海带孢子囊发育过程中的形态结构与生理生化变化研究

本研究以海带(Saccharina japonica)杂交品系“玉带1号”为研究对象,根据孢子囊形成过程中的外观形态,将孢子囊形成与发育过程分为5个阶段,系统观察了孢子囊形成过程中的外观形态和组织结构变化,研究了孢子囊发育不同阶段生理生化特征的变化规律。结果显示,在孢子囊发育过程中,孢子体表面依次出现光滑、磨砂、突起、破皮和光滑等表观现象,伴随着表皮细胞的突起、隔丝的伸长、孢子母细胞的分化与发育,以及游孢子的形成和释放等组织变化过程;另外,在孢子囊发育过程中,海带孢子体对氮的积累持续增加,蛋白含量呈先显著增加到释放游孢子阶段又有所降低的趋势;过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子含量的变化趋势相似,在孢子囊形成初期,其含量呈先上升到后期又有所下降;不同抗氧化酶在孢子囊形成过程中的活性变化存在差异,其中,超氧化物歧化酶(MDA)活性总体呈下降趋势,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后下降的趋势,丙二醛(MDA)含量无显著变化;在孢子囊发育过程中,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性呈先降低后升高的趋势,苹果酸脱氢酶(MDH)活性无显著变化。本研究有助于加深对海带杂交品种孢子囊形成过程及生理生化特征的理解,可为海带杂交品种孢子囊的人工诱导提供理论依据。     

刺参响应灿烂弧菌侵染差异microRNAs鉴定及靶基因分析

microRNA参与基因的转录后调控,在真核生物的生长发育、细胞分化和免疫防御等过程中发挥重要作用。刺参(Apostichopus japonicus)病害问题已成为产业发展的主要限制因素之一,而其病害发生的分子机制尚待进一步完善。本研究以刺参重大疾病“腐皮综合征”的重要致病原灿烂弧菌(Vibrios splendidus)为侵染菌株,通过人工侵染实验制备患病刺参样本,采用miRNA-seq技术对侵染组(PT16S)和对照组(PT10H)各3头刺参的体壁组织进行miRNA测序,通过相关生物信息学软件对miRNAs进行鉴定和分析,筛选差异表达miRNAs (DEmiRNAs)并预测其靶基因,构建关键调控途径的miRNA-mRNA调控网络。结果显示,PT10H组平均得到5 902 588条有效序列,194个已知miRNA和19个新的miRNA;PT16S组平均得到5 053 529条有效序列,182个已知miRNA和42个新的miRNA。对2组鉴定到的miRNA进行差异表达分析,共筛选到2个上调和11个下调的具有显著差异的DEmiRNAs (P≤0.05),上调的DEmiRNAs靶基因预测结合到3010个靶基因,注释到585个GO terms及24条信号通路(P≤0.05),下调的DEmiRNAs靶基因预测到19 072个靶基因,注释到514个GO terms以及22条信号通路(P≤0.05)。对筛选到的DEmiRNAs进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证,显示miRNA-seq与qRT-PCR的一致率达到70%。根据KEGG分析结果构建泛素介导的蛋白水解途径和Notch信号通路的miRNA-mRNA调控网络,结果显示,13个DEmiRNAs分别靶向结合134个与泛素介导的蛋白水解相关的mRNAs和109个与Notch信号通路相关的mRNAs,Aja-miR-184、Aja-miR-2478和Aja-miR-9277p等DEmiRNAs可能参与对Notch信号通路和对泛素介导的蛋白水解的调控。相关研究结果将为刺参疾病发生调控网络建立和机制解析提供依据。     

凡纳滨对虾工厂化循环水养殖系统水质指标及微生物菌群结构的分析

为探究凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)工厂化循环水养殖系统的养殖水体水质情况以及微生物菌群的组成结构,本研究利用高通量测序技术和生物信息学分析手段,测定凡纳滨对虾工厂化循环水养殖过程一级移动床生物净化、二级固定床生物净化、养殖水体的水质指标、水体和生物净化载体以及对虾肠道微生物菌群的组成。结果显示,水体的氨氮(NH4+-N)和亚硝态氮(NO2–-N)质量浓度显著降低,分别为0.85和0.21 mg/L。养殖系统水体、生物净化载体和虾肠道样品中共有的优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),此外,一级、二级生物净化系统水体中的放线菌门(Actinobacteria)为优势菌,生物净化载体中浮霉菌门(Planctomycetes)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)为优势菌;对虾肠道中的厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌。另外,对虾养殖循环水系统中生物净化载体上的细菌物种含量比水样中的细菌物种少,但微生物多样性高于养殖水体,生物净化载体中微生物具有低丰度和高多样性的特点。综上所述,生物净化系统可有效地增加水体中促进氮、磷代谢的微生物菌群,调控养殖水体的水质指标,研究结果为凡纳滨对虾工厂化循环水养殖系统构建及水质调控提供理论依据。     

温度、光照强度和光照周期对铜藻有机碳释放速率的影响

为探究铜藻(Sargassum horneri)的有机碳释放速率、与净初级生产力(NPP)之间的关系及主要的调控因素等问题,本研究采用三变量三水平的正交实验,测定铜藻在不同温度(5、15和25℃)、光照[86、172和258 μmol/(m2·s)]和光照周期(L∶D=6 h∶18 h、L∶D=12 h∶12 h、L∶D=24 h∶0 h,L表示光照时长,D表示黑暗时长)条件下溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)的释放速率和初级生产力。结果显示,DOC和POC释放速率的范围分别为0.653~4.785 mg/(g·h)和0.066~0.322 mg/(g·h);温度和光照强度分别是铜藻释放DOC和POC的主要调控因素;铜藻在高温、中光、L∶D=6 h∶18 h条件下的DOC释放速率最高[4.785 mg/(g·h)],在高温、高光、L∶D=24 h∶0 h条件下的POC释放速率最高[0.322 mg/(g·h)];铜藻释放的DOC和POC占NPP的比值分别为4%~130%和0.4%~5.9%;DOC释放速率与NPP之间存在负相关关系,POC释放速率与NPP之间无明显相关性。研究结果为深入了解铜藻的生理生态学特性及其对沿海生态系统碳循环的影响提供了科技支撑。     

黄条鰤胚胎发育和早期仔鱼生长的温盐适应特性

采用实验生态学、形态测度和分子生物学的方法,研究了温度、盐度对大洋性经济鱼类黄条鰤(Seriola aureovittata)胚胎孵化率、初孵仔鱼畸形率、内源性营养吸收利用、生长基因表达、存活指数(SAI)和饥饿不可逆点(PNR)的影响,并对早期仔鱼活力进行了评价。结果显示,在最适水温20~22 ℃条件下,胚胎孵化率最高,达75%~81%,且初孵仔鱼畸形率低于6.7%,胚胎发育的温度系数Q10值最接近2,且初孵仔鱼全长和卵黄囊体积最大。受精卵在盐度＞30时漂浮在水面,而在盐度为20~25时悬浮在水中,在盐度为10~15时下沉于水底部。受精卵胚胎发育的最适盐度范围为30~35,胚胎孵化率达79%~80%,初孵仔鱼畸形率低于6.0%。在4个不同温度条件下(18、20、22、24 ℃)初孵仔鱼卵黄囊吸收利用速率随着温度的升高而加快。不同盐度条件下,初孵仔鱼的SAI值表明,盐度为30~35时,仔鱼的SAI值较高且峰值出现在盐度为30组,而盐度为10组仔鱼SAI值最低。在水温为20~22 ℃时,6 d仔鱼的初次摄食率最高(78%),PNR出现在7~8 d。初孵仔鱼在水温为20~24 ℃、盐度为30~35条件下,IGF-1 mRNA表达水平显著高于其他实验组。饥饿条件下,IGF-1 mRNA在饥饿后第2天显著升高,其后在第3~4天显著下降,但仍保持较高表达水平,随着饥饿的进行继续下降至显著低于开口期表达水平。本研究明确了黄条鰤受精卵孵化的最适温度为20~22 ℃、最适盐度为30~35,并建立了初孵仔鱼活力评价的指标,研究结果可为建立规范化的黄条鰤胚胎孵化和苗种培育技术提供依据。     

凡纳滨对虾大水面高盐养殖水体叶绿素a的变化及与环境因子的关系

“渔盐一体化”是山东省滨州市凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐田养殖的重要模式。为了解该模式下养殖水体浮游植物的叶绿素a (Chl-a)浓度、粒径结构的变化特征及主要影响因子,于2021年5—7月分别在养殖的初期、中期和收获期,测定高盐组(S=54)和对照组(S=32)养殖水体的分级Chl-a浓度[小型浮游植物(micro Chl-a)、微型浮游植物(nano Chl-a)、微微型浮游植物(pico Chl-a)、总Chl-a浓度]及相关环境参数的日变化和月变化。结果显示,日变化：对于总Chl-a浓度,高盐组无显著日变化(P>0.05),对照组在5月和6月存在显著的日差异(P<0.05)。对于浮游植物粒径结构,高盐组7月的pico Chl-a日变化显著(P<0.05);对照组7月的micro Chl-a和6月的nano Chl-a日变化显著(P<0.05)。月变化：两盐度组pico Chl-a、nano Chl-a和total Chl-a最低值和最高值都分别出现在6月和7月。且7月的总Chl-a显著高于5月和6月(P<0.05)。高盐...     

温度对不同家系凡纳滨对虾个体能量收支的影响

摄食代谢及能量收支是反映凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长状况的重要指标,也是速生经济性状的重要选育指标。本文研究了温度(20、25、30和35 ℃)对凡纳滨对虾3个家系(N310004、N310010和N310011)的生长和能量收支的影响。实验周期为40 d,每隔10 d测定一次摄食率、耗氧率、排氨率和排粪率等生理指标,并分析了不同时期[S1 (0~10 d)、S2 (11~20 d)、S3 (21~30 d)和S4 (31~40 d)]凡纳滨对虾家系的个体能量收支情况。结果显示,30 ℃时,家系N310004生长最快,总特定生长率为(9.79±0.22)%/d,S1和S4时期的特定生长率均显著高于其他2个家系(P<0.05)。温度和规格对家系的摄食和代谢有显著的影响。在实验温度范围内,各家系的摄食率和代谢率均随着温度的升高而增大。在同一温度下,除S1时期外,家系N310004的摄食率均显著高于其他2个家系。在S1和S2时期,N310011家系的耗氧率较大,在S3和S4时期,N310010家系的耗氧率显著高于N310011和N310004家系。在S1、S2和S3时期,N310004家系的排氨率显著低于其他家系;在S1、S2、S3和S4四个时期,N310010家系的排粪率显著高于其他家系。凡纳滨对虾摄入能量主要用于呼吸代谢,代谢能占比在(64.89±0.52)%~(77.81±0.78)%之间。3个家系的生长能均与温度呈倒钟形,峰值出现在30 ℃。N310004家系在20~35 ℃条件下的生长能及生长能占比均显著高于其他2个家系,主要是源于其较高的能量摄入,呼吸能和代谢能较低的缘故。     

海水养殖尾水人工湿地处理系统及其脱氮过程研究进展和展望

利用人工湿地处理海水养殖尾水具有很大的应用前景,其中,脱氮是人工湿地的主要任务之一。基质上栽培的植物和附着的微生物参与的氮循环是人工湿地生物脱氮的主要路径,植物和多种氮代谢菌群在人工湿地内部相互协同与制约,构成了一个复杂的氮代谢网络。海水养殖尾水的高盐度和低碳氮比(C/N)又决定了此类人工湿地独特的处理环境和生物脱氮机制。同时,人工湿地的供氧模式、水力负荷(HRT)、水力停留时间(HLR)等水力条件参数对脱氮效能也有很大影响,对这些指标进行调控和优化,可以提高湿地的整体脱氮性能。本文从海水人工湿地的构建、基质的选取、耐盐植物的筛选、氮循环相关微生物以及运行参数调控四个方面,对近年来海水养殖尾水人工湿地生物脱氮方面的研究进展进行了综述和展望,以期为深入理解海水人工湿地脱氮机制和优化运行方式提供参考。     

不同氮营养盐对赫氏颗石藻和三角褐指藻中DMSP含量的影响

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是地球上重要的有机硫化合物之一,在全球硫循环和气候调节等方面发挥着重要作用。浮游植物是海洋环境中DMSP的主要生产者,而氮营养盐是影响浮游植物产生DMSP的重要因素之一。本研究以赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)(DMSP高产量藻)与三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)(DMSP中等产量藻)为对象,通过室内培养实验,对比分析了在不同氮营养盐浓度及不同氮营养盐类型条件下,2种藻培养液中颗粒态DMSP (DMSPp)的含量及其与藻密度、单细胞DMSPp含量的关系。研究发现,不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对赫氏颗石藻单细胞DMSPp含量影响较小(P>0.05),培养液中的DMSPp浓度主要受藻细胞密度影响;而不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对三角褐指藻单细胞的DMSPp含量影响显著(P<0.05),培养液中的DMSPp浓度主要受藻的单细胞DMSPp含量影响。例如,对于三角褐指藻来说,低NO₃^-浓度(0μmol/L)...     

不同地理群体菲律宾蛤仔壳形态对体重性状的影响研究

采集我国南北沿海9个地理群体的菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum),利用通径分析等方法评估各群体形态性状对活体重和软体重的影响。结果显示,各群体壳长、壳高、壳宽和壳厚4 个形态性状对菲律宾蛤仔活体重和软体重的影响存在显著差异。除壳厚外,其他形态性状与活体重和软体重呈显著相关(P < 0.05)。通径分析和决定系数分析显示,大多数群体的壳宽对活体重和软体重的直接作用最大。2个形态比例参数(壳宽/壳长和壳高/壳长)最大值出现在山东莱州群体(0.49和0.74),而最小值出现在大连东港群体(0.42和0.67)。壳厚的变异系数最大(22.74),而壳高的变异系数最小(9.47)。通过检验偏回归系数的显著性,建立了各群体形态性状对软体重的最优回归方程。聚类分析表明,菲律宾蛤仔不同群体未出现明显的地域分布特征,而呈现出不规律的南北交替聚类现象。本研究查明了不同地理群体菲律宾蛤仔壳形态性状对体重性状的影响,为菲律宾蛤仔地理群体的形态判别、种质资源分析和遗传育种研究等提供了重要科学依据。