亲虾繁育性能和后代质量（赵琳等，2020）。研究表明，凡纳滨对虾卵巢中维生素E的含量在卵巢成熟过程中逐渐增加并在产卵后急剧减少，与之相对应的是无节幼体中有较高水平的维生素E（Wouters等，2001a）。在白对虾饵料中添加500 mg/kg醋酸生育酚后可以显著提高其精子正常率和卵巢成熟率（Chamberlain，1988）。此外，饵料中添加适宜水平的维生素E还可以提高印度对虾（P.indicus）受精卵的孵化率（Cahu等，1991）以及克氏 原螯 虾（Procambarus clarkii）的抱卵量、抱卵指数和抱卵率（方春林等，2012）。而饵料中缺乏维生素E会导致日本对虾卵巢发育停止（Alava等，1993）。值得注意的是，饵料中维生素E水平过高可能会对亲虾繁育产生负面影响。当饵料中维生素E水平为80 mg/kg时，可显著提高日本沼虾（M.nipponense）雌虾的抱卵率，而维生素E水平过高则会导致其肝胰腺小管和卵母细胞受损（Li等，2018）。在凡纳滨对虾（Naessens等，1997）和克氏原螯虾（李铭等，2007）中也观察到饵料中过高维生素E会导致亲虾繁殖性能降低。因此为保证良好的繁育效果，亲虾饲料在实际生产中应注意添加适宜水平的维生素E。

亲虾饲料中缺乏维生素A时会导致性腺发育障碍，饲料中适宜的维生素A水平对于提高亲虾的繁育性能和后代质量有重要作用。凡纳滨对虾在性腺发育过程中机体维生素A水平增加，并且观察到维生素A向卵母细胞转移（Naessens等，1997）。饲料中缺乏维生素A会导致日本对虾卵巢发育停止（Alava等，1993）。Liang等（2004）以不同维生素A醋酸盐含量（0、20、40、60 mg/kg）的四种半纯化饲料饲喂中国对虾，结果显示饲料中维生素A的含量与其产卵率、孵化率和幼体质量呈正相关。此外，中国对虾幼体的饲料中适当添加维生素A显著提高了幼体的存活率和变态率也证明了维生素A对亲虾繁育和后代质量的重要性（梁萌青等，1999）。

维生素C作为海水养殖动物必需的营养素，能够促进亲虾性腺成熟和调控胚胎发育，进而改善亲虾的繁育性能。饲料中补充维生素C可缩短日本对虾亲虾性腺成熟时间，并且性腺指数同卵巢中维生素C含量呈正相关，而缺乏维生素C则会导致其性腺发育减缓甚至停止 （Alava等，1993）。用维生素C强化后的卤虫投喂凡纳滨对虾能够缩短亲虾性腺成熟和回卵时间（Wouters等，1999）。在印度对虾中观察到提高卵中维生素C水平可显著增加其孵化率（Cahu等，1995）。此外，研究表明凡纳滨对虾产卵后其卵巢中维生素C水平急剧减少（Wouters等，2001a）。

3 展望

亲虾繁育期间需积累大量营养物质以供胚胎和摄食前幼体发育所需，这使得亲虾在繁育阶段可能具有不同于其他生长阶段的营养需求量。现有研究结果表明，脂肪（TG、磷脂、固醇、HUFA）、蛋白质（氨基酸组成）、维生素（维生素A、C和E）和类胡萝卜素对亲虾的繁殖能力和幼体质量有重要影响。由于目前对亲虾繁育阶段的营养学和饲料学的研究严重滞后，导致配合饲料在亲虾繁育过程中使用率较低且使用效果较差，而当前亲虾繁育过程中主要使用的鲜活或冰冻天然饵料（沙蚕、鱿鱼、双壳贝类等）因其价格昂贵、易引入病原和质量不稳定而严重制约对虾种业的高质量发展，因此应进一步系统性开展有关营养素对亲虾繁育性能的研究，从而为亲虾饲料配方的研发和改进提供科学理论指导。