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鮸鱼早期发育过程与机制研究——中国水产科学研究院黄海水产研究所单秀娟博士成果展示
2012-01-16
1.研究背景
鮸鱼是近海暖温性底层经济鱼类,是我国南方的重要经济养殖种类。由于水域环境的污染和过度捕捞,自然资源遭到严重破坏。近年来鮸鱼人工繁殖获得成功,但早期发育过程中的存活率仍然较低,苗种质量优劣参差不齐、养殖成活率偏低等问题,因此有必要系统的开展鮸鱼早期的生长存活机制、鮸鱼早期消化系统的发育机制、鮸鱼早期消化酶的发生过程及胁迫条件下鮸鱼的存活过程和消化酶的应答机制等方面的研究。中国水产科学研究院黄海水产研究所
2、科技创新和科学发现
(1)鮸鱼早期发育阶段的生长存活过程
鮸鱼从初孵到孵化后53天根据形态学和形态测量特征分为仔鱼期和稚鱼期,形态学变化和器官分化主要集中在仔鱼期。胚胎期所具有的特征在仔鱼期被具体的功能系统所代替,例如呼吸、外源营养和主动的游泳方式。仔鱼期头部和尾部生长要快于躯干部的生长,这显示了摄食和运动器官发育的优先性。头部正异速增长(拐点在
在
饥饿在鮸仔鱼开口摄食时对其生长(体重和SGR)和存活都有重要的影响,随着日龄的增加,饥饿对生长和存活的影响逐渐变小。SGR在三个阶段的饥饿试验结束时都存在显著差异(P<0.05)。在3~7d实验中饥饿2天仔鱼存活率与正常摄食的仔鱼存在显著差异(P<0.05),在26~35d实验中饥饿3天后存在显著差异(P<0.05),但是在42~53d实验中整个试验期间其存活率都没有显著差异(P>0.05)。仔鱼在0L条件下不能正常摄食,孵化后7天内全部死亡。在12L条件下仔鱼存活率要小于其他的各组,并且存活率随着密度的增加逐渐减小。SGR与存活率具有相同的变化趋势,在18L条件下仔鱼的生长要大于
(2)鮸鱼早期消化系统的发育规律
鮸鱼消化系统发育分为三个阶段:从孵化到初次摄食之前为第一阶段,此阶段消化道为一细长管道;从外源营养开始到胃腺出现为第二阶段,此阶段液泡、杯状细胞开始出现在消化道中,在6日龄胃出现,消化道明显分为口咽腔、食管、胃、前肠和后肠;第三阶段从20日龄胃腺出现开始,胃在25日龄分为贲门胃、胃体和幽门胃三个部分,幽门盲囊出现,消化系统趋于完善。饥饿严重影响鮸鱼消化器官及消化腺的正常发育过程。饥饿使其组织学的结构和功能明显衰退,肝组织变得疏松,细胞缩小,细胞核解体,稚鱼肝组织内没有脂质积累,细胞质中液泡减少;胰脏组织变得致密,腺泡萎缩,分泌物减少;胃腺细胞收缩,结构不完整,肠微绒毛退化,肠粘膜褶减少,肠上皮细胞遭到破坏。当稚鱼恢复摄食后,组织结构存在一定程度的恢复,饥饿对鮸鱼的损害程度随着发育阶段的不同而有所差异,随着发育时间的延长,鮸鱼组织结构从饥饿中恢复的程度就越大。
(3)鮸鱼早期消化酶的发生及饥饿胁迫条件下消化酶的应答机制
鮸鱼主要消化酶分为三个发育时期:从初孵到外源营养开始的迅速增长期;从3日龄到25日龄波动期;25日龄后处于相对稳定期。各种消化酶总活性随着个体的发育逐渐增加,30日龄后总活性显著增加。延迟1天投饵的仔鱼和正常摄食的仔鱼其消化酶的活性没有显著差异(P>0.05),但是延迟2天投饵的仔鱼和正常摄食及延迟1天投饵的仔鱼消化酶的活性存在显著差异(P<0.05),无论是延迟1天还是延迟2天仔鱼消化酶与正常摄食的仔鱼具有相同的发育方式。延迟3天投饵的仔鱼和饥饿仔鱼发育方式类似,从3日龄开始,消化酶活性显著下降。研究证实,鮸仔鱼在开口摄食之前消化酶的发育受到内部因子的调控,但是随着仔鱼对外源饵料的摄食,消化酶受到内源遗传机制和外源饵料食物的双重调节,内源的调节机制对消化酶发育方式起作用,外源的饵料食物影响酶活力的高低。
饥饿对鮸仔稚鱼胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶有显著的影响,特别是在开口摄食初期。在3~7d实验阶段,经过2天饥饿各种消化酶的活性在摄食仔鱼和饥饿仔鱼之间均存在显著差异(P<0.05);在26~35d实验阶段,仔鱼经过3天饥饿其消化酶的活性和摄食仔鱼之间存在显著差异(P<0.05),但是仔鱼饥饿4天恢复摄食5天后,即可恢复到和摄食仔鱼不存在显著差异的水平(P>0.05)。第42~53d实验阶段表明鮸稚鱼经过6天的饥饿其消化酶才显示出与正常摄食仔鱼之间存在显著差异(P<0.05),在恢复摄食5天后其消化酶活力可以恢复到和正常摄食仔鱼相同的水平。由此可见在鮸早期发育阶段,淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶对饥饿的反应非常敏感。随着日龄的增加,仔鱼耐受饥饿和从饥饿损伤中恢复能力增强,因此消化酶可以作为评价鮸早期发育阶段营养状况的指标。
光照和饲养密度显著影响了鮸鱼消化酶的活性。胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶在
3、主要创新点
(1)该研究阐明了鮸鱼早期异速增长方式、消化系统及消化酶的发生学、胁迫因子尤其是饥饿条件下的生长存活策略及其消化生理的应答机制。
(2)阐明了胁迫条件下鮸鱼仔稚鱼的形态特征及各种生理指标,为评估自然海域中仔稚鱼的营养状况、仔稚鱼的存活率,解析其资源补充机制及种群数量变动提供科学依据。
(3)阐明了鮸鱼早期阶段的发育、器官的形成、摄食和生长规律,解析鮸鱼仔稚鱼对饥饿等胁迫的生态对策,对鮸鱼苗种的培育有重要应用价值。
(4)研究总结出一套鮸鱼亲鱼培育、人工育苗、大规格苗种培育、湿性配合饲料研制、网箱健康养殖技术工艺,促进了鮸鱼养殖的产业化发展,具有显著的经济和社会效益。
4、推广应用情况
(1)该项研究的开展不仅丰富了鱼类早期生活史的内容,而且为评估自然海域中仔稚鱼的营养状况、仔稚鱼的存活率,解析其资源补充机制及种群数量变动提供科学依据。
(2)研究成果在鮸鱼大规模苗种生产、开口饵料的研发、早期苗种投喂和管理模式及优质苗种选育培育等方面已经推广应用,推动了鮸鱼养殖的产业化,促进了福建沿海水产产业结构的提升,增加了渔民收入。近三年成果的推广应用增加鮸鱼产值7500万元,利润3900万元,还促进了鮸鱼自然资源的养护,具有明显的社会、经济和生态效益。
专家简历:
单秀娟,1980年出生,博士,现任中国水产科学研究院黄海水产研究所助理研究员,资源学科泰山学者科研团队核心成员,2011年获“青年科技奖”,并入选中国水产科学研究院“百名英才培育计划”。主要从事鱼类生态学、渔业种群动态研究。目前主持国家自然科学基金课题、科技部重大科研计划专题、国家自然科学基金重点项目子课题、863项目子课题等6项,作为主要参加者参与了CCICED项目、UNDP/GEF项目、行业专项、工程院战略研究、973项目等10项。系统研究了鱼类早期发育过程与机制,揭示了气候变化和人类活动背景下鱼类的生态学适应及群落结构的演替机制,研究成果受到国内外同行重视。发表论文20余篇,其中SCI收录12篇,参编中、英文专著10部。曾获山东省科技进步奖一等奖1项。