所属栏目:农业论文 时间:2021-10-23
摘要青蛤是沿海地区重要的海产经济贝类,广泛分布于中国、日本和朝鲜沿海的滩涂及河口地区,在中国已开展了广泛的养殖和浅海增殖。本文从青蛤的基因组学、系统分类、种群多样性、遗传发育、苗种繁育、养殖生态、生理生化和营养及药用价值方面,系统的综述了青蛤的种质资源发掘、评价与利用研究进展,并就野生资源的保护与评估、育苗技术与良种选育、绿色高效养殖与碳汇渔业以及营养价值与深加工等方面提出了未来的发展方向。
关键词青蛤;种质资源;繁殖发育;养殖生态;开发利用
青蛤(Cyclinasinensis),广泛分布于朝鲜,日本和中国沿海的滩涂及河口地区,俗称黑蛤,铁蛤,圆蛤和牛眼蛤等。关于青蛤的种质资源与养殖利用研究主要集中在分类学、群体遗传学、苗种繁育生物学、养殖技术、生理生态学、营养及药用价值等方面,相关的综述性文章或聚焦于青蛤药用价值[1]、或着眼于育苗与养殖技术[2],或相关内容陈旧[34]。本文系统的介绍了青蛤的最新研究进展,以期为青蛤产业可持续发展提供学借鉴与展望。
养殖人员评职知识:海水养殖和淡水养殖研究论文发sci期刊难吗
1青蛤分类学及群体遗传评价
1.1青蛤基因组及分类学青蛤分类历史上由于信息迟滞性和认识水平所限,出现了一些同物异名现象。现学名Cyclinasinensis(Gmelin,1791),是由德国博物学家JohannFredrichGmelin(17481804)命名,曾用名或同物异名如ArtemisorientalisSowerby,1852;VenuschinensisChemnitz,1788业已废除。目前学术界明确认可的分类地位是瓣鳃纲(Lamellibranchia)、异齿亚纲(Heterodonta)、帘蛤目(Venerida)帘蛤科(Veneridae)青蛤亚科(Cyclininae,Frizzel1936)青蛤属(Cyclina,Deshayes1850)。
近些年在分子水平上对青蛤的分类进行了比较深入的研究,Dong等确定了青蛤线粒体基因组,核酸总数21799bp,包含13个蛋白质编码基因,22个tRNA基因,个rRNA基因和一个非编码控制区域,并进一步构建了12个邻近物种系统发育进化树,佐证了青蛤与文蛤(ererixmeretrix)亲缘关系较为接近且独为一个亚科青蛤亚科;程汉良等利用16SrDNA序列与赵婷等利用16SrNA序列得出了相似的结论。染色体核型分析是生物分类学和遗传学的基础。段海宝等以青蛤成熟性腺为制备材料,成功制备单倍体染色体,与青蛤二倍体染色体互相印证,弥补了以前学者研究的不足,将过去认为的2n=36修正为2n=38,核型组成为2n=11m+6sm+2st,NF=76,未发现性染色体和随体染色体。
基于此工作,采用Illumina二代高通量测序、三代测序辅助组装技术在染色体水平上对青蛤全基因组进行了Denovo测序组装,最终获得了高质量的青蛤全基因组,contingN50达到2.6Mb、scaffoldN50长度达6.5Mb、基因组大小903.2Mb,包含27564个基因,覆盖度达99.80%10;基于全基因组构建青蛤系统进化树支持前述作者分类结果。
1.2青蛤种群多样性
多种分子标记综合分析生物的遗传结构和遗传多样性尤为重要。娄秦爱等[11]利用AFLP技术分析了我国沿海个地理群体(潍坊、南通、宁波和温州)野生青蛤的遗传多样性,发现个地理群体青蛤未有明显的遗传分化,hao等[12]利用AFLP技术证明了我国南方(乐清和东兴)与北方(旅顺和连云港)群体野生青蛤出现了明显分化现象。白胡木吉力图等[13]利用RAPD技术分析了辽宁盘锦,庄河及山东东营野生青蛤遗传多样性,表明三个地理群体青蛤尚未出现明显的遗传分化,但保持较高的遗传多样性。由于栖息地环境差异性,我国南北沿海(辽宁、天津、江苏、浙江和福建)的青蛤形态存在一定的差异,结合RAPD分析,表明五个地理群体青蛤存在较高的遗传变异[14]。
另外,不同月龄青蛤活体质量差异较大,进而影响形态性状[15],说明不同月龄的青蛤形态也存在一定的差异,这可能导致利用形态学参数进行聚类分析存在一定问题,而仅采用贝类形态指标不能完全反映群体间地理分布特征[16]。同样是利用RAPD分析辽宁庄河与广东惠东青蛤野生群体时,发现两个地理群体出现了明显的种群分化现象[17]。
邵艳卿等[18]利用SSR技术分析了个不同地理群体青蛤的遗传结构,发现青蛤具有较高的遗传多样性,广西群体较山东、江苏及辽宁出现了低程度的遗传分化。Dong等[19]、Pan等[20]及方军等[21]开发的青蛤SSR分子标记,为青蛤种质评价提供了新的有效分子标记。袁媛等[22]利用ITS1序列分析法,说明青蛤黄渤海个野生群体未出现遗传分化,而日本群体形成了明显的地理隔离及遗传分化。
Ni等[23]利用现代分子系统地理学,采用mtCOI和ITS1分子标记,证明了长江河口淡水汇入及海流扩散未造成显著的青蛤种内分化现象,并指出人类捕捞和养殖活动可能在短时间内破坏历经几万年形成的遗传格局和遗传谱系。虽然近距离的地理隔离尚未导致青蛤种群分化,但同地理群体对某一特定环境因子的耐受性可能存在差异,孙长森等认为宁波青蛤群体对低盐的耐受力强于台州、温州和南通,而南通青蛤群体对低盐最敏感[24]。综上所述,由于我国复杂的海洋环流系统(暖流、沿岸流、局地环流),南北沿海温盐差异及大大小小的江河入海口,使得广温广盐性的青蛤,存在一定的地理隔离及遗传分化现象。
当然,较高的遗传多样性也是青蛤环境适应能力、生产能力和进化潜力的内在表现[13]。值得注意的是,由于青蛤远距离种群已经出现了明显的遗传分化现象,因此在引种或人工采苗时应考虑到种群遗传结构的差异[17],这也暗示了青蛤具有较高的杂交育种潜力[14]。
2青蛤苗种生产及养殖技术
2.1青蛤性腺发育及生活史
对不同季节、不同地理分布和不同栖息环境下青蛤的繁殖生物学研究发现连云港海区和东营海区青蛤群体的性比不存在显著性差异,但海南岛海口海区青蛤群体的性比存在一定差异,接近于统计学显著水平[25],这一差异的原因需要多种生物技术在多维度视角下深入开展研究工作,才能找到更科学的答案。利用框架法结合多元分析方法分析生殖季节雌雄青蛤的11个形态差异,并建立判别方程尝试从外部形态鉴定其性别,但结果仍无法准确鉴定[26]。而且对青蛤进行染色体核型分析亦未发现性染色体的存在。关于青蛤生物学最小型的研究较少,Chung等[2认为韩国西部青蛤的生物学最小型为壳长2.513.00cm,而本课题组于2020年月成功催产了壳长为1.6cm左右的龄青蛤,且排放率超过50%。
青蛤性腺发育分为期,分别为休止期、发生期、增殖期、成熟期及排放期,一般认为青蛤于排放期大量排放配子[2。影响贝类性腺发育的因素主要有内在因素(基因差异)和外在因素(水温、饵料和水质等)29。由于青蛤广泛分布于我国的南北沿海及朝鲜、日本沿海,因此,不同地区的青蛤繁殖时间及水温存在一定的差异,山东乳山青蛤繁殖期为月,水温为22.0227.00℃[3;黄河三角洲青蛤繁殖期为月,水温为2130℃[29];大连海区青蛤繁殖期为月,水温24.026.8℃28;福建漳浦县佛昙湾潮间带青蛤繁殖期为11月,水温为2824℃[3。
本课题组连续多年从浙江温州乐清、福建北部一带采集发育成熟的亲贝,可以实现月份异地提早繁殖。耿绪云等[3为培育青蛤大规格苗种,以升温为手段,成功将青蛤繁殖期提前个月。青蛤胚胎发育、幼虫发育及稚贝发育时间见表,青蛤受精卵在平均水温为28℃时,11h即到担轮幼虫期,提示要有开口饵料提供,48h即进入匍匐幼虫期,需要有附着基提供附着变态[3。
2.2青蛤育苗技术
青蛤的育苗方法主要有两种,一是青蛤半人工采苗,二是青蛤人工育苗,全人工育苗可在一定程度上突破自然条件的限制,从而提高育苗效率,进行良种选育。青蛤人工育苗又可分为土池育苗及工厂化育苗,土池育苗是模拟自然海区,人为可控的条件有限,在育苗效率方面与工厂化育苗相差甚远。青蛤受精卵孵化密度为12个/mL时,孵化率能达到较高水平,幼虫培育密度为12个/mL时,幼虫生长速度和存活率可达到较高水平[3。
底质中的硫化物随着青蛤稚贝密度的增大而升高,从而影响稚贝的生长与存活,所以李长松等[3建议稚贝的培养密度为200个/cm。对黑色波纹板、透明波纹板、筛绢、塑料薄膜、扇贝养成笼托盘、扇贝网片和细砂种附着基的选择性研究表明,青蛤以黑色波纹板和塑料薄膜的变态效果最好,幼虫变态率高[3。陈坚等认为青蛤育苗实际生产中,选用mm厚度海泥作为附着基的青蛤幼虫生长与存活情况最好,而不是黄沙与不投附着基37。就青蛤幼虫而言,混合微藻较单一微藻更适宜其生长发育38,而青蛤稚贝较球等边金藻、微绿球藻和绿色巴夫藻,更喜食角毛藻和青岛大扁藻39。
2.3青蛤养殖技术
青蛤的养殖模式主要有浅海滩涂养殖和池塘混养两种。青蛤属埋栖型贝类,迁移性小,适合滩涂养殖。1996—1999年江苏省开展的“青蛤滩涂围网精养高效技术的研究”任务,选用干露时间4~6h的高潮区下部到中潮区,底质含泥量30%左右的滩涂,并进行滩面平整,围网呈长方形,面积约3333366667m,月底放苗,平均密度56个/m,规格200440个/kg,以干播为主,收获季节青蛤增重3.44倍,平均产量492kg/667,并且回捕率高达96~98%[4。
许建利[4用南通通州的约720000m滩涂进行“青蛤滩涂高效健康养殖技术”示范,2008年底平潮或潮流缓慢时放苗(规格:1000个/kg),667m产326.7kg。张洪欣等[4在山东省无棣县开展了“黄河三角洲青蛤产业化生态养殖实验”研究,于2004年春季进行整塘消毒,放苗前15左右施肥至水色淡黄绿色,月下旬每667m投放mm左右青蛤9.6万粒,至收获时每667m产813.7kg,规格2~4cm。
常杰等[4研究了凡纳滨对虾(LitopenaeusVannamei)、青蛤和菊花心江蓠(Gracilarialichevoides)混养技术,南美白对虾放养密度约为50个/m,青蛤放养密度30个/,菊花心江蓠放养密度300g/m,达到了减缓养殖系统有机负荷的目的,取得了良好的生物生长和水质净化效果。王立群等[4进行了青蛤、梭鱼(Lizahaematocheila)混养模式研究,收获时青蛤每667m产500.85kg,梭鱼42.3kg,取得了显著的经济效益。
另外,有关于青蛤混养模式的试验还有青蛤混养鱼、虾、蟹等[4,均提高了池塘利用效益。青蛤养殖过程中偶发大批死亡现象,其原因主要有自身因素和环境因素。一是放养密度过高底质恶化,水体微藻浓度降低,透明度高,青苔等大型海藻繁殖,导致青蛤缺氧,缺少饵料等出现死亡;二是,繁殖期青蛤大量排放配子,肥满度大幅减少,抗病力急剧下降,易受环境影响和病菌侵染。引起青蛤大批死亡的环境因素主要有高温、缺氧及水质底质恶化等。值得特别注意的是水体污染也是引起青蛤大批死亡的主要环境因素,水体污染包括了养殖污染,暴风雨,药物污染及污水排放等47。
李晓英等认为,骤然高温和窒息胁迫能影响青蛤过氧化物酶、酸性磷酸酶和溶菌酶活力的改变,暗示青蛤生命活动易受骤然高温和窒息的影响4849。另外,当生存环境恶化时,青蛤体质也随之下降,致病菌进入青蛤机体,且大量繁殖,导致青蛤发病甚至死亡47。青蛤生理生态特定生态因子的变化对青蛤的生长、存活、能量收支、特定酶活性及转录水平等方面有着一定影响,且由于不同生态因子对青蛤的影响研究对青蛤养殖具有一定的实践指导意义,所以此类研究成为了近年来对青蛤研究的热点。
3.1不同生态因子对青蛤生理生态的影响
3.1.1盐度对青蛤的影响
盐度是养殖青蛤过程中影响其生长、存活、生理代谢的主要环境因子之一,研究表明,低盐胁迫(盐度和10),显著降低了青蛤的滤水率[5,组织抗氧化酶活表现为先升高后降低(盐度1~5);青蛤响应盐度变化表现为低盐(10)和高盐(35)生长速度下降,抗氧化酶活性出现短暂波动后趋于平稳[5。盐度时,青蛤耗氧率和排氨率均最高,并随着盐度的增加和减少逐渐下降[5;低盐(13)和高盐(33)显著影响了青蛤幼贝的潜沙率,并且低盐潜沙率最低[5;不同盐度(16和36)胁迫下,青蛤Na/KATP酶活性表现为低盐活性增加,高盐活性降低[5。
另外,海水比重为1.005及1.030以上时,未发现受精卵,1.009~1.020是青蛤受精的适宜范围,青蛤囊胚在比重为1.015~1.020时发育最快,而其他海水比重组(1.005~1.035),大部分胚胎解体或者滞育;比重1.005~1.020时,担轮幼虫均能发育至型幼虫,以1.015~1.020比重时最适;比重1.010~1.025时,型幼虫均能发育至稚贝,以1.015~1.020最适,青蛤型幼虫在淡水中min,全部死亡[5。王丹丽等认为,青蛤孵化及浮游幼虫的适宜盐度为15~3,稚贝为10~35,最适盐度均为20~25[5。总之,青蛤对低盐的耐受能力高于高盐,盐度胁迫下机体渗透压调节时间较抗氧化能力和能量收支缓慢,且不同地理群体青蛤的盐度耐受性存在差异。
3.1.2温度对青蛤的影响
温度是影响水产动物生命活动的重要环境因子之一,不同地理群体青蛤的温度适应能力存在明显差异57。已有关于青蛤适温能力的研究,主要集中在行为(潜沙),呼吸代谢,能量收支,酶活力及人工育苗等方面。大连地区青蛤在17℃时潜沙时间最短,21℃时潜沙率最高58;浙江慈溪青蛤在1528℃时,耗氧率逐渐上升,且在32℃急剧下降,排氨率表现为缓慢上升,32℃时,急剧上升[5。
刘英杰等59研究了不同温度下天津地区青蛤能量收支的差异,结果表明20~30℃时,青蛤生长能占摄食能比例较高,25℃时最高,暗示25℃是青蛤的最适生长温度。青蛤的结冰点为2℃,冰温区间为2~0℃,在此区间青蛤28成活率可达99%,且营养损失不大[6。青蛤孵化和浮游幼虫生长的适温范围为2432℃,最适温度为2630℃,稚贝生长的适温范围是2232℃,最适温度为2430℃56。
水温还可以通过影响青蛤不同组织的酶活力,间接影响青蛤的生命活动。离体条件下青蛤肝胰腺淀粉酶最适温度为40℃,蛋白酶40~45℃;肠道淀粉酶活性最适温度35℃,蛋白酶40℃;胃组织淀粉酶活性的最适温度为30℃,蛋白酶35~40℃[6,说明淀粉酶和蛋白酶活性耐高温能力较强。骤然高温(16℃→32℃)与窒息环境胁迫下过氧化物酶(POD)、酸性磷酸酶(ACP)和溶菌酶(LSZ)活性的变化表明青蛤对瞬时高温和窒息不适应,导致机体产生剧烈的反应,影响自身生命活动4849。以失水率、存活率、呼吸代谢酶活和抗氧化相关酶活力为判别标准,发现10℃是青蛤的最佳干露运输温度,且48h存活率达100%[6。
4青蛤营养及药用价值
4.1青蛤营养价值
早在2001年,顾润润等89对采于当年月与12月的青蛤进行了营养成分分析,结果显示,月份青蛤所含粗脂肪、粗蛋白、氨基酸总量、必须氨基酸、及呈鲜味氨基酸均高于12月,这与曾志南等的研究结果一致,认为6~9月随着青蛤性腺的发育,其软体干重、蛋白质、脂类含量逐渐升高90。李晓英等91比较了连云港市养殖池塘青蛤与文蛤(Meretrixmeretrix)的营养成分差异,指出,青蛤粗脂肪及灰分含量显著高于文蛤,且有着较高的必需氨基酸指数。
另外,除Pb、Ni略超标以外,其余四种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn)含量均未超标。黄金田等92对江苏省沿海中部青蛤重金属含量的研究结果表明,江苏中部四季的青蛤重金属含量均符合无公害水产品的质量标准。青蛤富含的游离氨基酸有牛磺酸、谷氨酸、丙氨酸和精氨酸等,且四种习见贝类总游离氨基酸含量由高到低排序为,文蛤>青蛤>缢蛏(Sinonovaculaconstricta)>长牡蛎(Crassostreagigas)93;利用固相微萃取法共检出17种呈味物质,且多是酸类、脂类、醛类、醇类、烯类等,又因这些风味物质的含量和构成比例,形成了青蛤独特的风味和口感94。
丁媛等95利用电子鼻技术得出青蛤气味与菲律宾蛤仔、彩虹明樱蛤(Moerellairidescens)和四角蛤蜊(Mactraveneriformis)相近。尽管,有关于青蛤营养成分及重金属的具体含量的研究结果相差甚远,这可能是由于不同季节、不同栖息地、不同养殖环境与不同个体造成的差异。但整体上青蛤在所有贝类中的营养成分居于前列,且受重金属污染程度较低,是优质蛋白源。
4研究展望
近年来,青蛤的系统生物学、群体遗传学、繁殖与养殖技术、营养评价均取得了较大进展,但青蛤种质资源是青蛤产业发展的重要基础,鉴于青蛤具有分布范围广泛,不同地理群体的多样性评价与保护仍需求深入研究,特别是对生产性能优异的原种需要进行深入研究和保护,从而为育种提供种质来源,这将是今后一个时期重要的课题。随着青蛤高质量全基因组的测序完成,为青蛤分子水平上的育种提供了可能。
充分利用青蛤全基因组数据,借助重测序手段,筛选优良性状的特定分子标记(生长、出肉率、抗病、抗逆、营养及壳色等),加快青蛤新品种选育的进程。现有的青蛤养殖方式多是粗放式的滩涂养殖或者海水池塘混养,以青蛤高效养殖模式促进青蛤产业快速发展,同时利用盐碱水养殖将成为盐碱地开发的一大方向。为达实现碳中和、碳达峰目标,作为重要的固碳生物,青蛤在蓝色碳汇中作用显著,以青蛤的生态效益促进青蛤产业的绿色发展将是今后的主要方向。
参考文献
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作者:董志国,2段海宝1,,郑汉丰,葛红星1,,魏敏1,,柳梅梅1,,陈义华1,,李晓英
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