A fehérje minőségének és a makrotápanyagok egyensúlyhiányának interaktív hatása a tápanyagok kiegyensúlyozására egy

(A) stadion időtartamának és (B) pupilla száraz tömegének mintázata a végső instar S. littoralis hernyói számára a választási kísérletben. Az értékek átlag ± 1 s.e.m. (N = 8–10).

Tápanyagok fogyasztása

Az ANCOVA eredményei az önválasztott fehérje: szénhidrát (P: C) arányt és a kumulatív tápanyagfogyasztást jelző radiánértékre a S. littoralis hernyók 2., 3. napjáig és az etetés utolsó napjáig a választási kísérletben

Vita

Ahogy általában elvárható volt, a választás nélküli kísérlet eredményei azt mutatták, hogy az alacsony minőségű fehérjét tartalmazó étrend táplálásának következményei a testtömeg csökkenése és a fejlődés késleltetése voltak, a legkifejezettebb hatás azoknál a hernyóknál jelentkezett, amelyek a legalacsonyabb minőségű étrendet táplálták fehérje (80% zein). Az ilyen teljesítménycsökkenés valószínűleg az esszenciális aminosavak hiányából származik az élelmiszerben (Broadway és Duffey, 1988; Karowe és Martin, 1989), és ökológiai költségeket okozhat, például csökkent termékenység (Honek, 1993) és fokozott sérülékenység. paraziták és ragadozók (Benrey és Denno, 1997). A fehérje minőségének mérsékelt romlása (20% és 50% kazein alapú fehérje keverék zeinnel történő felváltása) nem eredményezett olyan markáns teljesítménycsökkenést, mint a legalacsonyabb fehérjetartalmú (80% zein) rovarok esetében, ami azt jelzi, hogy van érték a 50% és 80% zein, ezen túlmenően súlyos növekedési korlátok jelentkeznek.

Kétváltozós ábrák a S. littoralis hernyók kumulatív fehérje- és szénhidrátfogyasztására az utolsó lárvastadion alatt az egymást követő napokon. (A – D) A hernyók tápanyag-fogyasztása a négy egyenlő arányú, 21:21 arányú étrend mellett, amelyek 0% (A), 20% (B), 50% (C) és 80% (D) zeint tartalmaznak fehérjekomponensükben, illetőleg. A két szaggatott vonal képviseli a rovaroknak bemutatott két választott étel fehérje: szénhidrát (P: C) arányát (21:21 és 35: 7 étrend). Az értékek átlag ± 1 s.e.m. (N = 8–10).

A jelen vizsgálat legfontosabb megállapítása az, hogy az étrendi P: C arány és a fehérje minőségének jelentős interaktív hatása volt, az alacsony fehérje minőség negatív hatása pedig felerősödött, amikor a diéta P: C aránya csökkent. Ez a megállapítás megerősíti azt az előrejelzést, hogy az aminosav-összetételben egyensúlyhiányos fehérjeforrás elfogyasztásának negatív következményei csak akkor lesznek láthatóak, ha az összes fehérjemennyiség eléri a kritikusan korlátozó szintet (Hinks et al., 1993; Felton, 1996; Anderson és mtsai, 2004 ).

A hernyók által a legmagasabb P: C diétán (35: 7) elfogyasztott túlzott fehérje nem jelentett extra nitrogén növekedést, de a nitrogén konverzió hatékonyságának csökkenésével járt (Lee és mtsai, 2002; Lee és mtsai, 2004) . Ez jelezte a nitrogén növekedés utáni lenyelés utáni szabályozását, amely köztudottan olyan mechanizmusokat tartalmaz, mint a nitrogén kiválasztásának nagy sebessége (Zanotto és mtsai, 1993). Úgy tűnik továbbá, hogy a 35: 7 arányú étrend súlyos szénhidráthiánya miatt a hernyók glükoneogenezissel fenntartották energiamérlegüket (Thompson és Redak, 2000).

A táplálékfehérje minőségének romlása a takarmányozásra gyakorolt hatása mellett csökkentette a bevitt nitrogén felhasználási hatékonyságát a test nitrogénjéhez. A hernyók beszámolók szerint kevésbé hatékonyan emésztik meg a zeint más fehérjeforrásokhoz képest, mivel hiányzik a lizin (Broadway és Duffey, 1988). A tripszin számos rovar fő proteáza, beleértve a Lepidoptera lárvát is, és hasítja a peptidkötéseket kifejezetten az arginin és a lizin maradványoknál (Chapman, 1998). Korlátozott mennyiségű lizin tehát valószínűleg csökkenti a bélmembránon át szállítandó és a testbe asszimilálódó aminosavak vagy kis peptidkomponensek hozzáférhetőségét (Felton et al., 1992). Egy másik jelöltmechanizmus, amely megmagyarázhatja a csökkent nitrogénfelhasználást, a húgysavtermelés felgyorsulása a táplálkozási szempontból egyensúlyhiányos fehérjeforrás hiányos aminosavainak kivételével az összes katabolizmusának megnövekedett aránya következtében (Horie és Watanabe, 1983; Karowe és Martin, 1989). Ez minden bizonnyal a nitrogén növekedésének alacsonyabb szintjét eredményezi.

Annak ellenére, hogy ez nem volt olyan nyilvánvaló, mint a nitrogén növekedése, jelezte, hogy a lipidek növekedése a lenyelés utáni szabályozás alá esett, a szénhidrát-felesleges étrendben lévő hernyók esetében a lipid-felhasználás hatékonysága csökkent (7:35), amint arról korábban beszámoltunk. sáska (Zanotto et al., 1993). A lipidek felhasználásának szembetűnő aspektusa a bevitt tápanyag lipidnövekedéssé való megnövekedett átalakulási aránya volt, alacsonyabb fehérjaminőséggel, függetlenül a P: C aránytól. Talán ez a megemelkedett lipidlerakódás a szénvázakból származik olyan aminosavakból, amelyeket feleslegesen fogyasztottak az egyensúlyhiányos fehérjetartalmú étrendben, és amelyeket dezamináltak, hogy lehetővé tegyék a felesleges nitrogén kiválasztódását (Lehninger et al., 1993). A tápanyagok lipiddé történő átalakulásának megnövekedett következménye nem mindig volt összefüggésben a zeintartalmú étrenden tartott hernyókban megnövekedett lipidlerakódással. A lipid növekedés növekedése a fehérjében gazdag étrendben szenvedőknél következett be. A megnövekedett kihasználtság ellenére a lipid növekedés a fehérje minőségének romlásával esett vissza egy rendkívül fehérjét korlátozó étrendben, és ez elsősorban a csökkent bevitelnek volt köszönhető.

Jelen tanulmány megkísérelte azonosítani a nitrogénes tápanyagok mennyisége és minősége közötti kölcsönhatások összetett jellegét a növényevő rovarok étrendjében. Nyilvánvaló, hogy a növényevők túlélését, fejlődését és növekedését az egyensúlyhiányos aminosav-profil korlátozza, a fehérje mennyiségétől függően más esszenciális makrotápanyagokhoz (ebben az esetben az emészthető szénhidrátokhoz), és a tápanyagok bevitelében mutatkozó különbségek az ilyen teljesítménykövetkezmények fő oka. Ha a fehérje minősége változó mértékű, a hernyók válaszul megváltoztatták az ételválasztás mintázatát, ami a fehérje minőségének változásának kompenzációjaként magyarázható. Ez arra utal, hogy a növényi fehérje minősége szerepet játszhat a növényevő takarmányozási stratégiák befolyásolásában, más tényezőkkel együtt, például a növény másodlagos vegyületeivel, az élelem gyakoriságával és távolságával (Simpson és Raubenheimer, 2001; Behmer és mtsai, 2001; Behmer és mtsai, 2002; Behmer et al., 2003). Végül, ez a tanulmány bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy az élelmiszer-fehérje minőségének változása jelentős hatással van az állatok takarmányozására, a lenyelés utáni hasznosítására és az állatok kémiai összetételére, kihatással van az ökoszisztémák trofikus szintjein átívelő tápanyag-transzfer mintázatára (Anderson et al., 2004; Raubenheimer et al., 2005).

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Hálás vagyok Stephen Simpsonnak a kézirattal kapcsolatos hasznos beszélgetésért és megjegyzésekért. Köszönetet mondok David Raubenheimernek is, aki támogatást adott a tanulmány során.