饲喂不同水平的黑水虻对日本鹌鹑的生长及HSP70基因表达的比较研究

食用昆虫被认为是一种有前途的营养、可持续的蛋白质饲料来源。研究了黑水虻饲粮对日本鹌鹑的生长性能、热应激反应和热休克蛋白(HSP70)基因表达的影响。实验包括3种不同饲粮：100%豆粕(饲粮A)、50%大豆+ 50%黑水虻饲粮(饲粮B)和100%黑水虻饲粮(饲粮C)。结果表明：饲喂饲粮B和C的鹌鹑的总活体体重、胴体相对重量、心脏、肝脏、脾脏、法氏囊、小肠和性器官均显著增加。饲粮处理与热应激的交互作用对饲粮A组的活重、胴体相对重量和各器官的测量值均有显著的影响，而饲粮B和饲粮C组对其性状无影响或影响最小。饲粮A组的HSP70基因在热应激情况下表达量为13.215，而B组其表达量为8.487，C组为3.203。我们的研究结果表明，作为鹌鹑饲料，黑水虻虫餐在提高鹌鹑生长性能和对抗热应激暴露对鹌鹑生长的负面影响方面具有有益的作用。

食用昆虫作为畜牧养殖业饲料蛋白质的替代来源具有很大的潜力。它们能够在对土地、水和能源资源的压力有限的情况下，将有机残留物等低成本材料转化为饲料产品的优质原料。此外，预计到2020-2022年，将有一些昆虫物种被批准作为欧洲家禽业的蛋白质来源。因此，使用食用昆虫作为替代大豆的动物饲料可能成为区域性和可持续的牲畜饲料供应方式，并可能防止未来为种植大豆而进一步砍伐雨林。诚然，豆粕是畜禽饲料中最受欢迎的植物蛋白补充来源，占家禽饲料中所有蛋白质来源的近85%。然而，大多数国家依赖大豆进口，使得潜在风险很高，且饲料成本不断增加。因此，食用昆虫作为替代蛋白质来源保证了动物的持续生产，并有可能成为降低定量饲料成本的有价值的工具。如今，作为家禽饲料中的蛋白质来源，黑水虻和黄粉虫可以用作商业化生产。此外，最近的研究还评估了昆虫粉作为另一种昆虫饲料的潜在价值，因为它们生命周期短，可以使用低成本材料作为饲料基质进行大规模饲养。此外，其营养成分也很高。热休克蛋白(HSPs)在各种类型的胁迫(如食物剥夺、细菌感染和温度胁迫)中发挥分子生物标志物的作用。在所有热休克蛋白中，热休克蛋白70 (Heat-shock protein 70, HSP70)参与细胞因子分泌和蛋白合成、折叠、运输和降解，在内稳态和免疫应答中发挥关键作用。有研究表明，HSP70基因在不同应激源(如食物限制、杀虫剂、重金属和温度胁迫)下的表达是不同的。到目前为止，还没有关于使用昆虫饲料成分对家禽HSP70基因序列和/或表达的潜在影响的研究。因此，本研究对饲喂不同饲料的日本鹌鹑的HSP70基因进行了研究，旨在研究使用黑水虻部分或全部替代豆粕对鹌鹑生长性能和HSP70基因表达的影响。

黑水虻成虫(Hermetia illucens)饲养条件为24±2℃，相对湿度65±5%，饲料含3:1蔗糖:酵母水解物。每天收集产卵。以含28%麦麸、7%酵母、13%糖、0.3%苯甲酸钠、1.5% HCl和50.20%水的饲料饲养黑水虻幼虫16天后，收集虫蛹磨粉并在40°C烘干的24 h。由此产生的黑水虻虫粉使用辐照进行卫生处理，于室温保存。

以10日龄日本鹌鹑为试验对象。选取平均体重46的日本鹌鹑雏鸟300只，随机分为3组(每组100只，每组一种饮食)。饲养舍配有喂食器和自动饮水器，第1周温度控制在35˚C，之后保持28±2˚C，直到实验结束。相对湿度50±5%，光照时间14 L: 10 D小时。实验最后一周，每组随机选取20只，编号，连续7天暴露在40±2°C环境中8 h(上午9:00 - 16:00)，其余时间生活在28±2°C环境中。

使用三种等热等氮饲料进行饲喂。在A组中，鹌鹑饲喂以黄玉米和豆粕为基础的对照饲粮。B组将50%的豆粕蛋白替换为黑水虻虫蛹粉。C组将100%的豆粕蛋白替换为黑水虻。根据NRC(1994)，所有饲粮的配制均满足日本鹌鹑的营养需求。饲养试验共6周。在整个试验期间，饲料和水都是自由供应的。对照和试验饲粮化学成分计算结果见表1。

实验数据采用完全随机使用SAS进行ANOVA分析。平均值之间的差异使用Duncan’s multiple range tests评估。统计模型为：Yijk =µ+ Oi + Dj + Ag + ODij + ODAijg + eijk，其中Yijk =观察均值；μ =总体平均值；Oi =不同饲料的效果；Dj =热胁迫的影响；Ag = 性别的影响；ODij =饲粮处理与热应激的交互作用；ODAijg=膳食治疗与热应激与性别的交互作用;eijk =模型的残留误差。

1，豆粕和黑水虻的营养成分分析

豆粕和黑水虻的组成及品质差异见表3。黑水虻的代谢能、总蛋白质、总脂肪、纤维、钙和磷含量显著高于豆粕，碳水化合物含量(4.9%)远低于豆粕(28.51%)。其蛋氨酸含量是豆粕的2倍，赖氨酸含量与豆粕相当。从营养价值上看，黑水虻作为饲料原料优于豆粕。与(脱脂)豆粕相比，黑水虻中25.3%的高脂含量有利于作为饲料的能量来源或提供必需脂肪酸。

2，日本鹌鹑的生长和胴体特征

表4总结了黑水虻饲料和热应激对雌雄日本鹌鹑雏鸟生长和胴体性状的影响。与对照饲料A相比，添加了黑水虻虫粉的饲粮B和饲粮C和热应激都可显著提高日本鹌鹑的总活重、胴体、心脏、肝脏、脾脏、法氏囊、小肠和性器官的相对重量(P < 0.001)。饮食和热应激的相互作用显著影响了(P < 0.001)饲粮A组的活重、胴体和器官相对重量，而其他组没有影响或影响极小。数据统计分析表明，性别对活重、胴体、心脏和肝脏的相对重量有显著的影响。性别与饲粮处理或热应激的交互作用显著(P < 0.001)影响了活重、胴体相对重量和除肝脏(P < 0.18)和脾脏(P < 0.37)外的其他各器官的相对重量。性别、饲粮处理和热应激的交互作用对鹌鹑活重、胴体、胃、小肠和肝脏的相对重量均有显著影响(P < 0.001)，其对砂囊(P < 0.12)、心脏(P < 0.37)、脾脏(P < 0.36)和法氏囊(P < 0.95)的相对重量则无显著影响。

3，饲粮和热应激对基因表达的影响

本研究观察了饮食和热应激暴露之间的相互作用。在高温条件下，饲喂0%黑水虻虫粉的对照组A的HSP70基因表达量与饲喂50%黑水虻虫粉的B组和饲喂黑水虻虫粉的C组相比显著升高。此外，饲粮B组肌肉中HSP70基因表达水平高于饲粮C组。对照饲粮A组经热应激后HSP70基因表达为13.215。而饲粮B组基因表达量为8.487，C组为3.203，见表(5)。

结论：

黑水虻具有营养成分高、生命周期短、易于大规模生产、成本低等优点，可成功地作为家禽饲料使用。从营养学的角度，通过对黑水虻虫粉和豆粕营养成分的比较，发现黑水虻虫粉的营养价值高于豆粕。在日本鹌鹑饲粮试验中，与饲喂豆粕的对照组相比，黑水虻饲粮可以成功改善日本鹌鹑的体重和胴体特征。

在饲粮中使用黑水虻分别替换50%和100% 豆粕时，日本鹌鹑肉的HSP70基因表达量有明显变化。其中，对照组的表达量高于黑水虻饲料组。此外，我们也观察了热应激和饮食之间的相互作用。结果表明，与对照组相比，添加黑水虻虫粉显著增加了热应激鹌鹑的摄食量，降低了热应激鹌鹑肌肉组织中HSP70基因的表达。由此可见，利用HSP70基因表达量作为指标，黑水虻虫餐可作为缓解日本鹌鹑热应激的营养途径。

Mohammed A El-Sayed, M.H Hatab, N. S Ibrahim, H.AEM Assi, H. M Saleh, W.AA Sayed, B.A Rumpold, 

Comparative Study Of Growth And HSP70 Gene Expression In Japanese Quails Fed Different Levels Of Black Solder Fly, Hermetia Illucens, https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1347627/v1