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光合细菌在水产养殖中的应用研究进展

饲料研究 2024年

作者：梁帅黄哲丛玉婷卢亚楠王媛王丽王连顺杨国军大连海洋大学水产与生命学院水产养殖学国家级实验教学示范中心设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学) 大连市虾蟹繁育与健康养殖重点实验室

光合细菌是地球上最早出现的一类可以进行光合作用的活性微生物，因其无毒害、无污染、营养高、易培养、应用广等优点，在养殖水体处理、防治水产动物疾病、加强水产动物免疫力、提高饲料利用率、增强鱼类肠道消化酶活性等方面具有较大... 详细信息

光合细菌是地球上最早出现的一类可以进行光合作用的活性微生物，因其无毒害、无污染、营养高、易培养、应用广等优点，在养殖水体处理、防治水产动物疾病、加强水产动物免疫力、提高饲料利用率、增强鱼类肠道消化酶活性等方面具有较大的应用潜力。随着我国水产养殖行业抗生素的广泛禁用，光合细菌因其独特的生理特性，作为一种微生态制剂成为抗生素的替代品，目前已在水产养殖中得到了广泛应用。本文综述了国内外对光合细菌的研究进展，包括来源、分类与作用机制。总结了光合细菌在改善水质、饲料添加、抗菌抗病、产生高价值资源物质、疾病预防等水产养殖中的作用效果，对光合细菌的研究方向以及水产养殖中不同的应用前景进行了展望，为光合细菌在水产养殖中的应用提供参考。

关键词：光合细菌水产养殖疾病预防饲料添加水质调控脱氮机制资源回收

基于卷积神经网络的仿刺参（Apostichopus japonicus）疣足全基因组选择初步研究

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海洋通报 2024年

作者：林涛倪萍包晓凯李宇泽韩泠姝丁君王扬帆中国海洋大学海洋生命学院海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室大连海洋大学水产与生命学院

仿刺参(Apostichopus japonicus）是山东省和辽宁省的支柱水产种类之一。全基因组选择(GS)分子育种以高效率、高准确率等优势，将农业生物育种推向了新的发展阶段。目前，传统家系育种仍是刺参良种选育的主要手段，发展适用于刺参的全... 详细信息

仿刺参(Apostichopus japonicus）是山东省和辽宁省的支柱水产种类之一。全基因组选择(GS)分子育种以高效率、高准确率等优势，将农业生物育种推向了新的发展阶段。目前，传统家系育种仍是刺参良种选育的主要手段，发展适用于刺参的全基因组选择技术是刺参良种选育的未来重点发展方向，具有重要研究价值。卷积深层神经网络（CNN）已经应用在基因互作效应的估计中，解决全基因组选择主流GBLUP方法无法估计基因互作的非加性效应的问题。本研究以仿刺参的重要经济性状疣足为表型，使用52，271个SNP基因型，探究了GBLUP和CNN育种值估计的差异。结果表明，在仿刺参疣足数量的遗传力为0.611的情况下，相比于GBLUP方法的预测准确率（0.56363），CNN方法的预测准确率（0.83485）更高，表明基于CNN学习SNP之间潜在的基因互作信息，提高了育种值估计的准确率。本研究首次将CNN用于仿刺参疣足性状的全基因组选择中，研究结果为仿刺参生长性状的分子育种提供了理论支撑。

关键词：仿刺参全基因组选择卷积神经网络疣足数量

基于定性网络模型评价生态调控情景对海洋牧场生态系统的影响——以獐子岛海洋牧场为例

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生态学报 2024年第13期44卷 5761-5772页

作者：孙国庆张合烨董世淇李磊王兆国孙旭李明高东奎田涛吴忠鑫大连海洋大学水产与生命学院大连116023 辽宁省海洋牧场工程技术研究中心大连116023 大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室大连116023 獐子岛集团股份有限公司大连116001

在海洋牧场建设过程中,生态调控方式实施后对海洋牧场生态系统的影响通常难以预测,这对海洋牧场的生态安全和高质量发展提出了严峻挑战。为此,建立了一种基于定性网络模型(Qualitative network model,QNM)的海洋牧场生态系统模拟评价方... 详细信息

在海洋牧场建设过程中,生态调控方式实施后对海洋牧场生态系统的影响通常难以预测,这对海洋牧场的生态安全和高质量发展提出了严峻挑战。为此,建立了一种基于定性网络模型(Qualitative network model,QNM)的海洋牧场生态系统模拟评价方法,并以獐子岛海洋牧场近岸增殖海域作为研究区域,构建以增殖目标种为核心的定性网络模型,模拟评估海洋牧场3种不同类型的生态调控情景(增殖目标种、移除捕食者、海藻场修复)及其复合条件下,牧场群落范围内的响应,分析海洋牧场生态调控策略与生物功能群变化之间潜在关系。结果显示:目标种增殖(仿刺参和虾夷扇贝)产生的上行效应导致其捕食者呈现积极响应,产生的下行效应导致其它底栖动物、浮游植物和有机碎屑等功能群呈现消极响应,移除捕食者海星产生的下行效应导致虾夷扇贝呈现积极响应,表明在增殖区清除敌害生物的重要性,海藻场修复对整个群落有明显的积极影响,体现了海藻场在养护近岸生态系统的重要生态意义。研究表明:QNM可有效识别生态系统潜在的营养级联效应,评估生物功能群的响应,基于QNM的海洋牧场生态调控模拟评价方法,突破了定量食物网模型在数据有限系统中使用的局限性,可为海洋牧场建设的生态调控策略制定提供科学参考。

关键词：海洋牧场定性网络模型相互作用增殖移除捕食者海藻场修复

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2种海水鱼工厂化循环水养殖中微细颗粒物的赋存特征

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农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1143-1150页

作者：卢洋朱弦一郭悦谷晶杨国军任同军王华大连海洋大学水产与生命学院辽宁大连116023

为了明晰工厂化循环水处理系统对水中微细颗粒物的去除效果,对红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)工厂化循环水养殖过程中微细颗粒物的质量、组成和粒径分布的动态变化进行研究。结果表明,基于弧形筛、... 详细信息

为了明晰工厂化循环水处理系统对水中微细颗粒物的去除效果,对红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)工厂化循环水养殖过程中微细颗粒物的质量、组成和粒径分布的动态变化进行研究。结果表明,基于弧形筛、泡沫分离器和生物滤池的工厂化循环水处理工艺,红鳍东方鲀和半滑舌鳎养殖池水中微细颗粒物浓度均稳定在20 mg·L^(-1)左右,且投喂后水中微细颗粒物含量明显增高,微细颗粒物中有机物所占比例均达到90%以上,表明水中微细颗粒物增多是投喂所致。红鳍东方鲀养殖池水中微细颗粒物的粒径主要分布在60~170 nm,半滑舌鳎养殖池水中微细颗粒物的粒径为95~420 nm。养殖池出水经水处理系统处理后,水中留存的微细颗粒物的粒径主要介于95~110 nm之间,表明该循环水养殖系统中粒径在60~95 nm之间和粒径大于110 nm的微细颗粒物可以被有效去除。

关键词：循环水养殖系统微细颗粒物红鳍东方鲀半滑舌鳎

滨海湿地中多溴联苯醚的污染特征及生态风险评价研究进展

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水生态学杂志 2024年第2期45卷 159-165页

作者：张卉莲吴桐查家宝黄海鹏杨芯月韩蕊吴英海大连海洋大学海洋与土木工程学院辽宁大连116023 设施渔业教育部重点实验室大连海洋大学辽宁大连116023

系统梳理了多溴联苯醚(PBDEs)在滨海湿地中的种类和浓度、沉积物中的分布特征、与沉积物理化因子的关系、生态风险评价等方面的研究进展,分析了滨海湿地沉积物和生物体内PBDEs的种类和浓度,总结了PBDEs在滨海湿地中的水平分布与垂向分... 详细信息

系统梳理了多溴联苯醚(PBDEs)在滨海湿地中的种类和浓度、沉积物中的分布特征、与沉积物理化因子的关系、生态风险评价等方面的研究进展,分析了滨海湿地沉积物和生物体内PBDEs的种类和浓度,总结了PBDEs在滨海湿地中的水平分布与垂向分布规律,阐述了滨海湿地沉积物理化因子对其分布影响,归纳了滨海湿地中PBDEs的生态风险评价方法。后期研究需进一步厘清滨海湿地沉积物和生物体内的PBDEs同系物及富集浓度等问题,加强滨海城市排污口附近区域的PBDEs归趋研究,解析滨海湿地沉积物理化因子(如铁、硫、氮等元素)与PBDEs的关系,探究PBDEs生态风险阈值与评价方法,为滨海湿地污染控制与评价提供技术支撑。

关键词：多溴联苯醚滨海湿地沉积物污染特征生态风险

可生物降解聚合物作为固相反硝化碳源的研究进展

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环境化学 2024年第6期43卷 2047-2057页

作者：周鹏刘鹰苏鑫刘佩武吴英海韩蕊大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室大连116023 大连海洋大学水产与生命学院大连116023 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 大连海洋大学海洋与土木工程学院大连116023

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制,易导致出水水质恶化,需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机物,... 详细信息

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制,易导致出水水质恶化,需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机物,已被证实可作为新型的反硝化缓释碳源.其具有反硝化效率高、安全稳定、操作简单等优点,近年来被广泛报道.归纳总结了BDPs碳源类型及其体系的反硝化性能和影响因素,讨论了BDPs体系脱氮机制及生物膜群落结构与功能,评价了BDPs反硝化脱氮的成本.提出发展成本相对低廉的BDPs复合碳源、阐明运行条件对BDPs反硝化的影响机制、通过优化微生物群落来构建高效BDPs反硝化系统以及加强共存污染物去除等未来重点研究方向,以期为可生物降解聚合物的反硝化脱氮研究和应用提供参考和依据.

关键词：生物脱氮污水处理固态碳源混合碳源硝酸盐

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基于改进YOLOv7的密集鱼群计数检测

广东海洋大学学报 2024年第2期44卷 115-123页

作者：李尹佳胡泽元涂万张鹏韦思学于红吴俊峰大连海洋大学信息工程学院大连智慧渔业重点实验室设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学) 辽宁省海洋信息技术重点实验室辽宁大连116023

【目的】提高在水体浑浊和鱼群高密度聚集等复杂环境中的鱼群检测精度。【方法】提出一种基于双层路由注意力机制(BiFormer)和Normalized Wasserstein Distance(NWD)损失函数的改进YOLOv7的密集鱼群计数检测方法。在保留细粒度特征的基... 详细信息

【目的】提高在水体浑浊和鱼群高密度聚集等复杂环境中的鱼群检测精度。【方法】提出一种基于双层路由注意力机制(BiFormer)和Normalized Wasserstein Distance(NWD)损失函数的改进YOLOv7的密集鱼群计数检测方法。在保留细粒度特征的基础上,提高模型对多尺度特征的学习能力,同时降低模型对模糊图像中小目标位置偏差的敏感性,加强对浑浊水域中鱼群的识别能力。为评估该模型的有效性,在红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)数据集上与其他网络模型进行对比实验。【结果】该方法在红鳍东方鲀数据集上的准确率和召回率分别达到98.05%和97.69%,平均精度达到99.10%,较YOLOv7相比分别提升2.46%、3.73%和2.62%。与目前检测准确率较高的其他水下目标检测模型相比,平均精度平均提高4.25%。【结论】实现真实养殖环境下浑浊水域中鱼群的准确检测,有助于科学指导工业化水产养殖的生产管理,提高养殖效率,减少资源浪费。

关键词：水产养殖鱼类检测深度学习 YOLOv7 BiFormer NWD

日本沼虾StAR基因克隆及其低氧胁迫下表达分析

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水产学报 2024年第3期48卷 66-77页

作者：郑诚薛程赵倩倩孙盛明上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室上海海洋大学水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室

为了研究类固醇激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, StAR)在日本沼虾应答低氧胁迫过程中所发挥的作用，实验应用c DNA末端快速扩增(RACE)PCR技术克隆了日本沼虾StAR全长cDNA序列，并利用在线软件对其序列特... 详细信息

为了研究类固醇激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, StAR)在日本沼虾应答低氧胁迫过程中所发挥的作用，实验应用c DNA末端快速扩增(RACE)PCR技术克隆了日本沼虾StAR全长cDNA序列，并利用在线软件对其序列特征进行生物信息学分析，采用半定量RT-PCR方法分析StAR在日本沼虾不同组织的分布情况，采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)与免疫印迹(Western blot)技术对其在不同低氧胁迫阶段中的表达规律进行检测，观察低氧胁迫下精巢组织中StAR蛋白免疫组化定位。结果显示，日本沼虾StAR其cDNA全长3 361 bp (NCBI登录号：MW263908)，包括5′-UTR 323 bp,3′-UTR 2 129 bp，开放阅读框909 bp，编码302个氨基酸。氨基酸序列比对及系统进化分析结果显示，日本沼虾StAR基因与三疣梭子蟹等甲壳动物StAR聚类一支，具有最近的亲缘关系。半定量RT-PCR检测结果显示，StAR在日本沼虾不同组织中均有表达，其表达量在肝胰腺和心脏组织中最低，在精巢组织中表达处于较高水平。使用qRT-PCR技术检测日本沼虾精巢中StAR在低氧胁迫下时空表达情况，结果表明，与对照组相比，低氧处理组精巢中StAR基因表达量在1～48 h均显著上调，而在低氧处理组96 h显著降低。此外，本实验对StAR进行了原核表达及抗血清制备，采用Western blot检测StAR蛋白表达丰度基本与基因表达模式相似，免疫组化结果显示，StAR蛋白在精细胞与间质细胞中均有表达。综上所述，长期低氧胁迫显著降低了StAR基因的转录表达水平，并且该基因可能在类固醇合成路径及精子发生过程中均发挥重要作用。本研究结果为进一步解析日本沼虾类固醇激素合成分子机制奠定基础。

关键词：日本沼虾 StAR 克隆低氧表达分析

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中国水产科学 2024年第1期31卷 1-13页

作者：王晶晶李旭鹏薛倩曹宝祥栾生罗坤隋娟代平曹家旺谭建陈宝龙傅强孔杰高焕孟宪红江苏海洋大学海洋科学与水产学院江苏省海洋生物资源与环境重点实验室/江苏省海洋生物技术重点实验室中国水产科学研究院黄海水产研究所海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室青岛海洋科技中心海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室

本研究旨在探讨凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)易位子相关蛋白α亚基(translocon-associatedproteinalpha,TRAPα)基因特征及其在抗白斑综合征病毒(white spot syndrome, WSSV)中的作用。通过PCR和Sanger测序技术,获得凡纳滨对虾TRAPα的开放阅读框(openreadingframe,ORF)序列,将该基因命名为Lv-trapα,并进行生物信息学分析。采用real-time PCR分析Lv-trapα基因在健康凡纳滨对虾和感染WSSV不同时间点的凡纳滨对虾肝胰腺、鳃、肌肉、眼柄中的Lv-trapα表达水平。同时,利用重亚硫酸氢盐测序技术(bisulfite sequencing PCR, BSP)检测健康凡纳滨对虾和感染WSSV后96 h的凡纳滨对虾肝胰腺组织中Lv-trapα基因上游DNA序列的甲基化水平。结果显示,Lv-trapα的ORF全长873 bp,共编码290个氨基酸,预测相对分子质量为32466.4,理论等电点为4.45。多序列比对发现TRAPα蛋白的保守性较高。Lv-trapα DNA序列中有8个单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism,SNP),其中1个SNP位点处于外显子区域且属于错义突变,其余7个SNP位点处于内含子区域。real-time PCR结果显示, Lv-trapα基因在凡纳滨对虾肝胰腺、鳃、肌肉、眼柄中均有表达,且在感染WSSV后显著上调表达(P<0.05)。值得注意的是,在感染WSSV后96 h,体内病毒含量不同的凡纳滨对虾肝胰腺中Lv-trapα的表达水平差异显著,高病毒含量组中Lv-trapα的表达水平显著高于低病毒含量组(P<0.05),提示Lv-trapα表达水平和WSSV复制水平存在正相关性。BSP结果显示,Lv-trapα基因上游1个CpG位点(存在于NCBI数据库NW＿020872863.1第360336-360337 nt位置)的甲基化水平和Lv-trapα表达水平呈负相关,该CpG位点的甲基化水平和凡纳滨对虾体内WSSV病毒含量也呈负相关。本研究可为深入研究凡纳滨对虾抗WSSV的分子机制和抗病分子育种提供理论参考。

关键词：凡纳滨对虾白斑综合征病毒(WSSV) TRAP 表达水平 SNP DNA甲基化