多因子對墨吉明對蝦氮磷代謝的影響

孫成波，馮英杰，王 剛，陳兆明，楊世平，王成桂

(廣東海洋大學水產學院,廣東湛江 524025)

多因子對墨吉明對蝦氮磷代謝的影響

孫成波，馮英杰，王 剛，陳兆明，楊世平，王成桂

(廣東海洋大學水產學院,廣東湛江 524025)

對不同條件下的墨吉明對蝦氮磷代謝進行了相關實驗。實驗結果表明:溫度、體質量、鹽度、pH、攝食狀態和光照條件都對墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮和氨氮代謝影響顯著。在20～30℃范圍內,隨溫度升高,墨吉明對蝦磷、亞硝酸氮、氨氮代謝率均顯著升高;硝酸氮代謝率在25℃條件下最大;磷、亞硝酸氮、硝酸氮代謝率隨體質量增加而減慢,氨氮代謝加快;鹽度在10～30范圍內,隨鹽度升高,磷、亞硝酸氮代謝率提高,硝酸氮、氨氮代謝率下降;pH在7.5～9.0范圍內,隨pH值升高,磷代謝水平明顯下降,氨氮代謝率顯著升高,亞硝酸氮代謝率在pH 8.5時出現最大值(0.451±0.039)μg/(g·h）;硝酸氮代謝率在pH 8.0時有最小值(1.364±0.028)μg/(g·h）;飽食狀態下墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率相對于饑餓組分別提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%;正常光照條件下墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率相對于遮光組分別提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%。

墨吉明對蝦;溫度;鹽度;pH;攝食;光照

墨吉明對蝦Penaeusmerguiensis俗稱香蕉蝦,分布廣泛,主要在東南亞和澳大利亞地區養殖[1],是印度、巴基斯坦等地的重要經濟品種[2-3],因生長速度較慢,而未受到養殖者的重視[4]。近年南美白對蝦病害愈演愈烈,新品種的研究與選育已經成為對蝦養殖業健康發展的必然趨勢。其中墨吉明對蝦養殖已引起了對蝦養殖業重視,然而,墨吉明對蝦適合在何種溫度、鹽度等條件下養殖,尚缺乏理論指導,這就可能限制墨吉明對蝦健康養殖的大面積推廣,所以有必要在墨吉明對蝦生物能量學和營養生理學方面進行足夠的研究,降低養殖風險。本實驗研究了不同溫度、鹽度、pH、光照條件、攝食狀態等條件對墨吉明對蝦氮、磷代謝的影響,以進一步了解其生理生態學,為墨吉明對蝦健康養殖提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在廣東海洋大學無脊椎動物工程中心完成。健康墨吉明對蝦取自廣東海洋大學東海島海洋生物研究基地。對蝦在實驗設計的溫度、鹽度、pH條件下暫養1周,實驗前禁食2 d。實驗海水取自東海島海洋生物研究基地沙濾海水。

1.2 實驗方法

1.2.1 溫度和體質量對氮磷釋放率的影響

實驗在10 L小桶中進行,每個小桶放3尾蝦、2 L海水,實驗設20℃、25℃和30℃等3個溫度梯度, 2個體質量梯度,各溫度條件下設置3個平行組。采用恒溫電熱棒控制水體溫度,實驗鹽度24、pH為8.4。實驗于白天進行,分別于實驗開始第0 h和第6 h測定水體無機磷、亞硝酸氮、硝酸氮和氨氮的含量。

1.2.2 鹽度對氮磷釋放率的影響

實驗在10 L小桶中進行,每個小桶放3尾蝦、2 L海水,實驗設置10、15、20、25、30等5個鹽度梯度,每個鹽度梯度設置3個平行組。各鹽度養殖水用蒸餾水、海鹽和海水調配而成。實驗水溫29℃、pH 8.4,于白天進行,持續6 h。對蝦平均質量(7.732±0.042)g。

1.2.3 pH對氮磷釋放率的影響

實驗在10 L小桶中進行,每個小桶放3尾蝦、2 L海水,實驗設置7.5、8.0、8.5、9.0等4個pH梯度,每個pH梯度設置3個平行組。用Na2CO3、NaHCO3和鹽酸調配不同pH值海水。實驗于白天進行,持續6 h。實驗海水鹽度24、溫度29℃,對蝦平均質量(8.729±0.122)g。

1.2.4 攝食狀態對氮磷釋放率的影響

實驗在10 L小桶中進行,每個小桶放3尾蝦、2 L海水,實驗設置攝食組與饑餓組,每個處理組3個平行。攝食組實驗開始前投喂配合飼料,停止攝食后開始實驗。饑餓組不進行任何投喂處理。實驗持續6 h,水溫29℃、鹽度24、pH 8.4,蝦體平均質量(8.14±0.72)g。

1.2.5 光照條件對氮磷釋放率的影響

實驗在10 L小桶中進行,每個小桶放3尾蝦、2 L海水,實驗設置光照組與無光組,每個處理組設3個平行。光照組實驗在自然光照強度下進行,遮光組置于遮陽網下進行。實驗持續6 h,水溫30℃、鹽度24、pH 8.4,蝦體平均質量(12.621±0.055)g。

1.3 理化因子測定

2 實驗結果

2.1 溫度和體質量對氮磷代謝的影響

從實驗結果可知,溫度和體質量對氮磷代謝產生一定的影響。隨溫度升高,墨吉明對蝦磷、亞硝酸氮、氨氮代謝率均顯著升高;硝酸氮代謝率則隨溫度先升后降,25℃條件下出現最大值。經方差分析,溫度對墨吉明對蝦氮磷代謝影響極顯著(P＜0.01)。

墨吉明對蝦磷、亞硝酸氮、硝酸氮代謝率隨體質量增加而減慢,而氨氮代謝加快。經方差分析,體質量對墨吉明對蝦氮磷代謝影響極顯著(P＜0.01),見表1。

表1 不同溫度條件下不同體質量墨吉明對蝦氮磷代謝變化Tab.1 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different temperature and differentweight

2.2 鹽度對氮磷代謝的影響

墨吉明對蝦隨環境鹽度的升高,磷、亞硝酸氮代謝率提高,鹽度30時達到最大值;硝酸氮、氨氮代謝率下降,鹽度30時達到最小值。經方差分析,鹽度對墨吉明對蝦氮磷代謝影響極顯著(P＜0.01),見表2。

表2 不同鹽度條件下墨吉明對蝦氮磷代謝變化Tab.2 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different salinity

2.3 pH對氮磷代謝的影響

隨pH升高,墨吉明對蝦磷代謝水平明顯下降,pH 9.0時降到最小值;氨氮代謝率顯著升高,pH 9.0時達到最大值(5.334±0.161)μg/(g·h）;亞硝酸氮代謝率先升高又下降,pH 8.5時出現最大值(0.451±0.039)μg/ (g·h）;硝酸氮代謝率在pH 8.0時有最小值(1.364±0.028)μg/(g·h）隨后呈上升趨勢。經方差分析,pH對墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮影響顯著(P＜0.05),見表3。

表3 不同pH條件下墨吉明對蝦氮磷代謝變化Tab.3 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different pH

2.4 攝食狀態對氮磷代謝的影響

攝食狀態對墨吉明對蝦氮磷代謝有明顯影響。飽食狀態下墨吉明對蝦硝酸氮、亞硝酸氮釋放率都極顯著大于饑餓組(P＜0.01),氨氮代謝率顯著大于饑餓組(P＜0.05),磷代謝率與饑餓組差異不明顯(P＞0.05)。飽食狀態下墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率分別提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%,見表4。

表4 不同攝食狀態下墨吉明對蝦氮磷代謝變化Tab.4 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different state of ingestion

2.5 光照條件對氮磷代謝的影響

光照條件對墨吉明對蝦氮磷釋放率有明顯影響。正常光照條件下墨吉明對蝦氨氮釋放率極顯著大于遮光組(P＜0.01),亞硝酸氮顯著大于遮光組(P＜0.05),磷、硝酸氮代謝率與遮光組差異不顯著(P＞0.05)。正常光照條件下墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率分別提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%,見表5。

表5 不同光照條件下墨吉明對蝦氮磷代謝變化Tab.5 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different light intensity

3 討論

3.1 溫度和體質量對氮磷代謝的影響

環境溫度是對蝦生長的重要影響因子。墨吉明對蝦是淺海暖水性種類,最適生長水溫25～30℃,水溫低于20℃或高于35℃都對墨吉明對蝦生長產生不利影響[7]。本研究中隨著養殖溫度的升高墨吉明對蝦磷、亞硝酸氮、氨氮代謝率顯著升高,說明溫度顯著影響墨吉明對蝦代謝機能,在實驗設定的溫度范圍內,墨吉明對蝦隨溫度的升高代謝能力增強,這與其他學者研究結果相似[8-10]。隨機體體質量增加,磷、亞硝酸氮、硝酸氮代謝速度下降,這可能與機體的氮磷利用效率有關。氨氮代謝速度隨體質量增加而加快,這與克氏原鰲蝦Procambarus clarkii[9]、羅氏沼蝦Macrobrachium rosenbergii[11]等隨體質量增加排氨率下降的結果不符,其原因有待進一步研究。

3.2 鹽度對氮磷代謝的影響

不同鹽度條件下,甲殼動物用于調節滲透壓的能量分配是不同的[12]。鹽度變化顯著影響蝦蟹類能量代謝,孔祥會等[13]認為,甲殼動物與環境存在滲透壓時,將通過鰓部鈉離子泵的不斷活動來平衡滲透壓。PANIKKAR[14]研究發現,蝦類通過高鹽條件下排出體內鹽分和低鹽條件下排出多余水分兩種途徑來進行滲透壓調節。吳凱等[15]研究認為急性鹽度變化對凡納濱對蝦Litopenaeus vannamei仔蝦耗氧率存在顯著影響,對氨氮排泄率影響不大。VERSLYCKE等[16]也研究了鹽度對糠蝦Neomysis integer能量代謝的影響。本實驗中,墨吉明對蝦隨環境鹽度的升高,磷、亞硝酸氮代謝率明顯提高,這與墨吉明對蝦最適生長鹽度在10～20范圍內有關,鹽度偏離等滲點機體耗能增加,代謝增強。按照滲透調節原理,蝦蟹類在等滲點時滲透壓力最小,代謝率最低,耗能最少。氨氮排泄率隨鹽度降低而升高,這與低鹽條件下遠海梭子蟹Portunus pelagicus[17]、圣保羅對蝦Farfantepenaeus paulensis[18]和白對蝦Penaeus setiferus[19]氨氮代謝率在低鹽環境中顯著升高的研究結果一致。這可能是由于水產動物對糖類利用率較低,主要靠蛋白質脫氨基作用代謝供能[20],當外界鹽度降低時,水生動物會增加尿液的排量,同時啟動鰓部上皮具有維持體內Na+穩定功能的Na+/NH4+交換系統,調節滲透壓[21]。也有研究認為,是外部滲透壓降低,組織中游離氨基酸濃度降低[22-23],機體氨基酸代謝速度加快導致排氨率升高[24]。

3.3 pH對氮磷代謝的影響

pH是重要的生理生化指標,對蝦養殖過程中pH過高或過低都會直接或間接引起機體的不良反應。KNUTZEN[25]報道鹽度35的海水pH在7.8～8.2,而河口等地的pH會驟降至6.9～7.8[26],不適宜的酸堿度會對養殖對象造成損傷甚至死亡。CHIZINSKI等[27]認為pH水平直接影響到水生動物的正常生長和新陳代謝,pH水平對甲殼動物的離子調節和酸堿平衡具有重要意義[28]。林小濤等[29]報道了pH高于或低于某一范圍時會影響甲殼動物耗氧率;賴曉芳等[30]報道了當pH為7.8～8.7時,酸堿度對脊尾白蝦Exopalaemon carinicauda的氨氮排泄和磷排泄量影響較小,當pH偏離時,氨氮排泄和磷排泄出現顯著差異。本研究中隨pH升高磷代謝水平明顯下降,亞硝酸氮、硝酸氮分別在pH8.5、8.0時有最大和最小值,這與孫成波等[31]研究結果一致。而氨氮代謝率隨pH升高而增加,這與孫成波、賴曉芳等研究結果不符,這可能由研究對象不同導致。

3.4 攝食狀態對氮磷代謝的影響

攝食是機體為維持正常生命活動的能量需要所進行的取食行為。有研究表明[32],水生動物攝食后氨氮排泄量會明顯上升。這是特殊動力作用的結果,也稱體增熱。不同的蛋白質來源也會引起氨氮排泄量的變化,NELSON[33]研究表明攝食顫蚓組脊腹褐蝦Crangon affinis氨排泄量顯著高于攝食蝦粉和魚粉組。本研究中,攝食組墨吉明對蝦氮磷代謝都明顯提高,磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率分別提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%。溫小波等[9]研究認為克氏原鰲蝦攝食配合飼料和水蚯蚓后,氨氮排泄率比饑餓狀態下分別增加了142.37%和204.33%;REGNAULT[34]研究表明,褐蝦在饑餓狀態下氨氮排泄量下降25%,耗氧量下降10%,均與本實驗研究結果一致。

3.5 光照條件對氮磷代謝的影響

光照是水產經濟動物重要環境因子之一[35]。王芳等[36]研究認為光照周期能夠影響中國對蝦Penaees chinensis用在蛻皮上的能量分配,但對其生長未產生顯著影響;張勝負等[37]報道了適宜的光照條件可以提高蝦蟹類幼體攝食率,促進生長變態的作用;林小濤等[38]研究表明光照時間可以改變羅氏沼蝦能量分配,延長光照時間有助于提高羅氏沼蝦生長效率。本研究中自然光照組墨吉明對蝦磷、硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮代謝率明顯高于遮光組,相對遮光組分別提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%。王牽等[31]研究表明饑餓條件下牙鲆Paralichthys olivaceus氨氮、活性磷排泄水平在上午相對活躍,傍晚氮磷排泄量降低,與本實驗結果相似。這可能由于在是適宜的光照條件下,機體活動活躍,使身體貯存能量的消耗速度增加,導致氮磷排放加快。

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Effects of Several Factors on Nitrogen and Phosphorus M etabolism in Penaeusmerguiensis

SUN Cheng-bo，FENG Ying-jie，WANG Gang，et al
（Fisheries College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，China）

The experiment determined the metabolic rates of nitrogen and phosphorus on Penaeus merguiensis under different conditions.The results show that temperature，weight，salinity，pH，feeding and light can effectmetabolic rates of nitrogen and phosphorus of P.merguiensis.In the range of 20-30℃，as the temperature rose，the metabolic rates of phosphorus，ammonia and nitrite nitrogen increased，nitrate nitrogen reached the maximum when temperatuer was 25℃.The metabolic rates of phosphorus，nitrite nitrogen decreased，and ammonia decreased，as the weight of P.merguiensis increased.In the range of 10-30，as the salinity increased，themetabolic rates of phosphorus and nitrite nitrogen increased，themetabolic rates of ammonia and nitrate nitrogen decreased.As the pH rose，the metabolic rates of phosphorus significantly decreased，and ammonia decreased，when pH was 8.5，the metabolic rates of nitrite nitrogen reached maximum（0.451±0.039）μg/(g·h），when pH was 8.0，themetabolic rates of nitrate nitrogen reachedminimum（1.364±0.028）μg/(g·h）.Themetabolic rates of phosphorus，nitrate nitrogen，nitrite nitrogen and ammonia increased 33.85%，68.07%，233.81%，72.22%in the condition of feeding formula foodstuff.The metabolic rates of phosphorus，nitrate nitrogen，nitrite nitrogen and ammonia increased 130.79%，37.58%，120.23%，103.93%in the condition of sunshine.

Penaeusmerguiensis；temperature；salinity；pH；feeding；light

Q493.8

A

1008-830X（2014）05-0394-06

2014-06-30

科技部星火計劃重點項目(2010GA800008)

孫成波(1970-),男,江蘇贛榆人,博士,教授,研究方向:對蝦健康養殖與病害防治.E-mail：scb248@126.com。