农业工程与信息技术专业学位研究生实践创新能力培养的探索——以浙江海洋大学为例

针对专业硕士研究生综合实践能力培养中存在的问题,结合浙江海洋大学农业工程与信息技术专业硕士学位建设的实际情况,构建以渔业为特色的培养方向、以案例课程为主要内容的课程实践教学体系、以校内校外结合的双导师指导体系、以科研平台为支撑,以学科竞赛驱动的科研实践体系,以全面提升研究生的综合实践能力和科技创新能力,进而适应我国经济建设对更高层次专业人才的需求。

水产养殖实践教学的现状与改革探讨——以浙江海洋大学为例

在产教融合背景下,对水产养殖学的实践教学提出了更高的要求。本文就我国高校水产养殖实践教学过程中存在的主要问题,如师资力量薄弱、产教融合有待进一步提高和评价机制不完善等进行了深入解析,提出了相应的解决措施,以期提高我国高校水产养殖学实践教学质量。

基于eDNA技术的珠海外伶仃海洋牧场细菌多样性研究

【目的】探索珠海外伶仃海洋牧场微生物群落组成、序列数、生物多样性等,分析eDNA技术的灵敏度,为珠海外伶仃海洋牧场生态系统管理维护提供参考。【方法】2021年9月在珠海外伶仃海洋牧场设立9个站位点,在表层水下2 m处采样,并对样品进行预处理、DNA提取、PCR扩增、高通量测序,分析微生物种类组成、微生物资源密度和丰度,确定优势种。【结果】通过e DNA技术共检出珠海外伶仃海洋牧场微生物30种,隶属于5门7纲14目19科26属,共检测出779706个OTU(Operational Taxonomic Units)。变形菌门为绝对优势门(占75.06%),其次分别是拟杆菌门(占11.35%)、厚壁菌门(占5.28%)、浮霉菌门(占1.91%)、放线菌门(占1.06%);优势种共有7种,分别是交替假单胞菌、海杆菌、莫拉克氏菌、嗜冷菌、溶藻弧菌、嗜盐单胞菌、鞘氨醇杆菌,其中溶藻弧菌优势度最高(0.19)、为绝对优势种,其次是交替假单胞菌和莫拉克氏菌,优势度分别达到0.13、0.12,为主要优势种。【结论】研究结果揭示了珠海外伶仃海洋牧场的微生物群落信息,探索了eDNA技术在海洋牧场的应用,印证了该技术的高效性和灵敏度,为海洋牧场微生物方面的研究提供基础数据和科学参考。

珠海外伶仃海洋牧场生态系统服务价值评估研究

参考千年生态系统评估分类体系,将珠海外伶仃海洋牧场生态系统划分为四大类共15项服务。文中利用生态经济学理论和评估技术方法对珠海外伶仃海洋牧场的生态系统服务价值进行了初步评估。研究结果表明:2020年珠海外伶仃海洋牧场生态系统服务总值为6,749.30×10^(4)CNY/a,单位海域面积为686.60×10^(4)CNY/(km^(2)·a);服务价值构成为:供给服务价值(57.52%)>文化服务价值(37.59%)>调节服务价值(4.88%);其中食品供给价值(55.73%)最大,占据了供给服务价值的绝大部分。此外,调节服务价值和文化服务价值也对海洋牧场生态系统服务产生了一定的影响和贡献。

海洋环境中微/纳米塑料对浮游生物的毒性效应研究进展

全球备受关注的污染物——微/纳米塑料(MNPs),广泛分布于全球水环境中,严重危害着海洋生物,对海洋生态环境造成了威胁。浮游生物在海洋中总量大,是海洋食物网的重要联通者,在海洋生态系统中具有重要地位。近年来,由于全球塑料制品的使用量上升,严重影响浮游生物的个体及种群数量,需引起广泛重视。本文综述了MNPs的污染现状、MNPs在海洋环境中的迁移转化,阐述了MNPs在海洋生物中的生物积累和生物放大作用,并以浮游生物的代表物种(细菌、藻类、桡足类和轮虫)为对象,从生理响应、毒性机制、影响毒性因素以及与其他污染物的联合效应等几个方面,系统阐述了MNPs对浮游生物的毒性效应。并通过分析目前对MNPs的研究情况,指出MNPs已普遍对浮游生物造成影响,并提出利用MNPs治理海洋生态环境的可能性。为未来MNPs对海洋生物的毒性作用,甚至影响人类健康方面的研究提供参考。

分层泵抽式海洋养殖环境智能监测系统设计

针对围网养殖和大型网箱养殖模式下水质监测智能装备缺乏的问题,设计了一套可以监测2层水层的海洋养殖环境智能监测系统。系统架构包括感知层、网络层、平台层和应用层,可监测海洋表面光照强度和两层水层的pH、溶解氧、温度和盐度,并将监测数据自动存储在MySQL数据库。系统添加短信预警和远程控制功能,当监测数据出现异常时,系统自动分析数据并将异常数据通过短信方式实时发送至用户,用户及时查看养殖环境并对设备进行远程控制。为了测试系统稳定性,进行海水实际测量测试,系统设备在现场稳定运行2个月。该监测系统可以为围网和大型网箱设备的环境监测提供设备支持。

海洋酸化和纳米银胁迫对海蜇幼蛰的生理影响

海洋酸化和纳米金属对海洋动物构成威胁,但海洋酸化和纳米金属胁迫对水母的影响却未曾报道。本研究以我国近岸大型食用水母海蜇(Rhopilema esculentum)为研究对象,研究海洋酸化和纳米银(AgNPs)胁迫对海蜇幼蛰的生理影响。将海蜇幼蛰暴露于两种水平的pH(8.10和7.60)和三种浓度的AgNPs(0、20和200μg/L)持续14 d,测量其生长、运动行为以及生理指标。结果表明,海洋酸化能显著增强过氧化氢酶(CAT)和离子转运酶(Ca 2+-ATPase、Na+K+-ATPase)活性,从而缓解AgNPs对幼蛰产生的氧化应激。AgNPs会抑制幼蛰的酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,影响能量代谢,造成幼蛰生长速度减慢、收缩频率降低。随着AgNPs浓度的增加,海洋酸化导致幼蛰产生更高水平的脂质过氧化,丙二醛(MDA)含量显著增多。

基于图像处理技术的养殖池集污特性研究

本文针对养殖池的集污试验,研究了用于量化分析污物聚集面积的图像处理技术,并将其用于方形圆切角养殖池在边侧管式射流方式下的集污特性研究。图像处理技术包括图像预处理、图像增强、图像分割、轮廓提取四个步骤,成功获得了污物的量化分布面积。在养殖池集污特性研究方面,本文研究了射流流速为24cm/s条件下,不同射流角(射流方向与池壁夹角)对污物聚集效果的影响。结果表明,方形圆切角养殖池存在一个最优的射流角度,本文研究条件下,最优角度约为40°。本文研究结果,可为养殖池水力驱动优化布置提供参考。

基于eDNA技术的舟山近海中国团扇鳐定性与定量分析

为探讨环境DNA (environmental DNA, eDNA)技术用于中国团扇鳐监测方面的可行性,同时开展基于eDNA技术的舟山近海中国团扇鳐定性与定量分析。本实验将中国团扇鳐与其同属汤氏团扇鳐COI基因片段序列进行比较分析,使用Primer Express 3.0软件设计中国团扇鳐特异性引物与Taq Man探针。在舟山朱家尖近海设计了A、B、C共3个定置网调查站位,定期收集中国团扇鳐样品。于2017年12月19日、2018年4月13日和2018年7月14日分别采集水样(站位A、B1、B2、C1、C2、D),开展eDNA微滴式数字PCR(droplet digital PCR, ddPCR)检测,并将检测结果与水温和采样点进行差异显著性分析。结果显示,不同站位、不同时间的中国团扇鳐eDNA浓度不同,水样采集点对中国团扇鳐eDNA浓度的影响极显著,不同采样点eDNA在不同季节存在极显著差异。研究表明,eDNA检测技术灵敏度高,水温、底质和水深对中国团扇鳐的分布皆有影响。研究结果为其他海域的中国团扇鳐e DNA追踪监测奠定了基础。

潜水推流器作用下八边形养殖池的集污性能

为了探究潜水推流器作用下八边形养殖池内的污物聚集特点,本研究利用物理模型试验的方法,研究潜水推流器不同的布设角度θ、布设距离比d/a(中垂线模式:d1为推流器叶轮轴线中点与最近的池壁之间的距离,a1为八边形养殖池长边边长;对角线模式:d2为推流器叶轮轴线中点与最近的短边边长之间的距离,a2为八边形养殖池排污口与最近的短边边长之间的距离)、推流器数量n和布设模式对八边形养殖池内污物聚集的影响。试验利用高清相机记录养殖池内的污物分布情况,并使用MATLAB分析计算污物与池中心的距离。实验中通过比较不同工况下污物与池中心距离的最大值的大小,衡量养殖池集污性能的优劣。结果显示,潜水推流器的布设角度θ、布设距离比d/a、推流器数量n以及布设模式都影响池内污物聚集的效果。在本研究设置的布设距离比工况下,潜水推流器布设角度θ为45°时集污效果最优,而当布设角度θ大于70°时,随着布设角度增加,八边形养殖池周边出现集污死角,残饵及粪便距离排污口中心变远且饲料离散程度变大;在30°、40°、45°、50°工况下,污物聚集效果随布设距离比d/a的增大逐渐增强,当布设距离比为1/2时集污效果最好。养殖池集污性能随潜水推流器数量的增加而整体呈现增强的趋势,尤其是潜水推流器数量从1增加至2时,集污性能明显提升,但是持续增加后,集污性能不再有明显的提升。其余设置条件相同的情况下,对角线布设模式下的养殖池集污性能明显优于中垂线布设模式。研究表明,潜水推流器采取对角线模式,布设时不少于2个,布设角度θ为45°附近,此时八边形养殖池集污性能较优。研究结果可为八边形养殖池内潜水推流器的布设方式提供依据与指导。

基于Unity3D的生态围栏养殖VSD平台开发

生态围栏养殖是近些年快速发展的一种高端海洋养殖模式,由于地理环境的制约以及现场考察耗费人力物力等因素,人们对其了解很少。为促进人们对生态围栏的认识,提升海洋设施养殖的认识水平,亟需开发一种虚拟展示平台,系统地展示生态围栏养殖。采用Rhino建模工具制作围栏设施及养殖装备的模型,基于Unity3D引擎并结合C#为脚本语言设计并开发了一种关于大黄鱼的生态围栏养殖虚拟场景展示平台。经测试,上述平台能够真实地还原实际围栏养殖模式和养殖场景,完整地展示大黄鱼从投放鱼苗到日常投喂管理以及成鱼起捕的全过程。

基于高通量测序技术的海洋鱼类定性和定量分析

近年来,高通量测序技术以其对生物物种鉴别具有高效、简便、客观等特点,在水生生物多样性评估等相关领域中得到广泛应用。虽然大量证据表明高通量测序与传统水生生物调查结果在生物多样性和相对数量上均具有相关性,但采用高通量测序技术进行生物量评估的准确性尚不明确。本研究以5种常见海水鱼类——大黄鱼、花鲈、黑鲷、褐菖鲉和眼斑拟石首鱼为研究对象,将5种鱼类的肌肉组织和DNA分别按不同比例混合,液氮速冻后干冰寄送至青岛华大基因研究院,以12S MiFish-U-F/R为通用引物,进行高通量测序和检测分析,初步探讨高通量测序技术的定量分析可行性。研究结果显示5种海水鱼类均被检出,且未检出其它鱼种;从相关系数和拟合趋势来看,鱼类的丰度变化与其DNA或肌肉比例的变化一致。结果表明高通量测序技术适用于海水鱼类生物量评估研究。

基于转录组研究饥饿对大黄鱼(Larimichthys crocea)生长和代谢的影响

大黄鱼(Larimichthys crocea)作为我国产量最高、养殖规模最大的海水养殖鱼类,长时间不合理的饥饿易导致养殖效率低下,因此,需要合理控制越冬禁食时间。为了探究饥饿对大黄鱼的影响,在水温9.0~14.3℃条件下进行了饥饿0、8、16周的越冬养殖实验,研究了低温与饥饿双重胁迫下的大黄鱼生长、体成分、抗氧化酶活力以及相关基因的表达。结果显示,随着饥饿时间的延长,大黄鱼的肝体比(HSI)、脏体比(VSI)、肌肉和全鱼的粗脂肪和粗蛋白以及肝糖原含量显著降低(P<0.05),肌糖原含量无显著变化(P>0.05)。肝脏抗氧化酶丙二醛(MDA)活性先升高后降低;谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)活性显著降低(P<0.05),甘油三酯(TG)含量显著上升(P<0.05)。转录组分析结果显示,相比对照组,饥饿后差异基因显著下调,GO分析发现,饥饿后差异基因主要富集在脂质代谢过程、脂肪酸生物合成和补体激活等方面。聚类分析表明,饥饿16周后,脂肪代谢通路中肉碱棕榈酰转移酶1 (CPT1)、线粒体三功能酶β亚基(HADHB)、肉碱棕榈酰转移酶2 (CPT2)基因的相对表达水平升高,而脂肪酸延长酶(HACD)、脂肪酸合成酶(FASN)、5-氨基乙酰丙酸合成酶(ALAS)基因的相对表达水平下降;免疫代谢通路中丝氨酸蛋白酶抑制剂(SERP)、纤维蛋白原-1 (FGG-1)、纤维蛋白原-3 (FGG-3)、纤维蛋白原β (FGB)基因的相对表达水平也降低,qRT-PCR也证实了以上结果。综上所述,越冬期间,长时间的饥饿将抑制大黄鱼的生长和免疫相关基因的表达,促进其肝脏抗氧化能力和脂质代谢相关基因的表达。

潜水推流器作用下大型圆形养殖池的流场特性

为了探究潜水推流器作用下大型圆形养殖池内的水动力特性,利用研发的无人船搭载声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profiler,ADCP)系统现场测定了潜水推流器数量(n=2、4)对圆形养殖池不同水层(h=1.5,2.0,2.5 m)流场分布特性的影响。结果表明:当推流器数量为2个时,大型圆形养殖池1.5、2.0、2.5 m水层池边流速分别为0.4、0.3、0.1 m/s,当推流器数量为4个时,1.5、2.0、2.5 m水层池边流速分别为0.6、0.4、0.3 m/s;水平方向上,养殖池流速随着池边缘距池中心距离的减小而逐渐减小,垂直方向上,流速随着水层深度的增加而逐渐降低;平均流速分布显示,无论利用2个还是4个推流器推流,都能在养殖池内产生旋转流,但高流速仅仅在养殖池边缘附近,且养殖池中心附近的流速接近于0,导致污物很难到达养殖池中心的排污口。研究表明,推流器数量与大型圆形养殖池不同水层流场分布特性密切相关,养殖池内不同水层的平均流速均随着推流器数量的增加而增大;圆形养殖池由中心到池壁均产生较为明显的流场分区现象,高流速区域分布在养殖池表层池壁附近;大尺寸圆形养殖池在初始水动力条件、推流器数量一定时,环流仅在池边产生,池塘中间位置产生环流较小。本研究结果可为大型圆形养殖池内潜水推流器布设方式的改进提供参考依据。

基于环境DNA metabarcoding的西轩岛近海鱼类多样性研究

鱼类多样性的保护对于生态系统的科学管理和资源的可持续利用至关重要。环境DNA metabarcoding技术的出现和应用为水生生物的调查与监测带来了强有力的技术革新。本研究以浙江舟山近海岛屿——西轩岛为例,设计了4个不同采样站位,先后于2019年2月(冬季)、5月(春季)和11月(秋季)共采集水样12个,通过环境DNA提取、扩增、高通量测序以及生物信息学分析,对西轩岛近海鱼类多样性进行了分析,同时评估了鱼类多样性的时空差异。结果显示,共监测到鱼类33种,隶属于12目26科32属,其中,鲈形目(Perciformes)种类最多,共19种,约占所有种类的57.6%。不同采样季节的多样性指数和均匀度指数均存在显著差异,表明季节可能是影响西轩岛近海鱼类多样性的因素之一。综合时间和空间分析的结果显示,在繁殖季节且远离舟山本岛一侧的采样点监测到的鱼种数量更多。通过比对之前传统渔业资源调查的结果发现,不同季节优势种存在较大变化,可能与采样点数量较少且集中有关。进化树富集结果显示,各季节的优势鱼种与传统调查手段的结果有较大差异,表明目前环境DNA仍不能完全替代传统调查方法,但可以将环境DNA方法与传统的调查方法相结合,以确保监测结果的准确性和可靠性。

裂片石莼水培液对海水养殖环境分离弧菌的抑制特性及其活性物质类型分析

活体大型海藻能有效控制水产养殖环境病原弧菌污染,与其分泌的抑菌活性物质密切相关,然而有关活体大型海藻分泌物质类型及其对海水养殖环境弧菌的抑制特性报道较少。通过制备不同密度(1.25~10 g/L)和培养时间(1~3 d)下的裂片石莼水培液,并从不同海水养殖场筛选分离了6株耐药弧菌,包括1株副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,Vp.)、1株锡那罗州弧菌(Vibrio sinaloensis,Vs.)、1株梅氏弧菌(Vibrio metschnikovii,Vm.)和3株溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus,Va.),分析不同裂片石莼(Ulva fasciata)水培液的结构组成及其对不同耐药弧菌的抑制特性。结果表明,裂片石莼水培液与弧菌共培养12 h时,各弧菌受到不同程度的抑制,且在10 g/L抑制效果较好;Vp.W1、Vs.W2和Vm.R3在培养3 d(64%~100%)的裂片石莼水培液作用下抑制效果显著高于第1 d(1.32%~39.42%);溶藻弧菌在培养1 d和3 d的裂片石莼水培液作用下抑制效果差异不显著,抑制率均不超过35%。SPE-GC-MS分析发现,裂片石莼水培液含有丰富的活性物质,包括酸类、醇酚类、醛酮类、烷烃和芳香烃、杂环、酯类等多种化合物,且以邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯、乙缩醛、2-(4-羟基苯)乙醇和2,4,6-三溴苯酚等物质为主。

基于环境DNA metabarcoding的舟山及其邻近海域鱼类空间分布格局的初步研究

为了解舟山及其邻近海域主要鱼类群落的种类组成,监测和保护其多样性,本研究于2019年5月在舟山及其邻近海域9个站位共采集了27个水样,采用环境DNA(environmental DNA,eDNA)metabarcoding技术确定了各站位鱼类群落组成和生物多样性。结果显示,舟山及其邻近海域共检出52种鱼类,隶属于18目37科49属,有4种鱼类仅注释到属级分类阶元。其中,鲈形目和鲭形目占比最高,分别为28.85%和15.38%,不同海域优势种存在较大差异。多样性(Shannon指数、Simpson指数和Pielou指数)表现趋势基本相同,均表现为舟山近海海域>长江河口海域>舟山外海海域。各鱼种eDNA在不同水层变化趋势大致可以分为3种,且多数鱼种序列丰度在水层间的变化趋势与其栖息水层偏好高度吻合。此外,通过与其他学者的研究结果进行比较分析,发现同一时间相同海域的eDNA metabarcoding研究结果差异较大,表明目前eDNA技术仍不能完全替代传统调查方法。未来可以将eDNA metabarcoding技术作为一种辅助手段应用于渔业资源监测,提高检测效率并减少对生态系统的干扰。本研究可为岛礁海域的鱼类群落调研提供新的思路和方法。

进水管设置角度对圆形循环水养殖池自清洗能力的影响

为了提高圆形养殖池的自清洗能力,本研究系统开展了污物汇集试验和流场测量试验。实验针对圆形养殖池双管贴壁进水模式,共设计9个不同的角度工况。利用设置在养殖池正上方的相机记录不同工况下污物的汇集过程,通过分析污物的运动过程以及池内剩余的污物量,量化进水管设置角度对养殖池内污物汇集过程以及自清洗能力的影响。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1、2、10、19 cm(底层、近底层、中层、上层)水层的流场,通过分析流态以及水阻力系数Ct、速度均匀系数DU50等养殖池水动力参数,阐明进水管设置角度对养殖池内污物汇集以及自清洗能力的影响机制。结果显示,进水管设置角度明显影响养殖池的自清洗能力,自清洗能力随着进水管设置角度的增大先增大后减小,在45°~50°工况时养殖池自清洗能力最优;进水管设置角度通过影响底层流速大小和流态影响养殖池的自清洗能力,流速大小决定污物能否起动,流态决定污物能否汇集至出水口。因此,在实际循环水养殖生产中建议将与本研究中类似的养殖池的进水管角度设置为45°~50°,以提高养殖池的自清洗能力,提升循环水养殖系统的综合性能。

东海区市售大黄鱼鲞的品质分析研究

目的分析东海区市售大黄鱼鲞的品质,并探究不同理化指标之间的相关性。方法采集东海区30份市售大黄鱼鲞样本,测定品质相关理化指标,并进行统计分析、主成分分析和相关性分析。结果30份大黄鱼鲞的水分含量为51.59%~79.50%,盐分为0.38%~14.47%,硫代巴比妥酸为0.79~8.18 mg丙二醛/kg,pH为6.41~7.07,挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量为9.17~45.29 mg/100 g,其中83.3%的样本水分含量超过60%,16.7%的样本盐分超过10%,33.3%的样本脂肪氧化水平超过推荐限值,1个样本的TVB-N含量超标。市售大黄鱼鲞生物胺总量为4.39~82.28 mg/kg,其中尸胺的检出率为80%,是导致生物胺总量上升的主要生物胺。主成分分析结果表明TVB-N和腐胺作为新鲜度指标、盐分和水分含量作为鱼肉成分指标对大黄鱼鲞的品质评价具有显著影响。相关性分析表明大黄鱼鲞盐分与水分含量、盐分与pH、TVB-N含量与腐胺、尸胺、酪胺、总生物胺含量具有显著相关性(P<0.05)。结论市售大黄鱼鲞以高水分产品为主,存在盐分高、脂肪氧化程度高、新鲜度差和生物胺含量高等问题,为大黄鱼鲞的品质评价和质量控制提供重要参考。

中华乌塘鳢NK-lysin基因的克隆鉴定、表达分析及抗菌功能研究

NK-lysin是一种具有广谱抗菌活性和免疫调节功能的阳离子抗菌肽。通过分子克隆方法获得中华乌塘鳢的NK-lysin基因(BsNKL)cDNA序列。BsNKL编码152个氨基酸,包含1个信号肽、1个SapB结构域和6个保守半胱氨酸残基。基因表达分析表明,BsNKL在主要器官组织中均有表达,副溶血弧菌感染能够引起BsNKL表达量在脾脏、头肾和鳃中发生显著变化。中华乌塘鳢BsNKL抗菌肽对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、副溶血弧菌和哈维氏弧菌等4种细菌均具有较好的抑菌活性。腹腔注射BsNKL能够为细菌感染的中华乌塘鳢提供有效的免疫保护并显著提高其存活率。综上所述,BsNKL在中华乌塘鳢抗细菌感染天然免疫应答方面发挥重要作用。