基于Prune-YOLOv5s的养殖鱼类缺氧风险评估方法

为解决传统鱼类缺氧检测方法准确率不高、需耗费大量人力的问题,提出了一种基于Prune-YOLOv5s的养殖鱼类缺氧风险评估方法。该方法首先采集鱼类缺氧进行水面呼吸(Aquatic surface respiration, ASR)时的数据集,并训练YOLOv5s模型,然后用经轻量化改进的YOLOv5s模型实时检测鱼类缺氧进行水面呼吸的行为,并引入鱼类ASR系数,设计鱼群缺氧评估模块实现鱼类缺氧风险评估。最后通过鱼类缺氧试验对改进前后YOLOv5s模型性能以及缺氧评估模块的准确率进行测试。结果显示:与原模型相比,Prune-YOLOv5s模型的性能得到明显提升,其中综合性能最优的65%_Prune_YOLOv5s模型,模型大小缩小至原模型的45.3%,在检测精度上提升0.6%,在推理速度上提升23.8%,在检测速度上提升31.4%。鱼群缺氧评估模块在测试集中的准确率可达97.4%,在鱼类缺氧试验周期中表现良好。研究表明,基于Prune-YOLOv5s的养殖鱼类缺氧风险评估方法能有效检测鱼类缺氧情况,准确给出风险提示,将在实际应用中具有较好的可行性。

环境缺氧(Hypoxia)及其对鱼类影响的研究进展

环境缺氧不仅会引起鱼类形态结构的改变还使其生理状态发生变化,对鱼类的各种生命活动具有重要影响。本文从环境缺氧的因素、适应的类型及其对鱼类呼吸、摄食、生长和游泳的影响等方面进行了综述,旨在为鱼类生理生态相关研究、渔业养殖提供基础资料。

低氧胁迫对鱼类的影响以及营养调控策略的研究进展

氧气对需氧生物的生活和生产至关重要,水体溶解氧(DO)更是鱼类获得氧气的主要来源和生存的重要前提。低氧是指水体环境中的DO含量低于2 mg/L的现象,在水产养殖中,低氧会对鱼类的生长、代谢和行为活动等产生不利影响,进而影响养殖效果。鱼类能够适应一定范围内的低氧状态,但是长期和更深程度的低氧会严重危害鱼类甚至导致死亡,因此还需要采取一定的外部措施来降低或者消除低氧的危害。本文分别对低氧胁迫对鱼类生长、行为和生化指标的影响、相关的基因表达过程等方面的研究进展进行了概述,总结了目前已有的一些应对水产养殖低氧的相关方案,并重点整理陈述了营养调控策略的应用,以期为鱼类逆境相关研究以及水产健康养殖提供参考。

高白鲑鱼油通过抑制核因子κB、信号传导转录激活因子1和琥珀酸盐/缺氧诱导因子-1α信号通路的抗炎机制

目的:探讨高白鲑鱼油的化学成分和抗炎作用机制。方法:采用匀浆萃取超声法从高白鲑中提取鱼油,并对其主要化学成分进行检测。采用气相色谱-质谱联用仪对高白鲑鱼油进行脂肪酸成分分析。构建巨噬细胞RAW264.7炎症细胞模型,用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激后,通过MTT法检测细胞毒性,采用液相色谱串联质谱联用仪对琥珀酸盐含量进行测定;采用试剂盒法测定上清液中一氧化氮(nitric oxide,NO)含量和一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)活力;采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测定细胞上清液中白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)质量浓度。采用实时荧光定量聚合酶链式反应法测定细胞上清液中CD68、CD86、Arg1、CD206、YM1、HIF-1α基因的相对表达量,并通过蛋白免疫印迹法测定其蛋白的相对表达量。结果表明:高白鲑鱼油的主要化学成分为棕榈油酸、油酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。其可以显著抑制NO、iNOS、IL-6、TNF-α、IL-1β的产生及相关基因的表达。鱼油可通过抑制LPS诱导RAW264.7细胞中的核因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)抑制剂α的降解和减少p65核易位来抑制NF-κB的激活。此外,高白鲑鱼油可通过抑制信号传导转录激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)的磷酸化,将巨噬细胞从M1型极化为M2型。另外,通过测定琥珀酸盐的含量、缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)基因和蛋白的表达量发现,高白鲑鱼油可以通过抑制琥珀酸盐的积累来抑制IL-1β的产生。结论:高白鲑鱼油可能通过抑制NF-κB、STAT1和琥珀酸盐/HIF-1α信号通路抑制炎症。

鱼类低氧胁迫及营养调控和应对研究进展

溶解氧(dissolved oxygen,DO)是影响鱼类生存和生长的重要环境因子,鱼类具有一定的适应溶解氧波动的能力,但长期的低氧胁迫则会导致鱼类生理状态和器官形态结构变化,给鱼类造成损伤甚至死亡。低氧胁迫已成为鱼类主要的环境胁迫因素之一:养殖水体低氧是影响养殖生产品质安全的重要因素;近海海域水环境的低氧是阻碍水生生态系统稳定的关键因素;此外,鱼类长距离保活运输过程中也经常会面临低氧胁迫。分别从低氧胁迫对鱼类行为、生长、繁育和生理影响以及基因表达调控对低氧胁迫的响应(低氧响应的分子机理)等方面的研究进展进行了概述,并总结了目前应对鱼类低氧胁迫的营养调控方案,以期为鱼类低氧胁迫相关研究和探究有效的应激解决方法提供参考。

淡水鱼类对低氧的抗氧化防护响应

氧气对需氧生物的生存至关重要。同一分压下,水中氧含量仅为陆地空气氧含量的1/30,水生脊椎动物氧的可利用性比陆生动物更重要。此外,氧气在水中的扩散速度只有空气中的1/10 000[1]。所以,无论是生物或非生物过程中引起氧的可利用性或氧消耗变化,均显著影响水环境中溶解氧的含量变化。因此,大多数海洋、河口和淡水较容易发生连续或慢性的低氧现象。

生姜对脆肉鲩在活体运输过程中抗缺氧能力的影响及冷藏保鲜效果的研究

为提高脆肉鲩在运输过程中的存活率并降低其冷藏中产生的腥臭,本文研究了生姜对脆肉鲩活体运输过程中抗疲劳、抗缺氧的作用及其在脆肉鲩死亡后对鱼体保鲜的效果。分别采用0.02、0.04、0.08、0.16、0.32 mg/L生姜汁溶液浸泡驯化养殖后置于缺氧环境下的脆肉鲩测定其低氧耐受时间、鱼肉生化指标,同时在不同水温(10、15、20、25℃)条件下用0.08 mg/L生姜汁进行活体运输试验,监测其存活率,并在4℃冷藏条件下对活体运输窒息死亡的脆肉鲩关键保鲜指标和肉质的变化进行分析。结果表明,采用0.08 mg/L生姜汁浸泡处理可显著延长脆肉鲩的低氧耐受时间(P<0.05),提高脆肉鲩活体运输24 h的存活率,体内乳酸含量、乳酸脱氢酶(LDH)活性均降低(P<0.05);4℃冷藏条件下,在0.8 mg/L生姜汁溶液驯化养殖后的脆肉鲩活体运输死亡后其微生物菌落总数、挥发性盐基氮(TVBN)、K值、三甲胺含量均较对照组低,且肉质品质明显优于不用生姜汁浸泡的对照组,延长保鲜期或货架期6 d以上。因此,将生姜运用于淡水鱼类活体运输具有可行性,但仍需对其他淡水鱼品种进行验证,并进一步探索生姜的作用机理。

低氧胁迫对鱼肉品质影响机制的研究进展

氧是鱼类赖以生存的必要条件。低氧胁迫可激活体内低氧信号传导途径使细胞能量代谢紊乱,能量代谢异常会对鱼肉品质造成显著的不良影响。本文概述低氧胁迫下鱼类生长发育以及糖、脂质、蛋白质代谢的变化,深入探讨低氧胁迫对鱼肉品质的影响,以期为提高鱼类肉质提供指导性建议,同时也为揭示鱼类低氧应激过程中能量代谢和肉质变化机制提供理论依据。

水体低氧对香鱼幼鱼生长和消化酶活性的影响

水体溶氧量是影响鱼类的重要环境因子,本研究检测了不同水平的低溶氧胁迫对香鱼幼鱼生长和消化酶活性的影响。结果显示:低氧胁迫后香鱼幼鱼生长受到抑制,溶氧量分别为4.5 mg/L和3.0 mg/L的两组实验鱼在胁迫7 d、14 d和21 d时的体重均显著小于溶氧量为7.5 mg/L的对照组(P<0.05),其中胁迫21 d时两组实验鱼的体重分别比对照组鱼的体重轻10.89%和20.73%;胁迫0~7 d期间两个实验组鱼的体重均为负增长(增重率分别为-2.30%、-4.78%),而对照组鱼的体重为正增长(增重率21.31%);胁迫7 d后两个实验组的鱼均恢复生长,且7~14 d期间的体重增重率均大于对照组,表现为补偿性生长;胁迫14~21 d期间溶氧4.5 mg/L的实验组的增重率与对照组相当,溶氧3.0 mg/L的实验组的增重率则略低于对照组。此外,低氧胁迫下两个实验组的淀粉酶、胃蛋白酶、脂肪酶活性均较对照组显著降低(P<0.05),而胰蛋白酶活性与对照组差异不显著(P>0.05)。其中,胃蛋白酶活性受低氧影响最大,胁迫21 d时两个实验组的胃蛋白酶活性分别仅为对照组的58.40%、62.34%,而淀粉酶活性已恢复至与对照组相当的水平,脂肪酶活性也有所恢复。由此表明,低氧胁迫会降低香鱼幼鱼消化酶活性,阻碍鱼体生长,同时鱼体对低氧环境也有一定的适应性,表现为在低氧环境下生活一段时间后消化酶活性有所恢复,鱼体出现一定程度的补偿性生长。

低氧对斑马鱼细胞存活能力的影响

【目的】明确低氧对斑马鱼细胞存活和抗氧化酶系统的影响,为揭示鱼类细胞低氧适应机理打下基础。【方法】采用不同浓度低氧处理斑马鱼胚胎上皮细胞(ZF-4细胞),检测低氧对其存活率的影响,并分析低氧应激下ZF-4细胞中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、一氧化氮合酶(NOS)活性及丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)含量的变化。【结果】1.0%O2处理可促进ZF-4细胞存活;SOD活性呈先降低后升高的变化趋势,在处理24 h时达最高值;CAT活性呈先降低后升高再降低的波动变化趋势,于处理8 h时达最低值;GSH活性在处理16 h时达最高值,随后开始下降;MDA含量与对照组无显著差异(P>0.05);NO含量和NOS活性在处理16 h时达最高值。经0.1%O2处理8 h后ZF-4细胞的存活率达最高值;SOD活性在处理24 h时显著高于对照组(P<0.05,下同);经0.1%O2处理后CAT活性极显著降低(P<0.01,下同),GSH活性则从处理8 h后极显著高于对照组;MDA含量显著或极显著降低;NO含量和NOS活性极显著降低。【结论】在极端缺氧环境下,斑马鱼细胞主要通过提高SOD和GSH等抗氧化酶活性以提高细胞的低氧适应能力,从而促进细胞存活。

缺氧使非洲电鱼小脑浦肯野细胞之间的GABA能突触传递长时程增强

目的:研究急性缺氧对非洲电鱼小脑浦肯野细胞(Pc)之间γ-氨基丁酸(GABA)能突触传递的影响。方法:采用配对全细胞膜片钳记录法,记录电鱼小脑Pc-Pc之间的抑制性突触后电流(IPSC),观察急性缺氧对Pc-Pc IPSC的影响,以及GABA_A受体拮抗剂和谷氨酸α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸(AMPA)受体拮抗剂对Pc-Pc IPSC缺氧反应的调节作用。结果:短暂缺氧使Pc-Pc IPSC的幅值显著增大,表现为长时程增强(LTP);GABA_A受体拮抗剂荷包牡丹碱逆转了Pc-Pc IPSC的LTP,表现为长时程抑制;AMPA受体拮抗剂6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮(CNQX)阻断了Pc-Pc IPSC的LTP,表现为短时程增强。结论:急性缺氧引起电鱼小脑Pc之间的GABA能突触活动持续增强,GABAA受体和AMPA受体共同介导这种反应,提示GABA能和谷氨酸能突触活动的平衡可能是电鱼以及其他缺氧耐受动物缺氧保护反应的关键机制。

裂腹鱼亚科鱼类Hif-α基因的分子进化及低氧诱导表达

目的 探究低氧诱导因子Hif-α在裂腹鱼亚科鱼类适应低氧环境中的作用及表达调控。方法 利用RT-PCR技术获得了裂腹鱼亚科鱼类13个代表物种的Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ和Hif-2αB基因编码区序列,基于裂腹鱼亚科鱼类系统进化关系开展了基因选择压力分析,并选取花斑裸鲤进行低氧诱导表达研究。结果 Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ和Hif-2αB基因编码区长度分别为2196、2325、2544和2511 bp。通过序列比对发现裂腹鱼亚科鱼类HIF1αΑNODD结构域中保守脯氨酸羟基化基序LxxLAP发生缺失,特化及高度特化的裂腹鱼的HIF1αBCODD结构域中脯氨酸羟基化基序突变为PxxLAP。与常氧组相比,在重度缺氧条件下花斑裸鲤的脑和心脏组织中部分Hif-α基因表达量显著下降,在中度低氧中心脏组织中的Hif-1αA和Hif-2αA基因表达量上调。结论 Hif-α基因在13个物种中受到正向选择作用,但具体物种分支有待进一步研究,同时裂腹鱼亚科鱼类在适应慢性低氧和急性低氧环境可能存在两种不同的表达调控机制。

湖州地区鱼浮头强度指数的预报

对湖州市菱湖镇1991-2001年的鱼浮头观测资料进行统计,分析了鱼浮头与同期的气象因子的关系。将数值预报和模式预报相结合,通过指标归纳和逐步回归的方法建立鱼浮头强度指数预报方程。业务运用结果显示,该预报方法对鱼浮头有较强的预报能力。

复方鱼油口服制剂的促智作用

采用小鼠跳台法、常压缺氧和小鼠负重游泳等实验,初步观察了复方鱼油口服制剂对正常小鼠学习、记忆、耐缺氧能力等方面的影响。结果表明:复方鱼油口服制剂低剂量和高剂量(分别相当于含精制鱼油3.6g/(kg·d)和7.2g/(kg·d)ig×15d和ig×30d后均对小鼠的学习、记忆有明显的的改善,与空白对照组相比,表现出记忆力增强,灵敏性提高。此外,30d后,复方鱼油口服制剂具有一定的提高耐缺氧能力和抗疲劳作用。连续给药期间,鱼油组体重与对照组体重增长相似。

鱼类中低氧诱导因子表达及功能的研究进展

低氧诱导因子HIF是机体对氧气浓度产生应答的关键调控因子,由于HIF的保守性,使得它在无脊椎动物到哺乳动物中的表达和调控都很相似。无论鱼类耐低氧品种的培育还是低氧条件下分子机制的研究,低氧诱导因子都是重要的研究对象。本文通过对HIF在鱼类中的结构功能、表达调控、转录特征以及生理反应等进行综述,发现HIF在鱼类中不仅与低氧有关,还可能参与了鱼类的生长发育以及免疫和炎症反应,除此之外它在不同种类的鱼中,表达调控还存在差异性,这也说明鱼类低氧条件下的分子表达机制是复杂的。

中华倒刺鲃低氧耐受和代谢率个体变异分析

【目的】研究鱼类能量代谢和低氧耐受特征个体差异以及能量代谢与低氧耐受能力之间的关系。【方法】在25℃条件下,以中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为研究对象,采用内循环呼吸仪对76尾实验鱼的代谢率、临界氧压(P_(crit))和失去平衡点(LOE)进行了测定。【结果】研究发现,中华倒刺鲃LOE、P_(crit)、静止代谢率(RMR)、临界代谢率(MR_(crit))分别为0.12~0.32mg·L^(-1),0.80~2.80mg·L^(-1),279.91~566.97mg·kg^(-1)·h^(-1),235.10~566.12mg·kg^(-1)·h^(-1);P_(crit)与RMR和MR_(crit)间均呈统计学意义上的正相关关系(p<0.001);LOE与RMR和MR_(crit)间的关系均无统计意义上的相关关系;LOE与P_(crit)、RMR与MR_(crit)间均呈统计学意义上的正相关关系(p<0.001)。【结论】中华倒刺鲃LOE具有相对保守性,RMR越低的个体具有相对更强的低氧耐受能力。