張海耿，范玉頂，顧川川，江 南，張宇雷，倪 琦

(1 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092; 2 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，湖北 武漢 430223)

中華鱘 (Acipensersinensis)屬于溯河洄游性軟骨硬鱗魚類，主要分布于中國(guó)長(zhǎng)江干流和東南沿海一帶[1]。近些年，因葛洲壩水利樞紐的修建以及受航道建設(shè)、水體污染等的影響[2-3]，中華鱘自然繁殖的規(guī)模逐年減少[4]，其種群數(shù)量急劇下降[5-6]。1988年，中華鱘被列入國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄。2007年、2013年等多個(gè)年份在長(zhǎng)江里未監(jiān)測(cè)到其自然產(chǎn)卵[7-8]，說(shuō)明該物種的自然繁殖能力下降，其種群規(guī)模進(jìn)一步縮小。為保護(hù)和增殖中華鱘的自然資源，科研人員對(duì)中華鱘人工繁殖技術(shù)進(jìn)行了大量研究，目前已實(shí)現(xiàn)在淡水環(huán)境下中華鱘的全人工繁殖[9]。

中華鱘人工養(yǎng)殖的歷史較短，自1997年中華鱘苗種規(guī)?；嘤夹g(shù)取得突破以后，才逐漸開始人工養(yǎng)殖中華鱘[9]，對(duì)其研究主要集中在繁殖[10-11]、營(yíng)養(yǎng)[12]和疾病[13]等方面。早期人工養(yǎng)殖中華鱘的模式主要是池塘養(yǎng)殖，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的快速發(fā)展，高效、可控、環(huán)保的工廠化養(yǎng)殖模式的規(guī)模正逐步壯大[14-15]。中華鱘在完成生活史的過(guò)程中，環(huán)境因子對(duì)其生長(zhǎng)影響較大[16]。水溫是中華鱘性腺發(fā)育與繁殖的必要條件[17]，并影響其體內(nèi)的自由基水平及抗氧化防御能力[18-19]。養(yǎng)殖池作為中華鱘生長(zhǎng)的棲息場(chǎng)所，是至關(guān)重要的環(huán)境因子，也是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。相關(guān)學(xué)者對(duì)養(yǎng)殖池的研究更多的是聚焦于魚池的流態(tài)[20]及集排污效果[21]，鮮有學(xué)者從生理學(xué)方面去探討?zhàn)B殖池形對(duì)魚類生長(zhǎng)的影響。楊德國(guó)等[22-23]曾設(shè)計(jì)了一套中華鱘苗種的養(yǎng)殖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了中華鱘苗種的批量生產(chǎn)，但未見關(guān)于養(yǎng)殖池形對(duì)魚生長(zhǎng)生理影響的相關(guān)研究。

本研究從健康養(yǎng)殖角度探討?zhàn)B殖池形對(duì)中華鱘生長(zhǎng)及生理的影響，進(jìn)而摸索出適宜中華鱘健康養(yǎng)殖的養(yǎng)殖池形，為深入理解人工養(yǎng)殖中華鱘所需的養(yǎng)殖空間條件、構(gòu)建科學(xué)合理的中華鱘人工繁育集約化養(yǎng)殖系統(tǒng)提供重要的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以子二代中華鱘為試驗(yàn)對(duì)象，產(chǎn)自中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所太湖基地。子二代中華鱘平均體質(zhì)量(2.82±0.15)kg，平均體長(zhǎng)(73.77±2.15)cm，在養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng)2周后開始試驗(yàn)。每天投喂2次(7：00，18：00)，日投喂量為魚體質(zhì)量的0.9%，飼料選用山東升索漁用飼料研究中心生產(chǎn)的鱘魚顆粒飼料。飼料營(yíng)養(yǎng)成分為：粗蛋白≥40%、粗脂肪≥10%、賴氨酸≥2%、總磷≥1%、粗灰分≤18%、粗纖維≤6%、鈣≤5%。

1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)系統(tǒng)采用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)，構(gòu)建于中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所漁業(yè)裝備與工程中試基地(江蘇如東)。每套R(shí)AS主要由養(yǎng)殖池、離心泵、水處理設(shè)施及控溫系統(tǒng)組成?？販叵到y(tǒng)采用盤管控溫方式，主要由模塊式風(fēng)冷渦旋式熱泵機(jī)組(開利空調(diào))、儲(chǔ)水箱、循環(huán)泵及盤管組成。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖1 3種試驗(yàn)養(yǎng)殖池的形狀尺寸圖Fig.1 Shape and dimension of 3 culture ponds for experiment

表1 試驗(yàn)分組情況表

1.4 測(cè)試指標(biāo)

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)

生長(zhǎng)參數(shù)所測(cè)指標(biāo)包括特定生長(zhǎng)率(SGR)，飼料系數(shù)(FCR)、增重率(WG)、肥滿度(CF)和存活率(SR)，其計(jì)算公式如下：

SSGR=100%×(lnW2-lnW1) /t

(1)

FFCR=F/ [N2×(W2-W1)]

(2)

WWG= 100%×(W2-W1) /W1

(3)

(4)

SSR= 100%×(N1-N2) /N1

(5)

式中：t為養(yǎng)殖試驗(yàn)時(shí)間，d；W1和W2為試驗(yàn)初始和結(jié)束時(shí)的平均體質(zhì)量，kg；N1為試驗(yàn)開始時(shí)子二代中華鱘尾數(shù)，尾；N2為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)子二代中華鱘尾數(shù)，尾；F為飼料總投入量，kg；L2為子二代中華鱘試驗(yàn)結(jié)束時(shí)體長(zhǎng)，cm。

1.4.2 生化指標(biāo)

中華鱘血清指標(biāo)采集時(shí)，先用MS-222將魚麻醉后，用2 mL的一次性針管在魚的尾鰭基部處采血，并將血液緩慢推入2 mL的離心管中；置于室溫4 h后5 000 r/ min離心10 min，取上層液體至1 mL離心管，放于-80 ℃冰箱中保存待測(cè)。

項(xiàng)目縣應(yīng)對(duì)工程施工過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)督，定期或不定期地對(duì)工程建設(shè)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)督察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即整改；引進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)機(jī)制，在標(biāo)段之間定期開展觀摩評(píng)比活動(dòng)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互促進(jìn)，對(duì)評(píng)比質(zhì)量好的施工企業(yè)給予表彰或獎(jiǎng)勵(lì)。切實(shí)發(fā)揮監(jiān)理單位的作用，監(jiān)理人員、設(shè)備和措施必須按合同要求落實(shí)到位，對(duì)形成工程實(shí)體質(zhì)量的原材料、半成品、機(jī)具以及施工工藝質(zhì)量進(jìn)行有效控制，特別是對(duì)關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)隱蔽工程要有詳細(xì)的施工記錄。讓項(xiàng)目鄉(xiāng)村的干部和群眾參與工程質(zhì)量的監(jiān)督，整個(gè)建設(shè)過(guò)程要公開透明。

血清生化指標(biāo)主要包括生長(zhǎng)因子 (IGF-I)、生長(zhǎng)激素(GH)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)和溶菌酶(LZM)。以上指標(biāo)均采用試劑盒檢測(cè)，試劑盒購(gòu)自南京建成生物工程研究所。

1.4.3 呼吸代謝指標(biāo)

呼吸代謝指標(biāo)采用靜態(tài)法[24-25]進(jìn)行測(cè)定，每組隨機(jī)選取3尾中華鱘，指標(biāo)測(cè)定周期為24 h。將魚移入密閉水池中，用溶氧探頭每隔5 min測(cè)定一次密閉水池中DO的變化，每隔0.5 h取一次水池中的水樣，測(cè)定TAN的變化。當(dāng)密閉水池中的溶氧飽和度低于70%時(shí)，停止DO測(cè)定，對(duì)密閉水池進(jìn)行增氧，待溶氧飽和度重新回到100%時(shí)再重新進(jìn)行水池中DO的測(cè)定。耗氧率和排氨率的測(cè)定公式如下：

MO2=(C2-C1)V/(t2-t1)/W

(6)

RTAN=(CN2-CN1)V/(tN2-tN1)/W

(7)

式中：MO2為子二代中華鱘的耗氧率，mg/(kg·h)；t1和t2為溶氧測(cè)量時(shí)間，d；C1和C2為試驗(yàn)t1和t2期的溶氧質(zhì)量濃度，mg/L；RTAN為子二代中華鱘的排氨率，mg/(kg·h)；tN1和tN2為TAN測(cè)量時(shí)間，d；tN1和tN2為試驗(yàn)t1和t2期的TAN質(zhì)量濃度，mg/L；W為試驗(yàn)中華鱘的質(zhì)量，kg。

1.5 水質(zhì)指標(biāo)測(cè)試

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

子二代中華鱘生長(zhǎng)指標(biāo)、耗氧率和排氨率的結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ± SD)表示，血清生化指標(biāo)的結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean ± SE)表示。采用SPSS10.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，分析前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，選擇單因素方差分析(One-way ANOVA)，并采用Duncan多重比較方法，顯著性水平設(shè)置為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 各組水質(zhì)指標(biāo)變化情況

表2 試驗(yàn)期間各組水質(zhì)指標(biāo)變化情況

2.2 子二代中華鱘的生長(zhǎng)性能變化

表3顯示了不同養(yǎng)殖池形對(duì)子二代中華鱘生長(zhǎng)性能的影響。由表3可知，F(xiàn)X組的特定生長(zhǎng)率和增重率顯著低于其他組(P<0.05)，而飼料系數(shù)顯著高于YX組和PX組(P<0.05)。肥滿度和存活率各組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)，YX組和PX組子二代中華鱘的存活率都為100%，而FX組子二代中華鱘的存活率僅為(97.33±2.31)%。

表3 不同養(yǎng)殖池形對(duì)子二代中華鱘生長(zhǎng)性能指標(biāo)的影響

2.3 子二代中華鱘排氨率和耗氧率的變化

不同養(yǎng)殖池形下子二代中華鱘耗氧率的變化如圖2所示，PX組的耗氧率顯著低于FX組(P<0.05)，而FX組與YX組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。圖3顯示了子二代中華鱘在不同養(yǎng)殖池形下的排氨率變化，各組中華鱘的排氨率無(wú)顯著變化(P>0.05)，其排氨率范圍在4.28～5.91 mg/(kg·h)之間。

圖2 不同養(yǎng)殖池形下中華鱘耗氧率變化Fig.2 Change of oxygen consumption rate of Acipenser sinensis indifferent shapes of culture ponds

圖3 不同養(yǎng)殖池形下中華鱘排氨率變化Fig.3 Change of ammonia excretion rate of Acipenser sinensis in different shapes of culture ponds

2.4 子二代中華鱘血清生理指標(biāo)的變化

圖4顯示了不同養(yǎng)殖池形子二代中華鱘的血清生長(zhǎng)因子變化。由圖4可知，各組中華鱘的血清生長(zhǎng)因子差異不顯著(P>0.05)，但FX組的平均生長(zhǎng)因子濃度高于其他兩組。各組間子二代中華鱘的血清生長(zhǎng)激素質(zhì)量濃度差異也不顯著(P>0.05)，而FX組的平均生長(zhǎng)激素質(zhì)量濃度低于YZ組和PX組(圖5)。

圖4 不同養(yǎng)殖池形下中華鱘血清生長(zhǎng)因子變化Fig.4 Change of serum growth factor of Acipenser sinensis in different shapes of culture ponds

圖5 不同養(yǎng)殖池形下中華鱘血清生長(zhǎng)激素變化Fig.5 Change of serum growth hormone of Acipenser sinensis in different shapes of culture ponds

表4顯示了不同養(yǎng)殖池形對(duì)中華鱘抗氧化能力的影響，F(xiàn)X組的GPX活性顯著低于其他兩組(P<0.05)，而子二代中華鱘血清中的SOD、CAT和MDA活性各組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

子二代中華鱘血清溶菌酶的變化如圖6所示，在不同養(yǎng)殖池工況下，各組間溶菌酶活力無(wú)顯著差異(P>0.05)，其活力范圍在(102.23～175.44)U/mL。

表4 不同養(yǎng)殖池形對(duì)中華鱘抗氧化指標(biāo)的影響

圖6 養(yǎng)殖池形對(duì)中華鱘血清溶菌酶的影響Fig.6 Effect of culture pond shape on the serum lysozyme ofAcipenser sinensis

3 討論

3.1 養(yǎng)殖池形對(duì)子二代中華鱘生長(zhǎng)性能的影響

中華鱘頭部呈三角形，吻端較突出，在游泳時(shí)易受周圍環(huán)境的影響。方切角形魚池四周有4個(gè)明顯的傾斜面，飼養(yǎng)于方切角形魚池的中華鱘，其吻端易碰撞于魚池的切面。而當(dāng)中華鱘的吻端受傷后，若傷口無(wú)法自愈又不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行治療，其身體會(huì)失去平衡，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)食，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡，故飼養(yǎng)于方切角形魚池中華鱘的存活率低于其他兩組。從生長(zhǎng)指標(biāo)分析可知，方切角池形組的中華鱘特定生長(zhǎng)率和增重率都顯著低于圓形池組和跑道池組，而血清中的類胰島素生長(zhǎng)因子(IGF-I)高于其他組。中華鱘生長(zhǎng)速度的降低，說(shuō)明其受到了一定的環(huán)境脅迫，影響了機(jī)體正常的生理代謝調(diào)控[26-27]。類胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF-I) 是一類具有胰島素樣代謝和促進(jìn)有絲分裂功能的多肽類激素，是調(diào)控魚類生長(zhǎng)和發(fā)育的重要內(nèi)分泌體系[28]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，IGF-I對(duì)魚類垂體生長(zhǎng)激素的分泌和釋放存在負(fù)反饋?zhàn)饔?。用不同質(zhì)量濃度的IGF-I處理白河鱸(Pomoxisannularis)胚胎細(xì)胞，隨著IGF-I質(zhì)量濃度的升高，白河鱸垂體生長(zhǎng)激素的釋放量逐漸降低[29]。相似研究結(jié)果在溪紅點(diǎn)鮭(Salvelinusfontialus)也有報(bào)道，IGF-I對(duì)溪紅點(diǎn)鮭不但沒(méi)有促生長(zhǎng)作用，而且還會(huì)抑制溪紅點(diǎn)鮭的生長(zhǎng)甚至引起死亡[30]。本試驗(yàn)與相關(guān)學(xué)者研究相似，即中華鱘分泌的IGF-I和生長(zhǎng)速率呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，原因可能是由于IGF-I和GH分泌通常是過(guò)量的，而影響其作用的受體和酶等因素才有可能是養(yǎng)殖空間脅迫階段生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。

3.2 養(yǎng)殖池形對(duì)子二代中華鱘生理指標(biāo)的影響

從呼吸代謝指標(biāo)分析，飼養(yǎng)于方切角池中的中華鱘MO2顯著高于跑道形組，原因可能是中華鱘為避免頭部與魚池的切面發(fā)生碰撞，需不斷調(diào)整前進(jìn)時(shí)的游泳方向，故在一定程度上增加了中華鱘的基礎(chǔ)代謝。GPX和SOD以及CAT主要用于去除機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的ROS，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)魚類處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，其機(jī)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的ROS，進(jìn)而誘發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化，而抗氧化酶活性也往往會(huì)受到不同程度的影響[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)子二代中華鱘飼養(yǎng)于方切角魚池時(shí)，其體內(nèi)的GPX顯著低于其他組，并且SOD和CAT值也低于其他組。有學(xué)者對(duì)中華鱘、虹鱒和大西洋鮭等魚研究表明，當(dāng)魚處于密度脅迫時(shí)，其體內(nèi)的血清SOD和GPX活性出現(xiàn)顯著下降的現(xiàn)象[32-33]。抗氧化酶活性的下降被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境脅迫慢性應(yīng)激的反應(yīng)[34]，說(shuō)明當(dāng)子二代中華鱘長(zhǎng)期生長(zhǎng)于方切角形時(shí)，其體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的平衡已被打亂，進(jìn)而影響到中華鱘機(jī)體的健康生長(zhǎng)。從血清溶菌酶指標(biāo)分析，各組無(wú)顯著差異，可能與試驗(yàn)設(shè)計(jì)周期有關(guān)。

4 結(jié)論

子二代中華鱘的生長(zhǎng)受養(yǎng)殖池形狀的影響，飼養(yǎng)于方切角形魚池中的子二代中華鱘，其特定生長(zhǎng)率和存活率低于圓形池和跑道形池，而飼料系數(shù)和耗氧率顯著高于其他兩組(P<0.05)，基礎(chǔ)代謝的增加導(dǎo)致其增重率低于其他兩組。圓形池和跑道池形中子二代中華鱘的生長(zhǎng)性能指標(biāo)和生理指標(biāo)無(wú)顯著差異(P>0.05)。篩選獲得子二代中華鱘對(duì)養(yǎng)殖池形敏感的血清指標(biāo)GPX，該指標(biāo)的降低說(shuō)明子二代中華鱘的抗氧化能力受到了一定影響，進(jìn)而影響其健康生長(zhǎng)。從飼養(yǎng)對(duì)象健康養(yǎng)殖角度考慮，在設(shè)計(jì)中華鱘工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)時(shí)，建議養(yǎng)殖池形為圓形或跑道形。

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