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维生素C对鲈鱼机体免疫力影响的研究

申报人：黄淦熙 申报日期：2025-04-29

基本情况

2025年批次
维生素C对鲈鱼机体免疫力影响的研究 学生申报
创新训练项目
工学
水利类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
鱼病是渔业养殖的天敌，一旦发生鱼病将会产生不可估量的经济损失。因此，通过提高鱼体抗病能力是防控鱼病的关键。维生素 C是一种具有广泛生理功能和免疫作用的免疫因子，是一种较好的抗病免疫调节剂。它不仅能提高机体的抗体水平，影响特异性体液反应，还能激活补体系统增强鱼的非特异性免疫机能，提高鱼体的整体抗病力。而鱼类不能在体内合成维生素 C ，所以维生素 C是鱼类生长发育过程中依赖于外源供应的一种必需微量营养素。本项目通过设置不同维生素 C 浓度的实验组，测定鲈鱼的体长、体重等生长指标，分析肠道消化酶和抗氧化酶活性。建立维生素 C 浓度与鲈鱼生长、肠道消化酶和抗氧化酶活性等指标的关系模型，从而为科学优化鲈鱼养殖条件、提高养殖效益，助力水产养殖业持续发展。
（1）项目主要成员，2024年大学生创新训练, 大叶落地生根对重金属铅锌的响应及修复效果研究（国家级，项目编号: 202410596073），起止时间2024-05至2025-05，已结题。
（2）项目主要成员，2024年大学生创新训练, 一种替代抗生素的渔业养殖新技术研究（区级，项目编号: 202410596079），起止时间2024-05至2025-05，已结题。 
（1）主持，桂林理工大学科研启动基金，鱼类在微塑料聚苯乙烯胁迫下的行为响应实验研究（项目编号：GUTQDJJ 2001012），起止时间2022-01-01至2025-12-31，10万元，在研；
（2）主持，广西重点实验室研究基金主任基金项目，微塑料暴露对鱼类生态毒理效应实验研究（项目编号：桂科能2101Z013），起止时间2021-12-01至2023-12-31，3万元，在研；
（3）主持，广西自然科学基金联合资助培育项目，鱼类在水质演变过程中的运动行为响应模式研究（项目批准号2019GXNSFAA245058），起止时间2020-01至2022-01，20万，已结题。 
指导老师长期从事鱼类行为监测技术研究，有着丰富的科研经历。此外，指导老师指导大创项目已有20余项，指导与本项目相关的互联网竞赛并获得区级银奖3项、铜奖3项，具有丰富的科研和指导经验。目前本项目已经进行了前期资料调研，指导老师全程指导项目实验方案的设计，确定了项目的研究内容、研究方法以及研究技术路线。此外，还为本项目安排了硕士生进行研究指导。指导老师利用现有科研项目为该团队开展前期相关研究提供了经费和人员支持，为本项目的顺利开展提供了扎实的基础，预计可将相关研究成果将转化成学术论文和专利。
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
黄淦熙 环境科学与工程学院 水文与水资源工程（创新班） 2023 全程负责项目的开展
黄韬玮 环境科学与工程学院 地下水科学与工程 2023 实验方案设计及数据检测
韦翊台 环境科学与工程学院 环境工程 2023 实验方案的优化
李世豪 环境科学与工程学院 给排水科学与工程 2024 实验方案设计及实验监测
蒲婉莹 环境科学与工程学院 给排水科学与工程（创新班） 2024 实验方案的设计及优化

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
黄月群 环境科学与工程学院 否
代俊鸽 地球科学学院 否

立项依据

在水产养殖领域中，鲈鱼作为一种重要的经济鱼类，养殖户为提高养殖产量或效益，常常使用敌百虫、生石灰、漂白粉、抗生素等药品预防和治疗鲈鱼疾病。但是这些传统的方法都有着不小的问题，长期或过量使用这些药品会导致鲈鱼体内药物残留，使细菌产生耐药性，影响食品安全；还会污染水质破坏水体生态平衡等。
与这些传统方法相比，维生素C作为一种重要的营养添加剂和健康促进剂，在水产养殖中发挥着重要作用，其优点有很多，首先安全性高，正常使用对鲈鱼鱼和人体基本无副作用，不会造成食品安全危机；其次环保无污染，维生素C性质相对稳定，不会污染水质破坏水体生态平衡；再者维生素C可促进胶原蛋白合成，增强鱼类的非特异性免疫功能，提高其抗病能力，帮助鱼类更好地抵御病原体入侵，从而减少疾病发生，促进生长，提高产量。相比之下，敌百虫、漂白粉主要是通过驱虫、杀菌来预防疾病，对鱼体自身免疫力的提升作用较小，抗生素则是在鱼类发病后用于治疗，无法像维生素C那样从根本上增强鱼体的抵抗力。
因此，本项目以鲈鱼幼苗为研究对象，通过鲈鱼生长指标与肠道酶活性在不同维生素C浓度下的动态关联研究，揭示其营养调控方式，增强鲈鱼自身素质，减少敌百虫、生石灰、抗生素等药品使用，为提高养殖产量和效益提供了理论依据与实践指导，有助于推动鲈鱼养殖向绿色、高效、可持续方向发展。 
本项目通过在不同浓度维生素C饲喂鲈鱼的梯度实验，揭示鲈鱼生长指标与肠道酶活性在不同维生素C浓度下的动态关系。主要研究内容有以下几点：
1.不同维生素 C 浓度下鲈鱼生长指标的测定
设置三个实验对照组，分别在鲈鱼饲料中添加不同浓度的维生素 C。定期测量鲈鱼的生长指标，包括体长、体重、体高、肥满度、特定生长率等。研究不同维生素 C 浓度下鲈鱼生长指标随时间的变化趋势。
2.不同维生素 C 浓度下鲈鱼肠道酶活性的测定
从不同实验组的鲈鱼肠道中提取酶液，测定肠道中的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等与生长密切相关的酶活性。研究不同维生素 C 浓度下肠道酶活性的变化规律。
3.不同生长阶段鲈鱼的动态变化研究
选取鲈鱼的不同生长阶段，如幼鱼期、成鱼期等。分别研究不同生长阶段下，维生素 C 浓度、肠道酶活性和生长指标的变化特点。比较不同生长阶段之间的差异，进一步深入了解三者的动态关系。
4.维生素 C 浓度、肠道酶活性与生长指标的动态关联分析
分析维生素 C 浓度与肠道酶活性之间的关系,观察随着维生素 C 浓度的变化，肠道酶活性如何相应改变。分析肠道酶活性与鲈鱼生长指标之间的关系。研究维生素 C 浓度、肠道酶活性和鲈鱼生长指标三者之间的动态关联。建立数学模型，揭示鲈鱼生长指标与肠道酶活性在不同维生素C浓度下的动态关系。 
1. 国外研究现状
（1）生长性能影响：Y.LI and R.T.Lovell（1985）的研究发现，用0-3000mg/kg 6个浓度的VC饲喂海鲶鱼后，添加VC组鱼的末重显著高于对照组，且VC量与鱼体增重大致呈正比关系。
（2）免疫功能影响：Halver等（1982,1984）发现鱼类组织内具有VC-2-硫酸盐水解酶，其可调节VC大小影响体液免疫 。如Waagb（1993）发现饲料中VC含量达4000mg/kg可显著提高大西洋鲑鱼头肾溶菌酶的活性。
（3）繁殖性能影响：据Gouillou-Coustans等研究，VC能够促进虹鳟亲鱼的性腺发育，提高卵子和精子的质量，进而提高受精率和孵化率。饲料中添加适量的VC可使虹鳟亲鱼的产卵量和孵化率显著提高。
（4）抗氧化作用：有研究表明，VC可作为一种抗氧化剂，能够清除鱼类体内的自由基，减少氧化应激对鱼体的损伤，从而提高鱼类的抗氧化能力和免疫力，有助于维持鱼体的健康和正常生长发育。
2.国内研究现状
（1）生长性能影响：宋学宏（2002）在用不同浓度的VC饲喂异育银鲫研究其对生长和免疫的作用时，发现VC能有效提高鱼体的日增重率，但各浓度间的效果无显著差异 。王吉桥等（2009）研究发现花鱼骨鱼种的特殊增重率先随饲料中VC含量增加而上升后降低，摄食含973.00mg/kg VC的饲料时，鱼的特殊增重率显著高于其它组。
（2）免疫功能影响：艾春香等（2002）研究发现，河蟹体内ALP和ACP活性随VC添加量增加而增加 。宋学宏等（2002）报道，异育银鲫血清中的溶菌酶活力随VC剂量增加而提高。
（3）繁殖性能影响：李铁梁等（2022）研究发现，饲料中添加VC能显著增加龙睛金鱼雌性亲鱼的相对怀卵量和雄性亲鱼的精子密度，添加1.75mg/g VC能显著提高受精卵的发眼率、出膜率和仔鱼4d的成活率。
3.发展动态
（1）精准营养需求研究：未来需进一步精确不同种类、不同生长阶段的鱼类对维生素C的需求量，如日本鳗鲡规模化全人工繁育是世界性难题，其仔鳗的营养需求等研究将是重点方向。
（2）协同作用研究：加强维生素C与其他营养物质如维生素E、矿物质等的协同作用研究，以更好地发挥维生素C在鱼类生长发育中的作用。同时，研究不同饲料添加剂之间的相互作用，开发出更高效、更环保的复合饲料添加剂。
（3）功能机制深入探究：深入研究维生素C影响鱼类生长发育的分子机制和信号通路，从基因表达、蛋白质合成等层面揭示其作用机理，为鱼类营养调控提供更科学的理论依据。
（4）环境适应性研究：考虑环境因素如水质、水温、养殖密度等对鱼类维生素C需求和利用的影响，开展在不同养殖环境下维生素C对鱼类生长发育影响的研究，以制定更合理的养殖策略和营养方案。 
1. 项目的创新点
本项目创新地构建包含维生素 C 浓度、肠道酶活性指标以及鲈鱼生长指标的多变量数学模型。从动态关联的角度出发，通过构建模型，不仅关注维生素C浓度对鲈鱼生长指标和肠道酶活性的单一影响，还着重探讨三者之间随时间变化的相互关系，分析维生素C影响鲈鱼生长的内在机制，在静态研究上有一定创新性。
2.项目特色
环境友好与可持续发展，在研究过程中，充分考虑环境因素，致力于实现环境友好的养殖模式。维生素 C 作为一种天然营养素，相对化学药品和抗生素具有更低的环境风险。通过合理添加维生素 C，可以减少鱼类对化学药物的依赖，降低养殖对环境的污染，实现可持续发展的养殖目标。 
1. 技术路线
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图1 研究技术路线图
2. 拟解决问题
（1）明确维生素C浓度与生长指标的关系，是本项目需要解决的关键科学问题之二。
（2）不同维生素C浓度下鲈鱼肠道酶活性的变化规律，是本项目需要解决的关键科学问题之一。
3. 预期成果
（1）确定鲈鱼的维生素C适宜需求量。
（2）明确不同的维生素C浓度下对鲈鱼肠道酶活性的变化规律。
（3）构建数学模型，揭示鲈鱼生长指标与肠道酶活性在不同维生素C浓度下的动态关系，明确维生素C对机体免疫力的影响。
（6）提交总结报告1份，申请专利1项，撰写学术论文1-2篇。 
（1）2025年4-5月：收集项目相关资料，设计及完善不同维生素C浓度喂养鲈鱼的梯度实验。
（2）2025年6月：查询各方面鲈鱼养殖注意事项，准备鲈鱼养殖的药品、饲料及实验器材，购买鲈鱼鱼苗。
（3）2025年7月-12月：开展实验研究，按时喂养鲈鱼，记录各项数据。
（4）2026年1月：测算鲈鱼的各项生长数据、检测肠道酶活性，分析讨论。
（5）2026年2-3月：撰写结题报告，申请专利，撰写学术论文；
（6）2026年4月：提交材料，按时结题。 
本项目是2016年大学生本科创新训练项目“声学追踪技术在鱼类毒性监测的应用实验研究” 【国家级级项目，201610596008，已结题】、2018年大学生本科创新训练项目“基于鱼类生态行为响应的水体富营养化监测系统研究”【国家级项目，201810596018，已结题】、2019年大学生本科创新训练项目“鱼类个体行为响应在水生态健康评价中的应用”【国家级项目，201910596083，已结题】、2021年大学生本科创新训练项目“鱼类在微塑料聚苯乙烯胁迫下的行为响应实验研究”【国家级项目，202110596013，已结题】、2022年大学生本科创新训练项目“基于基于鱼类行为的水生态环境修复效果研究”【国家级项目，202210596067，已结题】、2024年大学生本科创新训练项目“一种替代抗生素的渔业养殖新技术研究” 【区级项目，未结题】等6个项目的延伸及应用。经过近9年的实验研究，项目研究团队积累了丰富的科学研究经验，为本项目的开展垫定扎实的基础，也取得了一定的研究成果，主要有以下几个方面：
1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
（1）完成了低中高三种不同抗生素浓度组对鲈鱼生理指标、肝脏解毒酶和肠道消化酶的影响实验研究
1）完成肠道组织学形态观察
对0、100 ng/L、1 mg/L组的肠道样本进行组织形态学观察（见图2）。将组织从固定液取出放于脱水盒内，放进脱水机内依次梯度酒精进行脱水（75%酒精4 h，85%酒精2h，90%酒精2h，95%酒精1 h，无水乙醇Ⅰ 30 min，无水乙醇Ⅱ30 min，醇苯5-10 min)。用二甲苯进行透明，用65°融化石蜡包埋，于-20°冻台冷却后，置于石蜡切片机切片，厚4 um，于40C温水上将组织展平，捞起，60℃烘箱烤干。然后用苏木精-伊红(H&E）染色，中性树胶封片后置于显微镜下观察。采用Image Pro-Plus 6.0软件(Media Cybemetics, USA）测量各组绒毛高度、宽度和肌肉厚度。
2）完成了生化指标分析
称量每个实验组组织样品，并用剪刀将其剪碎置于试管中。向试管中加入9倍体积的生理盐水，超声破碎使组织均质化。将匀浆液在2500 rpm/min下离心10 min，收集上清液并稀释成不同浓度进行后续实验。根据商用试剂盒的说明，测定肠道组织和肝脏的抗氧化性能，包括T-AOC、soD、CAT和 GSH;消化吸收酶的活性，包括脂肪酶(LPS)、淀粉酶（AMS)、胰蛋白酶（TPS)、碱性磷酸酶（AKP)、y-谷氨酰转移酶(y-GT);免疫指标，包括溶菌酶(LZM）和补体C3含量。
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                                      图2 抗生素暴露实验
（2）完成了鲈鱼体内抗生素残留的检测及对人类健康的风险评估
根据生产商说明，收集各实验组肌肉组织，用特异性ELISA试剂盒分析抗生素残留。根据美国环保局提出的目标危害系数（THQ)，评估食用抗生素处理过的鱼对人类健康的潜在风险。计算公式如下:
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其中，EF为暴露频率（365天/年)；Eb为暴露时间（70年)；FR是平均日鱼肉消费量(23×103kg，根据中华人民共和国环境保护部-中国人口暴露参数手册)；C为鱼肌肉中抗生素浓度（ug/g )；Rrp是NOR的口服参考剂量（800mg/50kg/天，根据美国食品药品监督管理局(USFDA）)剂量和管理，按患者平均体重50kg计算)。WAB是一个人的平均体重。TA是非抗生素的平均暴露时间(365天/年×70年)。THQ≤1，表示不太可能造成重大的不良健康风险。如果THQ>1，表示它会对人体引起健康风险。
（3）完成了抗生素暴露下鲈鱼的肠道菌群分析实验（见图3）
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图3 抗生素暴露下鲈鱼肠道菌群分析实验
2. 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法
（1）黄淦熙，黄月群，黄韬玮，李雨珂，黄亮亮，宋建强，代俊鸽，宋晓红. 一种鲈鱼用中草药饲料添加剂及其加工设备和应用. 中国发明专利，2025102518511, 2025-03-04（已受理）
（2）黄淦熙，黄月群，黄韬玮，李雨珂，黄亮亮，宋建强，代俊鸽，宋晓红. 一种鲈鱼用中草药饲料添加剂的加工设备. 中国实用新型专利, 2025203683776, 2025-03-04（已受理）
（3）黄月群，庞荣聪，李文菁，董堃，宋晓红，代丽娜，梁广鸿. 渔业养殖水质在线监测装置及其控制方法. 中国发明专利，ZL 202111538774.6 [P]，2023-10-24. （已授权）
（4）黄月群，李文菁，黄亮亮，张秀国，庞荣聪，宋晓红，梁广鸿，陆丽金.一种具有预警功能的智能渔业养殖用水质监控设备，中国发明专利，ZL 202210798272.5 [P]，2023-09-22. （已授权）
（5）黄月群，李文菁，黄亮亮，张秀国，庞荣聪，宋晓红，梁广鸿，陆丽金. 一种具有预警功能的智能渔业养殖用水质监控设备，中国实用新型专利，ZL 202221746040.7 [P]，2022-07-08. （已授权）
（6）黄月群，庞荣聪，李文菁，董堃，宋晓红，代丽娜，梁广鸿. 渔业养殖水质在线监测装置. 中国实用新型专利，ZL202123159737.2 [P]，2022-06-07.（已授权）
软件著作权（4项）：
（1）黄月群，李文菁，董堃，黄寿琨. 生态渔业安全应急管理软件V1.0，编号7294640，登记号2021SR0572014，中国国家版权局，2021.03.01.
（2）黄月群，李文菁，董堃，黄寿琨. 生态渔业远程视频监控管理系统V1.0，编号7267561，登记号2021SR0544935，中国国家版权局，2021.03.01.
（3）黄月群，李文菁，董堃，黄寿琨. 智能生态渔场分布定位查询系统V1.0，编号7267579，登记号2021SR0544953，中国国家版权局，2021.03.01.
4）黄月群，李文菁，董堃，黄寿琨. 生态渔业渔场智能报警监管系统V1.0，编号7267580，登记号2021SR0544954，中国国家版权局，2021.03.01. 
（1）具备广西环境污染理论与技术重点实验室研究平台的支持
本项目的开展依托于广西环境污染理论与技术重点实验室，该实验室现已建有模拟水体生态结构群落的实验槽，实验槽由长×宽×高为10.0 m×1.0 m×1.2 m的钢架和有机钢化玻璃槽体构成，水深为1.0 m（见图4）；实验槽底质由江河湖库常见的卵砾石、泥沙等物质组成，厚为0～0.15 cm；由江河湖库常见物种如鱼类、虾、螃蟹、螺蛳、泥鳅、藻类以及水草等构成水生态环境系统（见图5）。实验槽经过改造后，可用于开展本项目的实验研究。
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                     图4 10 m×1 m×1 鱼类养殖水槽模型
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                 图5 由螺蛳、虾、泥鳅及螃蟹等构成的生物群落
此外，广西环境污染理论与技术重点实验室具有分析天平、尺子、温度计、溶解氧测定仪、解剖工具、大型精密分析仪器等开展本项目实验研究所必须的相关仪器设备，为本项目的实施与顺利完成提供良好的研究平台。
（2）已与校外企业开展合作研究
近两年，项目组围绕企业生产一线的具体问题组建团队开展研究与实践，并与校外企业——广西世怡生态养殖有限公司合作（见图6），开展水产养殖新技术研究。项目前期取得的研究结果已应用鲈鱼养殖中（见图7），在推动产学研协同创新的同时，项目组成员的实践应用技能得到了提升。
基于此，本项目将继续在广西世怡生态养殖有限公司鲈鱼养殖基地开展实验研究，该企业鲈鱼养殖基地现有的实验条件可满足本项目开展相关研究要求。
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图6 与广西世怡生态养殖有限公司合作开展养殖技术研究
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                       图7 研究成果应用证明 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 8000.00 实验研究 4100.00 3900.00
1. 业务费 4800.00 各项业务 1400.00 3400.00
（1）计算、分析、测试费 2000.00 使用检测仪器费用 1000.00 1000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 600.00 团队外出调研、采样交通费及租车费2次，每次按300元计，合计600元 300.00 300.00
（4）文献检索费 200.00 文献查阅，资料下载 100.00 100.00
（5）论文出版费 2000.00 资料购置、打印及论文出版等费用 0.00 2000.00
2. 仪器设备购置费 1000.00 购买鱼缸及各类各类相关小型设备（如曝气设备、恒温设备、改装设备等。） 1000.00 0.00
3. 实验装置试制费 1000.00 实验器材 改装费 1000.00 0.00
4. 材料费 1200.00 购置实验用鱼、实验试剂、实验玻皿、标样、一次性口罩、手套、研钵等实验材料 700.00 500.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

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