光照对皱纹盘鲍生长、行为、生理的影响及其机制研究

发布时间：2017-12-17 16:30

  本文关键词：光照对皱纹盘鲍生长、行为、生理的影响及其机制研究

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【摘要】：皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai Ino)是我国重要的海产经济贝类之一,近年来随着养殖产业的发展壮大,很多问题日益凸显,例如:种业发展不完善、夏季死亡现象逐年加剧、饲料成本大幅上升等。在中国传统的养殖模式中,基于鲍的避光习性,生产者在养殖车间通常会使用遮阳网,并尽量为鲍提供一个较为黑暗的生长环境。但栖息于自然环境中的鲍,由于季节节律、水中悬浮颗粒物、浮游动植物等的影响,水体中的光照环境可能会经常发生改变,但鲍能够在这种变化的光照环境下存活、生长、繁殖,说明光照在鲍的生长发育过程中可能起到重要的调节作用。1.LED光质对皱纹盘鲍趋光性和运动行为学研究在实验室条件下,确定了皱纹盘鲍对九种LED光质(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白、灰光)和黑暗环境的反应百分率、响应时间、平均爬行速度和翻转直立所需要的时间。鲍被逐一放置于实验装置的中心,通过视频监测记录鲍对光质的趋向性。最高的趋光反应百分率(暗适应处理组为80%,明适应处理组为60%)出现在黑暗环境中,其次是在红光和橙光下(暗适应处理组分别为27%和30%,明适应处理组分别为22%和24%)。使用两种诱导材料(附着基和投喂海带)来探究鲍对不同光质的趋向性,最高的趋光反应百分率(投喂海带处理组为76%,布放附着基处理组为22%)也出现在黑暗环境中,其次是红光和橙光下(投喂海带处理组均为25%,布放附着基处理组分别为26%和32%)。鲍在红、橙、黄光和黑暗环境下的趋光性顺序为:黑暗环境橙光红、黄光,几乎没有鲍选择停留在蓝、绿、紫和青光下。黑暗环境下鲍的响应时间(大约700s)显著长于其它光质组(P0.05)。与其它光质下相比,红、橙光和黑暗环境下鲍的平均爬行速度相对较慢(3.8mm/s)。在红光和黑暗环境下,鲍翻转直立所需的平均时间显著长于其它光质组(P0.05),黑暗环境下平均的翻转直立时间达到了60s。研究结果说明了鲍的趋光性和运动行为,也证实了黑暗环境、红、橙光在鲍的养殖和管理过程中的必要性。2.皱纹盘鲍眼部的组织学和电镜观察研究本文采用组织学和电镜的方法,对皱纹盘鲍的眼部组织进行了光镜和电镜观察,以期为进一步从分子生物学角度解析鲍对光照的生理响应机制提供组织学与细胞学基础。结果发现,眼部组织由外至内依次为视网膜色素上皮细胞层、外核层、光感受器内节、内核层、黑色素颗粒沉积层、视觉纤维层。组织表面布满乳头状突起,每一乳状突起的顶端均具有一簇或两簇纤毛环。疏松结缔组织和平滑肌纤维等是组织内的主要成分,结缔组织间分布的胶原纤维等对保持细胞的弹性和韧性具有重要的作用。3.光质对盘鲍生长、代谢和能量收支的影响光照是影响水生生物生长、发育、存活的重要环境因子之一,生物在其长期的进化过程中,通过生理、行为等方面的变化逐渐对光照产生适应机制。本实验用生物能量学方法研究了不同的LED光质(红、橙、白、蓝、绿光和黑暗环境)对皱纹盘鲍生长、存活的影响,以及其在不同光质下的生理应答机制。蓝、绿光下鲍的存活率、特定生长率、摄食量、饵料转化效率均显著低于红光和橙光处理组(P0.05)。红、橙光下,鲍体的蛋白含量、灰分值、软组织壳比均显著高于其他光质组(P0.05)。蓝、绿光下鲍体的含水量较高而脂肪含量相对较低,二者呈现反比例关系。红、橙光下的胃蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶活力显著高于其他光质组(P0.05),但脂肪酶活力在不同光质组并没有显著性差异(P0.05)。蓝、绿光下,HK和PK活力相对较高,说明机体糖酵解速率较快,产生更多的能量,以提高机体对环境的适应能力。红、橙光和黑暗环境下,SDH活力显著高于其他光质组(P0.05),表明鲍的有氧代谢能力高,有利于持续运动。蓝、绿光下,LDH活力和乳酸含量均较高,说明机体无氧代谢水平高,当处在胁迫状态下,需要较多的能量抵御不良环境。黑暗环境下,鲍从食物中获取的能量显著高于其他处理组(P0.05),但鲍在排泄和排粪过程中损失了较多的能量,因此没有表现出明显的生长优势。蓝、绿光下,鲍在排泄、排粪、呼吸过程中损失的能量超过其从食物中获取的能量,因此没有能量累积用于生长。红、橙光下,鲍从食物中获取的能量较多,但其在排泄和排粪过程中损失的能量相对较少,且K1和K2值也显著高于其它光质组(P0.05),最终使得用于生长累积的能量显著增多。因此,在鲍的养殖生产过程中,选择红、橙光作为光源,对降低成本、提高单位水体产量及鲍的福利化养殖都具有重要的借鉴意义。4.光质和光强对皱纹盘鲍幼虫生长、存活、变态的影响研究本实验研究了不同的光质(红光、橙光、白光、蓝光、绿光)和光照强度(5μmol/m2/s、15μmol/m2/s、40μmol/m2/s)对皱纹盘鲍幼虫孵化、变态以及稚鲍生长、存活的影响。蓝、绿光下,幼虫孵化率、变态率均显著高于其它光质组(P0.05),且随着光强的增加均有逐渐下降的趋势。红、橙光下,各光强组担轮幼虫的畸形率、幼虫变态所需时间均显著高于其它光照组(P0.05),且随着光强的增加畸形率和变态时间均显著增加。白光下,当光强为40μmol/m2/s时,幼虫附着变态规格显著小于其它光强组(P0.05)。蓝、绿、白光下,各光强组稚贝存活率均显著高于红、橙光组(P0.05)。蓝、白光下,当光强增加到40μmol/m2/s时,稚贝存活率显著下降(P0.05)。蓝、绿光下,随着光强的增加,稚鲍壳长和壳宽特定生长率均有下降的趋势。红、橙光下,各光强组稚鲍特定生长率均显著低于其它光照组(P0.05),但二者间并没有显著性差异(P0.05)。因此,在鲍的苗种繁育过程中,选择蓝、绿光并将光强尽量控制在5-15μmol/m2/s时,对提高苗种孵化效率、增加单位水体产量有一定的借鉴意义。5.皱纹盘鲍在不同光质和光周期下的生理代谢研究本实验研究了不同光质(红光、白光、蓝光)和光周期(12L:12D、8L:16D、4L:20D、0L:24D、16L:8D)对皱纹盘鲍存活、生长、代谢和抗氧化防御的影响。在红、白光组,当光周期为4L:20D时,鲍的体重SGR显著高于0L:24D组(P0.05),FCR值较高是主要原因。红、白光下,当光周期为4L:20D和8L:16D时,鲍体的粗蛋白、灰分和脂肪含量均显著高于蓝光组(P0.05)。红、白光下,随着光照时间的延长,淀粉酶、纤维素酶、胃蛋白酶活力均显著升高(P0.05)。红光下,当光照时间达到12h时,三种消化酶的活力又会受到抑制。当光周期为4L:20D和8L:16D时,红、白光下SDH活力均显著高于16L:8D组(P0.05)。然而,当光照时间为16h时,红、白组SDH活力下降,LDH、GPT活力和乳酸含量均显著升高(P0.05)。蓝光下,各光周期组ROS和MDA的含量均显著高于红、白光组(P0.05),而红、白光组间二者含量并没有显著性差异(P0.05)。蓝、白、红光下,随着光照时间的延长,T-AOC、SOD、GPX活力和GSH含量均逐渐升高。红光下,4L:20D和16L:8D组间T-AOC、SOD、GPX活力和GSH含量差异显著(P0.05)。蓝、白光下,当光照时间为16h时,T-AOC、SOD、GPX活力和GSH含量均显著下降(P0.05),且与12L:12D组相比差异显著(P0.05)。因此,在皱纹盘鲍的养殖生产过程中,选择红光并将光周期控制在4L:20D和8L:16D时,对促进鲍的摄食和生长、维持机体健康和正常生理代谢是十分重要的。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S917.4

【参考文献】

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本文编号：1300813