馬晶晶 ，　李紅陽 ，　孫星星 ，　高　波 ，　蔡立旺 ，2，　何沖霄 ，2，　王　凱 *

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城224002；2.鹽城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院司法鑒定所，江蘇鹽城 224002）

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)集約化程度的提高，池塘富營養(yǎng)化現(xiàn)象已成為嚴(yán)重制約其發(fā)展的重要因素，而水體富營養(yǎng)化的主要表現(xiàn)就是藍(lán)藻水華爆發(fā)。已發(fā)現(xiàn)與水體富營養(yǎng)化相關(guān)的藍(lán)藻主要有微囊藻屬、魚腥藻屬、顫藻屬、束絲藻屬和節(jié)球藻屬，這些藍(lán)藻主要通過分泌藻毒素對養(yǎng)殖水生動物產(chǎn)生危害，其中以微囊藻毒素（MCs）危害最大（孔赟等，2011）。 目前有關(guān)藻毒素毒性作用的研究主要集中在陸生動物等方面，而有關(guān)水生動物的研究則較少。鑒于此，本文主要針對目前有關(guān)藍(lán)藻毒素對水生動物（魚、蝦、貝、浮游動物等）的毒害及生態(tài)防控措施進(jìn)行綜述，以期為池塘養(yǎng)殖水質(zhì)修復(fù)提供借鑒。

1　藍(lán)藻毒素

近年來，水產(chǎn)養(yǎng)殖中藍(lán)藻水華頻發(fā)，藍(lán)藻水華可產(chǎn)生藻毒素影響水質(zhì)，進(jìn)而影響?zhàn)B殖動物免疫力。研究發(fā)現(xiàn)，地球上現(xiàn)存藍(lán)藻150種以上，其中可以產(chǎn)生毒素的約有40種，魚腥藻、束絲藻和銅綠微囊藻是最常見的產(chǎn)毒藍(lán)藻，其形成的水華中50%～70%帶有毒性 （嚴(yán)敏等，2005）。藍(lán)藻毒素為藍(lán)藻的次級代謝產(chǎn)物，主要有環(huán)肽、生物堿和脂多糖內(nèi)毒素三種化學(xué)結(jié)構(gòu)，其可對肝臟、神經(jīng)、細(xì)胞和皮膚等組織器官產(chǎn)生靶向毒性（薛慶舉等，2015）。微囊藻毒素（MCs）在世界各地最為常見且危害最嚴(yán)重，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為環(huán)狀七肽具有顯著的肝臟毒性。目前已發(fā)現(xiàn)約100種微囊藻毒素亞型，最常見的為MCLR（Zastepa等，2015）。

2　藍(lán)藻毒素對水生動物的危害

研究表明，MCs對大部分動物（輪蟲、橈足類、枝角類、蝦蟹類、貝類、魚類、蛙類和哺乳類動物）均有毒性作用（Preece 等，2015；Sabatini等，2011；樂 亞 玲 等 ，2011；Beattie 等 ，2003；Nandini 等 ，2000；Fischer和 Dietrich，2000）。 動物一般通過皮膚或鰓直接接觸、攝食產(chǎn)毒藍(lán)藻或已經(jīng)累積毒素的動植物等途徑攝入 MCs（Zhang等，2009），最終沉積在肝臟、腎臟、腸胃、心臟、生殖腺、膽囊、肌肉等組織內(nèi) （Hauser-Davis等，2015；Bieczynski等，2014；Best等，2001）。盡管有研究表明動物機(jī)體能一定程度經(jīng)膽汁（Hauser-Davis等，2015）、腸細(xì)胞的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的共軛作用和Abcc的頂膜運(yùn)轉(zhuǎn)體（Bieczynski等，2014）或半胱氨酸的共軛作用（Zhang等，2009）將MCs排出體外，但其清除能力有限。微囊藻毒素沉積在動物體內(nèi)，容易造成機(jī)體肝細(xì)胞、腎細(xì)胞壞死和退化，鰓上皮細(xì)胞受損（Carbis 等，1997）， 生殖能力減弱 （Baganz 等，1998），幼體發(fā)育時間推遲、生長速度減緩（Cazenave 等，2006；Li等，2004；Bury 等 ，1995），影響成魚攝食和繁殖行為（Baganz等，2004；Baganz等，1998）。另外MCs對水生動物的毒害程度與水華爆發(fā)時的密度、毒素含量、動物的種類、性別、年齡大小有關(guān)（Baganz等，2004）。

2.1藍(lán)藻毒素對水生動物的組織病理損傷作用研究發(fā)現(xiàn)，微囊藻毒素進(jìn)入魚體后，能迅速到達(dá)肝臟，抑制蛋白磷酸酶活性，進(jìn)而誘發(fā)魚體肝臟、腎臟、脾臟、腸道、鰓等組織發(fā)生病理學(xué)病變（徐立紅等，1998）。 Chen 等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露在50～20mg/LMC-LR濃度下，斑馬魚出現(xiàn)脾臟淋巴細(xì)胞線粒體水腫、細(xì)胞核變形、核染色質(zhì)收縮等現(xiàn)象，另外還發(fā)現(xiàn)斑馬魚腸絨毛損傷、腸道上皮細(xì)胞表層脫落及彌散性的腸細(xì)胞溶解，鰓絲充血、上皮組織水腫、上移并伴有薄片狀融合。Wei等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，MC-LR短期暴露下，斑馬魚出現(xiàn)肝臟血竇充血水腫、有淤血癥狀。大量肝細(xì)胞分解、細(xì)胞質(zhì)染色變淺、細(xì)胞質(zhì)高度濃縮甚至有部分細(xì)胞質(zhì)消失，另外還出現(xiàn)大量炎性細(xì)胞。Preeti等 （2016）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MC-LR暴露濃度為30 mg/d時，羅非魚肝臟細(xì)胞出現(xiàn)空泡變性，腸道黏膜有輕微損傷。當(dāng)暴露濃度為60mg/d時，肝細(xì)胞壞死、炎性細(xì)胞聚合、細(xì)胞結(jié)構(gòu)徹底瓦解，同時伴隨空泡化變性。羅非魚鰓絲溶解、次級鰓片壞死、初級鰓片間隙擴(kuò)大。腸道黏膜出現(xiàn)嚴(yán)重退行性和壞死性病變。Djediat等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，食用阿氏浮絲藻可導(dǎo)致青鳉魚（Oryziaslatipes）肝臟腫大、細(xì)胞間隙變大、細(xì)胞凋亡等。Fischer和Dietrich（2000）的研究結(jié)果表明，藍(lán)藻毒素可導(dǎo)致魚類腎臟腎小管、腎小球發(fā)生退行性改變。腎近端小管上皮細(xì)胞在藻毒素暴露1h后即發(fā)生損傷，主要包括單個管狀細(xì)胞空泡化變性、壞死、細(xì)胞脫落，直至在腎臟皮髓質(zhì)結(jié)合處發(fā)現(xiàn)管型蛋白。與此相反，在白鰱（Ferreira 等，2010）、斑馬魚成魚（Wei等，2017）、雌性斑馬魚（Hou 等，2015）等的研究中就只觀察到了肝臟病變，未發(fā)現(xiàn)腎臟病變。

2.2藍(lán)藻毒素對水生動物抗氧化及免疫性能的影響氧化應(yīng)激是指體內(nèi)生化代謝過程中氧化與抗氧化作用失衡而引起活性氧的增加，導(dǎo)致某些生物分子的損傷，嚴(yán)重時會引起生物細(xì)胞功能紊亂甚至細(xì)胞死亡。研究表明，MCs能對水生動物產(chǎn)生氧化應(yīng)激作用。Li等 （2003）在對鯉魚（Cyprinuscarpio L.）進(jìn)行MCs攻毒試驗中發(fā)現(xiàn)，MCs能誘導(dǎo)ROS水平上升。Hauser-Davis等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，長期生活在含有MCs咸水湖的羅非魚（Oreochromisniloticus）肝臟的谷胱甘肽水平顯著高于沒有MCs侵染的羅非魚。Pinho等（2003）發(fā)現(xiàn)，經(jīng)銅綠微囊藻提取物的張口蟹（Chasmagnathusgranulatus），7 d 后肝胰臟過氧化氫酶和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活力顯著升高。Hou等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，在腹腔注射低濃度（50μg/kg體重）MC-LR 1 h后，斑馬魚有輕微不適反應(yīng)，肝臟輕微損傷但能快速恢復(fù)，抗氧化酶活性升高，基因表達(dá)上調(diào)。相反，高劑量下（200μg/kg體重）斑馬魚呈現(xiàn)不適癥狀，狂游、嚴(yán)重肝損傷、抗氧化酶活性受抑制、基因表達(dá)下調(diào)。以上研究表明，MC-LR對水生動物抗氧化系統(tǒng)的影響可能受注射劑量調(diào)控，低濃度時出現(xiàn)正向調(diào)控，高濃度時為負(fù)向調(diào)控。

藍(lán)藻毒素能顯著影響魚體內(nèi)的免疫應(yīng)答系統(tǒng)。 Chen 等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，MC-LR（0、1、5 和20μg/L）暴露30 d能顯著上調(diào)斑馬魚脾臟IFN-1和 IL-8（20μg/LMC-LR）及 IL-1β 和 TNF-α 轉(zhuǎn)錄水平（1μg/LMC-LR），顯著增加腸道和鰓中IFN-1、IL-8、IL-1β、TGF-β 和 TNF-αmRNA 水平，表明斑馬魚能積極地調(diào)節(jié)自身免疫相關(guān)基因表達(dá)來應(yīng)對機(jī)體組織損傷。Qiao等（2013）和Lin等（2017）分別研究了不同濃度藍(lán)藻毒素對鯽魚和斑馬魚免疫性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低劑量藍(lán)藻毒素能激活魚體免疫性能，而高劑量時則具有明顯的免疫抑制作用。以上研究表明MC對水生動物免疫系統(tǒng)的調(diào)控與抗氧化系統(tǒng)相似，同樣具有雙向性。

2.3藍(lán)藻毒素對水生動物繁殖性能的影響藍(lán)藻毒素可直接或間接影響兩個途徑對水生動物繁殖性能產(chǎn)生危害。直接影響主要包括藍(lán)藻毒素對水生動物成體性腺組織和胚胎的危害，間接影響則是通過影響水生動物行為學(xué)、“下丘腦-垂體-性腺”軸而對水生動物繁殖性能產(chǎn)生毒性作用。直接影響方面，研究發(fā)現(xiàn)MCs能損害成魚的生殖系統(tǒng)，引起雌性卵黃減少，卵巢組織細(xì)胞溶解，破壞濾泡細(xì)胞和卵母細(xì)胞的聯(lián)系；擴(kuò)大睪丸的胞間連接和線粒體體積，影響精子的正常形成（Trinchet等，2011；Papadimitriou 等，2010）。Liu 等（2014）發(fā)現(xiàn)MC-LR可通過損害精子和卵子質(zhì)量，進(jìn)而影響斑馬魚子一代的發(fā)育。Smutná等（2014）發(fā)現(xiàn)，MC能嚴(yán)重削弱大型溞（Daphnia magna）的生殖能力，并推遲其第一次產(chǎn)卵的孵化時間。另外，藍(lán)藻毒素具有較強(qiáng)的胚胎毒性。研究發(fā)現(xiàn)，微囊藻毒素可導(dǎo)致斑馬魚胚胎器官發(fā)育遲緩、出現(xiàn)畸形，血流減速，尾巴背弓，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)外包異常（表現(xiàn)為原腸外凸），不能發(fā)育成幼蟲（Oberemm等，1997）；腹足類胚胎發(fā)育變緩，孵化成功率和后代存活率降低（Lance等，2011），對雙殼類生物胚胎發(fā)育也有負(fù)面影響，且具有垂直傳遞效應(yīng)（Puerto等，2011）。 間接影響方面，Chen等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，MCs還可通過間接影響 “下丘腦-垂體-性腺”軸而對水生動物繁殖性能產(chǎn)生毒性作用。Baganz等（1998）研究發(fā)現(xiàn)，MC可改變斑馬魚活動習(xí)性，導(dǎo)致其行為異常，進(jìn)而影響其繁殖和存活。當(dāng)暴露在低濃度MC-LR下，斑馬魚在白天的活動性增強(qiáng)，增加毒素濃度則白天活動明顯減少，而夜間活動性卻顯著增強(qiáng)。

3　藍(lán)藻毒素危害的生態(tài)防控措施

藍(lán)藻毒素對水生動物生長、繁殖、抗氧化及免疫性能等均會產(chǎn)生不利影響，在實際生產(chǎn)中應(yīng)特別注重防范藍(lán)藻的爆發(fā)。殺藻是最簡單、快速清除藍(lán)藻的方式，但盲目殺藻會引起藻類光合作用的產(chǎn)氧量降低，導(dǎo)致水體缺氧。另外，藍(lán)藻死亡會產(chǎn)生大量藻毒素、硫化氫等，致使水生動物中毒和抵抗力下降，極易引發(fā)細(xì)菌性疾病。因此，越來越多學(xué)者開始探索藍(lán)藻毒素的生態(tài)防控措施。

3.1構(gòu)建立體生態(tài)養(yǎng)殖模式控制藍(lán)藻生長根據(jù)養(yǎng)殖水生動物食性和生態(tài)位分布，構(gòu)建立體生態(tài)型養(yǎng)殖模式是一種有效防范池塘藍(lán)藻爆發(fā)的生態(tài)防控措施。底棲動物具有生物量大、濾食能力強(qiáng)、易于存活等特點，尤其是一些貝類具有很強(qiáng)的抗毒能力，對藍(lán)藻水華的防范與控制具有重要的意義。Yang等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，三角帆蚌肝胰腺對 MC-LR 累積能力最強(qiáng)為 （55.78±6.73）μg/g，有較強(qiáng)的抗毒能力，可被用來控制有毒藍(lán)藻水華。Xie等（2007）對日本Suwa湖中魚腥藻與微囊藻貝類富集的研究結(jié)果表明，淡水田螺腸道中MCs含量最高、富集能力強(qiáng)，其次是性腺和肝臟組織。Yuan等（2016）研究了克氏原螯蝦對MC-LR的累積、解毒動力學(xué)及其抗氧化響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在富集過程中，克氏原螯蝦腸道中MC-LR累積量較多，而腹肌和鰓中累積量較少；凈化過程中，腹肌和鰓毒性消失較快，而腸道組織則相對較慢。Galanti等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，將淡水長臂蝦放入含不同濃度MC-LR（1、10、50 μg/L）的養(yǎng)殖水體中，3 d 后蝦體MC-LR 累積量達(dá)到（0.7±0.5）μg/g，然后將長臂蝦放入干凈的淡水中養(yǎng)殖，3 d后蝦體MC-LR含量降至 （0.18±0.01）μg/g，表明長臂蝦具有較強(qiáng)的MC-LR毒素解毒能力。

3.2篩選特定微生物降解藍(lán)藻毒素生物降解是藻毒素自然降解的主要途徑，目前分離篩選到的降解菌主要分屬放線菌、厚壁菌、變形菌和真核生物。研究表明，單株降解菌即能降解微藻毒素。目前已分離出的嗜甲基菌（Methylobacillus sp.J10）（Hu 等，2009）、 不動桿菌（Acinetobacter guillouiae）A2 （Yi等，2015）、 真菌菌株 （kkuf-0955）（Mohamed等，2014）均對微囊藻毒素具有很好的降解作用。研究還發(fā)現(xiàn)，混合菌株對MCs的降解效果優(yōu)于單菌株。藻類爆發(fā)后期湖水沉積物中 17%的微生物（Hyenstrand，50），污水處理廠出水中的微生物菌落，藍(lán)藻爆發(fā)過的水體河底底泥（王莎飛等，2016），采用混合細(xì)菌培養(yǎng)物構(gòu)建的生物降解系統(tǒng)（Tsao等，2017）均對 MCs具有快速降解的能力。采用固定化微生物技術(shù)固定微藻毒素降解菌，能增加微生物密度、提高降解效率。研究發(fā)現(xiàn)，活性炭纖維固定化藻毒素降解菌去除微藻毒素的效率明顯高于非固定化藻毒素降解菌（袁媛等，2014）；采用聚酯樹脂固定藻毒素降解菌B-9，可在24 h后降解90%以上的微囊藻毒素MC-RR，且2個月后其去除效率仍在80%以上（Tsuji等，2006）。

3.3利用水生植物抑制藍(lán)藻生長生態(tài)生物耦合技術(shù)是解決水體富營養(yǎng)化的有效手段，其機(jī)理是利用水生植物與藻類競爭水中營養(yǎng)物質(zhì)，水生植物自身產(chǎn)生克藻化感物質(zhì)及植物根系吸附降解藻毒素的微生物來抑制藻類的生長。Isobe等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，馬齒莧（Portulacaoleracea）培養(yǎng)液能降解MC-LR的毒性，使其轉(zhuǎn)化為未知的低毒化合物。Song等（2009）發(fā)現(xiàn)，水生植物濾床能顯著去除藻毒素，總藻毒素去除率高達(dá)59.4%。Mohamed 等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，浮萍（Lemnagibba）能有效吸收水體中的MC-LR。Romero-Oliva等（2014）的研究證實，在藍(lán)藻爆發(fā)水域，水生植物對藍(lán)藻毒素具有很好的吸收和生物轉(zhuǎn)化能力。有關(guān)水生植物克藻作用的研究主要集中在鳳眼蓮（楊小杰等，2016）、穗狀狐尾藻（Koerner等，2002）、金魚藻和微齒眼子菜（鮮啟鳴等，2005）等方面。水生植物可通過分泌化感物質(zhì)抑制藻類生長，其抑制藻的種類、抑制時間和抑制強(qiáng)度均與水生植物品種有關(guān)。另外多種水生植物共生可能會產(chǎn)生更強(qiáng)的克藻作用。以上研究表明，植物在藍(lán)藻水華的生物防治中具有廣闊的應(yīng)用前景（王莎飛等，2016）。

3.4采用營養(yǎng)調(diào)控策略增強(qiáng)水生動物對藍(lán)藻毒素的抵抗力除以上針對養(yǎng)殖水體藍(lán)藻毒素去除的研究外，還可采用營養(yǎng)調(diào)控策略（如在飼料中添加抗氧化劑等化學(xué)保護(hù)劑）降低富營養(yǎng)化池塘中藍(lán)藻毒素對水生動物的危害。Dong等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加500～800 mg/kg谷胱甘肽（GSH）能顯著降低攝食藍(lán)藻粉飼料的黃顙魚組織中微囊藻毒素含量。王琳等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加硒和谷胱甘肽對淡水養(yǎng)殖羅非魚在天然毒物微囊藻毒素脅迫下肝臟sGSTA、sGSTR和GPX基因轉(zhuǎn)錄具有不同程度的誘變，為飼料添加劑增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力提供了理論依據(jù)。張麗等（2014）、Monserrat等（2008）的研究證實，飼料中添加硫辛酸可以有效緩解藍(lán)藻毒素對奧尼羅非魚、鯰魚的毒性作用。安振華等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，蝦青素能顯著提高克氏原螯蝦抗氧化酶（SOD和AKP）活性，顯著提高M(jìn)C-LR脅迫下克氏原螯蝦的存活率、特定生長率和雌蝦抱卵量。Guillén等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，左旋肉堿可作為化學(xué)保護(hù)劑緩解筒胞藻菌脅迫下羅非魚的中毒癥狀。Puerto等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加適宜濃度的N-乙酰半胱氨酸（44.0 mg/d）可減少羅非魚因藻毒素引發(fā)的組織損傷。

4　展望

水體富營養(yǎng)化已成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，亟需構(gòu)建池塘養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化修復(fù)技術(shù)。近年來，有關(guān)藍(lán)藻毒素致毒機(jī)理、防控等方面的研究已取得一定的成果，但在以下幾方面仍需加強(qiáng)。

4.1水體原位修復(fù)技術(shù)尚需熟化加強(qiáng)生態(tài)浮床、人工濕地、人工生態(tài)基等對水體修復(fù)作用的研究，構(gòu)建有效的“生態(tài)浮床-生態(tài)基-益生菌”組合的水質(zhì)調(diào)控策略。

4.2植物化感物質(zhì)篩選及產(chǎn)品開發(fā)尚需加強(qiáng)明確植物化感物質(zhì)組成，篩選具有高效專一化感作用的水生植物，研究化感物質(zhì)提取并開發(fā)成高效專一的除藻劑，力求安全、有效降低水體藍(lán)藻含量。

4.3藍(lán)藻毒素降解微生物篩選及固定化技術(shù)尚需完善篩選更有效、更專一的微生物降解菌株，研究不同菌株的配伍作用。篩選適宜的固定材料，進(jìn)一步增強(qiáng)微生物在藍(lán)藻毒素的降解作用。

4.4養(yǎng)殖動物抗藍(lán)藻毒素營養(yǎng)調(diào)控策略尚需構(gòu)建除采用抗氧化劑增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力外，還需研究中草藥添加劑、微生態(tài)制劑等免疫增強(qiáng)劑的應(yīng)用，篩選更多化學(xué)保護(hù)劑，提前預(yù)防藍(lán)藻毒素的危害。

4.5藍(lán)藻水華形成過程、影響因子、致毒機(jī)理等系統(tǒng)研究尚需開展研究各種環(huán)境因子、投喂因素等對藍(lán)藻爆發(fā)的推動作用，明確藍(lán)藻毒素的致毒機(jī)理，以期建立預(yù)警措施，防范藍(lán)藻水華的大規(guī)模爆發(fā)。

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