密度胁迫对凡纳滨对虾生长及非特异性免疫因子的影响

1、9期 李玉全等：密度胁迫对凡纳滨对虾生长及非特异性免疫因子的影响2093密度胁迫对凡纳滨对虾生长及非特异性免疫因子的影响李玉全1，2，3，李 健1，王清印1，张海艳2（1农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室，中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛 266071；2青岛农业大学，青岛 266109； 3中国海洋大学海洋生命与技术学部，青岛 266003）摘要：【目的】分析由不同放养密度引起的密度胁迫对凡纳滨对虾（Litopenaeus vanname）生长和非特异性免疫因子的影响，以及主要水质因子的变化特点，探讨密度胁迫与水质因子对工厂化高密度养殖条件下对虾生长的作用机制。【方法】设置2个

2、养殖系统，第一系统设置150、300、600和900尾/m3 4个养殖密度，形成密度胁迫梯度；第二系统采用较低养殖密度（30尾/m3），养殖用水来自对应的第一系统的排放废水，目的是分离水质因子与密度胁迫对对虾生长的影响。【结果】第一系统各处理凡纳滨对虾的体长增长、体重增长、存活率、SGRL和SGRW均受养殖密度的显著影响（P0.05），表现为各项指标随养殖密度的增加而降低。第二系统的存活率、体长增长、体重增长、酚氧化酶（PO）活力、过氧化物酶（POD）活力、抗菌活力（Ua）和溶菌活力（Ul）高于第一系统对应处理，而超氧化物歧化酶（SOD）活力低于第一系统，系统间水质因子的差异不显著。【结论】凡

3、纳滨对虾（体长7.6 cm或体重6.1 g）养殖密度为150900尾/m3时，造成对虾生长和非特异性免疫因子差异的主要原因是密度胁迫，水质因子的作用是次要的。关键词：凡纳滨对虾；密度胁迫；水质因子；生长；非特异性免疫因子 Effects of Intensity-Stress on the Growth and Non-specific Immunity Factors of Litopenaeus vannamei LI Yu-quan1, 2, 3, LI Jian1, WANG Qing-yin1, ZHANG Hai-yan2(1Key Laboratory for Sustainab

4、le Utilization for Marine Fisheries Resource, Ministry of Agriculture, Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071; 2Qingdao Agricultural University, Qingdao 266019; 3College of Marine Life Science, Ocean University of China, Qingdao 266003)Abstract：【

5、Objective】In this study, effects of intensity-stress on the growth and non-specific immunity factors of shrimp, Litopenaeus vannamei, were analyzed, and variance of water quality factors were detected. The purpose was to discuss functions of intensity-stress and water quality factors on shrimp growt

6、h in super-intensive cultures. 【Method】 Two culture systems were designed to classify the effects of intensity-stress and water quality factors on the growth of shrimp. In the first system, shrimps were cultured at 150, 300, 600 and 900 individuals/m3. In the second system, shrimps were cultured (30

7、 individuals/m3) with water drained from the corresponding treatment of the first system. The length and weight gain, survival rate and non-specific immunity factors (PO、SOD、POD、Ua and Ul) activities of shrimp were determined. 【Result】 Shrimp weight and length gain, survival rate, special length gro

8、wth rate (SGRL) and special weight growth rate (SGRW) reduced with the increase of stocking intensity in the first system. Survival rate, weight and length gain, the activities of PO、POD、Ua and Ul in the second system were higher than those in the first system, but SOD activity in the first system w

9、as higher than that of the second system. There are no significant differences in water quality factors (TAN、NO2-N、NO3-N and PO4-P et al.) between the two systems. 【Conclusion】When stocking density of Litopenaeus vanname (the length7.6 cm or the weight6.1 g) were from 150 individuals/m3 to 900 indiv

10、iduals/m3, intensity-stress was the main reason to cause the differences of shrimp growth and enzyme activities in the two systems, the function of water quality factors was secondary. Key words: Litopenaeus vannamei; Intensity-stress; Water quality factor; Growth; Non-specific immunity factor0 引言【研

11、究意义】工厂化对虾养殖是近年来兴起的新的养殖模式，被誉为“对虾养殖业的新革命”，代表着新时期对虾养殖业发展的方向。养殖密度高、单位面积产量高是工厂化养殖的主要特征。探讨高密度养殖条件下影响对虾生长的主要原因，对于指导对虾工厂化养殖具有重要意义。【前人研究进展】有关的研究报道，随着养殖密度的增加，对虾生长速度降低，死亡率升高，饵料利用率降低1,2。对这一现象的一种直观的解释是水体中对虾排泄物及残饵等污染物积累产生毒性物质，影响对虾的生长和存活3。Tseng等利用室内循环水养殖斑节对虾（Penaeus monodon），整个养殖期水质良好，但对虾的生长量和存活率却较低4。本课题组在凡纳滨对虾（li

12、topenaeus vannamei）和中国对虾（Fenneropenaeus chinensis）工厂化养殖过程中也发现类似的现象。Piyatiratitivorakul等认为高密度养殖对虾造成资源竞争、加剧相互残食，形成个体间的敌对（即密度胁迫）是高死亡率和低生长速度的原因5。【本研究切入点】在高密度养殖条件下，对虾生长慢、存活率低的原因究竟是污染物积累产生的毒性物质还是密度胁迫影响所致，仍不明确。【拟解决的关键问题】旨在探索密度胁迫对凡纳滨对虾生长和非特异免疫因子的影响，以及主要水质因子的变化特点，借助2个不同的养殖系统分离养殖过程中毒性物质和密度胁迫的作用，以确定高密度养殖条件下影响对

13、虾生长的主要因素。1 材料与方法1.1 材料试验材料为体色透明、泳动积极、摄食旺盛的凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei），购自山东昌邑育苗场。试验开始时对虾规格见表1。1.2 试验设计表1 试验开始时凡纳滨对虾的规格Table 1 Shrimp length and weight at the beginning of study处理Treatments体长Shrimp length (cm)体重Shrimp weight (g)处理Treatments体长Shrimp length (cm)体重Shrimp weight (g)F15.85±0.572.809&#

14、177;0.32S15.95±0.212.952±0.31F25.58±0.432.435±0.23S26.30±0.003.484±0.03F35.58±0.542.436±0.28S36.15±0.493.276±0.77F45.55±0.532.397±0.33S46.20±0.003.324±0.05试验于2005年9月9日10月14日在中国水产科学研究院黄海水产研究所小麦岛试验基地进行。试验由两个相互联系的系统组成。第一系统对虾养殖于长方形玻璃钢

15、水槽（235 cm×145 cm×100 cm）中，注水2 m3，设置4个养殖密度150尾/m3（F1）、300尾/m3（F2）、600尾/m3（F3）和900尾/m3（F4），每处理设置2个重复。每天换水20%，所用水为沙滤自然海水，各水质因子均在对虾生长的安全阈值内；第二系统对虾养殖于白色PVC桶中，注水33.3 L，设置4个处理（S1、S2、S3和S4），养殖密度均为30尾/m3，每处理设置5个重复。每天换水70 %，所用水来自第一系统对应处理的养殖废水（如S1的养殖用水来自F1，S2来自F2，依次类推）。1.3 日常管理与指标测定试验对虾投喂“海森特”牌人工配合饲料

16、，粗蛋白质含量42%，每天投喂4次（500、1100、1700和2300），日投喂量为对虾湿重的4%。每7 d对养殖水体消毒一次（Vc、二溴海因各2，全池撒泼），测定一次对虾体长、体重及水温（T）、盐度、电导率、溶解氧（DO）含量、氨态氮（TAN）、亚硝态氮（NO2-N）、硝态氮（NO3-N）和无机磷（PO4-P）。水温（T）、盐度、DO含量和电导率采用YSI 556型水质分析仪测定；氨态氮采用靛酚蓝分光光度法测定。亚硝态氮采用萘乙二胺分光光度法测定；硝态氮采用锌镉还原法测定；无机磷采用磷钼蓝分光光度法测定；试验结束时排水收虾，记录存活数目，计算存活率。试验结束时，各处理随机选取10尾对虾抽取

17、血液，分离血清，测定对虾的酚氧化酶（PO）、抗菌活力（Ua）、溶菌活力（Ul）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）等非特异性免疫因子。PO按照Cheng等的方法6；Ua按照Boman7和Hultmark等8的方法；Ul按照Hultmark等的方法9；SOD按照Liu等的方法10；POD相对活力按照Quade等的方法11。1.4 数据计算及统计分析特定生长率（SGR）的计算公式为SGR（%/d）=100×（lny2-lny1）/t，式中y1、y2分别表示试验开始和结束时对虾的体长或体重，为试验持续的天数。采用DPS v3.01软件进行单因素方差分析，Origin 7.5软件

18、作图。2 结果与分析2.1 密度胁迫对凡纳滨对虾生长的影响表2为密度胁迫对凡纳滨对虾生长影响的实验结果。从表2可以看出，第一系统（F1F4）各处理凡纳滨对虾的体长增长、体重增长、存活率、SGRL和SGRW均随养殖密度的增加而降低。处理间，存活率以F1最高，F2、F3、F4间差异不显著（P0.05）；体长和体重以F1增长最快，F4增长最慢，F2、F3间差异不显著（P0.05）；SGRL和SGRW均以F4最低，F1、F2、F3间差异不显著（P0.05）。第二系统（S1S4）各处理存活率、体重增长、SGRL和SGRW均未表现出显著差异（P0.05），处理间体长增长表现为S1显著高于S2和S3，与S4

19、间差异未达显著水平，S2、S3、S4间差异也未达显著水平。第一系统与第二系统对应处理间（F1与S1、F2与S2、F3与S3、F4与S4）比较，第二系统存活率、体重增长（F1除外）、体长增长均显著高于第一系统（P0.05）；SGRL和SGRW也高于第一系统，但除F4与S4间差异显著外，其余各对应处理间差异均未达到显著水平。表2 密度胁迫对凡纳滨对虾生长的影响Table 2 Effects of Intensity-Stress on growth in Litopenaeus vannamei处理Treatments存活率Survival (%)体长增长Length gain (cm)体重增长W

20、eight gain (g)体长特定生长率Special length growth rate (SGRL)体重特定生长率Special weight growth rate (SGRW)F197.2±2.12b1.30±0.02b2.51±0.04a0.70±0.01a2.06±0.30aF293.8±1.53c1.24±0.09c2.16±0.02b0.71±0.05a2.07±0.14aF392.8±1.6c1.23±0.07c2.11±0.01b0.70&#

21、177;0.04a2.06±0.10aF492.3±3.97c1.10±0.04d1.71±0.00c0.66±0.03b1.94±0.01bS1100±0.00a1.40±0.00a2.53±0.12a0.71±0.02a2.30±0.06aS2100±0.00a1.30±0.00b2.56±0.00a0.72±0.00a2.09±0.00aS3100±0.00a1.30±0.28b2.51±0.85a0

22、.71±0.11a2.07±0.31aS4100±0.00a1.35±0.21ab2.60±0.45a0.73±0.11a2.14±0.32a同一列中不同字母表示处理间差异显著（P0.05）。下同Different letters within columns mean significant different (P0.05). The same as below2.2 密度胁迫对凡纳滨对虾非特异免疫因子的影响图1为密度胁迫对凡纳滨对虾非特异性免疫因子的影响结果。从图1可以看出，第一系统中，PO活力以F1最低，F2、F3和

23、F4间差异不显著。SOD活力以F1最高，F2、F3和F4间差异不显著；POD活力、Ua和Ul以F2最高，F1、F3和F4间差异不显著。第二系统中，PO和POD活力以S2最高，S1、S3和S4间差异不显著；SOD活力以S1最高，S2、S3和S4间差异不显著；Ua和Ul活力各处理之间差异均不显著。第一系统与第二系统对应各处理间，PO活力、POD活力、Ua和Ul表现为第二系统高于第一系统，而SOD活力则表现为第一系统高于第二系统。2.3 水质因子的变化图2为试验过程中各处理水质因子的变化情况。从图2可以看出，对于两个系统的8个处理，除10月14日部分处理稍有回升外，水温随季节变化整体呈持续下降趋势。

24、电导率和盐度持续降低，DO%和DO变化情况与水温、电导率和盐度相反，整体呈上升趋势。整个试验期间各处理DO含量均在对虾生长的安全阈值内（3.8 mg·L-1），因此对对虾生长是安全的。然而处理间DO含量随养殖密度增加呈现降低的趋势。氨态氮（TAN）浓度最大值大都出现在9月23日；亚硝态氮（NO2-N）浓度最大值出现在10月7日；硝态氮（NO3-N）浓度最大值出现在9月30日；无机磷（PO4-P）浓度最大值大都出现在10月7日。表明水质因子最大值出现时间依次为TAN、NO3-N、NO2-N和PO4-P，且上述无机离子浓度均在凡纳滨对虾生长的安全阈值内。处理间比较，F3与S3、F4与S4

25、的TAN、NO2-N、NO3-N和PO4-P浓度均高于其它处理。第一系统与第二系统对应处理间在水温、电导率、盐度、DO%、DO、TAN、NO2-N、NO3-N和PO4-P上均不存在显著差异。图1 密度胁迫对凡纳滨对虾非特异性免疫因子的影响Fig. 1 Effects of intensity-stress on non-special immunity factors图2 试验过程中水质因子的变化Fig. 2 The changes of water quality factors during the study3 讨论3.1 密度胁迫与对虾生长的关系关于养殖密度对对虾生长的影响前人做过大量

26、的研究。本研究中，凡纳滨对虾的生长和存活率随养殖密度的增加而降低，这与前人的研究相一致1,2。然而，对于高密度养殖条件下对虾低生长率和高死亡率的原因却存在不同的解释。一种观点认为高密度养殖条件下，养殖池中对虾排泄物和残饵等污染物质增加迅速。污染物质在水体中氧化分解，一方面消耗水体中的溶解氧，降低养殖环境的DO含量；另一方面产生氨氮等毒性物质，从而影响对虾的生长和存活3。然而，Nga等、Piyatiratitivorakul等和Tseng等研究发现，高养殖密度下即使维持良好的水质，对虾的生长率和存活率依然很低，因此，认为影响对虾生长和存活的主要原因不是水质因子，而是密度胁迫4,5,12。本试验设

27、置2个系统，将水质因子（第二系统）和密度胁迫（第一系统）两者的影响分离开来。结果表明，养殖密度相同的第二系统中各处理之间的对虾生长和存活率未表现出显著差异，而第一系统中各处理之间的生长和存活率随养殖密度的增加而降低。说明水质因子不是造成不同密度间对虾生长差异的主要原因，这与Nga、Piyatiratitivorakul等和Tseng等的研究结果一致4,5,12。本试验中，TAN、NO2-N及NO3-N等水质因子均在对虾生长的安全范围内，然而，随着这些无机离子浓度的升高，对虾生长和存活率却呈现出降低的趋势，这应该是养殖密度差异造成的水质因子变化在对虾生长和存活率上的直观表现。3.2 密度胁迫对非

28、特异性免疫因子的影响甲壳类动物的免疫系统以非特异性免疫为主，PO、SOD、POD、Ul和Ua在对异己物质的识别和疾病防御方面起重要作用。对虾血清中的非特异性免疫因子活力被作为健康评价的指标，特别是在高密度养殖环境中，对于增强对疾病的抵抗力发挥着重要作用1315。本试验测定的5个非特异性免疫因子中，有4个因子（PO、POD、Ua和Ul）活力表现为对应处理间第二系统高于第一系统，1个因子（SOD）活力表现为第一系统高于第二系统。由于两系统对应处理间水质因子没有明显差异，而密度胁迫程度却明显不同。因此，认为系统间非特异性免疫因子的差异可能主要是由密度胁迫而不是水质因子引起。关于密度胁迫引起凡纳滨对虾

29、非特异性免疫因子差异的机制，密度胁迫与水质因子是否存在交互作用以及交互作用的程度，还有待于进一步深入探讨。3.3 水质因子与对虾生长的关系本试验中测定的各项水质因子均在对虾生长的安全阈值内。处理间水温、电导率、盐度、DO%和DO含量差异均不显著。TAN、NO2-N、NO3-N和PO4-P浓度受密度胁迫的影响明显，600尾/m3（F3）、900尾/m3（F4）、S3及S4处理的无机离子浓度显著高于其它处理，但其最高浓度均低于对虾生长的安全阈值16,17。因此，造成F3、F4、S3和S4处理对虾生长较慢的原因不应该简单地归咎于TAN和NO2-N等水质因子。至于各项水质因子间的相互作用、作用程度及其

30、它因子可能产生的对对虾生长的影响，还需要进一步的研究。4 结论养殖密度和水质因子在一定程度上都可能影响对虾的生长，但何为主要影响因子，一直存在争议。本试验通过设置2个养殖系统，尽可能的分离养殖密度和水质因子对对虾生长的影响。分析认为，在养殖初期（体长7.6 cm或体重6.1 g），养殖密度150900尾/m3时，造成凡纳滨对虾生长和非特异性免疫因子差异的主要原因是密度胁迫。因此，在凡纳滨对虾工厂化养殖中，应选择适当的养殖密度以降低密度胁迫对对虾生长的影响。References1Martin J L M, Veran Y, Guelorget O, Pham D. Shrimp rearing:

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32、ygen concentration and stocking density on growth performance in Fenneropenaeus chinensis. Journal of Fishery Sciences of China, 2005, 12(6): 751-756. (in Chinese)3Ray W M, Chien Y H. Effects of stocking density and aged sediment on tiger prawn, Penaeus monodon, nursery system. Aquaculture, 1992, 10

33、4: 231-248.4Tseng K F, Su H M, Su M S. Culture of Penaeus monodon in a recirculating system. Aquacultural Engineering, 1998, 17 (2): 138-147.5Piyatiratitivorakul S, Rengpipat S, Viyakarn V, Nitithamayong C, Menasveta P, Mita T, Maruyama M. High efficient closed recirculating tube-system use for Pena

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