论文部分内容阅读
生物絮团技术(Biofloc tecenology)是一种具有保持养殖水质,降低氨氮和亚硝态氮,提高饲料利用率、养殖动物消化代谢和免疫能力和成活率等优点的养殖技术。本研究将生物絮团技术与三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)的养殖相结合,探究三角帆蚌能否摄食生物絮团,摄食后三角帆蚌消化、代谢、免疫指标和肠道菌群的变化,以及养殖水体水质的变化。结果表明:1.生物絮团系统的构建与特征分析本研究采用异位培养的方式构建生物絮团系统,以含有荧光质粒(GFP-pMD,Kan+)的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)作为絮凝菌。在培养第7、14、21d时用光学显微镜观察生物絮团形态及生长情况。结果显示,培养过程中絮团逐渐成熟,21 d时反应器中絮团浓度达到200mg/L,絮团粒径达到100μm。对成熟的生物絮团进行微生物结构分析,结果表明,门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势种群;目水平上,红杆菌目(Rhodobacterales),斯巴杆菌目(Spartobacteria)、芽孢杆菌目(Bacillales)、黄单胞菌目(Xanthomonadales)为优势种群;属水平上,副球菌属(Paracoccus)、巨大芽殖杆菌属(Gemmobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、斯巴杆菌属(Spartobacteriageneraincertaesedis)、嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas)等为优势种群。因此,在本研究中,由枯草芽孢杆菌属培养的生物絮团益生菌含量较高、病原菌含量较少,为后续的三角帆蚌养殖实验奠定了基础。2.生物絮团对三角帆蚌生理生化指标的影响在本研究中,我们将小球藻作为基础饵料进行三角帆蚌养殖实验,小球藻投喂终浓度为5.6 × 105 cells/L水体。实验设置1个对照组和3个处理组,分别添加小球藻质量的0%(对照组C)、25%(T1组)、50%(T2组)、100%(T3组)的生物絮团,每组设3个平行,养殖期为28 d。在养殖第1、7、14、21、28 d后,取三角帆蚌的肝胰腺、肠道、鳃和血液,测定三角帆蚌消化酶、代谢酶和免疫酶活性。(1)生物絮团对三角帆蚌消化酶的影响。肝脏中,第14 d时T3组淀粉酶活性显著高于T2及C组(P<0.05),是C组的1.47倍;各处理组第28 d时达到最大值,均显著高于对照组(P<0.05)。肠道中,第7d时肠道中仅T2组淀粉酶活性显著高于C组,T3组在28 d时淀粉酶活性也显著高于C组(P<0.05),且达到8.62 mg/min/mg prot,为所有组最高。肝脏和肠道中脂肪酶活性在各监测时间点处理组均显著高于C组(P<0.05),处理组间无显著差异(P≥0.05)。纤维素酶活性在肝脏及肠道中均随养殖时间的增加而逐渐升高,T2组纤维素酶活性在第7 d时显著高于其他组(P<0.05),第28 d时T3组纤维素酶活性达到1.06 U/mg,是C组的3.25倍。表明投喂生物絮团可以显著提高三角帆蚌的消化能力,消化酶活性增加与生物絮团添加量呈正相关。(2)生物絮团对三角帆蚌代谢酶的影响。与对照组相比,处理组肝胰腺及鳃中谷草转氨酶谷丙转氨酶活性均呈下降趋势。第28 d时,T3组肝胰腺中谷草转氨酶活性显著低于C组(P<0.05),处理组间无显著差异(P≥0.05)。鳃中在第28 d时最低,T3组显著高于T1、T2及C组(P<0.05)。在肝脏中,T2组谷丙转氨酶活性在第28 d时达到最低,活性仅为C组的64%,且显著低于T1组(P<0.05)。第28 d时,T2、T3组鳃中谷丙转氨酶活性显著低于T1及C组(P<0.05)。说明生物絮团有效降低肝胰腺和鳃部转氨酶的活性,对三角帆蚌器官起到保护作用,且中等添加量(T2组)即可起到较好的保护作用。在糖代谢方面,己糖激酶和丙酮酸激酶在三角帆蚌肝脏和鳃部,随着养殖时间的延长,处理组的活性显著高于对照组,且在低剂量组就表现出较好的效果。表明生物絮团可以提高三角帆蚌的糖代谢能力,可提高饵料利用率。(3)生物絮团对三角帆蚌免疫的影响。饵料中添加生物絮团后,各处理组血清中碱性磷酸酶、酸性磷酸酶和溶菌酶的活性均呈上升趋势、在第7 d时就显著高于对照组(P<0.05),并在第28 d时达到最大值。但各处理组间差异并不大,在低剂量添加时就表现出较强的免疫增加作用。表明生物絮团可以有效提高三角帆蚌的非特异免疫能力。3.生物絮团对三角帆蚌肠道健康及水体氮元素的影响取第28 d时C组和T3组三角帆蚌的鳃、肝胰腺及肠道,切片处理后用于组织学观察,另取一份肠系膜进行微生物分类测序。养殖期间每次换水前取水样保存,用来测定水体中氨氮、硝态氮和亚硝态氮含量。组织切片观察显示,与对照组相比,T3对照组鳃丝排列整齐,间隙仅为对照组的56%;上皮组织厚度是对照组的1.7倍,细胞核数量显著高于对照组(P<0.05)。T3组肝胰腺消化管腔显著缩小(P<0.05)。T3处理组肠绒毛长度显著高于对照组(P<0.05),肠壁上皮细胞相同区域内细胞核数量是对照组的1.8倍。表明饵料中添加生物絮团可以改善鳃丝和肠道的结构,提高三角帆蚌摄食代谢能力及肠道消化能力。肠道菌群微生物分类测序结果显示,投喂生物絮团后枯草芽孢杆菌在肠道中定植。从门水平上来看,C组和T3组肠道中变形菌门及拟杆菌门仍为最大优势菌,T3组中变形菌由90.88%降低为60.64%,拟杆菌由7.11%升高到17.14%。属水平上,芽孢杆菌属占比由0.11%升高到了 2.75%。T3组中潜在益生菌寡养单胞菌属由6.36%提高到9.07%。总致病菌比例由72.41%降低为T3组中的49.85%。生物絮团菌群与T3组中肠道菌群组成相关性明显高于对照组,相对丰度较高的潜在益生菌在T3组中占比升高。表明生物絮团的添加可以一定程度上改善三角帆蚌肠道微生物组成,从而提高三角帆蚌消化、代谢和免疫能力。实验期间各处理组养殖水体中三态氮浓度均显著低于对照组。各组的氨氮浓度在第4 d达到峰值,后呈下降趋势,处理组显著低于对照组。亚硝态氮浓度前期增加幅度较大,后期呈缓慢下降趋势,波动幅度减小,对照组亚硝态氮浓度最高,积累明显,T2、T3组最低;第18 d后,各处理组亚硝态氮显著低于对照组。养殖水体中硝态氮浓度也呈先上升后降低的趋势,但各处理组均显著低于对照组。说明生物絮团对养殖水体中的氮元素有调节作用,处理组中三态氮浓度均显著低于对照组,表明生物絮团可提高养殖水体中氮元素的吸收利用。综上所述,在饵料中添加生物絮团可以提高三角帆蚌的消化代谢、免疫能力;且培养生物絮团的枯草芽孢杆菌可在三角帆蚌肠道中定植,也可改善三角帆蚌肠道菌群结构,提高了三角帆蚌消化能力;生物絮团还可以改善三角帆蚌养殖水环境,为三角帆蚌健康养殖提供了新思路。