紫外線是自然界光譜中的一個重要元素,具有多種生態功能,特別是在水產養殖當中,也有非凡意義。
一、紫外線對於水產養殖,會產生什麼影響?
通常,紫外線3個光譜波段:
ultraviolet A, (長波)UVA, 320-400nm;
ultraviolet B, (中波)UVB, 280-320nm;
ultraviolet C, (短波)UVC, 200-280nm),
一般來說,只有UVA和UVB可以進入水體,雖然UVC對生物體極其有害,但波長通常被平流層臭氧吸收,因此永遠不會到達地球表面。近幾十年來,由於全球變暖和臭氧層損耗等氣候挑戰,到達地球表面的環境紫外線輻射量有所增加,這對水產養殖系統產生了影響。因此,近來年,環境紫外光照射對生物體的影響在研究當中經過出現。
Browman et al.的研究稱,據說UVA和偏振光透過增強能夠感知獵物的目標對比度,來增加魚類攝食的可見性。
Alves et al. 的研究顯示,UVA和UVB輻射對不同生命週期階段的魚類,出現明顯的影響,包括:胚胎、幼體、幼魚和成魚。
Rakete et al. 的研究也顯示了,UVA最有利於南美白對蝦的生長。
南美白對蝦,是一種原產於太平洋東海岸的對蝦類物種,在世界各地的集約和半集約養殖系統中都有養殖,處於全球對蝦行業的領先地位。其中,為了提高養殖收益,室內迴圈水養殖系統近年來發展迅速,並且在長期發展中獲得廣闊的前景。
然而,隨著工業化和集約化養殖的興起,水產養殖光源環境已成為一個日益嚴峻的挑戰。因為室內工廠化與傳統的大池塘養殖相比,限制了自然光線。此外,已有研究表明,蝦類對光極其敏感,光直接或間接地影響它們的發育、攝食、生長和生存。目前,在對蝦工廠化養殖中,補充UVA尚屬罕見。
本研究旨在研究不同UVA光源補充,對蝦生長效能、免疫應答、抗氧化狀態和凋亡相關基因表達的影響。這項研究的結果,將是改善對蝦養殖中的人工補充光源里程碑。
二、研究設計
1、研究採用中國無錫和深圳兩家公司聯合生產的UVA光源,分別分為5組燈光照射:
對照組:(0L:24D)全天不開啟UVA燈光照射;
第二組:(2L:22D)一天當中,UVA光照射2小時,關閉22小時;
第三組:(4L:20D)一天當中,UVA光照射4小時,關閉20小時;
第四組:(8L:16D)一天當中,UVA光照射8小時,關閉16小時;
第五組:(12L:12D)一天當中,UVA光照射12小時,關閉12小時;
2、研究採用的南美白對蝦(初始體重為9.56±0.10克),進入實驗之前,先進行7天的適應訓練。7天后,將其分別送入五組試驗池(迴圈水養殖),進行相關的試驗。
三、研究結果和討論
1、本研究中,與其他組相比,2L:22D和4L:20D組蝦的WGR和SGR顯著升高,而2L:22D和4L:20D組的FCR顯著降低。這可能是,在蝦的環境中新增特定數量的紫外線可以增加蝦的攝食,從而促進蝦的生長。此外,我們發現4L:20D組的蝦比2L:22D組的蝦長得快,說明南美白對蝦很喜歡這種UVA燈光。
2、先天免疫系統對於保護對蝦,免受感染至關重要 。與脊椎動物相比,對蝦具有酚氧化酶原啟用系統 (proPO-AS)、凝集素凝集和免疫因子產生,包括:抗菌肽、溶菌酶和溶血素,而凝集素和LGBP在蝦的先天免疫中也起主要作用。在研究中發現,長期照射UVA光組(8L:16D和12L:12D)產生相反的結果,這些酶的活性低於其他組。此外,2L:22D 和 4L:20D組的蝦顯示較高免疫引數,其中LGBP表達值在4L:20D組中最高。
3、氧化應激是一種普遍的環境應激機制。當受到壓力時,活性氧 (ROS) 的形成和抗氧化防禦之間的平衡將被破壞。紫外線輻射已被證明會透過觸發產生ROS的氧化還原過程的級聯反應,在細胞和組織中引起氧化應激,並且它還可能導致DNA損傷。在本研究中,UVA光照較短組(2L:22D和4L:20D)的CAT和SOD活性顯著高於其他組。
4、本研究結果表明,短時間的UVA照射不會影響細胞凋亡,而長時間的UVA照射會引起大量壓力,導致細胞凋亡。長UVA光照射(超過 8 小時)不僅導致南美白對蝦的生長不良,而且還可能引起應激反應,從而導致肝胰腺氧化率升高,並降低該物種的免疫力。
圖:長時間的UVA照射會引起大量壓力,導致對蝦細胞凋亡
四、研究結論
本研究,採用5種不同UVA光照週期,研究對南美白對蝦生長效能、免疫應答、抗氧化狀態和凋亡相關基因的表達。結果發現在2L:22D和4L:20D UVA光照下,可提高生長效能和免疫反應,而降低應激反應,而(8L:16D和12L:12D)的結果相反。
結果還表明,在對蝦養殖當中(特別是室內養蝦)補充UVA光,能夠激活了南美白對蝦的抗氧化酶活性和免疫防禦系統,保護細胞免受氧化應激,尤其是選擇2L:22D和4L:20D的UVA光照週期,效果最佳。