莱州湾单环刺螠工厂化繁育关键技术研究

近年来,由于捕捞强度逐年增大和生存环境污染等因素,单环刺螠野生资源数量呈连年锐减态势,市场供不应求,价格飙升,单环刺螠养殖潜力和发展空间巨大。本文对单环刺螠不同养殖阶段关键技术进行研究,探索出较为成熟、可行的工厂化繁育新模式,以期为北方开展单环刺螠增养殖和海洋生态修复提供技术支持。

基于改进YOLO v4的单环刺螠洞口识别方法

针对养殖池塘内单环刺螠自动采捕和产量预测应用需求,提出一种基于深度学习的单环刺螠洞口识别方法,以适用于自动采捕船的嵌入式设备。该方法通过将YOLO v4的主干网络CSPDarkNet53替换为轻量型网络Mobilenet v2,降低网络参数量,提升检测速度,并在此基础上使用深度可分离卷积块代替原网络中Neck和Detection Head部分的普通卷积块,进一步降低模型参数量;选取带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration,MSRCR)增强算法进行图像增强;利用K-means++算法对数据集进行重新聚类,对获得的新锚点框尺寸进行线性缩放优化,以提高目标检测效果。在嵌入式设备Jetson AGX Xavier上部署训练好的模型,对水下单环刺螠洞口检测的平均精度均值(Mean average precision,mAP)可达92.26%,检测速度为36 f/s,模型内存占用量仅为22.2 MB。实验结果表明,该方法实现了检测速度和精度的平衡,可满足实际应用场景下模型部署在单环刺螠采捕船嵌入式设备的需求。

温度和干露对单环刺螠幼螠成活率的影响

为探讨温度及干露条件对单环刺螠(Urechis unicinctus)苗种运输成活率的影响,采用平均体重规格为(1.6±0.1)g的幼螠,在18℃下设置海水组和干露组,海水组幼螠密度100个/L,干露组幼螠密度为0.9、1.8、2.7个/cm^(2);同时设置9、14、18℃三个温度下的干露试验。试验初期每6 h观察存活状况,36 h后每3 h观察存活情况。结果表明:18℃条件下,干露试验组无论密度大小,幼螠均在39 h出现死亡,51 h全部死亡,海水组幼螠成活率100%;9℃干露组幼螠存活状况优于14℃和18℃组,但在39 h后也出现死亡。

单环刺螠生物扰动对沉积物-水界面氮磷扩散通量的影响

为了解单环刺螠生物扰动作用对沉积物-水界面氮磷扩散通量的影响及其持续性,于2020年11—12月,采用室内实验生态学的方法,设置低密度(LD,500尾/m^(2))、中密度(MD,2500尾/m^(2))、高密度(HD,8300尾/m^(2))处理组和1个对照组(CO,0尾/m^(2)),进行了2 d为一个实验时段,为期20 d的模拟实验。结果显示,处理组溶解无机氮(DIN)扩散通量变化范围为10.6~765.3μmol/(m^(2)·d),与对照组相比,低、中、高处理组的DIN通量分别提高了57%、76%、88%。NH_(4)^(+)是DIN的主要贡献者,对DIN的贡献在低、中、高处理组中分别占55%、65%和80%。与对照组相比,低、中、高密度组的平均NH_(4)^(+)通量分别提高了39%、111%和257%,与低、中密度处理组平均NH_(4)^(+)通量相比,高密度处理组分别提高了43.7%和23.6%。在第2~10天,NH_(4)^(+)通量处于持续增加的趋势。处理组PO_(4)^(3-)通量变化范围为-7.85~6.42μmol/(m^(2)·d),第2~6天,处理组PO_(4)^(3-)通量持续增加。研究表明,单环刺螠的生物扰动能够持续地促进DIN由沉积物向水体中扩散,且存在明显的密度效应。研究结果将为深入认识单环刺螠在水层-底栖系统耦合过程中的生态作用提供基础数据。

单环刺螠体腔液细胞的流式分布及抗菌活性研究

通过不连续密度梯度离心结合流式细胞术对单环刺螠体腔液细胞进行聚类,并对体腔液细胞抗菌活性进行测定。结果表明:利用流式细胞术将不连续密度梯度离心获得的Percoll各细胞层与全部的体腔液细胞对比,将单环刺螠体腔液细胞聚为3个亚群,分别为白色透明细胞、红色颗粒细胞和半颗粒细胞。体外试验发现,单环刺螠体腔液细胞具有一定的抑菌/杀菌能力,可以减少大肠杆菌引发的溶血现象,能通过呼吸爆发的方式抑制大肠杆菌的生长,抑菌率为22.36%;但其对枯草芽孢杆菌的抑制效果甚微。单环刺螠体腔液细胞分类及抗菌活性的研究有助于丰富单环刺螠基础生物学内容,完善单环刺螠的育苗、养殖的基础理论体系。

运输密度和时间对单环刺螠保活运输品质的影响

为探讨单环刺螠无水保活运输的适宜密度和时间,通过分析对照组、低密度组、中密度组和高密度组单环刺螠的生理应激和品质指标,考察了在4°C条件下,不同运输密度和时间对单环刺螠的影响。试验结果表明,在所有试验时间点,3个密度组单环刺螠的皮质醇含量均显著高于对照组(P<0.05),胁迫24 h后,持水力和乳酸含量与对照组相比均发生显著变化(P<0.05);运输密度胁迫对葡萄糖含量的影响较大,12~60 h,高密度组葡萄糖含量均显著高于低密度组和中密度组(P<0.05);而36和60 h,各密度组之间超氧化物歧化酶活力没有显著差异(P>0.05);各组丙二醛含量变化与超氧化物歧化酶变化趋势相同。在单环刺螠的保活运输过程中,推荐中运输密度<1.0 kg/L、运输时间<24 h,可以更好地保持单环刺螠的品质。

单环刺螠幼虫的体壁发生和体节形成

研究螠虫动物体壁发生和体节形成,可为阐释其早期发育机制以及体节在螠虫动物进化中的意义提供科学数据。本文以生活于沿海底质U形洞穴中的单环刺螠为材料,研究了单环刺螠幼虫的体壁发生和体节形成过程。研究显示,单环刺螠(Urechis unicinctus)担轮幼虫的体壁由单层上皮组织构成;至体节幼虫时,体壁变为单层上皮组织、结缔组织和纵向分布的肌纤维组成的多层结构,且体壁表面出现明显的分节;蠕虫状幼虫体节消失,体壁单层上皮细胞聚集形成不规则的乳突状结构,上皮中黏液细胞增多、结缔组织和肌纤维增多;至幼螠时,体壁的组织结构与成体基本一致,由复层上皮组织、结缔组织和肌肉组织(外环肌-中纵肌-内环肌)构成;单环刺螠体壁结构的不断分化,体现了其由浮游生活方式向爬行和穴居生活方式转变的适应过程。TUNEL检测发现,在单环刺螠幼虫体节发生过程中未出现明显的细胞凋亡现象。使用细胞增殖标记分子PCNA(Proliferating cell nuclear antigen)检测单环刺螠体节发生区域增殖细胞的分布时发现:在担轮幼虫中期,其后体部首先出现增殖细胞带,并在随后的发育过程中形成体节细胞增厚区;担轮幼虫晚期,其后体部腹面两侧增殖细胞隐约呈分节状分布;之后,这些PCNA阳性细胞的分布区域由腹面向背面延伸并在早期体节幼虫中呈明显的分节状;至体节幼虫体节完全形成时,体节处的PCNA阳性信号消失。单环刺螠幼虫体节形成模式类似于多毛类小头虫的侧增殖带模式。

主要环境因子和混养对单环刺螠幼螠成活和生长的影响

采用生态实验方法研究温度、盐度、底质、饵料及与不同生物混养对体质量1.11~1.19 g的单环刺螠(Urechis unicinctus)幼螠成活和生长的影响。单环刺螠幼螠饲养在50 cm×40 cm×35 cm的塑料箱中,每箱15个,加入5 L盐度25的海水,底质为40目沙,投喂螺旋藻粉+鼠尾藻粉+海参开口料混合饵料(2 mg/个幼螠),水温控制在10℃、15℃、20℃、25℃和30℃。盐度实验中,水温为20℃,盐度为15、20、25、30和35,其余同上。底质实验中,设无底质、泥、泥沙、天然海沙、40目和60目沙6个处理组,盐度25,水温20℃,混合投喂藻粉,其余同上。饵料实验设置螺旋藻粉(投喂量为6 mg/个幼螠)、混合藻液(小新月菱形藻和扁藻按投喂量各3mL/个幼螠)、螺旋藻粉+混合藻液(螺旋藻粉投喂量为3 mg/个幼螠,小新月菱形藻和扁藻按投喂量各1.5 mL/个幼螠)、混合藻液+海参开口料(海参开口料投喂量为3 mg/个幼螠,小新月菱形藻和扁藻按投喂量各1.5 mL/个幼螠)、混合藻粉(螺旋藻粉+鼠尾藻粉+海参开口料3种饵料投喂量均为2 mg/个幼螠)共5个饵料处理组,海水盐度25,水温20℃,底质为40目沙。混养实验分为5组,幼螠密度为200只/m^(2),分别混养日本蟳(Charybdis japonica)、脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)和矛尾复虾虎鱼(Synechogobius hasta)各26.67只/m^(2),66.67只/m^(2)和11.43尾/m^(2),温度为20℃,盐度为25,底质为40目沙。混养蟹的养殖箱中放入2根直径为10 cm的PVC管。混养组单环刺螠不单独投喂饵料。结果表明:适合幼螠成活的环境条件为水温15~25℃、盐度为20~30,底质为幼螠的成活不可缺少,但不同底质和饵料对幼螠成活率无显著影响;幼螠最适生长温度为20、盐度25~30,沙底质组的增重率显著高于泥底质和泥沙混合底质,但沙子颗粒大小无明显影响;投喂(混合藻液+螺旋藻粉)或(混合藻液+海参开口料)的两组幼螠增重率较高;虽然虾螠混养组的幼螠增重率低于蟹螠混养组和鱼螠混养组,但其成活率显著高于其他两组,虾螠混养组中的虾增重率明显高于单养虾。综合来看,虾螠混养是较为适宜的幼螠养殖方式。

响应面法优化单环刺螠酶解工艺

为了制得高档单环刺螠调味品,使其基料营养更丰富、游离酸氨基酸含量最大化,以单环刺螠为原料,研究了酶的种类、料液比、酶解时间、酶解温度、pH值及超声时间对水解度的影响。首先,通过单因素试验探究了水解度与各个因素的关系,并根据单因素试验结果,通过Aimplex lattice试验设计方法优化单环刺螠的酶解工艺。结果表明,超声时间54.95 min,料液比1∶52,酶添加量3.17%,酶解时间3.16 h,pH值8.58,酶解温度50.48℃,此时的水解度为31.48%,效果最佳。通过单因素试验和响应面试验优化出最佳超声条件为酶解时间3.16 h,pH值8.58,酶解温度50.48℃,此时的水解度(DH)值为34.19%。

单环刺螠响应双酚A胁迫的转录组分析

为探究环境内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)对海洋底栖动物单环刺螠(Urechis unicinctus)毒性影响的分子机制,采用高通量测序平台Illumina Hiseq 2500分别对BPA暴露后和对照组单环刺螠(体质量为17.3 g±1.5 g)的体腔细胞转录组进行测序及比较分析。结果表明:高通量测序共获得13.74 Gb高质量数据,组装得到108262个转录本和30882条单基因序列(Unigene),平均长度为1380 bp,N50长度为2549 bp;共有14581个Unigene得到注释,其中7242个Unigene注释到KEGG数据库,归类于284个代谢通路;BPA胁迫下筛选出1073个差异表达基因,包括649个基因表达上调和424个基因表达下调;GO功能分类注释显示,差异基因主要涉及催化、结合、抗氧化、转运体、信号转导和电子载体等分子功能;KEGG富集分析显示,163个基因被注释到151条KEGG通路中,富集程度最显著的3个通路为真核生物核糖体生物合成、谷胱甘肽代谢和细胞色素P450对外源物质代谢。研究表明,BPA胁迫会对单环刺螠体腔细胞的合成、免疫及解毒代谢产生显著影响,获得的单环刺螠体腔细胞转录组数据可为揭示单环刺螠的抗逆机制,以及研究环境内分泌干扰物对海洋生物的毒性提供参考依据。

单环刺螠池塘立体养殖技术

单环刺螠俗称“海肠子”,是辽宁地区传统的土著水产经济品种,主要生长在渤海近海滩涂中。2015年,大连市现代农业生产发展服务中心在大连瓦房店成功进行了单环刺螠工厂化育苗试验,为大规模人工养殖提供了条件。单环刺螠为滤食性动物,以水层中悬浮性颗粒状有机物为食,并且具有代谢外源硫化物和净化水质的能力。

单环刺螠营养成分及体内活性物质的研究进展

综述了单环刺螠营养成分及体内活性物质的研究进展,包括单环刺螠可食用部分的营养价值及其体内所含有的各种生理活性物质的功能,并对单环刺螠的应用前景提出了展望.

pH、温度和盐度对单环刺螠消化酶和溶菌酶活力的影响

采用L25(56)正交试验法测定了不同pH(6、7、8、9、10)、温度(10、15、20、25、30℃)和盐度(15、20、25、30、35)对体质量为(71.2±8.5)g的单环刺螠肠蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶活力的影响,以及不同盐度对单环刺螠血液溶菌酶活力的影响。试验结果表明,单环刺螠肠消化酶活力的最适环境条件分别为,蛋白酶:pH 8、温度30℃、盐度35;淀粉酶:pH 9、温度25℃、盐度25;纤维素酶:pH6、温度30℃、盐度35;脂肪酶:pH 6、温度25℃、盐度30。盐度15和20两组单环刺螠血液溶菌酶活力均先降后升再降,而盐度30和35两组则先升后降。至处理第4d,各试验组溶菌酶活力依次为:盐度30>25>35>20>15,盐度15和20两组溶菌酶活力显著低于盐度较高试验组(P<0.05)。盐度25~35、pH 6~9为单环刺螠适宜的环境条件,高温(25~30℃)下其消化酶活力较高,而低盐度(15~20)下其消化酶活力和免疫能力明显降低。

单环刺螠对硫化物暴露的呼吸代谢适应

研究硫化物暴露后单环刺组织细胞色素氧化酶(CCO)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸还原酶(FRD)等呼吸代谢酶活性的变化,初步探讨了单环刺对硫化物的呼吸代谢适应。将虫体暴露于50,150μmol/L 2个硫化物组和不含硫化物的对照组水体中,分别于暴露后0,2,12,24,48 h和解除暴露后48 h取体壁、呼吸肠等组织进行酶活性分析。结果显示:暴露2 h时,硫化物组CCO活性上升。24 h时,150μmol/L组CCO活性显著低于对照组,到48 h时接近于0,而SDH活性显著低于对照组,FRD活性极显著高于对照组。解除暴露后48 h,虫体的呼吸代谢酶活性与对照组无显著差异。可见,硫化物暴露后,短期内虫体呼吸代谢提高,可能进行硫化物氧化解毒。而随着暴露时间的延长,虫体的呼吸代谢减弱,FRD活性极显著增高,推测体内可能存在将延胡索酸还原成琥珀酸的无氧代谢方式。解除硫化物暴露后,虫体具有较强的自我恢复能力。

单环刺螠消化道的发生和分化

用组织学、组织化学和电镜技术对单环刺(Urechis unicinctus)消化道的发生及分化进行研究。结果表明,单环刺消化道起源于原肠胚期内陷而成的原肠腔;至早期担轮幼虫时期,消化道连通,开始摄食,此时据管腔直径不同消化道可分为口、食道、胃、中肠及后肠。附着变态后,其消化道在结构及功能上都有了明显的发育与分化。至蠕虫状幼虫时期。食道、胃及后肠已出现黏膜下层及肌层。嗉囊与砂囊可明显区分。中肠已产生肌纤维的分化,呼吸肠由中肠分化而来,其胞体细长,且核质比较小,可与中肠明显区分。至幼时期,食道前端产生了咽部的分化,至此消化道各部位在结构及功能上都与成体有了很大的相似性,即由口、咽、食道、嗉囊、砂囊、胃、中肠、呼吸肠、后肠和肛门组成。组织化学研究结果表明,随着发育,消化道各部位分别呈现不同的碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脂酶、ATP酶、非特异性酯酶及多糖类物质活性。

单环刺螠(Urechis unicinctus)废弃内脏营养成分分析

对烟台市售单环刺螠废弃内脏进行了营养成分分析,结果表明:单环刺螠新鲜废弃内脏蛋白质含量为18.25%,脂肪含量为0.12%,总糖含量为4.09%,灰分为14.30%,Ca为2.10%,Mg为0.41%,Fe为0.32%,Zn为0.03%;对单环刺螠废弃内脏的脂肪酸分析发现,EPA、DHA和DPA均较为丰富,分别占总脂肪酸的21.61%、3.67%和56.24%.单环刺螠废弃内脏具有很好的开发利用价值.

单环刺螠生殖腺的发生及雌体的生殖周期

采用组织学方法观察单环刺螠(Urechis unicinctus)生殖腺的发生、卵巢的结构及其年周期变化。结果显示:3.5cm幼螠中,原始生殖细胞迁至后肠管壁外的结缔组织膜处,并数个集群与该处的体细胞共同构成性腺原基;至4cm幼螠,性腺初具雏形;随着个体的生长和成熟,构成卵巢的细胞不断增殖,于虫体尾部后肠腹侧形成长条形膜状的卵巢,外周为卵原细胞,中央为结缔组织,其两端分别与后肠管壁外侧和体壁内侧相连。根据卵巢的组织学和体腔液中雌性生殖细胞的细胞学特征,单环刺螠的卵巢发育可划分为增殖期、生长期、成熟期、排放期和休止期5个时期。单环刺螠生殖腺为低等的定型类型,其卵巢成熟期较生殖期早半个月。

单环刺螠生物学及生态学研究进展

单环刺螠(Urechisunicinctus)是中国沿海分布的唯一无管螠目(Xenopneusta)种类,具有较高的营养价值和经济价值。近年来由于过度捕捞,单环刺螠自然资源破坏严重,亟待开展人工养殖以满足人们的需求。本文综述了单环刺螠生物学和生态学方面的研究进展,同时提出了单环刺螠的研究方向,并分析了其养殖前景。

硫应激单环刺螠差异表达的初步研究

采用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)研究了100μmol/L硫化物环境与正常海水中耐硫生物单环刺螠mRNA的表达差异,初步筛选出7条体腔液细胞的差异表达基因,其中1个cDNA克隆片段与其它物种的MAP kinase kinase kinase(MAPKKK)有较高同源性。进一步采用RT-PCR技术对其在硫化物刺激前后的表达进行了检测,结果显示该基因在对照和应激后2 h6、h的个体中表达较弱;刺激12 h后表达量增高,并随应激时间增加,呈明显上调趋势。表明单环刺螠MAPK信号通路可被硫化物刺激激活,进而通过该信号通路调节下游生理反应,为进一步研究单环刺耐硫特性的分子机制奠定了基础。

单环刺螠虫消化道组织学和细胞学

对单环刺虫(UrechisunicoinctusVonDrasche)消化道的结构进行了组织学和细胞学观察。单环刺虫消化道可分为咽、食道、嗉囊、砂囊、胃、中肠、呼吸肠、直肠和排泄腔。咽、食道和直肠管壁由内向外分为粘膜层、粘膜下层、肌层和外膜,嗉囊、砂囊、胃、中肠和呼吸肠壁仅由粘膜层和外膜组成。除食道外,胃之前的消化道及直肠上皮细胞均有发达的纤毛,中肠和呼吸肠上皮主要为微绒毛。消化道上皮主要分为3类细胞,第1种为柱状上皮细胞;第2种为粘液细胞;第3种为分泌细胞。粘液细胞和分泌细胞散布于柱状上皮细胞之间,且结构和数量随部位而异:粘液细胞在咽、食道、嗉囊、胃、中肠和直肠上皮中有较多的分布,分泌细胞在砂囊、胃、中肠和呼吸肠中数量较多。