温度和光照周期对硬头鳟幼鱼生长、生理及行为的影响_张旭.pdf
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1、第 38 卷第 2 期大连海洋大学学报Vol38 No22 0 2 3 年 4 月JOUNAL OF DALIAN OCEAN UNIVESITYApr 2 0 2 3DOI:1016535/jcnkidlhyxb2022-219文章编号:2095-1388(2023)02-0251-08温度和光照周期对硬头鳟幼鱼生长、生理及行为的影响张旭1,2,张佳1,3,王婕1,3,李海霞1,3,胡雨1,2,马真1,3*(1.设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学),辽宁 大连 116023;2.大连海洋大学 水产与生命学院,辽宁 大连 116023;3.大连海洋大学 海洋科技与环境学院,辽宁 大连 11
2、6023)摘要:为确定硬头鳟(Oncorhynchus mykiss)幼鱼在养殖环境下的最佳温度和光照周期组合,基于生产上普遍使用的温度和光照周期,试验共设置 4 个处理组,分别为 13 16L 8D(T1)、16 16L 8D(T2)、13 12L 12D(T3)和 16 12L 12D(T4),幼鱼初始体质量为(8.00.5)g,在不同温度和光照周期组合条件下养殖 40 d,测定不同条件下硬头鳟的生长性能、生理指标及行为表现。结果表明:试验结束时,T1 组幼鱼的生长性能显著高于其他处理组(P0.05),T4 组幼鱼肝脏的 SOD 活性显著高于其他处理组(P0.05),长光照组(T1、T2)
3、幼鱼渗透压调节能力(NKA 活性)显著高于自然光照组(T3、T4)(P0.05);T1 组幼鱼游泳运动能力显著低于其他处理组(P0.05),当光照周期相同时,16 处理组幼鱼集群指标(鱼到中心点的距离、鱼间的平均距离)显著低于 13 处理组(P0.05);温度和光照周期对硬头鳟幼鱼的生长性能、生理指标和行为表现均存在显著的交互作用(P0.05)。研究表明,与温度条件相比,延长光照时间更有助于提高硬头鳟幼鱼整体的生理调节能力,在淡水养殖阶段,13 16L 8D的条件有助于提高硬头鳟幼鱼的生长和渗透压调节能力,减少幼鱼的自发性活动并增强其集群性。关键词:硬头鳟;温度;光照;交互作用;生长性能;行为
4、中图分类号:S917.4文献标志码:A鲑鳟因其具有肉质鲜美、营养价值高等优点,深受国内外消费者的喜爱,2020 年中国鲑鳟养殖产量达到 39 456 t1。鲑鳟具有洄游习性,其生活史中最重要的环节之一就是从淡水向海水生活的转变,鲑鳟幼鱼为了适应这种转变,会在较短时期内经历一系列形态、行为和生理的变化,这一时期被称为“入海窗口期”2。温度和光照是影响鲑鳟幼鱼降海变态的关键因素,通过延长鲑鳟养殖光照时间和提高养殖温度等手段促进鲑鳟幼鱼的生长,调控其入海时间,已被广泛应用于鲑鳟养殖过程中3-4。研究表明,鲑鳟生活史早期淡水阶段的养殖条件也会影响鲑鳟的渗透压调节能力。Ge 等5 将虹鳟(Oncorhy
5、nchus mykiss)幼鱼分别在恒温和变温条件下驯化 6 周后,转移到海水环境中,结果发现,温度波动不超过 2 的试验组,表征幼鱼渗透调 节 能 力 的 钠 钾 泵(sodium-potassium pump,Na+/K+-ATP 酶,NKA)水平显著高于其他处理组。Van ijn 等6 研究了大西洋鲑(Salmo salar)在不同光周期(8L 16D、12L 12D 和16L 8D)条件下渗透压调节能力的变化,结果显示,在经过 8周的驯化后,16L 8D 试验组大西洋鲑的渗透压调节能力显著高于其他处理组。鲑鳟从淡水到海水的过渡涉及一系列生理、形态和行为改变。以生长性能为主的光照(全光照
6、)和温度条件(最适温度上限),可能会影响鱼类的生理表现,如应激耐受和渗透压调节能力7-9。李佳凯等10 研究了大黄鱼(Larimichthys crocea)幼鱼在低温(25)和高温(32)条件下血清生化指标的变化,结果显示,高温组幼鱼的谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)活性显著高于低温组。Tian 等11 研究了团头鲂(Megalobramaamblycephala)幼鱼在不同光照周期(8L 16D、12L 12D 和 16L 8D)条件下肝脏抗氧化酶活性的变化,结果显示,经过 8 周的养殖,16L 8D 处收稿日期:2022-07-14基金项目:大连市科
7、技创新基金(2021JJ13SN72);国家自然科学基金(32102753);广东省重点领域研发计划项目(2021B0202030001)作者简介:张旭(1996),男,硕士研究生。E-mail:zhangxu 通信作者:马真(1984),女,博士,副教授。E-mail:mazhen 理组的肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性最低。而鱼的行为表现是鱼类适应环境和内在生理功能调节的综合表现12-13,如硬头鳟幼鱼的觅食行为随着水温的升高而减弱14;大西洋鲑在逆流条件下通过河口的游泳速度要比顺流条件下快 0.14 m/s15;欧洲舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)在较小规模养殖条件下的
8、摄食半径显著低于大规模养殖条件下的摄食半径16。因此,在水产养殖中通过观察鱼类行为,可直观、快速地判断鱼类的状态,从而为水产养殖生产提供重要的指导信息17-18。硬头鳟隶属于鲑形目(Salmoniformes)鲑科(Salmonidae)大马哈鱼属(Oncorhynchus),是一种冷水性洄游鱼类,也是虹鳟的降海洄游型。目前,温度和光照周期对鲑鳟生长影响的研究大多集中在其入海窗口期的渗透压能力调节方面5-6,而硬头鳟作为鲑鳟鱼类的一种,对其生活史前期淡水阶段渗透压调节的研究较少,尤其是对养殖环境下的硬头鳟应对温度和光照周期的生理及行为响应研究更是鲜见报道。本研究中,以硬头鳟为研究对象,通过分析
9、硬头鳟在不同温度和光照周期下的生长性能、生理变化和行为表现,研究了硬头鳟摄食前的行为表现及规律,以期为硬头鳟工业化水产养殖过程中适宜环境的设置,以及养殖效益和鱼类福利水平的提高提供重要参考依据。1材料与方法1.1材料试验用硬头鳟购自山东省牟平市某鳟鱼养殖场,水温为(132),养殖车间采用人工补光,光照周期为 12L 12D。试验在大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室进行,在正式试验之前,硬头鳟幼鱼在塑料桶中暂养一周(与前期养殖场环境保持一致)。每天 8:00 和 16:00 各投喂一次,投喂量为鱼体质量的 2%,投喂后 1 h 清理饵料残渣和粪便,早晚各换水 1/2。1.2方法1.2.1试验设
10、计基于生产上普遍使用的温度和光照周期,分别设置 13 (低温)和 16 (高温)两个温度,以及 16L 8D(长光照)和 12L 12D(自然光照)两个光照周期,试验设置 4 个处理组,分别为 13 16L 8D(T1)、16 16L 8D(T2)、13 12L 12D(T3)和 16 12L 12D(T4),每个处理组设 3 个平行,共使用 12 个试验桶,试验系统见图 1。暂养结束后,选择健康(体表无损伤,摄食正常)的硬头鳟幼鱼 480 尾,初始体质量为(8.00.5)g,初始体长为(7.10.5)cm,随机放入 12 个试验桶(直径为 80 cm,高为 60 cm,有效水体为 250 L
11、)中,每桶 40 尾。试验期间,12L 12D 的光照时间为 8:0020:00,16L 8D 的光照时间为 8:0024:00,采用人工光源进行补光。根据前期研究结果设置光色和光强,采用白色 LED 灯(GK5A,深圳超频三科技股份有限公司),辐照度为 9 W/m2 5。每个试验桶正上方距水面 90 cm 处装有高清摄像机(HIKDS-2CD3T35D-I5,海康威视),用于记录试验期间硬头鳟的行为。1.2.2样品的采集与分析分别于试验开始的第10、20、30、40 天时采样,采样时,从每个养殖桶随机选取 3 尾鱼(每个处理组 9 尾鱼),经 MS-222 快速麻醉后,测量幼鱼体长和体质量,
12、然后将其置于冰盘解剖,取肝脏和鳃组织迅速放入液氮中图 1试验系统Fig.1Experimental setup252大连海洋大学学报第 38 卷速冻后置于80 下保存。每次取样后,将同样数量和规格的幼鱼补回各试验桶中16。采集早晨摄食前 10 min 的幼鱼活动视频,用 EthoVision XT12.0 软件分析和计算幼鱼的行为参数19-20,分析方法为动态减影法,采集频率为 12.5 帧/s。1.2.3幼鱼行为指标及生长指标的计算幼鱼的行为指标包括幼鱼运动过程中的平均游泳速度(v,cm/s)、最大瞬时加速度(a,cm/s2)、幼鱼到试验桶中心点的距离(dP,cm)、幼鱼间的平均距离(dF,
13、cm)和活跃度(Aactivity,%),生长指标包括特定生长率(SG,%/d)和增重率(GBW,%)。计算公式为vt=(Xt Xt1)2+(Yt Yt1)2/t,(1)at=(vt vt1)/t,(2)dPt=(Xt Xt1)2+(Yt Yt1)2,(3)dFt=(Xa,t Xr,t)2+(Ya,t Yr,t)2,(4)At=(At At1)+(At1 At),(5)Aactivity=At/(At1+At)100%,(6)SG=(lnWt lnW0)/t 100%,(7)GBW=(Wt W0)/W0 100%。(8)其中:Xt、Yt为目标鱼 t 时刻的坐标;Xt1、Yt1为目标鱼 t1 时
14、刻的坐标;t 为两次采样的时间差;Xa,t、Ya,t、Xr,t和 Yr,t为目标鱼相邻个体 t 时刻的坐标;At为目标鱼 t 时刻的变化面积(cm2);At为目标鱼 t 时刻的面积(cm2);At1为目标鱼 t1 时刻的面积(cm2);Wt为终体质量(g);W0为初始体质量(g);t为养殖时间(d)。采用南京建成生物工程研究所的相关试剂盒,测定幼鱼肝脏中的葡萄糖(glucose,GLU)含量、SOD 和 ALT 活性,以及鳃中的 NKA 活性。其中,采用氧化酶法测定 GLU 含量,采用羟胺法测定SOD 活性,采用比色法测定 ALT 和 NKA 活性。1.3数据处理试验数据均以平均值标准差(me
15、anS.D.)表示,采用 SPSS 26.0 软件进行双因素方差分析(two-way ANOVA),采用 Tukey 检验进行多重比较,显著性水平为 0.05。2结果与分析2.1不同温度和光照周期下幼鱼生长指标的变化从表 1 可见:试验结束时,T1 处理组硬头鳟幼鱼的终体质量、特定生长率和增重率均显著高于其他处理组(P0.05),而 T4 处理组最低;相同光照周期条件下,低温处理组(T1 和 T3)幼鱼的生长性能优于高温处理组(T2 和 T4)(P0.05);相同温度条件下,长光照处理组(T1 和 T2)幼鱼的各项生长指标均显著高于自然光照处理组(T3和 T4)(P0.05)。双因素方差分析结
16、果显示,温度和光照周期对幼鱼的终体质量和增重率存在显著的交互作用(P0.05)(表 2)。表 1不同温度和光照周期对硬头鳟生长的影响Tab.1Effects of different temperatures and photoperiodson growth of Oncorhynchus mykiss组别group终体质量/gfinal body weight特定生长率/(%d1)specific growth rate增重率/%body weight gainT126.701.56a3.050.11a238.7215.47aT222.451.31b2.610.11b184.7813.10
17、bT319.620.92c2.260.08c146.837.50cT417.330.36d1.950.15d118.4912.64d注:同列中标有不同字母者表示组间有显著性差异(P0.05),标有相同字母者表示组间无显著性差异(P0.05)。Note:The means with different letters within the same column are sig-nificantly different in the groups at the 0.05 probability level,and themeans with the same letter within the
18、same column are not significantdifferences.表 2温度和光照周期对硬头鳟生长影响的双因素方差分析Tab.2Summary of two-way ANOVA results on effects oftemperature and photoperiods on growth of On-corhynchus mykiss因子factorP 值 P value终体质量final bodyweight特定生长率specificgrowth rate增重率body weightgain温度 temperature(T)0.0000.0010.000光照 ph
19、otoperiod(P)0.0000.0000.000温度光照 TP0.0460.1930.0212.2不同温度和光照周期下幼鱼生理指标的变化从图 2 可见:随着试验时间的持续,各组硬头鳟幼鱼肝脏的 GLU 含量呈下降趋势,试验结束时,各处理组 GLU 含量无显著性差异(P0.05);试验期间各组幼鱼肝脏的 SOD 活性呈上升趋势,试验结束时,T4 处理组的 SOD 活性显著高于其他处理组(P0.05);试验期间各组幼鱼的 ALT 活性呈先上升后下降趋势,试验结束时,T1 处理组的ALT 活性显著高于 T3 和 T4 处理组(P0.05);试验期间各组幼鱼鳃中的 NKA 活性呈上升趋势,试验结
20、束时,不同处理组的 NKA 活性均达到最大值,且 T1 处理组的 NKA 活性显著高于其他处理组(P0.05),而 T4 处理组 NKA 活性最低。352第 2 期张旭,等:温度和光照周期对硬头鳟幼鱼生长、生理及行为的影响标有不同字母者表示同一时间下不同组间有显著性差异(P0.05),标有相同字母者表示组间无显著性差异(P0.05),下同。The means with different letters in the same time are significant differences in different groups at the 0.05 probability level,a
21、nd the means with thesame letter are not significant differences,et sequentia图 2不同温度和光照周期对硬头鳟生理指标的影响Fig.2Effects of different temperatures and photoperiods on the physiology of Oncorhynchus mykiss双因素方差分析结果显示,试验结束时,温度和光照周期对硬头鳟幼鱼肝脏中的 GLU 含量和ALT 活性不存在显著交互作用(P0.05),而对幼鱼肝脏中 SOD 活性和鳃中 NKA 活性有显著的交互作用(P0.05
22、)(表 3)。2.3不同温度和光照周期下硬头鳟幼鱼行为的变化从图 3 可见:随着试验时间的持续,各处理组硬头鳟平均移动速度呈现降低趋势,试验结束时,T4 处理组幼鱼的平均移动速度显著快于其他处理组(P0.05);试验期间各处理组幼鱼的最大瞬时加速度变化差异较大,试验结束时,T4 处理组的最大瞬时加速度显著低于 T2 处理组(P0.05),但与 T1 和 T3 处理组无显著性差异(P0.05);试验期间,除 T3 处理组外,其余处理组幼鱼到桶中心点的距离呈增大趋势,试验结束时,T4 处理组幼鱼到中心点的距离显著大于其他处理组(P0.05);试验期间,T1 处理组幼鱼间的平均距离变化不大,其余处理
23、组呈现增大趋势,试验结束时,T4 处理组幼鱼间的距离显著大于 T1 处理组(P0.05),但与 T2、T3 处理组间无显著性差异(P0.05);试验期间,幼鱼活跃度呈现下降趋势,试表 3温度和光照周期对硬头鳟生理指标影响的双因素方差分析Tab.3Summary of two-way ANOVA results on effects oftemperature and photoperiod on the physiology ofOncorhynchus mykiss因子factorP 值 P value10 d20 d30 d40 d葡萄糖 GLU温度 temperature(T)0.000
24、0.0010.3480.102光照 photoperiod(P)0.0360.0000.0780.979温度光照 TP0.0010.1510.6500.117超氧化物歧化酶 SOD温度 temperature0.2040.6170.0420.000光照 photoperiod0.2790.1580.0220.001温度光照 TP0.4600.0360.0480.003谷丙转氨酶 ALT温度 temperature0.8620.0020.2360.071光照 photoperiod0.2640.0870.1160.006温度光照 TP0.2310.0450.2980.061Na+/K+-ATP
25、酶 NKA温度 temperature0.9640.3470.0390.000光照 photoperiod0.3190.0000.0000.000温度光照 TP0.6410.0020.1660.028452大连海洋大学学报第 38 卷图 3不同温度和光照周期对硬头鳟行为的影响Fig.3Effects of different temperatures and photoperiods on the behavior of Oncorhynchus mykiss验结束时,T4 处理组幼鱼活跃度显著高于其他处理组(P0.05)。双因素方差分析结果显示,温度和光照周期对幼鱼游泳的平均速度、最大瞬时加
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