Metabolic rates and biochemical compositions of Apostichopus japonicus (Selenka) tissue during periods of inactivity

Estivation, hibernation, and starvation are indispensable inactive states of sea cucumbers Apostichopus japonicus in nature and in culture ponds. Generally, temperature is the principal factor that induces estivation or hibernation in the sea cucumber. The present study provided insight into the physiological adaptations of A. japonicus during the three types of inactivity (hibernation, estivation, and starvation) by measuring the oxygen consumption rates (Vo2) and biochemical compositions under laboratory conditions of low (3°C), normal (17°C) and high (24°C) temperature. The results show that the characteristics of A. japonicus in dormancy (hibernation and estivation) states were quite different from higher animals, such as fishes, amphibians, reptiles, and mammals, but more closely resembled a semi-dormant state. It was observed that the shift in the A. japonicus physiological state from normal to dormancy was a chronic rather than acute process, indicated by the gradual depression of metabolic rate. While metabolic rates declined 44.9% for the estivation group and 71.7% for the hibernation group, relative to initial rates, during the 36 d culture period, metabolic rates were not maintained at constant levels during these states. The metabolic depression processes for sea cucumbers in hibernation and estivation appeared to be a passive and an active metabolic suppression, respectively. In contrast, the metabolic rates (128.90±11.70 μg/g h) of estivating sea cucumbers were notably higher (107.85±6.31 μg/g h) than in starving sea cucumbers at 17°C, which indicated that the dormancy mechanism here, as a physiological inhibition, was not as efficient as in higher animals. Finally, the principle metabolic substrate or energy source of sea cucumbers in hibernation was lipid, whereas in estivation they mainly consumed protein in the early times and both protein and lipid thereafter.     

一株低温降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

从刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘环境中驯化分离筛选到1株低温有机物和氨氮降解菌株DB11。根据其形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为马氏副球菌(Paracoccus marcusii)。经驯化,该菌株以刺参饵料为唯一营养源,低温(15℃)、低接种量(<5×10-3)条件下能同时高效降解饵料中的有机物和氨态氮,5 d时间内对富集培养基中COD和NH4+-N的降解率分别达50%和98%。进一步研究其降解特性表明,菌株生长适温15~30℃,生长适宜pH值为7~10,降解刺参饵料中COD和NH4+-N的最适温度条件为15~20℃、最适pH条件为8.0~8.5;在最适降解条件下、接种量为5×10-3时,对10~20 g/L高质量浓度的刺参饵料液中COD降解效果显著,3 d时间去除率达56.9%~65.7%,对1~20 g/L质量浓度的刺参饵料液中NH4+-N 3 d时间的去除率达91.7%~99.9%。     

一株异养硝化-好氧反硝化地衣芽孢杆菌的脱氮特性及机制研究

分离自对虾养殖池塘的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)MP15具有高效的异养硝化-好氧反硝化性能。为了进一步研究菌株MP15的脱氮特性和脱氮机制,本研究采用氮同位素标记法,对其在氮基础降解液中的脱氮特性和机制进行了深入的研究。研究结果显示:在初始无机氮浓度为42 mg/L的氮基础降解液中,其对NH~+_4-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N的最大去除速率分别为1.03 mg NH~+_4-N/(L·h)、1.74 mg NO~-_2-N/(L·h)和1.02 mg NO~-_3-N/(L·h)。氮代谢过程中羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的酶比活力分别为0.540 6、0.157 8和0.160 9 U/mg。对菌株MP15脱氮过程中的~(15)N同位素示踪结果显示,以NH~+_4-N作为唯一氮源时,仅产生~(15)N_2O;当菌株MP15分别以NO~-_2-N和NO~-_3-N作为唯一氮源时,可同时检测到~(15)N_2O和~(15)N_2。综合上述结果,菌株MP15对无机氮的去除主要包括:同化作用、硝化作用和反硝化作用。其中对NH~+_4-N的硝化途径为:NH~+_4-N→NH_2OH→N_2O;对NO~-_2-N的硝化-反硝化途径为:NO~-_3-N←NO~-_2-N→N_2O/N_2;其对NO~-_3-N的反硝化途径为:NO~-_3-N→NO~-_2-N→N_2O/N_2。     

对虾、青蛤和江蓠混养系统氮磷收支的实验研究

为减少养殖污水中营养盐的排放量,降低对近海水质的污染,采用海水陆基围隔实验法,对凡纳滨对虾(Litope-naeus vannamei)、青蛤(Cyclina sinesis)和菊花心江蓠(Gracilaria lichevoides)不同混养系统的氮(N)、磷(P)收支状况进行了实验研究。结果表明:实验中的单养组投放的饵料占N总输入的75.5%,占P总输入的93.6%,混养组投放的饵料占N总输入的54.7%~64.8%,占P总输入的81.6%~88.7%;在支出项目中,单养组和混养组收获的养殖生物分别占N总输入的25.0%和44.4%~51.5%,占P总收入的11.2%和25.1%~31.8%;底泥沉积N,P为其主要支出项目,单养组和混养组分别占总输入的45.1%和30.0~32.5%,68.3%和50.3%~57.1%,其中混养组N,P的底泥沉积量低于单养组。     

盐度日节律性连续变化对孔石莼生长和生化组成的影响

利用实验生态学的方法,探讨盐度日节律性连续变化对孔石莼(Ulva pertusa)生长和生化组成的影响,旨在查明潮间带大型海藻对盐度日节律性连续变化的适应性.实验共设5个盐度日节律变化处理(30±3,30±6,30±9,30±12和30±15)和1个恒盐(30±0)对照处理.实验结果表明孔石莼能够耐受较大范围的盐度日节律性连续变化,这种变化虽然对孔石莼的生长不利,但是仍然能够使孔石莼的相对生长率保持在12%以上;盐度变化幅度±3～±15与恒盐对照相比明显不利于孔石莼的生长,盐度变化幅度越大,孔石莼生长越缓慢.同恒盐处理相比,盐度日节律连续变化对孔石莼叶绿素含量的影响不明显,但叶绿素a和叶绿素b含量都有随着盐度变化幅度的增大而逐渐减少的趋势.盐度日节律性连续变化使孔石莼蛋白质和可溶性糖的相对含量显著增加(P＜0.05),随着盐度变化幅度的增大,蛋白质和可溶性糖增加的趋势越明显,并且在盐度日节律性连续变化下,蛋白质增加的速度比可溶性糖增加的速度要快.同时,游离脯氨酸的相对含量随着盐度变化幅度的增加而增加,但是在缓和的盐度日节律性连续变化下(30±3)孔石莼游离脯氨酸的含量却显著小于恒盐对照组(P＜0.05).盐度日节律性连续变化同恒定盐度相比,虽不利于孔石莼的生长,却促进了孔石莼生化产物的合成,是海藻干露时品质得以提高的原因之一.     

不同环境因子和碳氮源对短小芽孢杆菌BP-171无机氮降解特性的影响

本文研究了不同环境因子和碳氮源对分离自海水养殖环境的一株短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus,编号BP-171)无机氮降解特性的影响。环境因子设置了C∶N(质量比)、盐度和pH三种,碳源设为乙酸钠、丁二酸钠、柠檬酸钠、蔗糖、乳糖和葡萄糖,氮源设置为氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮及三者混合氮源(1∶1∶1)。研究表明,在温度28℃下,菌株BP-171在碳源为葡萄糖、C/N=18、盐度20~40和pH=7.0~8.0条件下对降解液中无机氮有较好的去除作用。在上述脱氮条件下,进一步研究3种单一氮源和1种混合氮源对菌株BP-171无机氮降解特性的影响。研究表明,当氮源为单一的氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮时,5天后培养液中氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮的去除率最高可分别达74.49%、53.61%和83.39%,总氮则分别降低了2.91%、23.89%和30.98%;在以三者混合作为氮源时,降解液中氨态氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮的最高去除率分别为97.89%、78.73%和46.57%,总氮则降低了15.14%。不同条件下培养液中不同形态氮含量的变化情况表明,菌株BP-171对无机氮的转化和去除包括菌体细胞的同化作用、异养硝化作用和好氧反硝化作用等生物学过程,不同条件下具体机制有所差异。     

氨氮慢性胁迫对刺参免疫酶活性及热休克蛋白表达的影响

以初始体重为(50.50±1.67)g左右的刺参(Apostichopus Japonicus Selenka)为研究对象,研究了不同氨氮浓度对刺参体壁和体腔液中酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及HSP70表达的影响。20d慢性毒性实验研究结果表明:(1)刺参体壁和体腔液ACP、AKP活性在0.51和2.04mg/L氨氮浓度下表现出先上升后降低的趋势,而在5.09、10.19和50.93mg/L下,则表现出降低的趋势;(2)不同浓度氨氮胁迫下,刺参体壁CAT活性均呈现降低趋势,且与氨氮浓度呈现显著的负相关性(P<0.05),而刺参体腔液CAT活性在0.51、5.09、10.19和50.93mg/L浓度下则均随取样时间而降低;(3)在氨氮浓度0.51～5.09mg/L时,刺参体壁和体腔液SOD活性均表现出不同程度的先增高后降低的趋势,而在高浓度下则与氮氮浓度显著负相关;(4)在氨氮胁迫下,刺参体壁、呼吸树、肠道和体腔液中HSP70表达量迅速升高,氨氮胁迫第5天时检测到达到最高;随后各组织HSP70的表达量缓慢降低,但在氨氮胁迫第20天时,各组织HSP70的表达量仍显著高于氨氮胁迫前的水平(P<0.05)。各组织中HSP70最高表达量与氨氮浓度呈现明显的正相关性。综合本研究结果可以看出,随着氨氮胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长,刺参免疫酶活性趋于降低,同时机体清除自由基的能力下降,机体非特异性免疫防御系统遭到损伤。而HSP70表达量维持在较高水平,可能对于增强机体的抗逆性具有重要的作用。     

棘皮动物呼吸代谢研究进展

呼吸代谢是动物进行能量代谢的基本生理活动,动物所摄取的能量大部分都消耗在维持其生命活动的新陈代谢中,研究动物呼吸代谢可了解动物的生理状况及对外界环境条件的适应能力。目前有关鱼类、甲壳类和贝类等呼吸代谢的影响因素的研究国内外已有很多报道。棘皮动物作为海洋底层生物,对海洋生态系统结构和功能的维护具有非常重要的作用,因而对其呼吸生理生态的研究也越来越受到关注。本文就影响棘皮动物呼吸代谢的生物因素和非生物因素进行综合评述。     

限定食物资源下密度对刺参个体生长的影响

实验研究限定食物资源下密度对刺参生长的影响。实验共设6个处理,密度梯度为2、4、8、12、16、20头/40L,分别记为D2、D4、D8、D12、D16和D20,每个处理设4个重复。实验结果显示:随着养殖密度的增大刺参个体生长变异随之增大,特定生长率显著降低(P<0.05)。同时,刺参的摄食率、食物转化率、摄食能用于生长的比例(G/C)、体壁中的粗蛋白含量和能量含量均随密度增大呈下降趋势。40d后,D8组大个体刺参的生物量最大,以此为基准继续养殖,D12,D16、D20、D4组达到基准生物量的时间依次延长,分别为45、54、58、61d。实验结束时,D8组大个体刺参的生物量最大,D16和D20组大个体刺参的生物量低于初始生物量。因此,在食物资源有限的条件下,放养密度过高会降低刺参的平均生长率,增大个体生长差异,使刺参达到商品规格的时间延长,甚至会降低单位面积产量;放养密度过低可有效促进刺参生长,降低个体生长差异,但其单位面积产量(生物量)较低。     

碱度长期胁迫对花鲈肾组织转录组的影响

为了解花鲈(Lateolabrax maculatus)的耐碱机制,本研究探讨了碱度长期胁迫对花鲈肾组织转录组的影响。研究设计了3个碳酸盐碱度梯度(0、15和30 mmol/L),基于Illumina Novaseq 6000高通量测序平台进行了花鲈肾组织转录组测序并进行了生物信息学分析。研究表明,con组(0 mmol/L)、AW15组(15 mmol/L)和AW30组(30 mmol/L)分别获得了163 197 546、145 296 406和141 892 236条Clean reads。与con组相比,AW15组和AW30组分别有142和3 103个差异表达基因上调,104和2 235个差异表达基因下调。随机选取9条差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序一致,表明本研究中RNA-seq结果具有较高的可靠性。GO富集分析发现,差异基因显著富集在气体运输、GTP酶活性的正调控和水解酶活性的正调控等方面;KEGG通路富集分析表明,差异基因显著富集在细胞周期、DNA复制和癌症中的蛋白多糖等方面。本研究发现了49个持续变化基因(fyn、ceacam和acsl等),这些...