识别和量化海湾水体硝态氮污染,对管理海湾水体环境至关重要.东山湾是福建省东南沿海重要的半封闭海湾,湾头漳江河口和湾口分别存在红树林和珊瑚礁生态系统,同时也伴随着海水养殖等人类活动影响.本研究通过测定海湾表层水体理化参数、稳定同位素(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和δ15N-NH4+),结合Mix-SIAR同位素混合模型等统计方法,定量化分析漳州东山湾表层水体硝态氮污染.结果表明:东山湾表层水体叶绿素a和溶解无机氮浓度呈现较为明显的梯度变化,表现为由漳江河口向东山湾湾口方向逐渐下降,叶绿素 a、NH4+、NO3-和 NO2-浓度的最大值分别为 45.2 μg·L-1、52.67 μmol·L-1、379.2 μmol·L-1 和 3.93μmol·L-1;表层水体NH4+和NO3-的氮、氧同位素值则表现为明显的空间异质性.MixSIAR模型结果显示,东山湾表层水体潜在氮源主要来源于漳江河口的淡水输入、养殖废水以及地下水等,其中漳江河口淡水输入的贡献最大,占25.2％,养殖废水、地下水以及城市污水分别占24.6％、19.0％和15.1％.可见,漳江河口淡水输入是东山湾表层水体硝酸盐最主要的来源.

海洋生物地理学是研究海洋生物地理分布时空格局、形成过程及其影响因素的学科,对于生物多样性保护、生态系统结构稳定以及海洋资源可持续利用具有重要支撑作用.物种分布模型是研究物种地理分布变化的重要手段,其发展对于海洋生物地理学的发展具有重要的推动作用.本文综述了中国海洋生物地理学的发展历程和现状;提供了物种分布模型的定义、类型、发展历程及相关重要数据库;整理分析了中国海洋生物地理学研究中的部分热点问题,主要涉及全球变化下海洋生物分布区变化、海洋生物谱系地理结构、海洋生物入侵、种群连通性、海洋保护规划、海洋生态修复、海洋生物对极端环境适应、海洋渔业资源管理和海水养殖规划等.本文同时对海洋生物地理学研究的未来发展进行了展望,强调了改进物种分布模型的重要性,提出要强化环境和生物数据库建设,加强海洋生物地理学与其他学科的交叉融合等.本综述对于今后我国海洋生物地理学的研究,尤其是物种分布模型在相关领域中的应用具有参考价值.

弧菌在全球范围内广泛存在,弧菌病的暴发和流行不仅给海水养殖业造成巨大的经济损失,还严重威胁人类健康.一些弧菌可以通过与环境中浮游植物和浮游动物的相互作用提高自身存活率和环境持久性,并进行跨海域传播.本文综述了海洋浮游生物作为部分弧菌物种储库的作用及影响因素,以及气候变化和人类活动等因素驱动下浮游生物间接介导的弧菌传播扩散特性;并重点介绍了弧菌特定的结构、代谢途径和次级代谢产物在其与浮游生物互作过程中发挥的独特作用及其机制;提出今后应从分子层面深入解析浮游生物与弧菌的相互作用机制,从全球尺度阐释浮游生物介导的弧菌跨海域传播机制,建立弧菌疾病传播预测模型和预警系统,为浮游生物介导的弧菌传播扩散风险的防控提供重要信息.

[背景]由水产致病菌导致的病害不断暴发,寻找安全有效的抗生素替代品是目前生产的迫切需求.人们通常过于关注益生菌效应,而对其安全性评价重视度不够.[目的]分析我国海水养殖系统中不同来源枯草芽孢杆菌菌株的表型及遗传特征,并寻找绿色安全且具有多重抑菌作用的菌株.[方法]以 2009-2021 年从我国海水养殖系统中分离的 37 株枯草芽孢杆菌为对象,利用纸片扩散法(K-B法)检测其对不同抗生素的抗性;利用培养基平板法测定淀粉酶、蛋白酶和溶血能力;通过PCR方法检测枯草芽孢杆菌溶血相关基因携带风险;采用牛津杯法测定其对副溶血弧菌、溶藻弧菌、爱德华氏菌、哈维氏弧菌、美人鱼发光杆菌和假交替单胞菌等 6 种病原菌的抑菌作用;并对候选益生性枯草芽孢杆菌的安全性进行评估.[结果]药敏检测结果显示,37 株枯草芽孢杆菌对甲氧苄啶、吡哌酸、链霉素表现出强耐药性,对磺胺嘧啶表现出中等耐药,对头孢噻肟、环丙沙星、舒巴坦的耐药率低,对克拉霉素、诺氟沙星、氟苯尼考、氟甲喹、复方新诺明、四环素表现为完全敏感.蛋白酶、淀粉酶活性测试结果显示,37 株枯草芽孢杆菌能不同程度地水解酪蛋白和淀粉.溶血性测试结果显示,37 株枯草芽孢杆菌中有 4 株出现溶血现象,而 8 个溶血相关基因在 37 株枯草芽孢杆菌中均有检出,溶血表型与检测基因关联分析表明,产生溶血现象的菌株与其溶血基因携带间无直接相关性.抑菌试验分析表明,37 株枯草芽孢杆菌均对 2 种及以上病原菌有抑制作用,对 6 种病原菌均具有良好抑菌作用的有 2 株(菌株Bs4 和Bs7).对凡纳滨对虾的安全试验表明,菌株Bs4 对凡纳滨对虾具有高安全性,7 d对虾存活率为 100％.[结论]通过对 37 株枯草芽孢杆菌生理代谢表型、遗传特性及病原拮抗特性进行比较分析,揭示了我国海水养殖系统中枯草芽孢杆菌具有多元化的表型及遗传特征,并筛选出一株生态安全且具有多重抑菌活性的益生性枯草芽孢杆菌,为水产养殖病害防控、开发抑菌类微生态制剂及水产养殖行业健康绿色发展提供了理论基础和技术支撑.

斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)是一种重要的海水经济养殖鱼类,然而病害是制约其养殖产量的一个重要因素.近年来-葡聚糖作为一种新型的天然免疫增强剂在水产养殖业中得到广泛应用.本研究采用腹腔注射0.2 mL-葡聚糖(浓度0.05 g/mL)刺激斜带石斑鱼,在刺激6h、72 h后分别取头肾、血液淋巴细胞、胸腺和脾脏组织进行转录测序.结果一共组装了175 568条unigene,平均长度是1 507 bp.通过Blast比对数据库进行功能注释,一共注释了121 629条unigene.六大数据库注释得到的unigene数量分别为:91 955条(Nt)、66 089条(Nr)、14 126条(GO)、24 018条(COG)、9 673条(KEGG)和54 148条(SwissProt).根据基因差异表达分析筛选出6类免疫相关的显著性差异基因71个,涉及抗原加工呈递、细胞粘附分子、补体系统、细胞因子、模式识别受体和吞噬作用.对差异基因进行GO富集分析,筛选出免疫相关条目7条,包括免疫应答、B细胞受体信号通路、趋化因子受体活性、白细胞趋化性、趋化因子调节信号通路、白细胞介素-1受体绑定和溶酶体组份.随机挑选7个显著性差异的免疫基因进行qRT-PCR验证,验证结果与测序结果变化趋势一致.本实验结果为研究-葡聚糖调节鱼类免疫系统的作用机制提供数据参考.

[背景]细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题.源自红树林的海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强.[目的]阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考.[方法]以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果.[结果]随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜.在0-5 000 lx光照范围内培养4d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21％)最高,1 000-4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64％-68.66％),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60-0.80 mg/cm2.除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异.生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中.随光照强度(1 000-5 000 1x)和培养时间(4-10 d)的变化,胞外复合物(Extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 1x时蛋白含量最高;4 000 1x时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低.[结论]海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础.

海陆养殖产品是人类蛋白质营养摄取的重要来源,而生态足迹是评价评估人类在获取蛋白质对地球生态系统和环境的影响的重要方法.本文运用国家生态足迹账户分析法核算了我国海水养殖产品和畜牧业产品2009—2014年的生态足迹及2014年的单位蛋白质生态系数.结果表明:2009—2014年我国海水养殖产品中扇贝的人均生态足迹最高,从0.0005 hm2增长到0.0007 hm2;2009—2014年畜牧产品中猪肉的人均生态足迹最高,从1.2 hm2增长到1.4 hm2;畜牧产品的人均生态足迹普遍高于海水养殖产品,畜牧产品人均所需的生物生产性面积是海水养殖产品的2000倍;由2014年的单位蛋白质生态系数核算得知,畜牧产品的平均单位蛋白质生态系数为0.1381 hm2·kg-1,其中羊肉的蛋白质生态系数最高,达到0.1595 hm2·kg-1,海水养殖产品的平均单位蛋白质生态系数为0.0020 hm2·kg-1,其中海水鱼的单位蛋白质系数仅为0.0004 hm2·kg-1.因而在获取同等条件的蛋白质营养供给时,我们可以优先考虑海水养殖产品,这样既能改善国民蛋白质营养供给结构,又能降低生态环境的生态负荷,同时也是我们发展海洋经济、经略海洋的节点.

为了探讨鱼类Integrin-β的组织分布及其在病原刺激后的表达模式,本研究以中国南方主要海水养殖品种-红笛鲷为研究对象,根据实验室构建红笛鲷cDNA差减文库中的EST片段,设计引物,通过RACE技术得到红笛鲷Integrin-β基因的cDNA全长(GenBank登录号:MG792792,命名为Ls-Integrin-β),该基因全长3976bp,开放阅读框(ORF)包含2 409 bp碱基,编码802个氨基酸,理论分子量大小为88.99kD.氨基酸推导序列分析发现Ls-Integrin-芦具有整合素家族保守结构域,C端存在一个跨膜结构域.系统进化树分析红笛鲷与鰤Integrin-β相似度最高.Ls-Integrin-β在健康红笛鲷体内的多种组织均有表达,其中肌肉表达量最高,脑、体肾、皮肤其次,肠道表达量最低.哈氏弧菌刺激后,红笛鲷脾脏中Integrin-芦的表达在感染后6h显著性(p＜0.05)上调,在12 h达到顶峰.以上结果表明,Inte grin-β可能参与了宿主抵御病原入侵的免疫反应,为进一步了解红笛鲷抗菌免疫提供理论基础.

自工业革命以来,在人类活动的影响下,大气CO2浓度持续增加,其中有大约1/3被海洋吸收,造成海水pH值降低和碳酸盐平衡体系的波动,即“海洋酸化”现象(Ocean Acidification).据联合国政府间气候变化专门委员会预测,如果以当前速率排放CO2,到21世纪末表层海水的pH值将降低至7.7-7.8,而到2300年将降低至7.3-7.4.作为鱼类对外界刺激最直接的反应,行为在鱼类的繁衍、捕食、避敌等过程中发挥着关键作用.基于此,海洋酸化对海洋鱼类行为的影响受到了越来越多关注.现有研究结果显示海洋酸化不仅会显著干扰包括嗅觉、听觉、视觉在内的感官功能,还将对神经生理功能和细胞信号传导等过程产生不利影响,从而影响海洋鱼类的捕食、逃避捕食、行为侧向化、栖息地识别与选择和集群等行为.行为异常将直接损害鱼类种群的生存与繁衍,继而威胁海洋生态系统的稳定和功能.我国海岸线漫长,海域辽阔,鱼类资源丰富,鱼类捕捞和养殖业发达.但与国外相比,国内此类研究十分匮乏,仅见零星报道.这种现状极大的制约了我国相关应对策略的制定,对我国海洋生态保育和渔业发展非常不利.此外,当前的研究也存在研究范围窄、研究手段不合理、行为效应、潜在机制及生态风险考察不足、研究结果难以整合等问题亟待改进.为此,研究对国内外相关研究进展进行了梳理和总结,并对未来的研究进行展望,以期弥补上述缺憾,促进国内相关研究的广泛开展.

比较分析投加不同微生态制剂的海水养殖系统硝化功能建立的过程,为实际应用提供依据.利用海水素构建4个海水养殖系统,通过投加硝化细菌、光合细菌、枯草芽胞杆菌3种微生态制剂以及纤维毛球作为生物膜载体,比较分析不同养殖系统硝化功能的建立过程及硝化强度差异.投加硝化细菌+光合细菌和硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统硝化功能建立时间分别为108 h和96 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.69 mg/(L·d)和1.36 mg/(L·d);添加纤维毛球的生物膜系统与生物絮团系统硝化功能建立时间分别为96 h和120 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.36 mg/(L·d)和0.98 mg/(L·d);投加碳源系统和对照系统硝化功能建立时间分别为84 h和96 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.18 mg/(L·d)和1.36 mg/(L·d).硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统硝化功能建立时间更短,但系统硝化强度低于硝化细菌+光合细菌系统;生物膜系统硝化强度高于生物絮团系统且硝化功能建立更快;添加碳源能够加快系统硝化功能建立过程,但降低了硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统的硝化强度.