基于最大熵模型的西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭栖息地差异

远东拟沙丁鱼Sardinops melanostictus和日本鲭Scomber japonicus作为西北太平洋的主要关联物种,研究其潜在栖息地分布以及对该海域环境变化响应的差异对管理和持续利用该渔业资源有重要的科学意义。本研究采用最大熵模型,利用2017~2021年盛鱼期(5~11月)在西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭的渔业数据,结合海表面温度 sea surface temperature, SST、海表面盐度 sea surface salinity, SSS、海表面高度 sea surface height, SSH、叶绿素浓度 chlorophyll-a, Chl-a、涡旋动能 eddy kinetic energy, EKE、不同水层温度(包括50m、100m、150m、200m),通过贡献率的大小分别筛选出各月对远东拟沙丁鱼和日本鲭排位前三的关键因子,根据二者对各月关键环境因子的响应曲线,获得各月关键因子对二者潜在栖息地的月间变化,最终模拟出二者在5~11月的潜在栖息地分布图。结果表示,远东拟沙丁鱼和日本鲭的潜在栖息地变动与实际作业位置具有一致性,随着月份的增加均呈现先向东北方向移动,在向西南方向折回的运动趋势,且二者各月潜在栖息地位置均大范围重叠。在6、8~10月影响二者适宜栖息地变动的关键因子均为SSH、SST、Chl-a,且适宜范围相差不大。5、7、11月影响二者适宜栖息地变动的关键因子有所不同,远东拟沙丁鱼5月的关键因子为SSH、EKE、SST,7月为SSH、SST、Chl-a,11月为EKE、SST、Chl-a,而日本鲭5月为SSH、EKE、Chl-a,7月为SST、Chl-a、SSS,11月为SSH、SST、Chl-a,各月环境因子的适宜范围不同。此外,随着月份增加日本鲭最适栖息地面积向北逐渐缩小,7和11月份面积最小,而远东拟沙丁鱼最适栖息地面积有增大趋势,11月份最适栖息地延伸到37°N以北的地区。该研究表明SSH、SST、Chl-a的变化对西北太平洋远东拟沙丁鱼和日本鲭潜在栖息地分布变化均有重要影响,而EKE、SSS是造成二者之间潜在栖息地分布变化差异的主要原因。     

遮阴对珠子参生长发育及光合生理特性的影响

为探明遮阴对珠子参生长发育和光合生理特性的影响,对盆栽珠子参分别采取全光照、30%遮阴和50%遮阴3种处理。在珠子参生长90天后,考察各处理下珠子参植物学性状、生理指标和光合特性。结果表明,与全光照相比,30%遮阴处理下珠子参株高、主茎粗、果实数、根茎直径、叶绿素含量、SOD和POD活性增加,地下根茎节间长度和叶MDA含量减小。遮阴处理后珠子参净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)低于全光照处理,胞间CO2浓度(Ci)则高于全光照处理。遮阴有效地缓解了珠子参的“午休”并降低了光抑制,其中,30%遮阴处理效果最显著,为珠子参的生长提供了较为适宜的环境。     

一例日本囊对虾暴发性死亡的病原分析

为了阐明山东省潍坊市一对虾养殖场发生日本囊对虾暴发性死亡的原因,采用分子生物学检测方法,对发病对虾进行了白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)、桃拉综合征病毒(Taura syndrome virus,TSV)、黄头病毒(yellow head virus,YHV)、传染性皮下及造血组织坏死病毒(infectious hypodermal and hematopoietic necrosis virus,IHHNV)、传染性肌肉坏死病毒(infectious myonecrosis virus,IMNV)、偷死野田村病毒(covert mortality nodavirus,CMNV)及急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease,AHPND)7种病原的检测,且对发病对虾进行了常规组织病理学观察。同时采用16S r DNA细菌鉴定方法及浸泡回接感染实验对分离自发病对虾体内的可疑病原菌进行了分子鉴定及毒力测试。结果显示,发病对虾样品核酸检测呈现WSSV强阳性,IHHNV和CMNV为弱阳性,其他4种病原为阴性。组织病理学观察发现,在对虾的胃、鳃等上皮组织中存在WSSV包涵体,头部肌肉纤维出现离散。对分离编号为2901、2902、2903的3株优势可疑病原菌鉴定结果显示,3株菌分别与印度格里蒙菌、交替单胞菌及溶藻弧菌相似,相似度分别为99%、99%及100%。攻毒结果显示,3株可疑病原菌的LC50分别为9.8×107、1.1×108与2.3×108 CFU/m L,各细菌毒力均较弱,非导致对虾出现暴发性死亡的病原。研究表明,导致本次日本囊对虾暴发性死亡的病因与混合感染病原WSSV、IHHNV、CMNV有关,其中WSSV感染是造成日本囊对虾暴发性死亡的主因,研究结果可为解析当前养殖日本囊对虾疾病暴发及其成因提供参考。     

基于转录组测序挖掘仿刺参“化皮病”相关基因

为了寻找仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖期间的"化皮病"关键调控基因,并分析这些基因所参与的信号通路,对本课题组前期已获得的仿刺参"化皮"I期(早期)、II期(中期)和III期(后期)3个阶段的病变及其同一个体正常体壁组织之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行进一步分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果显示,"化皮"II期病变组织与正常组织之间的差异最小,"化皮"I期与III期表达关系比较接近,"化皮"II期是一个"转折期"。KEGG富集分析结果显示,补体与凝血级联(Complement and coagulation cascades)通路和细胞外基质受体(ECM-receptor interaction)通路在"化皮"3个阶段都显著改变。通过构建"化皮"过程关键差异表达基因调控网络,发现Ig GFc-binding protein(Fc GBP)基因和Tenascin(TN)蛋白家族基因在"化皮"不同阶段参与到发生显著变化的信号通路。q RT-PCR验证结果显示,5个DEGs在仿刺参"化皮"不同阶段表达趋势与RNA-Seq结果一致,皮尔逊相关系数r值为0.7714。"化皮"过程关键调控基因的筛选将为抗逆品种选育以及"化皮病"的防控提供科学依据。     

饲料中花生四烯酸含量对刺参生长性能、抗氧化能力及脂肪酸代谢的影响

为探究饲料中添加花生四烯酸(arachidonic acid,ARA)对刺参(Apostichopus japonicus)生长性能、抗氧化能力及脂肪酸代谢的影响,选用初始体重为(10.78±0.06)g的刺参为研究对象,以鱼粉和发酵豆粕为主要蛋白质源,小麦粉为主要糖源制作基础饲料,通过在基础饲料中添加不同比例的ARA-纯化油,制成ARA含量分别为0.02%(对照组)、0.17%、0.36%、0.51%、0.59%和0.98%(占饲料干重)的6组等氮等脂的实验饲料,在室内循环水养殖系统进行为期56 d的养殖实验。结果表明,随着饲料中ARA含量的升高,刺参增重率(weight gain rate,WGR)呈先上升后降低的趋势,0.36%和0.51%ARA饲料组刺参WGR显著高于其他处理组(P0.05),刺参的特定生长率(specific growth rate,SGR)和饲料效率(feed efficiency,FE)与WGR具有相同的变化趋势;刺参体壁粗脂肪含量随饲料ARA含量升高呈先降低后升高的趋势,在0.51%ARA饲料组含量最低,且显著低于对照组与0.98%ARA饲料组(P0.05);同时,随饲料中ARA含量的提高,刺参体壁中ARA和n-6多不饱和脂肪酸(n-6 polyunsaturated fatty acids,n-6 PUFA)含量呈显著上升趋势,而二十碳五烯酸(eicosapentaenioc acid,EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)和n-3多不饱和脂肪酸(n-3 polyunsaturated fatty acids,n-3 PUFA)含量显著降低(P0.05);抗氧化能力方面,0.36%和0.51%ARA饲料组刺参肠道中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和总抗氧化能力酶(total antioxidant capacity enzyme,T-AOC)活性均显著高于对照组与0.98%ARA饲料组(P0.05),而肠道丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈相反的变化趋势(P0.05);刺参肠道中脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)和乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-Co A carboxylase,ACC)活性随饲料ARA含量的升高呈显著降低趋势(P0.05);刺参肠道中肉毒碱棕榈酰转移酶-1(carnitine palmitoyltransferase-1,CPT-1)活性随饲料ARA含量升高呈先升高后降低的趋势(P0.05)。研究表明,在本实验条件下,饲料中添加适量ARA(0.36%~0.51%)能够对刺参生长、抗氧化能力起到一定的促进作用,同时结果显示,饲料ARA含量会对刺参肠道内脂肪酸代谢产生一定的影响。     

Effects of dietary protein levels on the activity of the digestive enzyme of albino and normal Apostichopus japonicus (Selenka)

We evaluated the effects of different proportions of dietary protein (5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% protein) on the activity of digestive enzymes of normal and albino Apostichopus japonicus. The experimental diets were fed for 60 days, the optimal conditions for digestive enzyme activity in sea cucumbers were studied. The optimal temperature for protease was 29.3°C and the optimal pH was 1.8. The optimal temperature for amylase was 34.3°C and the optimal pH was 6.7. The optimal temperature for cellulase was 56°C and the optimal pH was 5.9. The activity of intestinal protease increased at first and then decreased as the proportion of dietary protein increased, reaching the maximum when the proportion of protein was 19.7%. The activity of protease in the intestine of normal sea cucumber was significantly lower than that of albino sea cucumber, and the activity of amylase was significantly higher than that of albino sea cucumber. This study is expected to provide a basis for further explaining the ecological difference of albino and normal A. japonicus.     

高温和低氧胁迫对两种规格刺参半致死时间及生理机能的影响

通过实验生态学方法,针对2种规格的刺参(Apostichopus japonicus)(大:28.00~36.00 g;小:9.00~13.00 g),测定温度为(25.0±0.5)℃溶解氧(DO)水平为(1.0±0.1)mg/L条件下刺参的半致死时间(LT_(50));比较分析了DO水平分别为(1.0±0.1)mg/L、(3.0±0.1)mg/L及6.5 mg/L(正常DO含量)条件下2种规格刺参的昼夜代谢水平;监测了DO水平分别为(1.0±0.1)mg/L和(3.0±0.1)mg/L时低氧胁迫24 h及复氧72 h期间,2种规格刺参体腔液和呼吸树中的谷胱甘肽(GSH)含量、总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及体腔液中皮质醇水平的变化,以探究夏季高温期(25.0±0.5)℃低氧胁迫对不同规格刺参半致死时间及生理机能的影响。结果显示:当DO浓度为1 mg/L时,大规格刺参半致死时间(LT_(50))为33.37 h,小规格刺参为28.84 h,2种规格刺参的代谢水平显著低于常氧对照组,夜间代谢强度高于白天,且小规格刺参的代谢强度高于大规格刺参。1 mg/L低氧胁迫期间,大规格刺参体腔液及2种规格刺参呼吸树中上述4种抗氧化指标的变化趋势大致相同,与对照组相比,随着低氧暴露时间的延长,GSH含量下降,SOD和T-AOC活力降低,CAT活力升高;然而胁迫结束时其GSH含量、CAT、SOD和T-AOC活力均与对照组无显著差异(P0.05)。解除胁迫复氧72 h后,2种规格刺参体腔液的4种抗氧化指标均恢复到对照组水平;而呼吸树的这4种指标则未完全恢复。3 mg/L低氧胁迫期间,2种规格刺参体腔液和呼吸树的GSH含量、CAT、SOD和T-AOC活力的变化趋势与1 mg/L组大体一致,复氧72 h后体腔液的各项指标恢复到对照组水平;除T-AOC,呼吸树的其余3种指标亦完全恢复。低氧胁迫后小规格刺参的恢复能力高于大规格刺参。在DO为1 mg/L和3 mg/L条件下,胁迫结束时2种规格刺参体腔液中的皮质醇含量显著高于对照组(P0.05),且大规格刺参皮质醇含量高于小规格,复氧后二者均恢复到对照水平。结果表明,低氧胁迫持续时间不超过其半致死时间(本研究以24h为例),刺参可通过自身调节减轻机体的氧化损伤;一旦超出半致死时间,将产生不可逆损伤,最终导致死亡。     

Effects of dietary macroalgae meal and lipid source on growth performance and body wall fatty acid composition of sea cucumber Apostichopus japonicus

A 70‐day experiment was conducted to examine the effects of different macroalgal meals and lipid sources on growth, body wall composition and fatty acid (FA) profile of sea cucumber Apostichopus japonicus. Two macroalgal meals including Sargassum muticum (SM) and Gracilaria lemaneiformis (GL) and two lipid sources including fish oil (FO) and vegetable oil (VO) were formulated into four diets, i.e., S. muticum and fish oil (SF), S. muticum and vegetable oil (SV), G. lemaneiformis and fish oil (GF) and G. lemaneiformis and vegetable oil (GV). The results showed that the specific growth rates (SGR) of A. japonicus fed diets containing SM were significantly higher than those fed diets containing GL. No significant differences in SGR between the FO‐based and VO‐based groups were observed. Similar results were observed in the body wall lipid content. Most body wall FAs changed to resemble the dietary FA proportions because of the dietary effect. Concentrations of 20:4n‐6 of the SF and GF groups were significantly lower than the SV and GV groups, while levels of 20:5n‐3 and 22:6n‐3 were significantly higher than the SV and GV groups. The n‐3/n‐6 polyunsaturated fatty acids (PUFA) ratios of the SF and GF groups were significantly higher than the SV and GV groups. Moreover, the SF group had significantly higher 20:5n‐3 and 22:6n‐3 contents and n‐3/n‐6 PUFAs ratio than the GF group. These findings reveal that the SF diet can show beneficial effects on both growth performance and body wall n‐3 PUFAs content of A. japonicus.     

仿刺参7个盐度相关基因在低盐胁迫下的表达模式

从仿刺参Apostichopus japonicus低盐转录组数据库中选取肌腱蛋白-R1 (TN-R1）、肌腱蛋白-R2(TN-R2)、乙酰胆碱受体亚基α-3(CHRNA3）、脂肪酸结合蛋白6(FABP6)、单羧酸转运蛋白2(SLC16A7)、纤维胶凝蛋白1 (Fcn1)、黑素转铁蛋白(Mfi2)共7个盐度调节相关基因, 利用 qRT-PCR 技术分析这7个基因在低盐胁迫下不同组织中的表达水平及表达丰度。结果表明TN-R1基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,呼吸树次之,肠表达较低;TN-R2基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,在肠中表达较低,呼吸树中不表达。SLC16A7、FABP6、Fcn1、CHRNA3和Mfi2均在体腔液中表达最高。Mfi2基因在体腔液中明显上调表达,在呼吸树组织和肠组织中下调表达,且与对照组均呈显著性差异。Fcn1在体腔液中的表达量在胁迫后1.5 h达到最高,为对照组的669倍,在胁迫48 h之前均呈明显上调。低盐胁迫下这7个基因表达丰度的变化,说明这些基因或作为功能基因直接参与机体的盐度适应的代谢调节,或作为调控基因调节盐度相关功能蛋白的表达和活性来提高仿刺参对低盐胁迫的耐受能力。上述结果表明仿刺参的盐度适应过程是一个需要多基因参与的应激反应信号转导网络,为仿刺参盐度调节适应机制的研究奠定基础。     

刺参肠道微生物组成分析及产酶、溶血性试验

对野生和人工养殖刺参的肠壁及内容物中的菌群数量、种类组成进行了研究;并结合产酶试验和溶血性试验,对刺参肠道益生菌做了初步的体外筛选.结果表明,野生刺参肠壁及内容物中的细菌数量分别为(3.30±0.41)×107 cfu/g、(6.39±0.32)×107 cfu/g,养殖刺参肠壁及内容物中的细菌数量分别为(2.83±0.31)×107 cfu/g、(5.67±0.53)×107 cfu/g.野生刺参肠道优势菌为弧菌属(Vibrio),次优势菌为假单胞菌属(Pseudomonas)和希瓦氏菌属(Shewanella);养殖刺参肠道优势菌为弧菌属(Vibrio),次优势菌为假单胞菌属(Pseudomonas).在224株细菌中,共有160株细菌具有产酶能力,所占比例为71.43％,其中具产蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶能力菌株分别为114株、114株、108株,所占比例分别为50.89％、50.89％、48.21％.99株细菌中有23株具有溶血性,所占比例为23.23％.综合分析实验数据,确定6株细菌作为刺参肠道潜在益生菌,菌株代号分别为HS1(Pseudomonas)、HS5 (Bacillus)、HS7(Shewanella)、HS8(Vibrio)、HS10(Vibrio)、HS11(Vibrio).