刺参肠道菌群的研究进展

刺参(Apostichopus japonicus)是我国传统海珍之一,目前国内人工养殖技术已经相对成熟,但养殖产业仍旧面临养殖可控性差,病害频发、抗生素滥用等诸多问题。刺参肠道菌群与刺参的营养消化、免疫防御以及肠道再生等生理功能密切相关。养殖过程中,维持刺参肠道微生态健康是保障刺参养殖成活率和营养品质的关键要素之一,刺参自身生长阶段和外部环境因素均会影响肠道菌群的组成和功能。基于此,总结了国内外有关刺参肠道菌群结构和生理功能的研究现状,列举了影响刺参肠道菌群的主客观因素,以期为刺参的科学健康养殖提供理论指导。     

高温胁迫下仿刺参表观遗传调控相关基因的表达特征

以仿刺参(Apostichopus japonicus)表观遗传调控相关基因—DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT1)、组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC3)和组蛋白甲基转移酶(histone methyltransferase,MLL5)为目的基因,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术和相对定量2~(-ΔΔC_T)法,以刺参管家基因β-actin为内参进行校正,比较了高温胁迫下3个基因在呼吸树、消化道、体液、肌肉各组织中的表达情况。以15℃条件下的刺参为对照组,其目的基因表达量为基准1,在体液中,DNMT1基因在18℃时表达量上升不显著(P0.05),18~21℃时表达量上升极显著(P0.01),21~24℃时上升不明显(P0.05),30℃得到最大表达量为3.26,总体为上调表达;HDAC3基因和MLL5基因在24℃时的表达量显著(P0.05),之后随着温度升高其表达量稍有升高,分别在30℃得到最大表达量为2.90和3.19。总体来看,各基因随着温度的升高其表达量都增高,上调表达趋势明显,在30℃达到最高表达量。对比3个基因在不同组织中的表达差异,体液中表达变化较明显,在24℃以后均大于2.5;肌肉中最低,在整个高温胁迫过程中基因表达变化量小于2。在30℃的温度胁迫条件下,检测在0 h、3 h、6 h、9 h、12 h、15 h 6个时间点3个基因的表达量,以0 h各基因的表达量为基准1,结果显示,3个基因的表达量都表现为上调表达,除消化道的HDAC3在6 h时提前进入平稳期,其他各组织各基因的表达量均在0~9 h内随着胁迫时间的延长呈现快速上升状态(P0.05);胁迫9 h以后,各目的基因表达量变化不明显或稍有降低(P0.05)。不同组织中目的基因的表达趋势一致,体液中3种表观相关基因的表达量最高值高于其他3种组织。本研究为从表观遗传修饰角度解析刺参的高温逆境应答反应机制奠定了基础。     

海湾扇贝对柴油的富集与消除规律

采用半静态动力学富集实验方法,分别以石油烃、多环芳烃及含硫芳烃、烷烃为指标,通过分析海湾扇贝(Argopecten irradians)对轻柴油(–10#柴油)、重柴油的富集与消除规律,探讨柴油污染对海湾扇贝食用安全性的影响。实验结果表明:海湾扇贝体内石油烃、多环芳烃及含硫芳烃、烷烃含量与富集时间及水中石油烃浓度呈正相关。海湾扇贝不同组织对柴油的富集能力不同,累积量由高到低依次是内脏外套膜及鳃等其他组织闭壳肌。海湾扇贝对柴油的富集量与柴油的种类有关,相同条件下海湾扇贝对重柴油的富集量更高且消除速率比轻柴油慢,说明重柴油溢油污染对贝类质量安全的危害更大,更值得关注。受污染的扇贝移入清洁的海水中,体内的石油烃可以逐渐消除,消除速度要慢于富集速度。海湾扇贝对烷烃的富集倍数比多环芳烃低,消除速率比多环芳烃要快。海湾扇贝体内石油烃的消除主要是烷烃的贡献。受污染的海湾扇贝体内多环芳烃以2~3环为主,其消除速率比高环数多环芳烃快。受污染的海湾扇贝移入清洁的海水中,短时间内虽然石油烃残留量能下降至正常水平,但多环芳烃(尤其是高环数多环芳烃)残留仍会存在。因此建议在发生石油污染后,跟踪监测不仅要关注海水中石油烃,更要关注贝类体内石油烃,要将多环芳烃与石油烃的检测结果综合考虑。此外,出于食品安全考虑,食用扇贝时尽量去除内脏。     

2018年春季和夏季莱州湾营养盐结构及限制特征

根据2018年5、8月莱州湾的生态调查资料,采用营养盐限制法则及潜在性富营养化评价模式等方法,对莱州湾无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO34–-P)和硅酸盐(SiO23–-Si)的平面分布、结构及限制特征进行了分析。结果显示,2018年5、8月莱州湾的DIN浓度范围为1.64~106.36 μmol/L,平均值为24.18 μmol/L,5月明显高于8月;PO34–-P浓度范围为0~2.010 μmol/L,平均值为0.182 μmol/L,8月明显高于5月;SiO23–-Si浓度变化范围为0.97~78.93 μmol/L,平均值为18.30 μmol/L,8月明显高于5月。DIN、PO34–-P、N/P高值区主要位于莱州湾西部的小清河口和黄河口附近海域;SiO23–-Si、Si/N、Si/P高值区主要位于湾底部、龙口–莱州近岸海域。对营养盐结构的分析表明,莱州湾存在明显的磷限制和枯水期的硅限制,陆源输入是莱州湾营养盐的主要来源。营养盐结构限制平面分布表明,春季莱州-招远养殖区和夏季东营-潍坊养殖区易引发赤潮,夏季莱州–招远养殖区初级生产力受到一定限制,对养殖业造成一定的影响。     

小石岛刺参国家级水产种质资源保护区综合评价

为全面掌握小石岛刺参国家级水产种质资源保护区状况,于2012―2018年对该保护区的水环境、沉积物环境、海洋生物生态、保护生物资源概况和主要保护对象刺参(Apostichopus japonicus)的遗传多样性进行调查,并分别采用单因子污染指数(Pi)、有机污染指数(A)、生物多样性指数(H´)、线粒体DNA D-loop序列单倍型多样度指数和核苷酸多样度指数进行分析评价。11个航次的监测中,海水除2016年5月无机氮超标(Pi =1.08)、2017年8月无机氮超标(Pi =1.31)且水质开始受到有机污染(A=1.001)外,其他所有参数均符合海水评价标准。沉积物均符合国家Ⅰ类质量标准。海洋生物多样性通常处于较高水平(H?≥2),但2016年5月和2017年8月浮游植物多样性偏低(H?=0.45、H?=0.28),2018年5月小型浮游动物多样性偏低(H?=0.77)。保护区生物资源丰富,近年来,刺参密度从约2 ind./m2逐渐增加至3~5 ind./m2。2012年和2018年刺参群体的遗传多样性均较高(单倍型多样度指数分别为0.995和0.993,核苷酸多样度指数分别为0.039和0.037)且无显著遗传差异。综合评价认为,该保护区的海洋生态环境和水产种质资源保护良好,但需要防控海水无机氮污染风险。     

硒对铜胁迫下大菱鲆幼鱼生长、抗氧化能力及相关基因表达的影响

为探讨硒对铜胁迫下大菱鲆幼鱼生长、抗氧化能力及相关基因表达的影响,以初始体质量为(24.85±0.10) g的大菱鲆为研究对象,通过在饲料中添加五水硫酸铜和亚硒酸钠,配制铜、硒含量分别为(0、0,1 000、0,1 000、2,1 000、4 mg/kg) 4种等氮等能的实验饲料,命名为D1、D2、D3和D4组。养殖实验持续84 d。结果显示:①各组间实验鱼成活率无显著差异;增重率、特定生长率和蛋白质效率均在D2组显著低于D1、D3和D4组;摄食率和饲料系数呈相反趋势,在D2组显著高于其他3组。②幼鱼全鱼和肝脏粗脂肪含量呈先下降后上升趋势;而背肌粗蛋白和粗脂肪含量在各组之间无显著性差异。全鱼、脊椎骨和肝脏中Cu含量在D2组达到最高值;Zn含量则在D4组达到最高值;肝脏中铁含量呈下降趋势,在D3和D4组显著低于D1和D2组。③D2组显著降低了幼鱼血清总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性;丙二醛(MDA)含量则呈相反趋势,在D2组显著高于D3和D4组;总超氧化物歧化酶(T-SOD)和铜—锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)活性均在D4组达到最低值。④血清谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性均在D2组显著高于其他3组;而血糖浓度、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)活性均在D2组达到最低值,显著低于D1组。⑤肝脏金属硫蛋白(MT) mRNA相对表达量在D4组达到最高值,显著高于其他3组;谷胱甘肽转移酶(GST)和溶菌酶(LZM) mRNA相对表达量均在D2组显著低于其他3组;热休克蛋白70 (HSP70) mRNA相对表达量则在D2组显著高于其他3组。综上所述,在本实验条件下,饲料中添加硒(2～4 mg/kg)可缓解高铜(1 000 mg/kg)胁迫导致的鱼体生长缓慢等症状,并可调控鱼体的抗氧化能力、生理代谢及相关基因表达量,进而对鱼体在高铜胁迫下的内环境稳态恢复具有一定的促进作用。     

配合饲料中添加玉米DDGS对刺参(Apostichopus japonicus)生长、体组成及免疫指标的影响

在基础饲料中分别添加0、10％、20％、30％、40％的玉米干酒精糟及其可溶物(Dried distiller's grains with solubles,DDGS),配制成5种等氮等能的实验饲料(DDGS0、DDGS10、DDGS20、DDGS30 和DDGS40),饲喂初始体重为(9.69±0.28)g的刺参56 d,研究玉米DDGS作为替代蛋白源对其生长、体成分及免疫指标的影响.结果显示,随着玉米DDGS添加水平的升高,刺参增重率和特定生长率略有下降,但各组间差异不显著(P＞0.05).各实验组刺参体壁指数、肠道指数、肠长比以及体壁水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量均不受玉米DDGS添加的影响(P＞0.05).体腔液中溶菌酶的活性呈先上升后稳定的趋势,其中,DDGS20和DDGS40组显著高于DDGS0和DDGS 10组(P＜0.05),DDGS30组与其他各组无显著差异(P＞0.05).酸性磷酸酶的活性呈先上升后下降的趋势,在DDGS20组达到最大值,其中,DDGS20组显著高于其他各组(P＜0.05),DDGS40组显著高于DDGS0组(P＜0.05),其他各组间无显著差异(P＞0.05).酚氧化酶的活性随着DDGS添加量的增加呈上升趋势,各添加组均显著高于DDGS0组(P＜0.05),DDGS40组显著高于DDGS 10组(P＜0.05),其他各组间无显著差异(P＞0.05).饲料中添加玉米DDGS对体腔液中碱性磷酸酶和超氧化物歧化酶的活性无显著影响(P＞0.05).本研究表明,饲料中添加0-40％的玉米DDGS均不影响刺参的生长和体壁成分,且添加20％-40％的玉米DDGS能提高刺参体腔液中免疫酶的活性.     

饲料中添加木聚糖酶对刺参幼参生长、消化和体腔液酶活力的影响

为探讨木聚糖酶添加量对刺参Apostichopus japonicus生长、体成分、消化酶和体腔液酶活力的影响,在饲料中添加不同水平(0、0.03%、0.06%、0.09%、0.12%和0.24%)的木聚糖酶制成6种等氮等能试验饲料,试验设6组,每组设3个平行,每个平行放体质量为(7.73±0.09)g的幼参50头,分别用6种饲料进行投喂,共进行56 d养殖试验。结果表明:饲料中添加木聚糖酶显著提高了幼参增重率和特定生长率(P0.05),且0.09%木聚糖酶添加组显著高于其他各组(P0.05),各添加组增重率与对照组相比均显著提高(P0.05);木聚糖酶添加组幼参体壁粗蛋白质含量显著高于对照组(P0.05),0.06%~0.24%木聚糖酶添加组幼参粗脂肪含量显著高于对照组(P0.05);0.06%~0.12%木聚糖酶添加组肠道蛋白酶活力显著高于对照组(P0.05),0.24%添加组淀粉酶活力显著高于其他各组(P0.05);幼参体腔液中溶菌酶、过氧化氢酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活力均随木聚糖酶添加量的增加呈先升高后降低的趋势,0.06%~0.12%添加组显著高于对照组(P0.05)。研究表明,饲料中添加木聚糖酶可显著提高刺参生长、体成分、消化酶和体腔液酶活力,以增重率为评价指标,折线回归分析得出,对平均体质量为(7.73±0.09)g的刺参,其饲料中木聚糖酶最适添加量为900 mg/kg。     

莱州湾“伏休”结束前三疣梭子蟹的资源状况及其分布特征

根据2010—2017年莱州湾"伏休"结束前底拖网调查资料,通过轮廓系数法对莱州湾三疣梭子蟹资源的时空分布特征进行了研究,并结合放流回捕资料对莱州湾三疣梭子蟹资源状况提出了建议。结果显示,在空间分布上,三疣梭子蟹南部资源明显优于北部;依据Rousseeuw质量指数分为3组,分别为近岸组、远岸组和深海组,分组评估合理,平均轮廓系数为0.34,组内相似度较高,聚类效果较好;从时间变化上,三疣梭子蟹资源具有明显的年际波动性,依据Rousseeuw质量指数分为3组,分别为较好组、一般组和较差组,分组评估合理,平均轮廓系数为0.15,组内相似度较低,聚类效果较差。另外,空间分组的Pearson相关性分析结果表明,三疣梭子蟹资源状况与"伏休"结束前近岸组资源密切相关;时间分组的SIMPER分析结果同样显示,三疣梭子蟹资源状况主要取决于"伏休"结束前的近岸资源。因此,"伏休"结束前三疣梭子蟹近岸资源的管理与保护对于三疣梭子蟹资源的影响至关重要,建议在实施三疣梭子蟹增殖放流时,不仅要保持增殖的规模,还应重点关注前期资源的保护与管理,从而有效增加近岸资源,进一步实现三疣梭子蟹增殖放流修复的意义。     

基于代谢组学技术的无机砷对三疣梭子蟹鳃组织的毒性作用机制研究

通过非靶向代谢组学方法对比分析暴露于 0.3 mg/L 三价砷(As³⁺)、0.3 mg/L 五价砷(As⁵⁺)环境中 96 h 的雌性成体三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)代谢物组成及含量的变化, 探究 As³⁺、As⁵⁺对三疣梭子蟹鳃组织毒性相关分子机制。结果发现, 经 0.3 mg/L As³⁺暴露共获得 100 个差异代谢产物, 主要富集于 ABC 转运体、花生四烯酸代谢、蛋白质消化吸收、氨基酸代谢及氨酰基-tRNA 的生物合成等代谢通路; 经 0.3 mg/L As5+暴露共获得 59 个差异代谢产物, 主要富集于 ABC 转运体、氨基酸代谢、氨酰基-tRNA 的生物合成、谷胱甘肽代谢等代谢通路。根据筛选出的差异代谢物的生理功能及其涉及的代谢通路分析, 探究 As³⁺、As⁵⁺对三疣梭子蟹鳃组织毒性作用的分子机制及三疣梭子蟹的响应调控机制, 为后期深入研究致毒机制提供理论依据。