论文部分内容阅读
光是影响水生动物行为、摄食、生长和发育的关键环境因素之一。凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是我国养殖规模和产量最大的甲壳动物,具有重要的经济价值,其养殖方式以开放式池塘为主。近年来,室内工厂化养殖因诸多优点,如可控性强、养殖效率高、受外界环境影响小、可全年连续生产等,逐渐被业界认可,已成为水产养殖的重要发展方向之一。凡纳滨对虾的工厂化养殖模式在我国得到了快速的推广,但与传统开放式池塘养殖相比较,工厂化厂房阻隔了自然光照,因此在对虾的工厂化养殖过程中实施人工补光成为了重要的技术手段。但迄今为止,凡纳滨对虾工厂化养殖模式中适宜的光环境策略仍未建立。LED作为一种新型光源,其取代传统光源的优势明显。本论文通过模拟工厂化养殖光照环境,研究LED光对凡纳滨对虾生长摄食、氧化应激、消化和代谢等影响,解析其效应规律,以期为凡纳滨对虾工厂化养殖适宜光照策略的构建提供理论依据。论文的主要研究内容和结果如下:1.实验选取全光谱、白光、蓝光、绿光和黄光五种不同LED光谱环境作为补光光源,研究不同光谱成分对凡纳滨对虾生长特性和生理参数的影响。结果表明:蓝光照射下凡纳滨对虾的末体重、增重、增重率及SGR显著高于其他光环境组(P<0.05),绿光组次之,而全光谱组、白光组和黄光组间差异不显著;对虾蜕皮总次数以蓝光组最高;相较于其他光照组,蓝光照射环境可显著提高凡纳滨对虾肠道中PEP活性(P<0.05);蓝光及绿光照射环境下对虾肠道中TRY和LPS活性也都显著高于其他光色组(P<0.05);蓝光组对虾肠道中Na~+-K~+-ATPase活性显著高于全光谱组、白光组和黄光组(P<0.05),但其余组间差异不显著。实验中光谱不影响对虾AMS活性;蓝光和绿光组的LDH活性均显著低于其他各组(P<0.05),而蓝光和绿光组的SDH活性均显著高于其他各组(P<0.05);凡纳滨对虾肝胰腺中的HK和PK活性在蓝光组均显著高于其他各组(P<0.05)。研究结果表明,相较于其他光谱,短波长蓝光和绿光,能够提高凡纳滨对虾的消化代谢活性,促进蜕皮,利于生长。2.已有研究表明,蓝色波长可在凡纳滨对虾养殖过程中起到促进生长作用,因此实验选取蓝光作为补光光源,通过设定2W/m~2、4W/m~2、6W/m~2、8W/m~2、12W/m~2和24W/m~2六种光照强度,研究蓝光光强对凡纳滨对虾生长特性和生理参数的影响。研究发现:蓝光光强为6 W/m~2时,凡纳滨对虾的末体重、增重率、SGR、FI均显著高于其他各组(P<0.05),光照强度为24 W/m~2时最低,显著低于其他光强处理组(P<0.05);6 W/m~2组中凡纳滨对虾的FCR显著低于其他各组(P<0.05),12 W/m~2组对虾FCR显著高于其他各组(P<0.05);6W/m~2和8W/m~2组中对虾蜕皮总次数显著高于其他各组,且蜕皮同步性最好;蓝光光照强度可显著影响凡纳滨对虾血清中GLU、TC、TG、GOT和GPT活性。随着光照强度的增加,对虾血清中GLU、TC和TG活性随之降低,在12 W/m~2和24 W/m~2组下降尤为明显(P<0.05),而2W/m~2、4W/m~2、6 W/m~2实验组间差异不显著。相反,对虾血清中GOT和GPT活性随着光照强度的增加而升高,在12 W/m~2和24 W/m~2实验组升高较为明显(P<0.05);凡纳滨对虾血清抗氧化酶活性随着光照强度的增加均呈现先升高再降低的趋势;不同光环境下,凡纳滨对虾肠道中PEP、AMS、LPS和TRY活性随蓝光光强升高均呈现先升高再降低的趋势;随着光照强度的增加,LDH活性显著升高,并在24 W/m2组达到峰值(P<0.05),而SDH活性则显著降低,在24 W/m2组达到最小值(P<0.05);随光照强度的增加,对虾肝胰腺中HK和PK活性呈现先升高后降低的趋势。3.通过前期研究已发现,6W/m2蓝色波长在凡纳滨对虾养殖过程中起到促进生长摄食作用,因此实验选取6W/m2蓝光作为补光光源,通过设定0L:24D、8L:16D、12L:12D、16L:8D和24L:0D五种光周期研究不同蓝光光周期对凡纳滨对虾生长特性和生理参数的影响。结果显示:光周期对凡纳滨对虾的末体重、增重、增重率、SGR和FI的影响规律相似,均表现为24L:0D组显著高于其他各组(P<0.05)。此外,12L:12D和16L:8D组中对虾SGR均显著高于0L:24D及8L:16D组(P<0.05);而24L:0D组对虾的FCR最低(P<0.05),0L:24D、8L:16D及16L:8D的FCR均显著高于12L:12D组(P<0.05);24L:0D组中对虾蜕皮总次数显著高于其他各组;不同蓝光光周期对凡纳滨对虾血清中GLU、TC、TG、GOT和GPT活性没有产生显著影响,但24L:0D组中对虾血清中TC显著低于其他组(P<0.05);光周期对凡纳滨对虾血清中氧化应激酶活性的影响不大,但对虾血清中GSH和CAT活性在0L:24D组均显著低于其他组(P<0.05)。对虾肝胰腺中LDH活性在8L:16D实验组中呈现出较高活性(P<0.05)。24L:0D组SDH活性显著高于12L:12D组(P<0.05),0L:24D组活性最低(P<0.05)。对虾肝胰腺中HK和PK活性在24L:0D组达到峰值(P<0.05),在其他实验组间差异不显著。4.为研究蓝光光源对凡纳滨对虾生长代谢影响的分子机制,实验选取全光谱、蓝光和黑暗三种光环境,照射30d后的凡纳滨对虾肝胰腺作为样品进行转录组分析,共获得了2174个DEGs,通过两两比较发现,在全光谱和蓝光组间总共获得28个DEGs,显著低于蓝光组和黑暗组间(975)、全光谱组和黑暗组间(1171)(P<0.05)。将所有DEGs进行GO分析,这些基因分属于生物过程、细胞组分和分子功能三大类下的23个分支。生物过程组中含有12个分支,其中细胞过程、单组织过程和生物调控占比最高;细胞组分组中有8个分支,其中细胞、细胞组分和细胞器占比最高;在分子功能分组中有3个分支,结合、催化活性和结构分子活性。KEGG通路注释分析表明,DEGs涉及38个KEGG通路,基因数量排名靠前的通路包括细胞色素P450对外源药物代谢通路、胆固醇代谢、甘油酯代谢、细胞内吞通路、溶酶体通路以及叶酸合成通路、MAPK信号通路等。对全光谱、蓝光和黑暗照射30d后的对虾肝胰腺中的AKR1B、GSH、AMY、MALZ、BMPR、AO(S)-2进行分析发现,蓝光环境能够在一定程度上提高凡纳滨对虾肝胰腺内AKR1B、GPX、AMY基因的表达,降低MALZ、BMPR、AO(S)-2基因的表达,从而促进对虾的脂质代谢、糖代谢和外骨骼的生长发育,使得对虾得以健康快速的生长,相关研究结果对开展光环境影响凡纳滨对虾生长代谢组学的相关研究工作提供了理论支撑。