梁 晶,於 鋒,2,劉子嶺,臧 戰(zhàn),VASQUEZ Hebert Ely,2,唐賢明,邢詒炫,鄭 興,2,顧志峰,2
1.海南大學 海洋學院,海南 ???570228
2.海南大學 三亞南繁研究院,海南 三亞 572000
3.海南省海洋與漁業(yè)科學院,海南 ???571126
方斑東風螺 (Babyloniaareolata),隸屬于軟體動物門、腹足綱、新腹足目、蛾螺科、東風螺屬,是一種經(jīng)濟價值較高的淺海底棲貝類,主要分布于東南亞、日本以及我國東南沿海地區(qū)[1-3]。方斑東風螺因貝殼上具有漂亮的方形斑紋又被稱為“花螺”,其味道鮮甜、肉質(zhì)緊實有嚼勁,被譽為21世紀最具開發(fā)前景的養(yǎng)殖良種之一[4-5]。近年來,東風螺養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,養(yǎng)殖規(guī)模進一步擴大[6]。隨著人們生活水平的不斷提高,在追求產(chǎn)量的同時,對螺的品質(zhì)和外觀也提出了更高的要求,清晰而明艷的方形斑紋更受消費者青睞。
在水產(chǎn)動物健康養(yǎng)殖過程中,為水產(chǎn)動物提供適宜的棲息環(huán)境,不僅可以減少環(huán)境應激反應,對提高養(yǎng)殖成活率、增加養(yǎng)殖效益也具有重要意義[7]。環(huán)境與生物是相互適應的,底質(zhì)類型往往對潛沙型生物的生長、存活和生理狀態(tài)產(chǎn)生更強的影響[8]。已有研究表明,雙殼貝類Mysellavitrea、Telline deltoidalis和Timocleascabra在砂質(zhì)環(huán)境中的生長情況更好[9-10];管角螺 (HemifusustubaGemlin) 在泥沙質(zhì)或無底質(zhì)環(huán)境中的生長率較高,而在沙質(zhì)中較差[11];縊蟶 (Sinonovaculaconstricta) 稚貝在砂或摻有貝殼的泥質(zhì)砂中的成活率較高[12];青蛤 (Cyclinasinensis) 在泥沙質(zhì)中生長較好[13]。而對于水泥池養(yǎng)殖的東風螺,相較于無砂環(huán)境,鋪砂更利于其存活,且底質(zhì)中含泥量在10%以內(nèi)對東風螺無顯著影響[14]。除了不同的底質(zhì)材質(zhì),水環(huán)境的顏色對水生生物生長也有顯著影響。三疣梭子蟹 (Portunustrituberculatus) 在紅色或黃色環(huán)境下,成活率較高,生長較快[15];而河鱸(Percafluviatilis) 則是在淺色環(huán)境下生長較快[16];紅螯螯蝦 (Cherax quadricarinatus) 在人工調(diào)配的藍色水體中,成活率較高,生長較快,體色有較高的觀賞價值[17]??梢姡踪|(zhì)環(huán)境對水產(chǎn)動物的影響是多方面的[18-19],可以通過改變養(yǎng)殖底質(zhì)環(huán)境達到促進生長和改善外觀的目的。
當前方斑東風螺的養(yǎng)殖底質(zhì)多為砂礫[3],在養(yǎng)殖過程中需要經(jīng)常洗砂和換砂,不僅導致生產(chǎn)效率低下,還增加了養(yǎng)殖風險。陶粒為目前工廠化養(yǎng)殖的常用人工材料,由陶土燒制而成,具有質(zhì)量輕、多氣孔、比表面積及孔隙率大、含氧量高、可培育硝化細菌等特點,具有廣闊的應用前景[20-22]。本文以河砂為對照組,選擇4 種不同顏色的陶粒底質(zhì)(棕色、黑色、黃色和白色) 開展為期30 d 的養(yǎng)殖對比實驗,研究不同底質(zhì)類型及顏色對方斑東風螺稚螺生長、殼色及抗氧化能力的影響,探討其較適宜的養(yǎng)殖底質(zhì),以期篩選出傳統(tǒng)河砂的替代物,為新型工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式探索、東風螺健康養(yǎng)殖和殼色調(diào)控提供理論依據(jù)和技術支持。
實驗于2022 年1—2 月在海南省瓊海市海洋與漁業(yè)科學院科研基地進行,方斑東風螺稚螺由海南省文昌市坤田水產(chǎn)有限公司提供,在養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng)7 d 后,選取大小均勻、潛沙正常、活力較好的稚螺作為實驗材料,其平均殼高、殼寬和體質(zhì)量分別為 (10.40 ± 0.39) mm、(6.90±0.27) mm 和 (0.231±0.020) g。
河砂購自淘寶城固山貨特產(chǎn)店,棕色、黑色、黃色、白色陶粒均購自淘寶靈壽縣磊誠礦產(chǎn)品加工廠,粒徑均為1 mm。
實驗設置河砂、棕色陶粒、黑色陶粒、黃色陶粒、白色陶粒共5 個實驗組,各實驗組分別設置3 個平行組,每個平行組放置100 粒實驗稚螺,底質(zhì)厚度控制為2.5 cm,實驗周期為30 d。
實驗采用微流水養(yǎng)殖系統(tǒng)[23],使用經(jīng)沉淀、沙濾及濾袋過濾后的新鮮海水 (鹽度29‰),控制水位高度30 cm,水溫在 (24.3±1.6) ℃,鹽度穩(wěn)定在29‰,pH 介于8~8.1,養(yǎng)殖系統(tǒng)24 h 連續(xù)充氧并保證水體溶解氧質(zhì)量濃度>7.0 mg·L-1,每個處理組養(yǎng)殖水體的面積為0.48 m2,流速為70 L·h-1。每天早上 (8:00) 投喂剪碎的新鮮牡蠣肉,日投喂量為體質(zhì)量的25%,每天投喂1 次。
1.3.1 動物組織樣品處理
實驗結(jié)束時,從每個處理組3 個重復中各取15 粒螺,稱量后去殼取完整軟體組織,混合后按質(zhì)量 (g)∶體積 (mL) 為 1∶9 加入生理鹽水,機械勻漿,3 000 r·min-1離心10 min,取上清液于-80℃冰箱儲藏,用于后續(xù)抗氧化酶活性測定。
1.3.2 底質(zhì)樣品處理
實驗結(jié)束時,在每個處理組3 個重復中各稱取新鮮底質(zhì)10 g (精確至0.1 g),混合后放入三角瓶中,加入100 mL 2 mol· L-1氯化鉀 (KCl) 溶液,放入搖床常溫下振蕩30 min,立即過濾至水樣瓶中用于底質(zhì)氨氮 (NH+4-N) 含量的測定。每組3 個重復中各稱取新鮮底質(zhì)10 g,混合后放入三角瓶中,加入0.1 g 硫酸鈣 (CaSO4) 和50 mL 水,放入搖床常溫下振蕩10 min,靜置5 min 后,上清液過濾用于底砂亞硝酸鹽 (NO-2-N) 含量的測定。
1.4.1 底質(zhì)指標的檢測
對底質(zhì)樣品進行 NH+4-N 和 NO2--N 含量分析(SmartChem-140 化學分析儀)。NH4+-N 和 NO2--N的測定分別采用靛酚藍法和重氮耦合法。
1.4.2 生長指標及成活率
實驗結(jié)束后,每個處理組的3 個重復各隨機挑選30 粒螺用于生長指標的測定。使用游標卡尺對樣品進行殼高 (SH) 和殼寬 (SW) 的測量 (圖1),用分析天平進行體質(zhì)量的稱量。
圖1 方斑東風螺外殼形態(tài)指標測量模式圖Fig.1 Measurement of shell morphology indicators of juvenile B.areolata
成活率按下列公式計算:
式中:Rs為成活率(%);N1和Nt分別為實驗開始時和結(jié)束后的成活個數(shù)。
1.4.3 外殼顏色指標檢測
實驗結(jié)束后,在每個處理組3 個重復中各挑選30 粒螺進行拍照,用于后期殼色分析。殼色測定采用圖片分析法[17],在攝影箱 (22 cm×22 cm×22 cm) 上方8 cm 處對稚螺進行拍攝,隨后采用Adobe Photoshop CS3 軟件測量不同實驗組稚螺整個殼部的CIE (1976)-Lab表色系參數(shù)。顏色參數(shù)換算公式如下:
式中:L、a、b是通過Adobe Photoshop CS3 軟件獲得的圖片顏色參數(shù)直接數(shù)值。L*代表明度;a*表示紅度,表示從綠到紅的變化,數(shù)值介于-120~120;b*代表黃度,表示從藍到黃的變化,數(shù)值介于-120~120。
1.4.4 組織抗氧化能力及膜脂過氧化物含量的檢測
采用南京建成生物科技有限公司的生化試劑盒進行總抗氧化能力 (T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶 (CAT) 活性及丙二醛 (MDA)含量的測定,操作方法嚴格按照說明書進行。
實驗數(shù)據(jù)均以“平均值±標準差 ()”表示,所有數(shù)據(jù)采用DPS 14.5 軟件進行數(shù)據(jù)處理,采用單因素方差分析 (One-way ANOVA) 對各實驗組進行顯著性檢驗,利用Turkey 法進行多重比較,以0.05 為顯著性閾值。
實驗結(jié)束后,不同底質(zhì)下的NH4+-N 和NO2--N質(zhì)量濃度存在差異 (圖2)。黃色和白色陶粒組的NH4+-N、NO2--N 質(zhì)量濃度分別為 (0.234±0.008)、(0.029±0.000) mg·L-1和 (0.225±0.014)、(0.029±0.001) mg·L-1,均顯著低于其他實驗組 (P<0.05);河砂組中NH+4-N 質(zhì)量濃度最高 [(0.382±0.010)mg·L-1],顯著高于4 種顏色的陶粒組 (P<0.05);黃色和白色陶粒組間無顯著性差異 (P>0.05)。
圖2 不同底質(zhì)中氨氮和亞硝酸鹽質(zhì)量濃度注:不同字母代表不同養(yǎng)殖底質(zhì)各實驗組之間存在顯著性差異 (P<0.05),下同。Fig.2 Mass concentrations of NH4+-N and NO2--N in different substrate groupsNote: Different letters indicate significant differences among different groups (P<0.05).The same below.
不同底質(zhì)環(huán)境顯著影響方斑東風螺稚螺的成活率 (圖3,P<0.05)。黃色和白色陶粒組稚螺的成活率顯著低于河砂組、棕色和黑色陶粒組 (P<0.05),而棕色和黑色陶粒組稚螺的成活率顯著高于河砂組(P<0.05)。實驗結(jié)束時,棕色陶粒組的成活率最高[(62.00±2.00)%],白色陶粒組最低 [(42.50±3.00)%],且各實驗組的成活率均小于65%。
圖3 不同底質(zhì)養(yǎng)殖的方斑東風螺稚螺成活率Fig.3 Survival rate of juvenile B.areolata in different substrate groups
隨著養(yǎng)殖時間的推移,養(yǎng)殖在不同底質(zhì)環(huán)境中的稚螺在殼高、殼寬、體質(zhì)量等生長指標上表現(xiàn)出差異 (圖4)。實驗結(jié)束時,河砂組稚螺的殼高、殼寬、體質(zhì)量分別為 (14.22±0.03) mm、(9.37±0.04)mm、(0.541±0.022) g,顯著高于黑色、黃色和白色陶粒組 (P<0.05),但與棕色陶粒組之間無顯著性差異 (P>0.05);白色陶粒組稚螺平均體質(zhì)量最小,僅(0.427±0.024) g。
圖4 不同底質(zhì)養(yǎng)殖的方斑東風螺稚螺生長差異Fig.4 Growth differences of juvenile B.areolata in different substrate groups
不同底質(zhì)環(huán)境會顯著影響方斑東風螺稚螺的殼色 (圖5)。各實驗組稚螺殼的L*、a*和b*具有一致的規(guī)律性;棕色陶粒組的L*、a*、b*最高,分別為45.86±0.11、7.38±0.12、26.53±0.01,顯著高于其他組 (P<0.05);黑色陶粒組方斑東風螺的L*、a*、b*次之,分別為43.67±0.32、7.09±0.06、24.35±0.3 2,顯著高于河砂組、黃色和白色陶粒組(P<0.05);而河砂組、黃色和白色陶粒組的L*、a*、b*無顯著性差異 (P>0.05)。
圖5 不同底質(zhì)養(yǎng)殖的方斑東風螺稚螺貝殼的明度、紅度和黃度Fig.5 Lightness,redness and yellowness of juvenile B.areolata in different substrate groups
不同底質(zhì)環(huán)境下稚螺抗氧化酶活性和膜脂過氧化物含量見圖6。各組間稚螺的總抗氧能力存在顯著性差異(圖6-a,P<0.05),由高到低分別為:棕色陶粒組[(0.297±0.009) mmol·g-1]>黑色陶粒組[(0.246±0.004) mmol·g-1]>河砂組[(0.220±0.007)mmol·g-1]>黃色陶粒組[(0.168±0.004) mmol·g-1]>白色陶粒組 [(0.141±0.002) mmol·g-1]。
對CAT 活性的影響見圖6-b,白色陶粒組稚螺的CAT 活性為 (30.864±0.623) U·mg-1,顯著高于其他實驗組;黃色陶粒組次之,顯著高于另外3 組;棕色陶粒組稚螺的CAT 活性最低 [(12.614±0.378)U·mg-1],顯著低于其他組 (P<0.05)。
黃色和白色陶粒組稚螺的SOD 活性顯著高于其他實驗組 (P<0.05),其中河砂組的SOD 活性最低 [(7.008±0.817) U·mg-1,圖6-c]。
方斑東風螺稚螺膜脂過氧化物含量受底質(zhì)環(huán)境影響顯著 (圖6-d),黃色和白色陶粒組稚螺MDA 質(zhì)量摩爾濃度分別為 (1.539±0.045) 和 (1.580±0.015) nmol·mg-1,顯著高于其他3 組 (P<0.05)。
在養(yǎng)殖過程中,底質(zhì)不僅是底棲貝類的棲息場所,還承擔了大部分營養(yǎng)物質(zhì)和有機物的沉積。餌料殘渣、排泄物以及動物尸體傾向于在底部聚集。當沉積物超出了底質(zhì)自身的承載量,這些有毒物質(zhì)會被釋放到養(yǎng)殖水體中,間接對養(yǎng)殖動物造成影響[24]。在水體中,NH4+-N 以NH4+和NH3的形式存在,NH3可直接進入細胞膜,破壞膜結(jié)構(gòu)、影響蛋白質(zhì)代謝,甚至造成DNA 損傷[25]。在養(yǎng)殖水體和底質(zhì)中,NH4+-N 與NO2--N 是微生物利用含氮有機物進行硝化作用過程中產(chǎn)生的重要中間產(chǎn)物,其含量可作為判斷養(yǎng)殖環(huán)境好壞的重要指標[26]。本研究發(fā)現(xiàn),不同底質(zhì)環(huán)境中NH4+-N 和NO2--N 的含量存在差異,河砂組中NH4+-N 含量高,陶粒組中NH4+-N 含量低。這可能與陶粒多孔、比表面積大的結(jié)構(gòu)有關[27],有利于硝化細菌的繁殖,且陶粒間空隙較大有利于底質(zhì)中的水體流動、物質(zhì)交換。已有研究表明,陶粒能有效去除NH4+-N,去除率高達80%[28]。本實驗棕色陶粒組的NO2--N 含量與河砂組無顯著性差異,黃色和白色陶粒組NH4+-N含量較低,這可能與底質(zhì)顏色影響?zhàn)B殖生物有關。在黃色和白色陶粒環(huán)境下,淺色或更透亮的環(huán)境使稚螺受到較強的環(huán)境脅迫,攝食減少,排泄量降低,從而導致NH4+-N 含量低。且在實驗后期黃色和白色陶粒組稚螺成活個數(shù)較少,通過流水可以充分地將殘餌與糞便排出養(yǎng)殖系統(tǒng)。Abed 和Zeng[29]研究表明深色背景能夠明顯促進生物攝食,減輕生理壓力,而淺色背景下 (白色) 鋸緣青蟹 (Scyllaserrata) 的成活率最低。
方斑東風螺具有潛埋習性,對底質(zhì)類型有一定要求,且長時間生活在底質(zhì)中,受底質(zhì)環(huán)境的影響久。而底質(zhì)作為一種外界環(huán)境,與溫度、鹽度、溶解氧共同影響著水生生物的生長發(fā)育、基因表達、能量積累、物質(zhì)代謝等各個方面,甚至威脅其生存[30-32]。一般而言,生物長期接受某種 (類) 不適刺激會導致其消耗大量能量用于抵御外界脅迫、維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)和機體組織損傷修復,進而影響其生長[33-34]。在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖過程中,為其提供適宜的棲息環(huán)境,有利于減少其因不適刺激而引起的能量消耗,從而促進其健康生長。本研究發(fā)現(xiàn),不合適的底質(zhì)不僅會加速方斑東風螺稚螺的死亡速率,同時也會降低存活個體的生長性能。在本實驗條件下,棕色陶粒和河砂更利于方斑東風螺的成活與生長,而白色陶粒組生長最慢,成活率最低。究其原因可能是由于方斑東風螺為海洋底棲生物,淺色(黃色和白色) 陶粒底質(zhì)與東風螺自然棲息環(huán)境相差大,造成了較強的環(huán)境脅迫,使得稚螺處于應激狀態(tài),這可從淺色陶粒組的T-AOC 較低,CAT、SOD、MDA 較高得到證實。而這種對淺色陶粒底質(zhì)環(huán)境的不適應使得稚螺長期處于應激狀態(tài),將更多的能量用于抵御外界的環(huán)境應激,導致其生長緩慢。而持續(xù)的脅迫使能量的重分配失衡[34],最終導致死亡,造成白色陶粒組的死亡率高。已有研究也得出相似結(jié)果,如底質(zhì)環(huán)境較符合原來的生境時,利于管角螺生長[35];在黑色和紅色背景環(huán)境下,紅鰲螯蝦成活率最高[36]。腹足類軟體動物由于運動能力較差,日間通常埋棲于海底或躲藏于礁石中,避免被捕獲[37-40],當養(yǎng)殖環(huán)境與其自然棲息地的環(huán)境差異較大時,其生理會受到較大影響,所以在養(yǎng)殖過程中應注意底質(zhì)環(huán)境對方斑東風螺的影響。此外,本實驗結(jié)束時方斑東風螺稚螺的成活率總體不高,主要由于實驗在冬季進行 (1—2 月),溫度相對較低 [(24.3±1.6) ℃],導致成活率普遍不高,這與生產(chǎn)經(jīng)驗相符。方斑東風螺為熱帶種,劉永等[41]研究發(fā)現(xiàn)當水溫超過26 ℃時,方斑東風螺的活力好、攝食快且攝食量大,生長速度也較快;當水溫在24 ℃左右時,其攝食能力下降,活力也相對減弱,隨著溫度的下降,部分稚螺出現(xiàn)死亡。溫度會影響生物的生長、存活、免疫、代謝等多個方面[32,34]。因此,在方斑東風螺養(yǎng)殖過程中底質(zhì)與水質(zhì)環(huán)境都應得到重視。
外觀與色澤作為重要的經(jīng)濟性狀,是影響消費者購買經(jīng)濟動物的重要評判標準之一[42-44]。漂亮的外觀不僅給消費者帶來視覺享受,還能顯著提高其市場價值。貝類的殼色受遺傳與環(huán)境調(diào)控,相較于生長發(fā)育、營養(yǎng)成分的影響,殼色變化與環(huán)境的關系更為緊密[45]。而L*、a*、b*作為評價經(jīng)濟動物色澤最直觀的重要指標,在水產(chǎn)動物的體色研究中得到廣泛應用[46],如紅螯螯蝦[17],錦鯉 (Cyprinus carpio)[47]等。本研究利用L*、a*、b*對不同底質(zhì)條件下的殼色進行測定,發(fā)現(xiàn)棕色陶粒組養(yǎng)殖的稚螺貝殼更加鮮亮,其L*、a*、b*均顯著高于其他實驗組。同時深色組 (河砂組、棕色和黑色陶粒組)相較于淺色組,稚螺殼上斑點的顏色更深、更明顯。這可能是在不同環(huán)境下,生物體傾向于選擇與環(huán)境更相近的體色,從而在多變的環(huán)境下保存自己。Manriquez 等[48]研究發(fā)現(xiàn)智利鮑 (Concholepasconcholepas) 的殼色會隨著個體生長不斷趨同于周圍環(huán)境的顏色;Siegenthaler 等[19]發(fā)現(xiàn)褐蝦(Crangoncrangon) 能夠通過快速改變體色以適應周圍環(huán)境;Stevens 等[49]研究指出角眼沙蟹 (Ocypode ceratophthalmus) 會根據(jù)每天色彩的變化節(jié)奏來調(diào)整在沙灘上的偽裝。同樣,在方斑東風螺的養(yǎng)殖過程中,可以通過改變底質(zhì)顏色來培育特定殼色,以提高其經(jīng)濟價值。
T-AOC 是機體內(nèi)抗氧化能力的總體體現(xiàn)[50],是酶促和非酶促因子抗氧化能力的總合。本研究發(fā)現(xiàn)棕色陶粒組的T-AOC 最高,表明在該養(yǎng)殖環(huán)境下稚螺具有更強的抗氧化能力。而CAT、SOD 是機體內(nèi)重要的抗氧化酶,CAT 和SOD 的協(xié)同作用可維持自由基的動態(tài)平衡,進而減少機體的氧化損傷[51]。SOD 活性間接反映了機體清除活性氧自由基的能力,它能夠讓活性氧發(fā)生歧化,生成過氧化氫 (H2O2) 和氧氣 (O2)[52],而CAT 能催化H2O2生成水 (H2O)和O2。因此CAT、SOD 活性的變化在一定程度上能反映出機體在環(huán)境脅迫下抗氧化系統(tǒng)的變化[53]。本研究中,棕色陶粒組的CAT、SOD較低,表明在該養(yǎng)殖環(huán)境中東風螺的應激反應較小。MDA 是脂質(zhì)過氧化物分解后的重要產(chǎn)物,是研究脂質(zhì)過氧化作用的重要生物標志物,也可間接反映細胞的受損程度,其測定常與SOD 和CAT 測定配合使用[54]。MDA 的檢測結(jié)果同樣顯示棕色陶粒組的水平較低,細胞受損程度較小,進一步證實該養(yǎng)殖環(huán)境對東風螺稚螺的影響較小。而淺色陶粒的底質(zhì)環(huán)境中,T-AOC 較低,CAT、SOD、MDA較高,均表明稚螺處于較強的應激狀態(tài)。其原因可能是背景色對養(yǎng)殖生物的生理水平產(chǎn)生了影響,相似的結(jié)果在其他生物中也有發(fā)現(xiàn),如紅鰲螯蝦在黑色環(huán)境下具有較高的生長速度和成活率[55];擬穴青蟹 (S.paramamosain) 在紅色環(huán)境下產(chǎn)生更強的氧化應激[56];牙鲆 (Paralichthysolivaceus) 在較亮的環(huán)境中皮質(zhì)醇含量增加[57]。
本研究通過對不同底質(zhì)條件下的底質(zhì)環(huán)境指標、生長成活情況、殼色變化、抗氧化能力以及氧化損傷程度的檢測,發(fā)現(xiàn)不同底質(zhì)類型和顏色可顯著影響方斑東風螺稚螺的生長、殼色及抗氧化能力。在以棕色陶粒為底質(zhì)的養(yǎng)殖條件下稚螺的成活率最高,生長速度較快,殼色更為艷麗,底質(zhì)NH4+-N含量較低,總抗氧化能力最高,氧化損傷較低??梢?,在生產(chǎn)中選擇棕色陶粒作為方斑東風螺稚螺養(yǎng)殖底質(zhì)替代河砂,具有廣泛的應用前景。