2. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室 青岛 266071;
3. 上海海洋大学水产与生命学院 上海 201306
2. Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071;
3. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei),俗称南美白对虾,原产于太平洋西岸水域秘鲁北部至墨西哥桑诺拉一带,具有营养价值高、生长迅速、抗逆性强等优点。自1988年由中科院海洋所的张伟权教授从美国引进中国并突破人工繁育技术,1999年从美国夏威夷海洋研究所引进SPF (无特定病原)亲虾后,其养殖规模和养殖产量逐年扩大(张伟权, 1990; 王兴强等, 2004)。2016年凡纳滨对虾海水养殖产量达93万t,较2015年增长2%,占我国对虾海水养殖总产量的70%以上,成为我国对虾养殖产量最多的种类之一(农业部渔业渔政管理局, 2017)。但由于种源受控于其原产地国,国内苗种质量参差不齐,且养殖环境恶化、各种疾病频发,极大地限制了凡纳滨对虾养殖业健康快速发展。1992年,白斑综合征病毒(White spot syndrome virus, WSSV)在台湾地区首次发现,然后迅速遍布亚洲、欧洲等全球对虾养殖区域,迄今依然是影响对虾养殖业健康发展的主要因素(Hasson et al, 2006; Nakano et al, 1994)。WSSV不仅具有高致死率,且感染宿主范围非常广,除感染凡纳滨对虾、中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)等甲壳类动物(闫冬春, 2007; 何培民等, 2016),还可以寄生在养殖池内的底栖桡足类动物、微藻和轮虫中,并以此为媒介进行传播,感染养殖动物(刘萍等, 2000; 戴俊逸等, 2013),大大增加了预防和控制白斑综合征的难度,极大限制了对虾养殖业的发展。
目前,我国进口凡纳滨对虾种源来自如夏威夷海洋研究所、美国迈阿密对虾改良系统公司(SIS)、正大、普利茂、科拿湾等10余家国外公司(邓涛等, 2013)。此外,我国科研工作者自主选育且经全国水产原种和良种审定委员会审定的凡纳滨对虾新品种有7个,分别是“科海1号”、“中科1号”、“中兴1号”、“桂海1号”、“壬海1号”、“广泰1号”和“海兴农2号”,也分别在国内市场上占有一定份额。但市场上各商业苗种质量参差不齐,如是否携带多种病原、抗WSSV性能及生长状况等也鲜见报道。
以市场上常见的6个品牌凡纳滨对虾商业苗种(分别简称为海南Z、海南S、广州P、广州Z、黄骅R和东营M)为研究对象,其中的广州P以其抗病性强而著称(吕华当, 2016)。首先,对WSSV、传染性皮下及造血组织坏死病毒(Infectious hypodermal and hematopoietic necrosis virus, IHHNV)、虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hepatopenaei, EHP)、致急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌(Acute hepatopancreatic necrosis disease causing-Vibrio parahaemolyticus, VPAHPND)、桃拉综合征病毒(Taura syndrome virus, TSV)、黄头病毒(Yellow head virus, YHV)、传染性肌肉坏死病毒(Infectious myonecrosis virus, IMNV)以及偷死野田村病毒(Covert mortality nodavirus, CMNV) 8种病原进行检测,确定对虾体内是否携带病原及携带病原种类,从而排除各对虾苗种体内原有病原对实验结果的影响。然后,进行WSSV人工感染实验,评估凡纳滨对虾各商业苗种的抗WSSV性能。本研究可为凡纳滨对虾抗病品种选育提供基础信息。
1 材料与方法 1.1 实验材料2016年8月,本研究在中国水产科学院黄海水产研究所对虾性状测试车间内进行。选购海南Z、海南S、广州P、广州Z、黄骅R、东营M共6个品牌凡纳滨对虾商业苗种的18个家系为实验材料进行病原检测。同一来源苗种的不同家系混养后,随机选若干尾进行WSSV人工感染实验,其平均体重为(0.49 ± 0.29) g。
1.2 病原检测针对6种凡纳滨对虾商业苗种的18个家系,从每个家系随机取15尾虾混成1个样品。其中,WSSV、IHHNV、TSV、YHV、IMNV和VPAHPND 6种病原检测所用引物和检测方法参考《水生动物疾病诊断手册》(世界动物卫生组织, 2017),EHP和CMNV则分别参照Jaroenlak等(2016)、刘珍等(2016)和Zhang等(2014)的方法,引物序列见表 1。TSV检测方法为常规PCR,而其他7种病原均利用巢式PCR检测。TSV、YHV、IMNV及CMNV属于RNA病毒,进行病原检测前需反转录成cDNA,再进行PCR检测(刘飞等, 2014)。
将6个商业苗种共计717个个体分别置于81 cm× 59 cm×51 cm的整理箱中,不断充气,暂养4 d,每个苗种设置3个平行组和1个对照组。每天早、中、晚各投喂1次人工配合饲料,投喂量为对虾体重的3%~5%,排污换水各1次/天,换水量为30%~50%。养殖用水为砂滤自然海水,盐度为30±1,实验期间水温维持在(27±2)℃。
1.4 制备毒饵取感染WSSV的濒死对虾的肌肉,放入组织匀浆机中打碎;利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测肌肉组织中的WSSV病毒拷贝数,测得病毒载量为1×107 copies/ng。参照孟宪红等(2013)的方法制备毒饵,将制好的毒饵放入-80℃冰箱保存待用。
1.5 WSSV感染本研究采用单尾定量口饲感染WSSV的方法(冯亚萍等, 2017),感染前2 h不投喂,实验组每尾虾投喂约10 mg毒饵,观察其完全摄食后放回原整理箱。对照组正常投喂配合饲料,不感染WSSV。感染结束后,每天正常投喂、吸污和换水并观察对虾死亡情况。从出现第1尾因感染WSSV死亡的个体开始,每隔2 h捞取死虾,并分别记录死亡时间和体重,直至第10天实验结束。
1.6 数据处理利用Excel 2007和Origin 9.0统计凡纳滨对虾各商业苗种感染WSSV后的平均存活时间,并做累积死亡率折线图。采用SPSS 19.0软件对平均存活时间做单因素方差分析(One-way ANOVA),对有显著性差异的苗种再作Tukey HSD多重比较分析。
2 结果 2.1 病原检测本研究对6个对虾商业苗种的8种病原检测结果见表 2。各品牌的商业苗种都不携带WSSV、IHHNV、TSV、VPAHPND、YHV、IMNV这6种病原,但在黄骅R、广州Z和海南Z的所有家系以及广州P的F13、F14、F16家系中均检测出EHP,东营M、海南S、黄骅R和广州Z的部分家系中检测出CMNV。
6个品牌凡纳滨对虾商业苗种未感染WSSV的对照组存活率接近100%,感染WSSV的实验组存活时间如表 3所示。东营M在感染WSSV后第12小时首先出现死亡个体,广州Z和黄骅R在感染后第22小时开始死亡,而海南Z在感染后第68小时才开始死亡,比东营M整整晚了56 h。比较各商业苗种感染WSSV后的平均存活时间发现,海南Z平均存活时间最长(150.18±25.92) h,其次是广州P(122.32±43.59) h,平均存活时间最短的是东营M(71.70±23.79) h。6个品牌凡纳滨对虾商业苗种感染WSSV后存活时间的差异显著性见表 4。海南Z显著高于其他5个苗种,广州P显著低于海南Z、但极显著高于其他4个苗种,东营M极显著低于其他5个苗种,广州Z、海南S、黄骅R三者间无显著差异(P > 0.05)。
统计6个品牌凡纳滨对虾商业苗种感染WSSV后不同时间点的累积死亡率(图 1)。东营M从感染WSSV后第1天死亡率就急剧上升,并在第4天到达死亡高峰,直至第6天死亡速度开始减缓。海南Z在感染WSSV后前4 d死亡率一直维持在低水平,直至第6天累积死亡率迅速增加,第6~7天为死亡高峰期,到第8天时,累积死亡率基本不变,死亡速度减缓。海南Z感染WSSV后的死亡高峰期比东营M晚了2~3 d。感染WSSV后的第5天,海南Z、海南S、广州P、广州Z、黄骅R、东营M累积死亡率分别为1.7%、23.9%、11.8%、25.6%、46.0%和57.7%,第10天(实验结束)的累积死亡率依次为27.5%、31.6%、27.5%、30.8%、61.3%和60.4%。实验结束后,海南Z、海南S、广州P、广州Z、黄骅R、东营M的存活率分别为72.5%、68.4%、72.5%、69.2%、38.7%和39.6%、。其中,广州P和海南Z的存活率最高,黄骅R和东营M存活率最低。
本研究利用巢式PCR与普通PCR相结合的方法,对世界动物卫生组织(OIE)指定的8种病原进行检测。结果显示,6个商业苗种都不携带WSSV,从而确保了抗WSSV性状测试结果的可信度。但除东营M外,其他5个来源苗种的EHP均检测为阳性。EHP能够限制对虾的生长速度,导致对虾大小参差不齐,养殖中可通过控制养殖密度和盐度来抵御该病原体(Tang et al, 2015; 刘雅梅等, 2017)。在东营M、黄骅R、广州Z、海南S的部分家系中检测到CMNV。CMNV是一种可引发对虾“偷死病”的病原,其潜伏周期长且发病缓慢。发病前期对虾仅有少量死亡,无明显症状,后期死亡数量随养殖时间缓慢增多,所以,在养殖过程中要时刻注意及时捞取死虾避免污染水质(Pooljun et al, 2016)。虽然,6个苗种的部分家系中检测出EHP和CMNV,但根据对照组的死亡情况推测,它们仍处于潜伏期不会影响WSSV感染实验结果(Zhang et al, 2017)。目前,由于养殖环境恶化,水体内有害病原种类繁多,对虾发病不再是由单一病原引起,导致疾病防治更加困难(黄志坚等, 2016)。故选育抗病性强的对虾新品种,是防治有害病原蔓延和减少养殖户经济损失的有效办法之一。
自1993年对虾养殖业遭受WSSV暴发性流行侵袭以来,很多科研团队陆续开展了对虾抗WSSV家系选育工作。孔杰等(2012)以生长速度、抗WSSV能力和养殖存活率为目标性状,选育的中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)新品种“黄海2号”已于2009年通过全国水产原良种委员会审定。美国PRIMO公司(2016)培育的高抗病凡纳滨对虾虾苗“普利茂”,于2015年进入中国市场,目前市场反响良好。黄永春等(2013)发现,经过连续多代凡纳滨对虾抗WSSV家系选育,对虾抗病性状逐代增强,这充分证明了家系选育的可行性。王成桂等(2015)综合分析了5个抗WSSV家系的生长、耐盐、耐氨氮、亚硝酸盐以及抗WSSV性状的差异,并筛选出综合性状比较突出的家系作为以后抗WSSV家系选择的基础群体。本研究则在已有研究成果的基础上,设计实验筛选抗WSSV性能好的凡纳滨对虾商业苗种,为凡纳滨对虾抗病选育提供基础数据。
目前,国内市场上的对虾商业苗种质量良莠不齐,因此,对新苗种进行性能测定与评估具有重要意义。柴展等(2015)评估了8个中国的凡纳滨对虾群体家系间出肉率的差异,魏琳等(2016)比较了在低氧条件下2个凡纳滨对虾品系的线粒体超微结构,Li等(2015)对凡纳滨对虾各家系的耐低温性状遗传参数进行了评估。本研究通过对6种凡纳滨对虾商业苗种喂食相同剂量(1×107 copies/ng)的WSSV,并比较分析其感染WSSV后的平均存活时间和累积死亡率,来评估6个凡纳滨对虾商业苗种的抗WSSV性能。结果显示,海南Z和广州P的WSSV抗性在6个苗种中最强。其中,广州P是经过多年抗病选育出来的新苗种,与吕华当(2016)的研究结果是一致的。抗性选择育种是一个复杂的工程,本研究仅对6个商业苗种的某一子代进行选育,只能为进一步开展凡纳滨对虾抗病品种选育提供基础数据。培育抗病新品种还需要进一步深入开展多代选育,并了解其遗传背景及综合评估与生长、繁殖等性状的相关性。
Bureau of Fisheries and Fisheries Law Enforcement, Ministry of Agriculture. China fishery statistical yearbook 2017. Beijing: China Agriculture Press, 2017 [ 农业部渔业渔政管理局. 2017年中国渔业统计年鉴. 北京: 中国农业出版社, 2017]
|
Chai Z, Luan S, Luo K, et al. Correlation analysis of fillet yield with phenotypic traits for families from conservation population of Litopenaeus vannamei. Progress in Fishery Sciences, 2015, 36(6): 63-70 [ 柴展, 栾生, 罗坤, 等. 基于家系水平的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)保种群体出肉率与表型性状的相关性分析. 渔业科学进展, 2015, 36(6): 63-70] |
Dai JY, Li WT, Yang F. Studies on the invasion routes of white spot syndrome virus (WSSV) into shrimp and virus titer. Journal of Applied Oceanography, 2013, 32(1): 67-72 [ 戴俊逸, 李文婷, 杨丰. 白斑综合症病毒(WSSV)感染对虾的途径及滴度研究. 应用海洋学学报, 2013, 32(1): 67-72] |
Deng T, Huang TS, Zhang ZD. Current situation and counter- measure of Penaeus vannamei seed industry in China. China Fisheries, 2013(12): 22-25 [ 邓涛, 黄太寿, 张振东. 我国南美白对虾种业发展现状及对策建议. 中国水产, 2013(12): 22-25 DOI:10.3969/j.issn.1002-6681.2013.12.012] |
Feng YP, Kong J, Luo K, et al. The comparison of the sensitivity to the white spot syndrome virus between Fenneropenaeus chinensis and Litopenaeus vannamei. Progress in Fishery Sciences, 2017, 38(6): 78-84 [ 冯亚萍, 孔杰, 罗坤, 等. 中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)和凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)对白斑综合征病毒的敏感性比较. 渔业科学进展, 2017, 38(6): 78-84] |
Hasson KW, Fan Y, Reisinger T, et al. White spot syndrome virus (WSSV) introduction into the Gulf of Mexico and Texas freshwater systems through imported, frozen bait-shrimp. Diseases of Aquatic Organisms, 2006, 71(2): 91-100 |
He PM, Guo YY, Jia XH, et al. Research advance of immunology prevention of shrimp white spot syndrome virus. Marine and Fisheries, 2016, 38(4): 437-448 [ 何培民, 郭媛媛, 贾晓会, 等. 对虾白斑综合症病毒免疫防治研究进展. 海洋渔业, 2016, 38(4): 437-448 DOI:10.3969/j.issn.1004-2490.2016.04.011] |
Huang YC, Ai HS, Pan ZC, et al. Establishment and WSSV resistant characteristics of selective breeding families for resistance to the white spot syndrome virus of Litopenaeus vannamei. Journal of Fisheries of China, 2013, 37(3): 359-366 [ 黄永春, 艾华水, 潘忠诚, 等. 凡纳滨对虾抗WSSV选育家系的建立及其抗病特性. 水产学报, 2013, 37(3): 359-366] |
Huang ZJ, Chen YG, Wong SP, et al. Multiple bacteria species were involved in hepatopancreas necrosis syndrome (HPNS) of Litopenaeus vannamei. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2016, 55(1): 1-11 [ 黄志坚, 陈勇贵, 翁少萍, 等. 多种细菌与凡纳滨对虾肝胰腺坏死症(HPNS)爆发有关. 中山大学学报(自然科学版), 2016, 55(1): 1-11] |
Jaroenlak P, Sanguanrut P, Williams BAP, et al. A nested PCR assay to avoid false positive detection of the microsporidian Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) in environmental samples in shrimp farms. PLoS One, 2016, 11(11): e0166320 DOI:10.1371/journal.pone.0166320 |
Kong J, Luo K, Luan S, et al. The new variety of Fenneropenaeus chinensis "Huanghai No.2". Journal of Fisheries of China, 2012, 36(12): 1854-1862 [ 孔杰, 罗坤, 栾生, 等. 中国对虾新品种"黄海2号"的培育. 水产学报, 2012, 36(12): 1854-1862] |
Li WJ, Luan S, Luo K, et al. Genetic parameters and genotype by environment interaction for cold tolerance, body weight and survival of the Pacific white shrimp Penaeus vannamei at different temperatures. Aquaculture, 2015, 441: 8-15 DOI:10.1016/j.aquaculture.2015.02.013 |
Liu F, Zhang BC, Zhang XH, et al. Multiplex PCR assay for simultaneous detection of six viruses in shrimp. Progress in Fishery Sciences, 2014, 35(1): 60-67 [ 刘飞, 张宝存, 张晓华, 等. 对虾6种病毒多重PCR检测方法的建立. 渔业科学进展, 2014, 35(1): 60-67 DOI:10.3969/j.issn.1000-7075.2014.01.009] |
Liu P, Kong J, Meng XH, et al. Investigation of the transmission route during the artificial culture of shrimps with the white spot syndrome virus. Marine Fisheries Research, 2000, 21(3): 9-12 [ 刘萍, 孔杰, 孟宪红, 等. 白斑综合症病毒(WSSV)在对虾养殖过程中传播途径的调查. 海洋水产研究, 2000, 21(3): 9-12] |
Liu YM, Qiu L, Cheng DY, et al. The relationship of body length and weight in the Litopenaeus vannamei populations detected Enterocytozoon hepatopenaei. Progress in Fishery Sciences, 2017, 38(4): 96-103 [ 刘雅梅, 邱亮, 程东远, 等. 检出虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hepatopenaei)的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)群体的体长和体重关系. 渔业科学进展, 2017, 38(4): 96-103] |
Liu Z, Zhang QL, Wan XY, et al. Development of real-time PCR assay for detecting microsporidian Enterocytozoon hepatopenaei and the application in shrimp samples with different growth rates. Progress in Fishery Sciences, 2016, 37(2): 119-126 [ 刘珍, 张庆利, 万晓媛, 等. 虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hepatopenaei)实时荧光定量PCR检测方法的建立及对虾样品的检测. 渔业科学进展, 2016, 37(2): 119-126] |
Lü HD. High resistant Purimo shrimp landed Zhanjiang. Ocean Fishery, 2016(1): 35-36 [ 吕华当. 高抗病普瑞莫亲虾落地湛江. 海洋与渔业, 2016(1): 35-36 DOI:10.3969/j.issn.1672-4046.2016.01.015] |
Meng XH, Zhang TS, Kong J, et al. Quantitative and quantitative test methods for the ability of prawns against white spot syndrome virus. China: CN201210107377.8, 2012-09-12 [孟宪红, 张天时, 孔杰, 等.对虾抗白斑综合症病毒能力的等量、定量测试方法.中国: CN201210107377.8, 2012-09-12]
|
Nakano H, Koube H, Umezawa S, et al. Mass mortalities of cultures kuruma shrimp, Penaeus japonicus, in Japan in 1993: Epizootiological survey and infection trials. Fish Pathology, 1993, 29(2): 135-139 |
OIE. Manual of diagnostic tests for aquatic animals. Beijing: China Agriculture Press, 2017 [ 世界动物卫生组织. 水生动物疾病诊断手册. 北京: 中国农业出版社, 2017]
|
Penaeus vannamei "Primo". Ocean and Fishery, 2016(2): 41 [普瑞莫南美白对虾.海洋与渔业, 2016(2): 41]
|
Pooljun C, Direkbusarakom S, Chotipuntu P, et al. Development of a TaqMan real-time RT-PCR assay for detection of covert mortality nodavirus (CMNV) in penaeid shrimp. Aquaculture, 2016, 464(1): 445-450 |
Tang KF, Pantoja CR, Redman RM, et al. Development of in situ hybridization and PCR assays for the detection of Enterocytozoon hepatopenaei (EHP), a microsporidian parasite infecting penaeid shrimp. Journal of Invertebrate Pathology, 2015, 130: 37-41 DOI:10.1016/j.jip.2015.06.009 |
Wang CG, Yang SP, Cai ZF, et al. The compare of genetic characters of five Litopenaeus vannamei anit WSSV families. Journal of Zhejiang Ocean University (Natural Science), 2015, 34(3): 227-232 [ 王成桂, 杨世平, 蔡志方, 等. 5个凡纳滨对虾抗WSSV家系遗传性状的比较. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2015, 34(3): 227-232 DOI:10.3969/j.issn.1008-830X.2015.03.004] |
Wang XQ, Ma S, Dong SL. Studies on the biology and cultural ecology of Litopenaeus vannamei: A review. Transactions of Oceanology and Limnology, 2004(4): 94-100 [ 王兴强, 马甡, 董双林. 凡纳滨对虾生物学及养殖生态学研究进展. 海洋湖沼通报, 2004(4): 94-100 DOI:10.3969/j.issn.1003-6482.2004.04.016] |
Wei L, Qiu LG, Li YH, et al. Comparision of the mitochondrial ultrastructure between two varieties of the shrimp Litopenaeus vannamei under hypoxia stress. Journal of Tropical Biology, 2016, 7(1): 17-22 [ 魏琳, 邱立国, 李玉虎, 等. 低氧胁迫下不同品种凡纳滨对虾线粒体超微结构的比较. 热带生物学报, 2016, 7(1): 17-22] |
Yan DC. Review on shrimp white spot syndrome virus (WSSV) hosts. Transactions of Oceanology and Limnology, 2007(1): 136-140 [ 闫冬春. 对虾白斑综合征病毒(WSSV)宿主研究进展. 海洋湖沼通报, 2007(1): 136-140 DOI:10.3969/j.issn.1003-6482.2007.01.020] |
Zhang QL, Liu Q, Liu S, et al. A new nodavirus is associated with covert mortality disease of shrimp. Journal of General Virology, 2014, 95(12): 2700-2709 |
Zhang QL, Xu TT, Wan XY, et al. Prevalence and distribution of covert mortality nodavirus (CMNV) in cultured crustacean. Virus Research, 2017, 233: 113-119 DOI:10.1016/j.virusres.2017.03.013 |
Zhang WQ. A brief introduction to the biology of Penaeus vannamei in the world. Marine Sciences, 1990(3): 69-73 [ 张伟权. 世界重要养殖品种—南美白对虾生物学简介. 海洋科学, 1990(3): 69-73] |