多因子对墨吉明对虾氮磷代谢的影响

孙成波，冯英杰，王 刚，陈兆明，杨世平，王成桂

(广东海洋大学水产学院,广东湛江 524025)

多因子对墨吉明对虾氮磷代谢的影响

孙成波，冯英杰，王 刚，陈兆明，杨世平，王成桂

(广东海洋大学水产学院,广东湛江 524025)

对不同条件下的墨吉明对虾氮磷代谢进行了相关实验。实验结果表明:温度、体质量、盐度、pH、摄食状态和光照条件都对墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮和氨氮代谢影响显著。在20～30℃范围内,随温度升高,墨吉明对虾磷、亚硝酸氮、氨氮代谢率均显著升高;硝酸氮代谢率在25℃条件下最大;磷、亚硝酸氮、硝酸氮代谢率随体质量增加而减慢,氨氮代谢加快;盐度在10～30范围内,随盐度升高,磷、亚硝酸氮代谢率提高,硝酸氮、氨氮代谢率下降;pH在7.5～9.0范围内,随pH值升高,磷代谢水平明显下降,氨氮代谢率显著升高,亚硝酸氮代谢率在pH 8.5时出现最大值(0.451±0.039)μg/(g·h）;硝酸氮代谢率在pH 8.0时有最小值(1.364±0.028)μg/(g·h）;饱食状态下墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率相对于饥饿组分别提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%;正常光照条件下墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率相对于遮光组分别提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%。

墨吉明对虾;温度;盐度;pH;摄食;光照

墨吉明对虾Penaeusmerguiensis俗称香蕉虾,分布广泛,主要在东南亚和澳大利亚地区养殖[1],是印度、巴基斯坦等地的重要经济品种[2-3],因生长速度较慢,而未受到养殖者的重视[4]。近年南美白对虾病害愈演愈烈,新品种的研究与选育已经成为对虾养殖业健康发展的必然趋势。其中墨吉明对虾养殖已引起了对虾养殖业重视,然而,墨吉明对虾适合在何种温度、盐度等条件下养殖,尚缺乏理论指导,这就可能限制墨吉明对虾健康养殖的大面积推广,所以有必要在墨吉明对虾生物能量学和营养生理学方面进行足够的研究,降低养殖风险。本实验研究了不同温度、盐度、pH、光照条件、摄食状态等条件对墨吉明对虾氮、磷代谢的影响,以进一步了解其生理生态学,为墨吉明对虾健康养殖提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验在广东海洋大学无脊椎动物工程中心完成。健康墨吉明对虾取自广东海洋大学东海岛海洋生物研究基地。对虾在实验设计的温度、盐度、pH条件下暂养1周,实验前禁食2 d。实验海水取自东海岛海洋生物研究基地沙滤海水。

1.2 实验方法

1.2.1 温度和体质量对氮磷释放率的影响

实验在10 L小桶中进行,每个小桶放3尾虾、2 L海水,实验设20℃、25℃和30℃等3个温度梯度, 2个体质量梯度,各温度条件下设置3个平行组。采用恒温电热棒控制水体温度,实验盐度24、pH为8.4。实验于白天进行,分别于实验开始第0 h和第6 h测定水体无机磷、亚硝酸氮、硝酸氮和氨氮的含量。

1.2.2 盐度对氮磷释放率的影响

实验在10 L小桶中进行,每个小桶放3尾虾、2 L海水,实验设置10、15、20、25、30等5个盐度梯度,每个盐度梯度设置3个平行组。各盐度养殖水用蒸馏水、海盐和海水调配而成。实验水温29℃、pH 8.4,于白天进行,持续6 h。对虾平均质量(7.732±0.042)g。

1.2.3 pH对氮磷释放率的影响

实验在10 L小桶中进行,每个小桶放3尾虾、2 L海水,实验设置7.5、8.0、8.5、9.0等4个pH梯度,每个pH梯度设置3个平行组。用Na2CO3、NaHCO3和盐酸调配不同pH值海水。实验于白天进行,持续6 h。实验海水盐度24、温度29℃,对虾平均质量(8.729±0.122)g。

1.2.4 摄食状态对氮磷释放率的影响

实验在10 L小桶中进行,每个小桶放3尾虾、2 L海水,实验设置摄食组与饥饿组,每个处理组3个平行。摄食组实验开始前投喂配合饲料,停止摄食后开始实验。饥饿组不进行任何投喂处理。实验持续6 h,水温29℃、盐度24、pH 8.4,虾体平均质量(8.14±0.72)g。

1.2.5 光照条件对氮磷释放率的影响

实验在10 L小桶中进行,每个小桶放3尾虾、2 L海水,实验设置光照组与无光组,每个处理组设3个平行。光照组实验在自然光照强度下进行,遮光组置于遮阳网下进行。实验持续6 h,水温30℃、盐度24、pH 8.4,虾体平均质量(12.621±0.055)g。

1.3 理化因子测定

2 实验结果

2.1 温度和体质量对氮磷代谢的影响

从实验结果可知,温度和体质量对氮磷代谢产生一定的影响。随温度升高,墨吉明对虾磷、亚硝酸氮、氨氮代谢率均显著升高;硝酸氮代谢率则随温度先升后降,25℃条件下出现最大值。经方差分析,温度对墨吉明对虾氮磷代谢影响极显著(P＜0.01)。

墨吉明对虾磷、亚硝酸氮、硝酸氮代谢率随体质量增加而减慢,而氨氮代谢加快。经方差分析,体质量对墨吉明对虾氮磷代谢影响极显著(P＜0.01),见表1。

表1 不同温度条件下不同体质量墨吉明对虾氮磷代谢变化Tab.1 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different temperature and differentweight

2.2 盐度对氮磷代谢的影响

墨吉明对虾随环境盐度的升高,磷、亚硝酸氮代谢率提高,盐度30时达到最大值;硝酸氮、氨氮代谢率下降,盐度30时达到最小值。经方差分析,盐度对墨吉明对虾氮磷代谢影响极显著(P＜0.01),见表2。

表2 不同盐度条件下墨吉明对虾氮磷代谢变化Tab.2 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different salinity

2.3 pH对氮磷代谢的影响

随pH升高,墨吉明对虾磷代谢水平明显下降,pH 9.0时降到最小值;氨氮代谢率显著升高,pH 9.0时达到最大值(5.334±0.161)μg/(g·h）;亚硝酸氮代谢率先升高又下降,pH 8.5时出现最大值(0.451±0.039)μg/ (g·h）;硝酸氮代谢率在pH 8.0时有最小值(1.364±0.028)μg/(g·h）随后呈上升趋势。经方差分析,pH对墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮影响显著(P＜0.05),见表3。

表3 不同pH条件下墨吉明对虾氮磷代谢变化Tab.3 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different pH

2.4 摄食状态对氮磷代谢的影响

摄食状态对墨吉明对虾氮磷代谢有明显影响。饱食状态下墨吉明对虾硝酸氮、亚硝酸氮释放率都极显著大于饥饿组(P＜0.01),氨氮代谢率显著大于饥饿组(P＜0.05),磷代谢率与饥饿组差异不明显(P＞0.05)。饱食状态下墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率分别提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%,见表4。

表4 不同摄食状态下墨吉明对虾氮磷代谢变化Tab.4 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different state of ingestion

2.5 光照条件对氮磷代谢的影响

光照条件对墨吉明对虾氮磷释放率有明显影响。正常光照条件下墨吉明对虾氨氮释放率极显著大于遮光组(P＜0.01),亚硝酸氮显著大于遮光组(P＜0.05),磷、硝酸氮代谢率与遮光组差异不显著(P＞0.05)。正常光照条件下墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率分别提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%,见表5。

表5 不同光照条件下墨吉明对虾氮磷代谢变化Tab.5 Themetabolic rates of N and P of P.merguiensis under different light intensity

3 讨论

3.1 温度和体质量对氮磷代谢的影响

环境温度是对虾生长的重要影响因子。墨吉明对虾是浅海暖水性种类,最适生长水温25～30℃,水温低于20℃或高于35℃都对墨吉明对虾生长产生不利影响[7]。本研究中随着养殖温度的升高墨吉明对虾磷、亚硝酸氮、氨氮代谢率显著升高,说明温度显著影响墨吉明对虾代谢机能,在实验设定的温度范围内,墨吉明对虾随温度的升高代谢能力增强,这与其他学者研究结果相似[8-10]。随机体体质量增加,磷、亚硝酸氮、硝酸氮代谢速度下降,这可能与机体的氮磷利用效率有关。氨氮代谢速度随体质量增加而加快,这与克氏原鳌虾Procambarus clarkii[9]、罗氏沼虾Macrobrachium rosenbergii[11]等随体质量增加排氨率下降的结果不符,其原因有待进一步研究。

3.2 盐度对氮磷代谢的影响

不同盐度条件下,甲壳动物用于调节渗透压的能量分配是不同的[12]。盐度变化显著影响虾蟹类能量代谢,孔祥会等[13]认为,甲壳动物与环境存在渗透压时,将通过鳃部钠离子泵的不断活动来平衡渗透压。PANIKKAR[14]研究发现,虾类通过高盐条件下排出体内盐分和低盐条件下排出多余水分两种途径来进行渗透压调节。吴凯等[15]研究认为急性盐度变化对凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei仔虾耗氧率存在显著影响,对氨氮排泄率影响不大。VERSLYCKE等[16]也研究了盐度对糠虾Neomysis integer能量代谢的影响。本实验中,墨吉明对虾随环境盐度的升高,磷、亚硝酸氮代谢率明显提高,这与墨吉明对虾最适生长盐度在10～20范围内有关,盐度偏离等渗点机体耗能增加,代谢增强。按照渗透调节原理,虾蟹类在等渗点时渗透压力最小,代谢率最低,耗能最少。氨氮排泄率随盐度降低而升高,这与低盐条件下远海梭子蟹Portunus pelagicus[17]、圣保罗对虾Farfantepenaeus paulensis[18]和白对虾Penaeus setiferus[19]氨氮代谢率在低盐环境中显著升高的研究结果一致。这可能是由于水产动物对糖类利用率较低,主要靠蛋白质脱氨基作用代谢供能[20],当外界盐度降低时,水生动物会增加尿液的排量,同时启动鳃部上皮具有维持体内Na+稳定功能的Na+/NH4+交换系统,调节渗透压[21]。也有研究认为,是外部渗透压降低,组织中游离氨基酸浓度降低[22-23],机体氨基酸代谢速度加快导致排氨率升高[24]。

3.3 pH对氮磷代谢的影响

pH是重要的生理生化指标,对虾养殖过程中pH过高或过低都会直接或间接引起机体的不良反应。KNUTZEN[25]报道盐度35的海水pH在7.8～8.2,而河口等地的pH会骤降至6.9～7.8[26],不适宜的酸碱度会对养殖对象造成损伤甚至死亡。CHIZINSKI等[27]认为pH水平直接影响到水生动物的正常生长和新陈代谢,pH水平对甲壳动物的离子调节和酸碱平衡具有重要意义[28]。林小涛等[29]报道了pH高于或低于某一范围时会影响甲壳动物耗氧率;赖晓芳等[30]报道了当pH为7.8～8.7时,酸碱度对脊尾白虾Exopalaemon carinicauda的氨氮排泄和磷排泄量影响较小,当pH偏离时,氨氮排泄和磷排泄出现显著差异。本研究中随pH升高磷代谢水平明显下降,亚硝酸氮、硝酸氮分别在pH8.5、8.0时有最大和最小值,这与孙成波等[31]研究结果一致。而氨氮代谢率随pH升高而增加,这与孙成波、赖晓芳等研究结果不符,这可能由研究对象不同导致。

3.4 摄食状态对氮磷代谢的影响

摄食是机体为维持正常生命活动的能量需要所进行的取食行为。有研究表明[32],水生动物摄食后氨氮排泄量会明显上升。这是特殊动力作用的结果,也称体增热。不同的蛋白质来源也会引起氨氮排泄量的变化,NELSON[33]研究表明摄食颤蚓组脊腹褐虾Crangon affinis氨排泄量显著高于摄食虾粉和鱼粉组。本研究中,摄食组墨吉明对虾氮磷代谢都明显提高,磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率分别提高了33.85%、68.07%、233.81%、72.22%。温小波等[9]研究认为克氏原鳌虾摄食配合饲料和水蚯蚓后,氨氮排泄率比饥饿状态下分别增加了142.37%和204.33%;REGNAULT[34]研究表明,褐虾在饥饿状态下氨氮排泄量下降25%,耗氧量下降10%,均与本实验研究结果一致。

3.5 光照条件对氮磷代谢的影响

光照是水产经济动物重要环境因子之一[35]。王芳等[36]研究认为光照周期能够影响中国对虾Penaees chinensis用在蜕皮上的能量分配,但对其生长未产生显著影响;张胜负等[37]报道了适宜的光照条件可以提高虾蟹类幼体摄食率,促进生长变态的作用;林小涛等[38]研究表明光照时间可以改变罗氏沼虾能量分配,延长光照时间有助于提高罗氏沼虾生长效率。本研究中自然光照组墨吉明对虾磷、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮代谢率明显高于遮光组,相对遮光组分别提高了130.79%、37.58%、120.23%、103.93%。王牵等[31]研究表明饥饿条件下牙鲆Paralichthys olivaceus氨氮、活性磷排泄水平在上午相对活跃,傍晚氮磷排泄量降低,与本实验结果相似。这可能由于在是适宜的光照条件下,机体活动活跃,使身体贮存能量的消耗速度增加,导致氮磷排放加快。

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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

科技部星火计划重点项目(2010GA800008)

孙成波(1970-),男,江苏赣榆人,博士,教授,研究方向:对虾健康养殖与病害防治.E-mail：scb248@126.com。