环境DNA (eDNA) 技术在水生生态系统中的应用研究进展

近年来,环境DNA (eDNA) 技术广泛应用于水生生物多样性研究。以珠江河口咸淡水生态系统为研究区域,采用滤膜法富集eDNA,选取直径47 mm、孔径0.45 μm的硝酸纤维膜、醋酸纤维膜、玻璃纤维膜和聚碳酸酯膜共4种材质的滤膜,采用4种滤膜保存方法,结合2种试剂盒提取eDNA,评估不同组合方案对eDNA提取效果的影响。结果显示,滤膜材质和保存方法对eDNA产量具有显著影响;其中,醋酸纤维膜获取的eDNA浓度最高。在DNA提取物质量相当的情况下,海洋动物组织基因组DNA提取试剂盒提取的eDNA浓度高于DNeasy Blood and Tissue kit试剂盒。在不同保存条件下,“液氮”保存法获取的eDNA浓度最高。在不具备冷冻条件时,可添加乙醇,常温保存滤膜。采样后立即过滤水样能够有效防止eDNA降解。文章建立了珠江口咸淡水生态系统水样eDNA的获取、保存和提取方案,可为相似水域的eDNA研究提供参考。     

魁蚶C型凝集素基因cDNA的克隆及表达分析

通过cDNA末端快速扩增(Rapid amplification of c DNA ends,RACE)技术克隆得到魁蚶(Scapharca broughtonii)C型凝集素(C-type lectin,Sb-Lec1)基因,该基因全长为700 bp,其中,5′-UTR为29 bp,3′-UTR为167 bp,开放阅读框长度为504 bp,编码167个氨基酸,包括长度为23个氨基酸的信号肽序列、129个氨基酸的糖识别结构域(CRD)以及参与二硫键形成的6个半胱氨酸。预测蛋白分子量为19.11 k Da,理论等电点为4.74。多序列比对结果显示,Sb-Lec1基因CRD编码的氨基酸序列与长牡蛎(Crassostrea gigas)、紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)和海湾扇贝(Argopecten irradians)C型凝集素的同源性分别为38%~40%、34%~35%和38%~39%,Sb-Lec1基因编码的氨基酸序列与其他物种的凝集素基因具有相似的结构,均含有形成二硫键的4个保守半胱氨酸。系统进化分析结果显示,魁蚶先与贝类聚为一支,再与脊椎动物聚在一起,表明魁蚶Sb-Lec1基因在进化树上的位置与其传统分类所处位置一致。采用荧光定量PCR技术,检测了Sb-Lec1基因在组织中的表达情况,发现其在肝胰腺、血淋巴、鳃、外套膜、闭壳肌、斧足中均有表达,其中,肝胰腺表达量最高。同时,分析了Sb-Lec1基因在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激下的mRNA表达量变化情况。结果显示,与对照组相比,菌刺激组Sb-Lec1基因mRNA在各检测组织中的表达量均显著上调(P0.05),随着刺激时间的延长,表达量呈先升高后降低的趋势。本研究表明,魁蚶Sb-Lec1基因在机体免疫防御方面发挥重要功能。     

广东池塘培育四指马鲅亲鱼初次性成熟和苗种规模化繁育技术研究

采用组织切片和透射电镜技术对人工培育四指马鲅 (Eleutheronema tetradactylum) 鳃结构及其早期(1—35日龄)发育进行观察。结果显示,鳃耙列齿状,鳃丝梳状排列在鳃弓上,鳃小片排列在鳃丝两边。透射电镜下鳃小片主要由线粒体丰富细胞 (Ⅰ型和Ⅱ型)、扁平上皮细胞、柱细胞、血细胞、黏液细胞和未分化细胞组成。四指马鲅鳃早期发育显示,1日龄鳃原基形成;3日龄出现鳃弓,有扁平上皮细胞和血细胞;5日龄出现鳃小片,鳃小片上有柱细胞,基部有线粒体丰富细胞;18日龄鳃小片增多,鳃结构完善;35日龄鳃结构基本和成鱼一致。根据发育特点将其分为3个阶段：第1阶段 (0—3日龄) 为原基期,鳃原基形成但未分化,仔鱼主要靠鳍褶、皮肤和卵黄囊上的微血管进行呼吸;第2阶段 (4—17日龄) 为鳃结构分化、发育期,鳃耙、鳃弓、鳃丝、鳃小片逐渐形成,具备鳃基本的结构特点;第3阶段 (18—35日龄) 为鳃结构完善期,鳃组织发育主要体现在数量和形状的变化。

     

芽孢杆菌、酵母菌及乳杆菌发酵饲料养殖凡纳对虾效果比较

为了探讨不同益生菌发酵饲料养殖对虾的效果,用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus) 3种益生菌单一及联合发酵对虾饲料,投喂凡纳对虾(Penaeus vannamei) 28 d,分析对虾的存活、生长及饲料利用情况,检测对虾体内外弧菌(Vibrio)数量及非特异性免疫相关指标变化,同时比较不同组间养殖水体中氨氮及亚硝氮的浓度差异。研究表明,对虾摄食枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌及复合菌发酵饲料存活率均显著提高(P<0.05),提高率分别达到8.54%、8.54%和9.76%;枯草芽孢杆菌及嗜酸乳杆菌发酵饲料能够显著提高对虾的体长增长率(P<0.05);嗜酸乳杆菌发酵饲料可显著降低对虾的饵料系数(P<0.05);投喂发酵饲料的各实验组养殖至第14、21天时的对虾肝胰腺中弧菌密度显著低于对照组(P<0.05);各实验组中,虾血清总蛋白含量显著高于对照组,投喂嗜酸乳杆菌发酵饲料能够显著提高过氧化物酶、超氧化物歧化酶及酚氧化酶活性(P<0.05),且在养殖末期,投喂不同益生菌发酵饲料均可不同程度地降低养殖后期水体中的氨氮和亚硝氮浓度。综上可知,3种益生菌单一或混合发酵对虾饲料对提高对虾存活率、促进生长及提高免疫力方面均有积极效果,但嗜酸乳杆菌用于对虾饲料发酵的综合效果最佳。本研究为益生菌发酵饲料在对虾健康养殖中的应用提供了理论依据。     

北方地区老虎斑工厂化养殖技术

为确定母本棕点石斑鱼、杂交“金虎斑”和杂交珍珠龙胆的肌肉营养成分并比较其差异,实验采用常规方法,依据国家标准对棕点石斑鱼、杂交“金虎斑”及珍珠龙胆肌肉中的水分、蛋白、粗脂肪和灰分含量以及氨基酸、脂肪酸和10种矿物元素的组成与含量进行测定和评价。结果显示,3种石斑鱼肌肉中粗蛋白含量分别为19.0%、20.2%和16.8%;3种石斑鱼氨基酸总量、必需氨基酸总量、必需氨基酸指数、鲜味氨基酸总量分别为(18.10%、18.53%、16.01%),(7.52%、7.70%、6.32%),(88.20、84.80、88.30)和(6.92%、7.13%、6.10%);3种石斑鱼肌肉中粗脂肪含量分别为3.0%、4.2%和2.4%,其中珍珠龙胆DHA+EPA的含量为24.02%,杂交“金虎斑”DHA+EPA的含量为23.56%,棕点石斑鱼DHA+EPA的含量为22.76%;5种常量元素Na、K、Ca、Mg、P和5种微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、Se均有检出。研究表明,棕点石斑鱼、杂交“金虎斑”及珍珠龙胆可以为人类提供丰富的蛋白质、脂肪、无机盐和矿物元素,是具有较高食用价值的优良海水养殖品种。其中杂交“金虎斑”在一些营养指标中明显高于母本棕点石斑鱼。

     

基于渔业统计数据的南海区渔业资源可捕量评估

基于北斗船位数据的渔船监测系统可通过船位特征反映渔船作业特点,为渔业资源的开发管理提供科学依据。对2018年南海外海大型灯光罩网渔业进行了分析。结果显示,北斗船位监控系统共记录来自广东、广西、海南三省区的121艘大型灯光罩网渔船的8 821 681条船位记录,平均每天每艘船406条。北斗船位监控系统记录船位信息的频次在省份间存在差异,且外海明显多于近岸。根据船位数据可判断大型灯光罩网的作业天数及位置变化。其中渔船春季主要在南沙海区作业,夏季主要在珠江口外海作业,秋冬季在北部湾和中、西沙海区作业;2018年共作业19 986 d,作业天数从高到低依次为春季7 768 d (38.87%)、秋季4 738 d (23.71%)、冬季4 406 d (22.04%)、夏季3 074 d (15.38%)。此外,还探讨了应用北斗船位监控系统监测大型灯光罩网渔船的优势与不足,得出利用北斗船位监控系统对南海大型灯光罩网渔船进行监测,可以快速、全面地掌握南海大型灯光罩网渔业的空间分布和动态变化。     

基于改进YOLOv7的毛虾捕捞渔船作业目标检测与计数方法

渔船捕捞信息量化是开展限额捕捞精细化管理的前提,为解决中国毛虾限额捕捞目标识别和信息统计量化问题,研究了在中国毛虾限额捕捞渔船上安装电子监控（electronic monitoring,EM）设备,并基于YOLOv7提出一种改进的目标检测算法（YOLOv7-MO）和目标计数算法（YOLOv7-MO-SORT）。YOLOv7-MO目标检测算法采用MobileOne作为主干网络,在输出端head部分加入C3模块,并完成剪枝操作;YOLOv7-MO-SORT目标计数算法将SORT（simple online and realtime tracking）算法中的Fast R-CNN替换为YOLOv7-MO,用于检测捕捞作业中抛出的锚和装有毛虾的筐。采用卡尔曼滤波和匈牙利匹配算法对检测到的目标进行跟踪预测,设置碰撞检测线、时间戳、阈值和计数器,实现对捕捞作业过程中渔获毛虾筐数和下网数量计数。结果表明：1）改进后的YOLOv7-MO在测试集上的平均检测精度、召回率、F1得分分别达到了97.3%,96.0%,96.6%,相比YOLOv7模型分别提升了2.0、1.1和1.5个百分点。2）改进后的YOLOv7-MO模型大小、参数量和浮点运算数分别为64.0 MB、32.6 M、39.7 G,相比YOLOv7模型分别缩小了10.2%、10.6%和61.6%。3）以YOLOv7-MO为检测器的SORT算法毛虾捕捞作业计数准确率在统计毛虾筐数和下网数量上分别达到80.0%和95.8%。YOLOv7-MO在提高检测精度的同时减轻了模型量级,提高了检测效率。结果表明,该研究能够为实现渔船捕捞作业信息记录自动化和智能化提供方法,为毛虾限额捕捞管理提供决策参考依据。     

缘管浒苔对球等鞭金藻生长的克生作用

研究了缘管浒苔新鲜组织、干粉末、培养水过滤液和水溶液抽提液对球等鞭金藻生长的克生作用。结果表明,缘管浒苔新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液对球等鞭金藻的生长具有强烈的克生作用。当培养液中缘管浒苔新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液的浓度为5.0 gwet/L、1.2 gdry/L和1.0 g/L时,球等鞭金藻不能够维持正常的生长或全部死亡。在缘管浒苔培养水过滤液培养实验中,一次性添加缘管浒苔培养滤液,不能持久地抑制球等鞭金藻增殖,而半连续添加缘管浒苔培养滤液,其克生作用较强,说明克生物质的连续分泌是有效抑制球等鞭金藻生长的关键。经高温高压处理后的缘管浒苔培养滤液对球等鞭金藻无显著的抑制作用,说明缘管浒苔所分泌的克生物质在高温高压下不稳定和易分解。     

低氧预适应对魁蚶在低氧胁迫下生理生化指标的影响

本研究以未进行低氧预适应的魁蚶(Scapharca broughtonii)为对照组(C组),分析了2次低氧预适应(H2组)和4次低氧预适应(H4组)的魁蚶在溶解氧(DO)约为2.0 mg/L低氧胁迫48 h内的摄食、呼吸代谢和酶活力的变化规律。结果显示,3组魁蚶的摄食率(IR)在胁迫初期急剧下降,后期均随时间的延长逐渐恢复,至48 h时,H组恢复程度显著高于C组(P＜0.05＝;C组、H2组和H4组魁蚶的耗氧率(OR)随时间变化呈逐渐升高的趋势,48 h比0 h分别提高了1.15、1.08、0.73倍;3组排氨率(NR)表现出不同的变化趋势,至48 h时,C组、H2组和H4组分别为0 h的1.67、1.30、0.97倍;C组的氧氮比(O/N)相对平稳,H组的变化范围相对较大。3组的细胞色素C氧化酶(COX)随着低氧胁迫时间的延长呈逐渐降低的趋势,乳酸脱氢酶(LDH)活力和还原型谷胱甘肽酶(GSH)含量整体呈上升趋势,与对照组相比,预低氧组的酶活力在低氧胁迫期间变化相对平稳,应激反应小。研究表明,魁蚶经低氧预适应后再次受到低氧胁迫时,IR升高,OR降低,酶活性相对稳定,低氧预适应能提高魁蚶的耐低氧能力。本研究丰富了魁蚶低氧耐受相关研究的基础数据,为进一步探讨魁蚶低氧耐受机制和创制耐低氧新种质提供了参考资料。