不同底质环境对方斑东风螺稚螺生长、壳色及抗氧化性能的影响.pdf

DOI:10.12131/20230028文章编号：2095 0780（2023）05 0066 09不同底质环境对方斑东风螺稚螺生长、壳色及抗氧化性能的影响梁 晶1，於 锋1,2，刘子岭1，臧 战1，VASQUEZHebert Ely1,2，唐贤明3，邢诒炫3，郑 兴1,2，顾志峰1,21.海南大学 海洋学院，海南 海口 5702282.海南大学 三亚南繁研究院，海南 三亚 5720003.海南省海洋与渔业科学院，海南 海口 571126NH+4摘要：为优化方斑东风螺(Babylonia areolata)健康养殖技术，比较分析了方斑东风螺稚螺在5种底质环境下(河砂、棕色陶粒、黑色陶粒、黄色陶粒、白色陶粒)的生长、壳色及抗氧化性能差异。结果表明，河砂组中底质氨氮(-N)质量浓度为(0.3820.010)mgL1，显著高于其他实验组(P0.05)；棕色陶粒组的成活率最高(62.002.00)%，显著高于河砂(56.001.00)%、黄色陶粒(48.002.00)%和白色陶粒(42.503.00)%组(P0.05)；河砂组和棕色陶粒组的壳高、壳宽、体质量显著高于黑色、黄色、白色陶粒组(P0.05)。实验结束时，棕色陶粒组的壳色更艳丽，其壳色的明度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)皆显著高于其他实验组(P0.05)。棕色陶粒组总抗氧化能力显著高于其他实验组，而过氧化氢酶活性和丙二醛质量摩尔浓度分别为(12.6140.378)Umg1和(1.1790.001)nmolmg1，均低于其他实验组。综上所述，底质环境会显著影响方斑东风螺稚螺的生长、壳色和抗氧化性能，其中棕色陶粒较适合方斑东风螺稚螺的养殖，在生产中可以选用棕色陶粒替代河砂作为底质。关键词：方斑东风螺；稚螺；底质；壳色；抗氧化能力中图分类号：S 968.3文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Effects of different substrate environments on growth,shell color andantioxidant capacity of Babylonia areolata juvenilesLIANG Jing1,YU Feng1,2,LIU Ziling1,ZANG Zhan1,VASQUEZ Hebert Ely1,2,TANG Xianming3,XING Yixuan3,ZHENG Xing1,2,GU Zhifeng1,21.Ocean College,Hainan University,Haikou 570228,China2.Sanya Nanfan Research Institute,Hainan University,Sanya 57200,China3.Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences,Haikou 571126,ChinaAbstract:To optimize the healthy culture technology of Babylonia areolata,we compared and analyzed its growth,shell colorand antioxidant properties under five substrate environments(River sand,brown ceramsite,black ceramsite,yellow ceramsite,white ceramsite).The results indicat that the ammonia nitrogen content in the river sand group(0.3820.010)mgL1 was sig-nificantly higher than that in the other groups(P0.05).The highest survival rate was observed in brown ceramide group(62.002.00)%,which was significantly higher than that of river sand group (56.001.00)%,yellow ceramides group第 19 卷第 5 期南 方 水 产 科 学Vol.19，No.52023 年 10 月South China Fisheries ScienceOct.，2023收稿日期：2023-02-27；修回日期：2023-05-20基金项目：海南省自然科学青年基金(320QN207)；海南省院士创新平台建设项目(HD-YSZX-202011)；海南省重点研发计划项目(ZDYF2021XDNY277)；海南大学科研启动基金 KYQD(ZR)20061,KYQD(ZR)-22050作者简介：梁晶(1997)，女，硕士研究生，研究方向为水产动物健康养殖。E-mail:通信作者：郑兴(1990)，男，讲师，博士，研究方向为水产动物遗传育种。E-mail:zhengxing_顾志峰(1975)，男，教授，博士，研究方向为水产动物健康养殖。E-mail:(48.002.00)%and white ceramides group(42.503.00)%(P0.05).The shell height,shell width and body mass in riversand group were significantly higher than those in black,yellow and white ceramides groups(P0.05).At the end of the experi-ment,the values of lightness,redness and yellowness of shell color in brown ceramide group were significantly higher than thosein the other groups(P0.05).The total antioxidant capacity(T-AOC)in brown ceramide group was significantly higher thanthat in the other groups(P7.0 mgL1，每个处理组养殖水体的面积为 0.48 m2，流速为 70 Lh1。每天早上(8:00)投喂剪碎的新鲜牡蛎肉，日投喂量为体质量的 25%，每天投喂 1 次。1.3 样品的采集与处理1.3.1动物组织样品处理实验结束时，从每个处理组 3 个重复中各取15 粒螺，称量后去壳取完整软体组织，混合后按质量(g)体积(mL)为 19 加入生理盐水，机械匀浆，3 000 rmin1离心 10 min，取上清液于80 冰箱储藏，用于后续抗氧化酶活性测定。1.3.2底质样品处理实验结束时，在每个处理组 3 个重复中各称取新鲜底质 10 g(精确至 0.1 g)，混合后放入三角瓶中，加入 100 mL 2 mol L1氯化钾(KCl)溶液，放入摇床常温下振荡 30 min，立即过滤至水样瓶中用于底质氨氮(NH4+-N)含量的测定。每组 3 个重复中各称取新鲜底质 10 g，混合后放入三角瓶中，加入 0.1 g 硫酸钙(CaSO4)和 50 mL 水，放入摇床常温下振荡 10 min，静置 5 min 后，上清液过滤用于底砂亚硝酸盐(NO2-N)含量的测定。1.4 检测指标与计算1.4.1底质指标的检测对底质样品进行 NH4+-N 和 NO2-N 含量分析(SmartChem-140 化学分析仪)。NH4+-N 和 NO2-N的测定分别采用靛酚蓝法和重氮耦合法。1.4.2生长指标及成活率实验结束后，每个处理组的 3 个重复各随机挑选 30 粒螺用于生长指标的测定。使用游标卡尺对样品进行壳高(SH)和壳宽(SW)的测量(图 1)，用分析天平进行体质量的称量。成活率按下列公式计算：Rs=Nt/N1100%(1)式中：Rs为成活率(%)；N1和 Nt分别为实验开始时和结束后的成活个数。1.4.3外壳颜色指标检测实验结束后，在每个处理组 3 个重复中各挑选 30 粒螺进行拍照，用于后期壳色分析。壳色测定采用图片分析法17，在摄影箱(22 cm22 cm22 cm)上方 8 cm 处对稚螺进行拍摄，随后采用Adobe Photoshop CS3 软件测量不同实验组稚螺整个壳部的 CIE(1976)-Lab 表色系参数。颜色参数换算公式如下：L=(L/255)100(2)a=(240a/255)120(3)b=(240b/255)120(4)式中：L、a、b 是通过 Adobe Photoshop CS3 软件获得的图片颜色参数直接数值。L*代表明度；a*表示红度，表示从绿到红的变化，数值介于120120；b*代表黄度，表示从蓝到黄的变化，数值介于120120。1.4.4组织抗氧化能力及膜脂过氧化物含量的检测采用南京建成生物科技有限公司的生化试剂盒进行总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的测定，操作方法严格按照说明书进行。1.5 数据处理 x实验数据均以“平均值标准差(s)”表示，所有数据采用 DPS 14.5 软件进行数据处理，采用单因素方差分析(One-way ANOVA)对各实验组进行显著性检验,利用 Turkey 法进行多重比较，以0.05 为显著性阈值。2 结果 2.1 不同底质的氨氮和亚硝酸盐含量分析实验结束后，不同底质下的 NH4+-N 和 NO2-N质量浓度存在差异(图 2)。黄色和白色陶粒组的NH4+-N、NO2-N 质量浓度分别为(0.2340.008)、(0.0290.000)mgL1和(0.2250.014)、(0.029壳宽 SW壳高 SH图1 方斑东风螺外壳形态指标测量模式图Fig.1 Measurement of shell morphology indicators ofjuvenile B.areolata68南 方 水 产 科 学第 19 卷0.001)mgL1，均显著低于其他实验组(P0.05)；河砂组中 NH4+-N 质量浓度最高(0.3820.010)mgL1，显著高于 4 种颜色的陶粒组(P0.05)。2.2 不同底质环境下的成活率不同底质环境显著影响方斑东风螺稚螺的成活率(图 3，P0.05)。黄色和白色陶粒组稚螺的成活率显著低于河砂组、棕色和黑色陶粒组(P0.05)，而棕色和黑色陶粒组稚螺的成活率显著高于河砂组(P0.05)。实验结束时，棕色陶粒组的成活率最高(62.002.00)%，白色陶粒组最低(42.503.00)%，且各实验组的成活率均小于 65%。2.3 不同底质环境下的生长情况随着养殖时间的推移，养殖在不同底质环境中的稚螺在壳高、壳宽、体质量等生长指标上表现出差异(图 4)。实验结束时，河砂组稚螺的壳高、壳宽、体质量分别为(14.220.03)mm、(9.370.04)mm、(0.5410.022)g，显著高于黑色、黄色和白色陶粒组(P0.05)；白色陶粒组稚螺平均体质量最小，仅(0.4270.024)g。2.4 不同底质环境下的壳色分析不同底质环境会显著影响方斑东风螺稚螺的壳色(图 5)。各实验组稚螺壳的 L*、a*和 b*具有一致的规律性；棕色陶粒组的 L*、a*、b*最高，分别为45.860.11、7.380.12、26.530.01，显著高于其他组(P0.05)；黑色陶粒组方斑东风螺的 L*、a*、b*次之，分别为 43.670.32、7.090.06、24.350.32，显著高于河砂组、黄色和白色陶粒组(P0.05)。2.5 抗氧化酶活性和膜脂过氧化物含量分析不同底质环境下稚螺抗氧化酶活性和膜脂过氧化物含量见图 6。各组间稚螺的总抗氧能力存在显著性差异(图 6-a，P黑色陶粒组(0.2460.004)mmolg1河砂组(0.2200.007)mmolg1黄色陶粒组(0.1680.004)mmolg1白色陶粒组(0.1410.002)mmolg1。对 CAT 活性的影响见图 6-b，白色陶粒组稚螺的 CAT 活性为(30.8640.623)Umg1，显著高于其ABBCC0.2000.3000.4000.500氨氮质量浓度Mass concentration of NH4+-N/(mgL1)底质类型 Substrate type(a)河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramideAABBCC0.0100.0200.0300.0400.050亚硝酸盐质量浓度Mass concentration of NO2-N/(mgL1)底质类型 Substrate type(b)河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramide图2 不同底质中氨氮和亚硝酸盐质量浓度注：不同字母代表不同养殖底质各实验组之间存在显著性差异(P0.05)，下同。Fig.2 Mass concentrations of NH4+-N and NO2-N in different substrate groupsNote:Different letters indicate significant differences among different groups(P0.05).The same below.20406080成活率 Survival rate/%底质类型 Substrate type河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramide图3 不同底质养殖的方斑东风螺稚螺成活率Fig.3 Survival rate of juvenile B.areolata indifferent substrate groups第 5 期梁 晶等:不同底质环境对方斑东风螺稚螺生长、壳色及抗氧化性能的影响69他实验组；黄色陶粒组次之，显著高于另外 3 组；棕色陶粒组稚螺的 CAT 活性最低(12.6140.378)Umg1，显著低于其他组(P0.05)。黄色和白色陶粒组稚螺的 SOD 活性显著高于其他实验组(P0.05)，其中河砂组的 SOD 活性最低(7.0080.817)Umg1，图 6-c。方斑东风螺稚螺膜脂过氧化物含量受底质环境影响显著(图 6-d)，黄色和白色陶粒组稚螺MDA 质量摩尔浓度分别为(1.5390.045)和(1.5800.015)nmolmg1，显著高于其他 3 组(P0.05)。3 讨论 3.1 底质对养殖环境的影响在养殖过程中，底质不仅是底栖贝类的栖息场所，还承担了大部分营养物质和有机物的沉积。饵料残渣、排泄物以及动物尸体倾向于在底部聚集。当沉积物超出了底质自身的承载量，这些有毒物质会被释放到养殖水体中，间接对养殖动物造成影响24。在水体中，NH4+-N 以 NH4+和 NH3的形式存在，NH3可直接进入细胞膜，破坏膜结构、影响蛋白质代谢，甚至造成 DNA 损伤25。在养殖水体和底质中，NH4+-N 与 NO2-N 是微生物利用含氮有机物进行硝化作用过程中产生的重要中间产物，其含量可作为判断养殖环境好坏的重要指标26。本研究发现，不同底质环境中 NH4+-N 和 NO2-N 的含量存在差异，河砂组中 NH4+-N 含量高，陶粒组中NH4+-N 含量低。这可能与陶粒多孔、比表面积大的结构有关27，有利于硝化细菌的繁殖，且陶粒间空隙较大有利于底质中的水体流动、物质交换。AABBBB0.300.400.500.600.70体质量 Body mass/g底质类型 Substrate type河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramideAABBBB3.006.009.0012.00壳宽 Shell width/mmAABBCCC5.0010.0015.0020.00壳高 Shell height/mm图4 不同底质养殖的方斑东风螺稚螺生长差异Fig.4 Growth differences of juvenile B.areolata in differentsubstrate groupsCABCC3.006.009.0012.00红度 a*RednessCABCC020.0040.0060.00明度 L*LightnessCABCC0黄度 b*Yellowness底质类型 Substrate type河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramide10.0020.0030.0040.00图5 不同底质养殖的方斑东风螺稚螺贝壳的明度、红度和黄度Fig.5 Lightness,redness and yellowness of juvenile B.areo-lata in different substrate groups70南 方 水 产 科 学第 19 卷已有研究表明，陶粒能有效去除 NH4+-N，去除率高达 80%28。本实验棕色陶粒组的 NO2-N 含量与河砂组无显著性差异，黄色和白色陶粒组 NH4+-N含量较低，这可能与底质颜色影响养殖生物有关。在黄色和白色陶粒环境下，浅色或更透亮的环境使稚螺受到较强的环境胁迫，摄食减少，排泄量降低，从而导致 NH4+-N 含量低。且在实验后期黄色和白色陶粒组稚螺成活个数较少，通过流水可以充分地将残饵与粪便排出养殖系统。Abed 和 Zeng29研究表明深色背景能够明显促进生物摄食，减轻生理压力，而浅色背景下(白色)锯缘青蟹(Scylla ser-rata)的成活率最低。3.2 底质对方斑东风螺存活与生长的影响方斑东风螺具有潜埋习性，对底质类型有一定要求，且长时间生活在底质中，受底质环境的影响久。而底质作为一种外界环境，与温度、盐度、溶解氧共同影响着水生生物的生长发育、基因表达、能量积累、物质代谢等各个方面，甚至威胁其生存30-32。一般而言，生物长期接受某种(类)不适刺激会导致其消耗大量能量用于抵御外界胁迫、维持内稳态和机体组织损伤修复，进而影响其生长33-34。在水产动物养殖过程中，为其提供适宜的栖息环境，有利于减少其因不适刺激而引起的能量消耗，从而促进其健康生长。本研究发现，不合适的底质不仅会加速方斑东风螺稚螺的死亡速率，同时也会降低存活个体的生长性能。在本实验条件下，棕色陶粒和河砂更利于方斑东风螺的成活与生长，而白色陶粒组生长最慢，成活率最低。究其原因可能是由于方斑东风螺为海洋底栖生物，浅色(黄色和白色)陶粒底质与东风螺自然栖息环境相差大，造成了较强的环境胁迫，使得稚螺处于应激状态，这可从浅色陶粒组的 T-AOC 较低，CAT、SOD、MDA 较高得到证实。而这种对浅色陶粒底质环境的不适应使得稚螺长期处于应激状态，将更多的能量用于抵御外界的环境应激，导致其生长缓慢。而持续的胁迫使能量的重分配失衡34，最终导致死亡，造成白色陶粒组的死亡率高。已有研究也得出相似结果，如底质环境较符合原来的生境时，利于管角螺生长35；在黑色和红色背景环境下，红鳌螯虾成活率最高36。腹足类软体动物由于运动能力较差，日间通常埋栖于海底或躲藏于礁石中，避免被捕获37-40，当养殖环境与其自然栖息地的环境差异较大时，其生理会受到较大影响，所以在养殖过程中应注意底质环境对方斑东风螺的影响。此外，本实验结束时方斑东风螺稚螺的成活率总体不高，主要由于实验在冬季进行(12 月)，CABDE0.1000.2000.3000.400总抗氧化能力T-AOC/(nmolg1)(a)CDCBA0过氧化氢酶活性CAT activity/(Umg1)10.0020.0030.0040.00(b)CBBAA0超氧化物歧化酶活性SOD activity/(Umg1)底质类型 Substrate type河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramide10.0020.0030.00(c)BBBAA0.5丙二醛质量摩尔浓度Motality of MDA/(nmolmg1)底质类型 Substrate type河砂River sand棕色陶粒 Brown ceramide黑色陶粒Black ceramide黄色陶粒 Yellow ceramide白色陶粒 White ceramide1.01.52.02.5(d)图6 不同底质养殖的方斑东风螺稚螺总抗氧化能力、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量Fig.6 T-AOC,CAT and SOD activities and MDA molality of juvenile B.areolata in different substrate groups第 5 期梁 晶等:不同底质环境对方斑东风螺稚螺生长、壳色及抗氧化性能的影响71温度相对较低(24.31.6)，导致成活率普遍不高，这与生产经验相符。方斑东风螺为热带种，刘永等41研究发现当水温超过 26 时，方斑东风螺的活力好、摄食快且摄食量大，生长速度也较快；当水温在 24 左右时，其摄食能力下降，活力也相对减弱，随着温度的下降，部分稚螺出现死亡。温度会影响生物的生长、存活、免疫、代谢等多个方面32,34。因此，在方斑东风螺养殖过程中底质与水质环境都应得到重视。3.3 底质对方斑东风螺外观的影响外观与色泽作为重要的经济性状，是影响消费者购买经济动物的重要评判标准之一42-44。漂亮的外观不仅给消费者带来视觉享受，还能显著提高其市场价值。贝类的壳色受遗传与环境调控，相较于生长发育、营养成分的影响，壳色变化与环境的关系更为紧密45。而 L*、a*、b*作为评价经济动物色泽最直观的重要指标，在水产动物的体色研究中得到广泛应用46，如红螯螯虾17，锦鲤(Cyprinuscarpio)47等。本研究利用 L*、a*、b*对不同底质条件下的壳色进行测定，发现棕色陶粒组养殖的稚螺贝壳更加鲜亮，其 L*、a*、b*均显著高于其他实验组。同时深色组(河砂组、棕色和黑色陶粒组)相较于浅色组，稚螺壳上斑点的颜色更深、更明显。这可能是在不同环境下，生物体倾向于选择与环境更相近的体色，从而在多变的环境下保存自己。Manriquez 等48研究发现智利鲍(Conch-olepas concholepas)的壳色会随着个体生长不断趋同于周围环境的颜色；Siegenthaler 等19发现褐虾(Crangon crangon)能够通过快速改变体色以适应周围环境；Stevens 等49研究指出角眼沙蟹(Ocypodeceratophthalmus)会根据每天色彩的变化节奏来调整在沙滩上的伪装。同样，在方斑东风螺的养殖过程中，可以通过改变底质颜色来培育特定壳色，以提高其经济价值。3.4 不同底质对方斑东风螺抗氧化性能的影响T-AOC 是机体内抗氧化能力的总体体现50，是酶促和非酶促因子抗氧化能力的总合。本研究发现棕色陶粒组的 T-AOC 最高，表明在该养殖环境下稚螺具有更强的抗氧化能力。而 CAT、SOD 是机体内重要的抗氧化酶，CAT 和 SOD 的协同作用可维持自由基的动态平衡，进而减少机体的氧化损伤51。SOD 活性间接反映了机体清除活性氧自由基的能力，它能够让活性氧发生歧化，生成过氧化氢(H2O2)和氧气(O2)52，而 CAT 能催化 H2O2生成水(H2O)和 O2。因此 CAT、SOD 活性的变化在一定程度上能反映出机体在环境胁迫下抗氧化系统的变化53。本研究中，棕色陶粒组的 CAT、SOD较低，表明在该养殖环境中东风螺的应激反应较小。MDA 是脂质过氧化物分解后的重要产物，是研究脂质过氧化作用的重要生物标志物，也可间接反映细胞的受损程度，其测定常与 SOD 和 CAT 测定配合使用54。MDA 的检测结果同样显示棕色陶粒组的水平较低，细胞受损程度较小，进一步证实该养殖环境对东风螺稚螺的影响较小。而浅色陶粒的底质环境中，T-AOC 较低，CAT、SOD、MDA较高，均表明稚螺处于较强的应激状态。其原因可能是背景色对养殖生物的生理水平产生了影响，相似的结果在其他生物中也有发现，如红鳌螯虾在黑色环境下具有较高的生长速度和成活率55；拟穴青蟹(S.paramamosain)在红色环境下产生更强的氧化应激56；牙鲆(Paralichthys olivaceus)在较亮的环境中皮质醇含量增加57。4 结论本研究通过对不同底质条件下的底质环境指标、生长成活情况、壳色变化、抗氧化能力以及氧化损伤程度的检测，发现不同底质类型和颜色可显著影响方斑东风螺稚螺的生长、壳色及抗氧化能力。在以棕色陶粒为底质的养殖条件下稚螺的成活率最高，生长速度较快，壳色更为艳丽，底质NH4+-N含量较低，总抗氧化能力最高，氧化损伤较低。可见，在生产中选择棕色陶粒作为方斑东风螺稚螺养殖底质替代河砂，具有广泛的应用前景。参考文献：沈铭辉.东风螺早期发育的生物学研究 D.厦门:厦门大学,2016:1.1FU J Q,SHEN M H,SHEN Y W,et al.LC-MS/MS-Based meta-bolome analysis of biochemical pathways altered by food limita-tion in larvae of ivory shell,Babylonia areolataJ.Mar Biotech-nol(NY),2018,20(4):451-466.2LYU W G,ZHONG M C,FU J Q,et al.Comparison and optimalprediction of goptimal prediction of growth of Babylonia areolataand B.lutosaJ.Aquac Rep,2020,18:100425.3朱丽丹,王晓清,曾志南,等.3 个群体方斑东风螺线粒体COI 基因的遗传多样性分析 J.湖南农业大学学报(自然科学472南 方 水 产 科 学第 19 卷版),2016,42(4):429-434.翁文明,蔡岩,卢明辉,等.方斑东风螺工厂化半循环水养殖试验 J.科学养鱼,2021(3):64-65.5董杨,符书源,王国福.海南省方斑东风螺养殖业的发展及其前景展望 J.科学养鱼,2011(12):39-40.6MACIEL C R,VALENTI W C.Effect of tank colour on larval per-formance of the Amazon River prawn,Macrobrachium amazoni-cumJ.Aquac 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