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        尼羅羅非魚鹽堿選育F3、F4、F5代魚苗鹽堿耐受性評(píng)估

        2019-04-09 08:33:04宋凌元涂翰卿周昊天趙金良筴金華張艷紅任炳琛
        廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年2期

        宋凌元,涂翰卿,周昊天,趙 巖,趙金良,筴金華,張艷紅,任炳琛

        (1. 上海海洋大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種中心上海市協(xié)同創(chuàng)新中心/水產(chǎn)科學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,上海 201306;2.河北中捷羅非魚國家級(jí)良種場,河北 滄州 061108)

        【研究意義】隨著我國對(duì)淡水資源保護(hù)力度加大,淡水水域養(yǎng)殖的空間逐漸被壓縮,而內(nèi)陸的鹽堿水資源較為豐富,由于這類鹽堿水域中離子組成復(fù)雜而且具有高鹽、高堿和高pH等特點(diǎn),不適用于一般的水產(chǎn)養(yǎng)殖。因此,開發(fā)培育耐鹽堿性較強(qiáng)的羅非魚品種對(duì)維持水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。【前人研究進(jìn)展】目前,尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)因其較強(qiáng)的適應(yīng)性和較快的生長速度,在羅非魚養(yǎng)殖中占據(jù)主導(dǎo)地位[1-2],同時(shí)被認(rèn)為是耐鹽堿養(yǎng)殖品種培育的優(yōu)良材料[3-8]。有研究表明,未經(jīng)馴化的尼羅羅非魚可以耐受的最高鹽度為18[9],經(jīng)過鹽度馴化的尼羅羅非魚可以生存在鹽度為32的咸水中[10]。【本研究切入點(diǎn)】農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自2012年開展尼羅羅非魚耐鹽堿馴化與選育試驗(yàn),對(duì)不同品系尼羅羅非魚基礎(chǔ)群體在鹽堿水環(huán)境下的脅迫和生長進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明,尼羅羅非魚可以耐受一定范圍的鹽度、堿度,且能在鹽堿水域中進(jìn)行養(yǎng)殖[11]。在基礎(chǔ)群體中篩選出耐鹽堿性狀優(yōu)良、生長迅速的個(gè)體作進(jìn)一步的選育工作,2013—2014年分別獲得了鹽堿選育F1代和F2代,選育F1代和F2代鹽堿耐受性比基礎(chǔ)選育群體有所提升,且各世代間的鹽堿耐受性呈現(xiàn)上升趨勢[12-16]。2015年和2017—2018年分別獲得耐鹽堿選育F3、F4、F5代?!緮M解決關(guān)鍵問題】本研究擬通過急性致死實(shí)驗(yàn)對(duì)選育F3、F4、F5代魚苗的半致死濃度進(jìn)行測定與比較分析,為選育各世代鹽堿耐受性提供數(shù)據(jù),以期為尼羅羅非魚耐鹽堿選育積累資料。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        2018年7月,分別選取本實(shí)驗(yàn)室保種的選育F2、F3和F4尼羅羅非魚作為親本,繁育出F3、F4和F5魚苗,挑選活力高、規(guī)格相似(1 g左右)的個(gè)體進(jìn)行急性鹽度試驗(yàn)、急性堿度試驗(yàn)和鹽堿混合試驗(yàn)。

        急性鹽度試驗(yàn)的不同梯度使用養(yǎng)殖場鹽鹵池內(nèi)的鹽鹵水混合地下井水調(diào)制;急性堿度試驗(yàn)的不同梯度按比例將碳酸氫鈉溶解在地下井水配制;鹽堿混合試驗(yàn)用水的配制需要先用鹽鹵水調(diào)好鹽度,然后按比例溶入碳酸氫鈉。各試驗(yàn)組濃度梯度配制完成后靜置2~3 d,取上清備用。試驗(yàn)用水溫度在23.6~25.2 ℃之間,參照涂翰卿等[17]的方法調(diào)控pH 值約8.5,溶氧在5.5~7.8 g/L之間,這些指標(biāo)均處于尼羅羅非魚安全范圍內(nèi)[18]。試驗(yàn)用水鹽度用 WYY-I 型光學(xué)折射鹽度計(jì)測量,水溫使用精確度為0.1℃的水銀溫度計(jì)測量。

        1.2 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)在室內(nèi)400 L塑料桶中進(jìn)行。對(duì)供試的F3、F4和F5代魚苗單鹽急性試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)鹽度梯度(21、22、23、24、25、26 g/L,記為 S21、S22、S23、S24、S25和S26);單堿急性試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)堿度梯度(2、4、6、8、10、12 g/L,記為A2、A4、A6、A8、A10和A12);鹽堿混合試驗(yàn)設(shè)置鹽度(10、15、20 g/L)、堿度(2、4、6 g/L)之間相互組合產(chǎn)生9個(gè)試驗(yàn)組(S10A2、S10A4、S10A6、A15A2、S15A4、S15A6、S20A2、S20A4和S20A6)。每個(gè)試驗(yàn)組隨機(jī)放入150條受試魚苗,試驗(yàn)開始前2 d停止投喂,試驗(yàn)期間不投喂餌料、不換水,連續(xù)充氣,保證溶氧充足。

        試驗(yàn)期間每天記錄受試魚種死亡數(shù)量,以鰓蓋停止活動(dòng)、外來刺激無反應(yīng)判別為死亡[19]。

        式中,LC50為半致死濃度;XK為最大濃度對(duì)數(shù);C為相鄰濃度比值的對(duì)數(shù);Pi、Pi+1為各試驗(yàn)組的死亡率。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        用 SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)算F3、F4和F5代魚苗在不同鹽度、堿度、鹽堿混合濃度梯度中96 h的半致死濃度,以P<0.05作為差異顯著性水平。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 急性鹽度試驗(yàn)

        急性鹽度試驗(yàn)開始時(shí),受試魚苗出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng),表現(xiàn)為體色發(fā)白,游動(dòng)緩慢。隨著試驗(yàn)的進(jìn)行,F(xiàn)3代受試魚苗在各鹽度試驗(yàn)組中均有死亡出現(xiàn),隨著鹽度的提高死亡率也隨之升高,在S25試驗(yàn)組中受試魚苗在48 h內(nèi)死亡率達(dá)到97%,在S26試驗(yàn)組中受試魚苗在24 h內(nèi)死亡率達(dá)到94%;F4、F5受試魚苗在S21和S22試驗(yàn)組中逐漸適應(yīng),累計(jì)死亡率較低或無死亡;S23、S24、S25鹽度試驗(yàn)組受試魚苗24 h內(nèi)累計(jì)死亡率較高,隨后累計(jì)死亡率上升趨勢逐漸減緩;S26試驗(yàn)組中受試魚苗幾乎在48 h內(nèi)全部死亡(圖1)。選育F3、F4和F5代魚苗的鹽度半致死濃度分別為22.473、24.468、23.833 g/L,F(xiàn)4和F5代魚苗急性鹽度耐受性較F3代有所提高。

        圖1 鹽度脅迫下不同時(shí)間尼羅羅非魚F3、F4和F5代魚苗死亡率Fig. 1 Mortality rate of F3, F4 and F5 generations of Nile tilapia at different time under salinity stress

        2.2 急性堿度試驗(yàn)

        急性堿度試驗(yàn)中,A2、A4和A6堿度試驗(yàn)組受試魚苗影響較小并很快適應(yīng),A10、A12堿度試驗(yàn)組受試魚苗應(yīng)激反應(yīng)較大,表現(xiàn)為活動(dòng)能力下降,對(duì)外界刺激感知緩慢。在A2、A4和A6堿度試驗(yàn)組中,F(xiàn)3、F4和F5代受試魚苗96 h內(nèi)無死亡出現(xiàn),A12堿度試驗(yàn)組的受試魚苗96 h內(nèi)全部死亡,F(xiàn)3、F4和F5代受試魚苗在A8堿度試驗(yàn)組中48 h內(nèi)累計(jì)死亡率較高,但隨著試驗(yàn)進(jìn)行,適應(yīng)后累計(jì)死亡率上升趨勢趨于平緩(圖2)。選育F3、F4和F5代魚苗的堿度半致死濃度分別為8.256、8.443、8.453 g/L,F(xiàn)4和F5代魚苗堿度耐受性差異不大,略高于F3代。

        圖2 堿度脅迫下不同時(shí)間尼羅羅非魚F3、F4和F5代魚苗死亡率Fig. 2 Mortality rate of F3, F4 and F5 generations of Nile tilapia at different time under alkalinity stress

        2.3 鹽堿混合試驗(yàn)

        鹽堿混合試驗(yàn)S10A2、S10A4和S10A6試驗(yàn)組中,受試魚苗幾乎不受影響,S15A2、S15A4、S15A6、S20A2、S20A4和S20A6試驗(yàn)組中,受試魚苗受鹽堿脅迫影響較大,但S15A2、S15A4逐漸適應(yīng)。S10A2、S10A4和S10A6試驗(yàn)組中F3、F4和F5代受試魚苗96 h內(nèi)無死亡出現(xiàn);S15A2試驗(yàn)組中F3和F4代受試魚苗96 h內(nèi)累計(jì)死亡率較低,F(xiàn)5受試魚苗適應(yīng)較快,96 h內(nèi)未見死亡出現(xiàn);S20A4和S20A6試驗(yàn)組中F3、F4和F5代受試魚苗在24 h內(nèi)累計(jì)死亡率較高,96 h內(nèi)受試魚苗全部死亡;F3、F4和F5代受試魚苗在相同鹽度下都呈現(xiàn)死亡率隨堿度上升而升高的趨勢(圖3)。在中鹽度(S15)鹽堿混合試驗(yàn)組中,F(xiàn)3、F4和F5代魚苗的堿度半致死濃度分別為4.612、4.538、4.883 g/L,F(xiàn)5代在同一鹽度條件下對(duì)堿度的耐受性高于F3和F4代。而在高鹽度(S20)鹽堿試驗(yàn)組中,F(xiàn)3、F4和F5代魚苗堿度半致死濃度分別為1.861、1.875、1.782 g/L,各世代間差異不顯著。

        3 討論

        本研究中,在鹽度急性脅迫下,尼羅羅非魚選育F3、F4和F5代魚苗的鹽度半致死濃度分別為22.473、24.468、23.833 g/L,F(xiàn)5代與F4代間差異不顯著,同時(shí)顯著高于F3代。與前期各選育世代相比,選育F3、F4和F5代魚苗的鹽度半致死濃度高于基礎(chǔ)選育群體(17.994 ~19.616 g/L)[12]、選育 F1代(21.625 ~21.628 g/L)[13]、選育 F2代(21.809 g/L)[14]。而李學(xué)軍等[20]在不同種類羅非魚耐鹽性研究結(jié)果中得出,尼羅羅非魚的96 h半致死鹽度為14.9 g/L,說明經(jīng)過鹽堿選育后的尼羅羅非魚對(duì)鹽度的耐受能力得到了提高。通過各世代急性鹽度試驗(yàn)結(jié)果比較,鹽堿選育群體的鹽堿耐受性逐代均得到了提高,但隨著世代增加,鹽度耐受性表現(xiàn)趨于穩(wěn)定。

        急性堿度脅迫下,尼羅羅非魚選育F3、F4和F5代魚苗的堿度半致死濃度分別為8.256、8.443、8.453 g/L,F(xiàn)3、F4和F5代魚苗間差異不顯著。除了與基礎(chǔ)選育群體(7.648 ~7.777 g/L)[12]差異顯著外,選育F3、F4和F5代魚苗的堿度半致死濃度與選育 F1代(7.903 ~8.407 g/L)[13]和選育 F2代(8.514 g/L)[14]間差異不顯著。說明鹽堿選育對(duì)提升尼羅羅非魚各世代的堿度急性脅迫耐受能力作用不明顯。

        一般認(rèn)為,鹽堿對(duì)魚類的脅迫并不是單一因子作用,而是綜合作用的結(jié)果[21-22]。研究表明,高鹽度下彭澤鯽幼魚的堿度耐受性低于低鹽度下的堿度耐受性,這也表明鹽堿混合條件下,鹽度與堿度間存在聯(lián)合毒性作用,其毒性比單鹽、單堿更大[23]。本研究中,選育F3、F4和F5代魚苗在低鹽堿混合S10A2、S10A4和S10A6試驗(yàn)組中活動(dòng)正常,未出現(xiàn)明顯不良反應(yīng);當(dāng)鹽度升高到15、20 g/L時(shí),隨著堿度的增加,F(xiàn)4、F5代魚苗體色加深,游動(dòng)、反應(yīng)緩慢,死亡增加,也說明鹽、堿之間存在一定的協(xié)同作用。在低鹽度(S10)鹽堿混合試驗(yàn)中,S10A2、S10A4和S10A6組內(nèi)均未魚苗死亡情況,而基礎(chǔ)群體(10 g/L鹽度下堿度半致死濃度為 3.108 ~4.377 g/L)[12]、選育F1代(5.577 ~6.096 g/L)[13]和選育 F2代(5.925 g/L)[14]中都有死亡出現(xiàn),表明在低鹽度下鹽堿選育對(duì)羅非魚堿度耐受性效果明顯提高;在中鹽度(S15)鹽堿混合試驗(yàn)組中,F(xiàn)3、F4和F5代魚苗的堿度半致死濃度分別為4.612、4.538、4.883 g/L,明顯高于基礎(chǔ)群體(15 g/L鹽度下堿度半致死濃度為2.144 ~2.183 g/L)[12],但與選育F1代(3.940 ~4.794 g/L)[13]、 選 育 F2代(4.583 g/L)[14]間無明顯差異;而在高鹽度(S20)鹽堿試驗(yàn)組中,F(xiàn)3、F4和F5代魚苗堿度半致死濃度分別為1.861、1.875、1.782 g/L,與選育F1代(20 g/L鹽度下堿度半致死濃度為1.778 g ~1.943 g/L)[13]和選育 F2代(1.897 g/L)[14]相比,差異均不明顯。

        圖3 鹽堿混合脅迫下不同時(shí)間尼羅羅非魚F3、F4和F5代魚苗死亡率Fig. 3 Mortality rate of F3, F4 and F5 generations of Nile tilapia at different time under salinity-alkalinity stress

        4 結(jié)論

        綜合尼羅羅非魚耐鹽堿選育各世代的鹽堿耐受性表現(xiàn),我們初步認(rèn)為,相對(duì)堿度而言,鹽堿選育對(duì)鹽度耐受性提高更為明顯;在混合鹽堿條件下,低鹽度下的鹽堿選育效果明顯優(yōu)于中、高鹽度;隨選育世代增加,尼羅羅非魚鹽堿耐受性能表現(xiàn)趨于穩(wěn)定。

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