蘇家齊,祝華萍, 2,朱長(zhǎng)波,張 博,李 婷,陳素文
(1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510300; 2. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海 201306)
中國(guó)內(nèi)陸咸水資源豐富,以鹽堿湖泊、地下咸水以及鹽堿化沼澤的形式廣泛分布在內(nèi)陸的19個(gè)省級(jí)行政區(qū),絕大多數(shù)處于閑置狀態(tài)。鹽堿水漁業(yè)以漁業(yè)開發(fā)為基礎(chǔ),對(duì)鹽堿水資源進(jìn)行有效利用,并在適宜鹽堿水養(yǎng)殖的品種篩選及規(guī)?;B(yǎng)殖方面初具規(guī)模[1-2]。凡納濱對(duì)蝦 (Litopenaeus vannamei)又稱南美白對(duì)蝦,可適應(yīng)鹽度范圍為0.5~50,因抗逆性較強(qiáng)、鹽度耐受性廣等特點(diǎn),在我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)有很大的養(yǎng)殖規(guī)模及產(chǎn)量,同時(shí)也是鹽堿水養(yǎng)殖主要的馴養(yǎng)對(duì)象之一[3-5]。在凡納濱對(duì)蝦的內(nèi)陸?zhàn)B殖過程中,人們往往采用地下咸水調(diào)節(jié)鹽度或直接利用鹽堿水資源開展養(yǎng)殖。鹽堿水與海水在化學(xué)特性上存在明顯差別,其中鉀離子 (K+) 濃度較低、離子比例失衡等已被認(rèn)為是其常見的特性之一,使得利用天然咸水進(jìn)行對(duì)蝦養(yǎng)殖的效果不理想[6-7]。即使在初始K+濃度正常的水體中,自然降水、池塘土壤對(duì)K+的吸附以及非交換性固定也易造成鹽度和K+濃度降低[8-10],因此,在對(duì)蝦內(nèi)陸?zhàn)B殖過程中,K+缺乏作為一個(gè)常見現(xiàn)象被廣泛報(bào)道[11]。
因考慮到鹽度的不同,學(xué)者們多用鈉離子與鉀離子的濃度比值 (Na+/K+) 作指標(biāo),針對(duì)凡納濱對(duì)蝦在鹽堿水條件下的生理代謝、免疫酶活、生長(zhǎng)存活等方面開展了一系列實(shí)驗(yàn),以確定凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)的最適Na+/K+條件,而K+缺乏對(duì)凡納濱對(duì)蝦的毒性效應(yīng)則鮮有報(bào)道[12-14]。此外,前期相關(guān)研究多在單一鹽度環(huán)境下進(jìn)行,多鹽度條件下的報(bào)道僅見于Pathak等[15]與劉存歧等[16]利用天然鹽堿水在鹽度15、10、5條件下的凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn),以及Zhu等[17]利用人工鹽堿水在鹽度30和15條件下的生長(zhǎng)代謝研究。本研究以內(nèi)陸鹽堿水養(yǎng)殖鹽度較低、Na+/K+變化大、易波動(dòng)的現(xiàn)象為背景,通過實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法,在溫度為 (31±0.2) ℃、溶解氧質(zhì)量濃度為 (5.8±0.1) mg·L?1條件下,對(duì)體質(zhì)量為(1.35±0.37) g 的凡納濱對(duì)蝦在鹽度 2、4、8、12、16梯度下開展了為期72 h的低鉀脅迫實(shí)驗(yàn),研究不同鹽度下低鉀脅迫凡納濱對(duì)蝦的半致死時(shí)間 (LT50)以及存活情況,同時(shí)結(jié)合肌肉和肝胰腺的組織結(jié)構(gòu)變化,分析凡納濱對(duì)蝦低鉀應(yīng)激的生理響應(yīng)過程,為其內(nèi)陸鹽堿水養(yǎng)殖以及環(huán)境調(diào)控提供依據(jù)。
1.1.1 凡納濱對(duì)蝦 實(shí)驗(yàn)在中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所珠海試驗(yàn)基地進(jìn)行。所用凡納濱對(duì)蝦取自試驗(yàn)基地鹽度為4的養(yǎng)殖池塘。選取凡納濱對(duì)蝦幼蝦 1 600尾 (平均體質(zhì)量 1.0 g、平均體長(zhǎng)4.4 cm) 分別放置于 25只體積為 450 L 的玻璃鋼圓桶中暫養(yǎng),每5桶一組,共5組。暫養(yǎng)期間少量投餌并間利用曝氣的自來水以及海水鹽每天調(diào)節(jié)2的鹽度,將各組鹽度分別調(diào)整至2、4、8、12和16。在暫養(yǎng)第8天,即鹽度為16組升到相應(yīng)鹽度48 h以上后作為實(shí)驗(yàn)用蝦,此時(shí)幼蝦平均體質(zhì)量為(1.35±0.37) g、平均體長(zhǎng)為 (4.95±0.49) cm。
1.1.2 主要試劑與設(shè)備 試劑:分析純 KCl (生工生物)、無鉀海水素 (江西海鼎科技有限公司)、海水晶 (廣州海神水產(chǎn)科技有限公司)、波恩氏 (Bouin's)液。設(shè)備:ProPlus YSI水質(zhì)分析儀 (美國(guó)維賽)、10 L透明帶蓋方形塑料桶、E6315-210 g-0.1 mg分析天平 (芯硅谷)、生物光學(xué)顯微鏡 (尼康) 等。
1.2.1 低鉀脅迫實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 5個(gè)鹽度水平:2、4、8、12、16,設(shè)置 6個(gè) Na+/K+水平:27、50、75、100、125、150,鹽度和 Na+/K+共 30個(gè)組合,每個(gè)組合分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)在充氣的10 L透明塑料桶中進(jìn)行,每桶盛放8 L水,放置10尾對(duì)蝦。利用人工無鉀海水素、充分曝氣的自來水 (Na+: 10.9 mg·L?1, K+: 2.49 mg·L?1) 和分析純KCl配置實(shí)驗(yàn)用水,其中Na+/K+27為對(duì)照組,K+濃度正常,其余為低鉀實(shí)驗(yàn)組 (表1)。實(shí)驗(yàn)期間各組溶解氧控制在 (5.8±0.1) mg·L?1,每 3 h 觀察并記錄實(shí)驗(yàn)蝦的死亡情況,并及時(shí)將死亡對(duì)蝦撈出。為減少因饑餓造成的對(duì)蝦互相殘食,每24 h少量投餌1次并及時(shí)清理糞便,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第36小時(shí)半量換水1次。
表1 實(shí)驗(yàn)用人工海水的鹽度、鈉離子與鉀離子質(zhì)量濃度和鈉離子/鉀離子Table 1 Salinity, concentration of Na+, K+ and Na+/K+ ratio of experimental artificial seawatermg·L?1
1.2.2 組織樣品的采集與處理 根據(jù)低鉀脅迫實(shí)驗(yàn)結(jié)果,取鹽度為4、8、12、16,Na+/K+為27、100、125、150共16個(gè)組合,在相同條件下對(duì)凡納濱對(duì)蝦幼蝦進(jìn)行脅迫實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第48小時(shí)取各組還存活的對(duì)蝦2尾,取背部肌肉以及完整的肝胰腺組織放入波恩氏液中固定,24 h后用70%乙醇清洗多余的波恩氏液,之后保存于70%乙醇中用于石蠟切片的制作和觀察。參照魏杰等[18]的方法,組織經(jīng)乙醇脫水、二甲苯透明、石蠟包片、切片、HE染色、樹膠封片、干燥等步驟后,用生物光學(xué)顯微鏡觀察并拍照。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用 SPSS 19.0和 Excel 2016軟件進(jìn)行分析,參照Ramirez等[19]與Honkanen等[20]的方法,使用SPSS 19.0軟件中的probit回歸模型計(jì)算低鉀脅迫下凡納濱對(duì)蝦的LT50,通過Kaplan-Meier生存分析模塊繪制生存函數(shù)。對(duì)成活率作雙因素方差分析,如果差異顯著 (P<0.05),則進(jìn)一步對(duì)同一鹽度或Na+/K+下的各處理組進(jìn)行Duncan's多重范圍檢驗(yàn)。不滿足方差齊性時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自然對(duì)數(shù)或平方根轉(zhuǎn)換。通過Excel 2016軟件進(jìn)行鹽度與對(duì)蝦第72小時(shí)成活率回歸分析。
Na+/K+為27的對(duì)照組以及Na+/K+為50的實(shí)驗(yàn)組個(gè)體表現(xiàn)正常,截止到第72小時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,各組成活率均高于75%。Na+/K+為75以上各實(shí)驗(yàn)組凡納濱對(duì)蝦的死亡情況總體表現(xiàn)為隨水體鹽度的上升而增加。Na+/K+越高,不同鹽度下對(duì)蝦的死亡率差異隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)越明顯。其中Na+/K+為150時(shí),鹽度16組的受試對(duì)蝦在60 h內(nèi)全部死亡,而鹽度2、4、8、12組在第60小時(shí)的成活率則分別為90%、73.33%、63.33%、46.66%。Na+/K+為75的條件下,鹽度2、4、8、12、16組在第60小時(shí)的成活率分別為86.66%、80%、83.33%、86.66%、80%;第72小時(shí)的成活率分別為83.33%、76.66%、80%、73.33%、66.66% (圖1)。
圖1 不同鹽度和鈉離子/鉀離子下凡納濱對(duì)蝦幼蝦的成活率Figure 1 Survival rate of L. vannamei in artificial seawater at different Na+/K+ ratios and salinities
Probit回歸模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,凡納濱對(duì)蝦的LT50隨著Na+/K+和鹽度的升高而降低 (表2)。實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果顯示,在Na+/K+為100時(shí),鹽度12和16條件下凡納濱對(duì)蝦的LT50均為63 h;Na+/K+為125時(shí),鹽度12和16條件下凡納濱對(duì)蝦的LT50分別為60和45 h;Na+/K+為150時(shí),鹽度12和16條件下凡納濱對(duì)蝦的LT50分別為60和39 h。在Na+/K+為100、125、150條件下凡納濱對(duì)蝦第72小時(shí)的成活率與鹽度的回歸方程分別為lny=0.120 8x+10.099 (R2=0.877 5)、lny=0.127x+11.705(R2=0.982 2)、lny=0.119 5x+16.235 (R2=0.979 7)。
表2 不同鈉離子/鉀離子下凡納濱對(duì)蝦幼蝦半致死時(shí)間Table 2 Regression equation between half lethal time and salinity of juvenile L. vannamei
不同鹽度與Na+/K+下凡納濱對(duì)蝦的成活率見表3。在鹽度2條件下,不同Na+/K+組成活率均高于80%且彼此差異不顯著 (P>0.05)。在鹽度4條件下,Na+/K+為27的正常對(duì)照組成活率最高(93.33%),與Na+/K+為150成活率最低組差異顯著(P<0.05),與其他組差異不顯著 (P>0.05)。在鹽度8條件下,Na+/K+為150實(shí)驗(yàn)組成活率最低并顯著低于除Na+/K+為125外的其他各組 (P<0.05),正常組的成活率最高且顯著高于Na+/K+為125的實(shí)驗(yàn)組 (P<0.05)。在鹽度12和16條件下,凡納濱對(duì)蝦幼蝦成活率隨著Na+/K+升高出現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì),Na+/K+為27、50和75組的成活率顯著高于其他各組。雙因子方差分析結(jié)果顯示,鹽度、Na+/K+及交互對(duì)凡納濱對(duì)蝦的成活率影響極顯著 (P<0.001)。在Na+/K+為27、50、75條件下,鹽度2~16各組之間成活率無顯著差異 (P>0.05)。當(dāng)Na+/K+大于100時(shí),整體上凡納濱對(duì)蝦的成活率呈現(xiàn)隨鹽度升高而下降的趨勢(shì),Na+/K+為100時(shí),鹽度2~8組的成活率高于鹽度12和16組且差異顯著 (P<0.05);Na+/K+為125時(shí),鹽度2和4組的成活率最高且差異不顯著 (P>0.05),其他各組之間差異顯著 (P<0.05);Na+/K+為150時(shí),鹽度4組與鹽度2、8組成活率差異不顯著 (P>0.05),其他各組之間差異顯著 (P<0.05,表3)。
表3 不同鹽度、鈉離子/鉀離子下凡納濱對(duì)蝦成活率Table 3 Survival rate of L. vannamei at different salinities and Na+/K+ %
對(duì)蝦的肝胰腺由發(fā)達(dá)的多級(jí)分支的小管組成,肝胰腺小管間具有脂肪組織與結(jié)締組織,并伴有血管分布。肝胰腺小管外壁由單層柱狀上皮細(xì)胞構(gòu)成,管腔的橫切面多呈多角星或卵圓形 (圖2-a)。鹽度4、Na+/K+為150的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肝胰腺小管壁組織完整,小管排列比較整齊且邊界清晰,與對(duì)照組無明顯差異 (圖2-b)。鹽度8、Na+/K+為150的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肝胰腺小管排列比較整齊,但可見部分肝胰腺的小管壁出現(xiàn)破損 (圖2-c)。鹽度12、Na+/K+為125的條件下,對(duì)蝦肝胰腺小管管腔縮小,同時(shí)小管形狀與排列不規(guī)則 (圖2-e)。鹽度12、Na+/K+為150,鹽度16、Na+/K+為125的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肝胰腺小管排列混亂,部分肝胰腺小管間的邊界模糊,管腔幾乎不可見,可見細(xì)胞核和組織殘片散落在肝小管間隙 (圖2-d、2-f)。
圖2 不同鹽度和鈉離子/鉀離子對(duì)凡納濱對(duì)蝦肝胰腺顯微結(jié)構(gòu)的影響 (HE 染色,200×)a. 鹽度 4,鈉離子/鉀離子 27,示基膜 (BM) 和管腔 (L);b. 鹽度 4,鈉離子/鉀離子 150;c. 鹽度 8,鈉離子/鉀離子 150,示肝胰腺小管基膜破損;d. 鹽度12,鈉離子/鉀離子 150,示肝胰腺小管管腔變形;e. 鹽度12,鈉離子/鉀離子 125;f. 鹽度16,鈉離子/鉀離子 125,示肝胰腺小管界限模糊。Figure 2 Effects of salinity and Na+/K+ on hepatopancreas microstructure of L. vannamei (HE staining, 200×)a. Salinity 4, Na+/K+ 27, showing basement membranes (BM) and lumen (L); b. Salinity 4, Na+/K+ 150; c. Salinity 8, Na+/K+ 150, showing basement membranes of hepatopancreas tubule were ruptured; d. Salinity 12, Na+/K+ 150, showing lumen variant; e. Salinity 12, Na+/K+ 125;f. Salinity 16, Na+/K+ 125, showing the demarcation line of hepatopancreas tubule was blurred.
實(shí)驗(yàn)開始12 h后,鹽度12與16,Na+/K+為100~150的各組對(duì)蝦活動(dòng)遲緩,停止攝食。死亡率隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而上升,同時(shí)肉眼可見對(duì)蝦背部肌肉發(fā)白。不同鹽度和Na+/K+下凡納濱對(duì)蝦幼蝦肌肉組織顯微結(jié)構(gòu)見圖3。鹽度4各實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肌肉纖維排列整齊、緊密,肌肉束間隙較小 (圖3-a、3-b);鹽度8、Na+/K+為150的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肌纖維排列整齊,但肌纖維間隙較對(duì)照組有所增大 (圖3-c);鹽度12、Na+/K+為125的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肌纖維間隙寬度增加,可見肌細(xì)胞細(xì)胞核散落在組織間隙中。隨著鹽度或Na+/K+的進(jìn)一步升高,對(duì)蝦肌纖維發(fā)生自溶或者斷裂,肌肉組織結(jié)構(gòu)模糊不清,其中鹽度16、Na+/K+為125的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦肌肉組織病變的情況較鹽度12、Na+/K+為150的實(shí)驗(yàn)組更為嚴(yán)重 (圖 3-d、3-f)。
圖3 不同鹽度和鈉離子/鉀離子對(duì)凡納濱對(duì)蝦肌肉顯微結(jié)構(gòu)的影響 (HE 染色,200×)a. 鹽度 4,鈉離子/鉀離子 27;b. 鹽度 4,鈉離子/鉀離子 150;c. 鹽度 8,鈉離子/鉀離子 150;d. 鹽度 12,鈉離子/鉀離子 150;e. 鹽度 12,鈉離子/鉀離子 125;f. 鹽度 16,鈉離子/鉀離子 125。Figure 3 Effects of salinity and Na+/K+ on muscle microstructure of L. vannamei (HE staining, 200×)a. Salinity 4, Na+/K+ 27; b. Salinity 4, Na+/K+ 150; c. Salinity 8, Na+/K+ 150; d. Salinity 12, Na+/K+ 150;e. Salinity 12, Na+/K+ 125; f. Salinity 16, Na+/K+ 125.
作為水生動(dòng)物必需礦物元素之一,鉀對(duì)于保持體液的滲透壓和酸堿平衡、維持動(dòng)物肌肉和神經(jīng)的正常效能起著非常重要的作用[21]。Pillard等[22]利用人工配置海水,在鹽度31的環(huán)境下測(cè)試K+濃度對(duì)糠蝦 (Mysidopsis bahia) 48 h 內(nèi)存活的影響,結(jié)果顯示不僅高鉀,低鉀也會(huì)引起糠蝦死亡。研究表明,在低鉀情況下,眼斑擬石首魚 (Sciaenops ocellatus)、日本鰻鱺 (Anguilla japonica) 的成活率均隨Na+/K+增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而降低[21,23]。本研究中凡納濱對(duì)蝦在相同鹽度下的死亡率隨Na+/K+的增加呈上升趨勢(shì),與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。Prang-nell和Fotedar[24]研究了不同K+濃度鹽堿水和添加淡水對(duì)寬溝對(duì)蝦 (Penaeus latisulcatus) 生理指標(biāo)的影響,結(jié)果顯示Na+/K+為107.9的高Na+/K+組寬溝對(duì)蝦在第24小時(shí)的滲透壓調(diào)節(jié)能力、血鉀、血鎂顯著低于Na+/K+為31.9和25.3的低Na+/K+組,肌肉含水量則顯著高于后兩組。低Na+/K+組寬溝
對(duì)蝦的血清滲透壓、鈉濃度和滲透壓調(diào)節(jié)能力在鹽度脅迫24 h后停止下降并保持穩(wěn)定,而高Na+/K+組則在實(shí)驗(yàn)期間持續(xù)下降,表明嚴(yán)重缺鉀不僅會(huì)增加對(duì)蝦的能量消耗,降低血鉀,還對(duì)寬溝對(duì)蝦的滲透調(diào)節(jié)功能造成破壞。Zhu等[12]在鹽度30的環(huán)境下開展了7個(gè)Na+/K+梯度的凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示高Na+/K+降低了對(duì)蝦的濕質(zhì)量、增重率、特定生長(zhǎng)率和食物轉(zhuǎn)化率,Na+/K+為110.5組的對(duì)蝦在2周內(nèi)全部死亡。本研究中,在鹽度為12和16、Na+/K+為125和150的環(huán)境下,凡納濱對(duì)蝦行動(dòng)遲緩并停止攝食、LT50明顯降低,表現(xiàn)出高Na+/K+對(duì)凡納濱對(duì)蝦的急性毒性效應(yīng),可能是由于高Na+/K+對(duì)凡納濱對(duì)蝦的滲透壓穩(wěn)態(tài)造成嚴(yán)重破壞,引發(fā)蝦血鉀濃度快速降低等急性刺激所造成的,具體原因有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,鹽度能夠?qū)a+/K+脅迫下的凡納濱對(duì)蝦的存活情況產(chǎn)生明顯影響,即低鹽度下蝦對(duì)異常Na+/K+的適應(yīng)能力高于高鹽度下,對(duì)高Na+/K+的耐受范圍更廣。中長(zhǎng)期對(duì)蝦養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,高Na+/K+條件下,低鹽度環(huán)境往往會(huì)取得更好的養(yǎng)殖效果。Valenzuela-Madrigal等[14]在鹽度1.2±0.5的條件下開展了4周的凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示Na+/K+為162.5的實(shí)驗(yàn)塘中對(duì)蝦成活率達(dá)到76.4%,而在鹽度4、Na+/K+為120的條件下,4~6周的成活率僅為10%~21.25%[25-26]。Zhu等[15]在鹽度30和15的條件下,分析了不同Na+/K+對(duì)凡納濱對(duì)蝦幼蝦生長(zhǎng)、物質(zhì)和能量吸收及食物轉(zhuǎn)化率的影響,結(jié)果表明鹽度30下,對(duì)蝦在Na+/K+(mg/mg) 為 20.1~27.9范圍內(nèi)能獲得良好生長(zhǎng),在鹽度約15的環(huán)境下將水體Na+/K+降低到44.8,即可達(dá)到較好的養(yǎng)殖效果。
在氨氮 (NH4-N)、亞硝酸鹽對(duì)凡納濱對(duì)蝦和墨吉對(duì)蝦 (Fenneropenaeus merguiensis) 的毒性試驗(yàn)中,氨氮、亞硝酸鹽的毒性隨鹽度的降低而升高,即低滲環(huán)境可以降低對(duì)蝦對(duì)氨氮、亞硝酸鹽的耐受性[27-29]。而在低K+環(huán)境下,低滲環(huán)境提高了凡納濱對(duì)蝦對(duì)低K+條件的耐受。Partridge和Lymbery[30]研究顯示,高滲條件下尖吻鱸 (Lates calcarifer) 對(duì)K+的需求更高,在鹽度為45的高滲條件下,尖吻鱸在Na+/K+為108的環(huán)境下無法存活,在Na+/K+為54的環(huán)境下表現(xiàn)為負(fù)生長(zhǎng),而在鹽度為15和5的低滲環(huán)境下的生長(zhǎng)與正常環(huán)境組無明顯差異。Tantylo和Fotedar[31]在鹽度分別為5、15、25、35的環(huán)境下,對(duì)斑節(jié)對(duì)蝦 (P. monodon) 開展Na+/K+為120的脅迫實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示鹽度15、25、35下斑節(jié)對(duì)蝦在第6、第7、第10天全部死亡,僅鹽度5下的斑節(jié)對(duì)蝦有較強(qiáng)的血淋巴滲透壓和Na+、K+、Ca2+、Mg2+調(diào)節(jié)能力,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獲得88.9%以上的成活率。在一定的鹽度范圍內(nèi),鹽度降低,高Na+/K+的毒性隨之降低,這可能與鹽度影響對(duì)蝦的滲透壓和鉀代謝有關(guān)。因此,養(yǎng)殖生產(chǎn)者在考慮水體中K+濃度時(shí),還須將鹽度作為一個(gè)重要考慮因素。
人體中細(xì)胞內(nèi)和胞外鉀離子濃度梯度對(duì)維持細(xì)胞靜息電位、神經(jīng)肌肉興奮性和心肌自律性十分重要,低血鉀可導(dǎo)致心律失常、肌無力、骨骼肌痙攣、橫紋肌溶解等癥狀[32]。Knochel等[33]認(rèn)為,骨骼肌在運(yùn)動(dòng)過程中需要釋放K+來維持小動(dòng)脈的擴(kuò)張,進(jìn)而保證肌肉的正常供血,缺鉀會(huì)導(dǎo)致肌肉因供血不足而發(fā)生自溶。低血鉀兔心肌切片顯示心肌細(xì)胞腫脹、排列紊亂,胞質(zhì)內(nèi)可見大小不等的空泡。陸敏等[34]認(rèn)為低血鉀降低了Na+-K+-ATP酶活性,影響了心肌細(xì)胞的代謝并導(dǎo)致其壞死。Tantylo和Fotedar[31]研究指出高Na+/K+會(huì)引起斑節(jié)對(duì)蝦血清鉀濃度降低,鹽度越高,斑節(jié)對(duì)蝦對(duì)血鉀的維持能力越弱。在缺鉀條件下,高滲和等滲環(huán)境下尖吻鱸通過骨骼肌中的K+來維持血鉀的穩(wěn)定[30]。對(duì)蝦的肌肉屬于橫紋肌,本研究中對(duì)蝦在高Na+/K+條件下肌肉自溶或斷裂的現(xiàn)象與缺鉀的癥狀相似,且隨著鹽度的升高該現(xiàn)象更加明顯,表明高鹽度會(huì)加劇因高Na+/K+引起的對(duì)蝦肌肉鉀缺乏癥狀。
本研究發(fā)現(xiàn),高Na+/K+及鹽度會(huì)造成凡納濱對(duì)蝦肝胰腺組織的損傷,在高Na+/K+下,隨著鹽度升高,對(duì)蝦首先出現(xiàn)肝胰腺小管壁破損現(xiàn)象,繼而出現(xiàn)比較明顯的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化。肝胰腺是對(duì)蝦能量物質(zhì)代謝的主要場(chǎng)所,在日本沼蝦 (Macrobrachium nipponense) 的低氧脅迫和克氏原螯蝦 (Procambarus clarkii) 的低pH脅迫試驗(yàn)中,蝦的肝胰腺小管中B細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)泡體積首先出現(xiàn)變化,后隨著時(shí)間延長(zhǎng)小管形態(tài)出現(xiàn)擠壓變形等變化,未見細(xì)胞壞死等描述[35-36]。而在塔瑪亞歷山大藻毒素對(duì)中國(guó)明對(duì)蝦 (F. chinensis) 急性毒性實(shí)驗(yàn)中,蝦肝小管排列較整齊,邊界較清晰,但肝小管出現(xiàn)變形,可見壞死的細(xì)胞核以及殘余組織散落在小管間隙[37]。Pathak等[15]研究顯示缺鉀型內(nèi)陸鹽堿水養(yǎng)殖的凡納濱對(duì)蝦肝胰腺組織出現(xiàn)了管腔變形、血細(xì)胞浸潤(rùn)、小管基膜壞死、組織殘片和細(xì)胞崩解等現(xiàn)象。與pH、溶解氧等環(huán)境因子脅迫相比,高Na+/K+主要引起了肝胰腺小管細(xì)胞壞死,對(duì)小管細(xì)胞的分泌功能和分泌活動(dòng)的影響不明顯,組織觀察效果與外源毒素對(duì)蝦類肝胰腺破壞效果更類似。
綜上所述,本研究表明Na+/K+和鹽度對(duì)凡納濱對(duì)蝦幼蝦存活存在交互作用。鹽度能夠?qū)a+/K+脅迫下的凡納濱對(duì)蝦存活產(chǎn)生明顯影響。在較低鹽度下,凡納濱對(duì)蝦對(duì)高Na+/K+耐受性更強(qiáng),耐受范圍更廣。在Na+/K+大于75、鹽度大于8的條件下,隨著鹽度或Na+/K+升高,凡納濱對(duì)蝦LT50和72 h成活率明顯降低。水中的K+缺乏會(huì)對(duì)凡納濱對(duì)蝦肌肉和肝胰腺組織結(jié)構(gòu)造成損傷,鹽度越高毒性效果越明顯。因此,在開發(fā)利用缺鉀型鹽堿水進(jìn)行凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖時(shí),應(yīng)綜合鹽度因素考慮Na+/K+對(duì)凡納濱對(duì)蝦的影響。在低鹽條件下,缺鉀對(duì)凡納濱對(duì)蝦短期存活的影響往往并不顯著,但在長(zhǎng)期養(yǎng)殖過程中,仍需關(guān)注鉀缺乏對(duì)其生長(zhǎng)的影響。