高盐度在香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)养殖中扮演双刃剑角色

时间:2026年5月28日
来源:Aquaculture

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在水产养殖中,基于最适盐度的养殖策略对水生生物产生积极影响。在中国南方(包括广东省、广西壮族自治区和香港特别行政区),夏季和秋季将牡蛎转移至高盐度水域进行育肥养殖是普遍做法。然而,大规模死亡事件通常在次年三、四月爆发,给养殖户造成巨大经济损失。针对三、四月发生

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在水产养殖中,基于最适盐度的养殖策略对水生生物产生积极影响。在中国南方(包括广东省、广西壮族自治区和香港特别行政区),夏季和秋季将牡蛎转移至高盐度水域进行育肥养殖是普遍做法。然而,大规模死亡事件通常在次年三、四月爆发,给养殖户造成巨大经济损失。针对三、四月发生的大规模牡蛎死亡事件,本研究通过考察香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)的关键健康指标——闭壳肌(adductor muscle)所受影响,探讨了其潜在机制。现场调查和过碘酸-希夫(Periodic acid-Schiff, PAS)染色结果表明,高盐度显著增加了牡蛎死亡率,同时促进了肌肉组织中糖原的合成。通过免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)和蛋白质组学(proteomics)分析的进一步相互验证表明,高盐度显著促进了牡蛎闭壳肌的生长、结构蛋白的合成以及肌肉糖原的积累。这些发现解释了养殖户偏好在高盐度环境中养殖牡蛎的原因,即牡蛎的闭壳肌会变得异常强健。值得注意的是,持续的肌肉生长(导致闭壳肌发达)与突发大规模死亡事件之间的矛盾表明,快速的肌肉增殖并非死亡爆发的直接诱因。
随着我国水产养殖业的快速发展,牡蛎作为重要的经济贝类,其养殖规模和产量持续增长。香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis,亦称Magallana hongkongensis)是中国南方(涵盖广东、广西及香港地区)特有的优质经济贝类品种,具有显著的经济价值。在华南沿海,包括广东、广西和香港,一种常见的养殖策略是将牡蛎在生长发育期转移至高盐度区域进行育肥,以提升其生长性能和经济收益。这一高盐度适应性养殖模式与该区域牡蛎产业的发展紧密相连。然而,过去十余年间,华南地区每年三、四月都会出现大规模的牡蛎死亡事件,造成严重经济损失。这些死亡事件主要发生在养殖盐度相对较高的区域。初步调查表明,这种周期性死亡事件可能并非主要由全球气候或海洋环流变化驱动,而是与高盐度养殖条件下的地方性养殖策略及市场供需动态密切相关。

鉴于高盐度环境下大规模牡蛎死亡现象鲜有研究,本研究旨在从宏观到微观层面进行初步探索。闭壳肌作为双壳类动物连接两壳的重要肌肉组织,是其生存的关键,也具有重要的营养和食用价值。由于闭壳肌在帮助牡蛎抵御不良环境因素中起着关键作用,它常被视为评估牡蛎健康状况的最直接组织。因此,研究闭壳肌对于理解高盐度条件下牡蛎的大规模死亡事件至关重要。本研究的目标包括:1. 通过现场调查(死亡率、体长、体重及环境因素),初步探究中国南方(本实验地点:湛江)牡蛎死亡的一般情况;2. 考察作为牡蛎最典型健康指示组织的闭壳肌的表观结构(HE染色、油红O、Masson、PAS染色及电镜);3. 采用分子生物学技术(免疫组织化学、蛋白质组学)在分子水平上探究闭壳肌组织。

研究人员采用的主要关键技术和方法包括:首先,在广东省湛江市开展了现场调查,评估不同盐度区域牡蛎的存活率及生长状况。其次,利用多种组织学染色技术(包括苏木精-伊红(HE)染色、油红O染色、马松(Masson)染色、过碘酸-希夫(PAS)染色)和电子显微镜观察,对闭壳肌的组织结构和物质沉积进行表观分析。最后,运用蛋白质组学技术(包括免疫组织化学(IHC)和液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析),在分子水平上比较高低盐度组牡蛎闭壳肌的蛋白质表达差异。研究中使用的香港牡蛎样本来源于广东省湛江海象水产有限公司的养殖场。

本研究的主要结果如下:

**存活率存在显著差异**
现场观察表明,高盐度环境中的牡蛎死亡率极高,且常伴有整个牡蛎簇个体的完全消失。相比之下,低盐度区域的牡蛎未出现类似的严重死亡。此外,高盐度区域死亡的牡蛎通常体型较大,而存活的高盐度区域牡蛎及所有低盐度区域牡蛎体型相对较小。这些结果证实,高盐度养殖环境显著增加了香港牡蛎的死亡风险。

**闭壳肌的组织学观察与糖原积累**
组织学分析发现,与低盐度组相比,高盐度组牡蛎闭壳肌的肌纤维排列更紧密,细胞核密度增加,且间质空间减少,表明高盐度可能刺激了肌细胞增生和肌肉组织发育。马松(Masson)染色进一步证实,高盐度组闭壳肌中胶原蛋白沉积增加,可能增强了肌肉的结构完整性。特别重要的是,过碘酸-希夫(PAS)染色显示,高盐度组闭壳肌中糖原颗粒的染色强度显著高于低盐度组,表明高盐度显著促进了糖原在肌肉组织中的积累。这一发现为高盐度环境下牡蛎闭壳肌变得更加强壮和富含能量储备提供了直接的组织学证据。

**闭壳肌的蛋白质组学分析**
通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术对高低盐度组牡蛎闭壳肌进行蛋白质组学比较,共鉴定出391种差异表达蛋白。其中,在高盐度组中显著上调的蛋白有164种,显著下调的有227种。功能分析表明,上调蛋白主要富集于肌肉结构、能量代谢和应激响应等生物过程,而下调蛋白则与免疫防御和蛋白质合成相关。具体而言,多种肌肉结构蛋白(如肌球蛋白轻链、原肌球蛋白)和能量代谢相关蛋白(如磷酸化酶激酶、乳酸脱氢酶)在高盐度组中表达显著增加,这从分子水平解释了高盐度促进肌肉生长和糖原积累的现象。与此同时,一些与免疫和应激响应相关的蛋白(如热休克蛋白70、超氧化物歧化酶)在高盐度组中表达下降,这可能削弱了牡蛎的免疫防御和抗氧化能力,使其在面对环境变化或病原体侵袭时更为脆弱。

**代谢与免疫相关通路的富集分析**
对差异表达蛋白进行基因本体(GO)和KEGG通路富集分析显示,高盐度组显著上调的蛋白主要富集在“肌肉收缩”、“糖酵解/糖异生”和“焦亡”等通路中。这表明高盐度环境驱动了闭壳肌的高能耗状态,糖原被大量合成并可能被快速动员。相反,显著下调的蛋白主要富集在“免疫相关过程”、“蛋白质消化与吸收”以及“氨基酸生物合成”等通路中。这种代谢模式的转变可能使牡蛎将资源过度分配给肌肉生长,而牺牲了维持基础免疫和营养均衡的能力。特别是“焦亡”通路的激活提示高盐度可能诱发了细胞程序性死亡,这或许是导致后期突然死亡的一个潜在细胞机制。

**讨论与结论**
本研究结果揭示了一个关键的矛盾现象:高盐度虽然显著促进了香港牡蛎闭壳肌的生长、结构蛋白合成及糖原积累,使得牡蛎个体更加强壮(从经济角度看似乎是理想的),但同时也大幅增加了其死亡率。这解释了为何养殖户长期偏好高盐度育肥——因为牡蛎闭壳肌发达,市场价值高。然而,研究明确指出,闭壳肌的快速增殖本身并非导致死亡爆发的直接原因。蛋白质组学分析暗示,高盐度可能导致牡蛎的生理资源被过度分配至肌肉生长,而削弱了免疫和稳态维持功能,使其在面临如春季温度变化或病原体挑战等额外胁迫时突然崩溃。因此,“牡蛎生命线”(即定期将牡蛎转移至低盐度区域)的实践对于规避春季死亡事件至关重要。该研究的结论是:在养殖中采用季节性高盐度策略可提升牡蛎生长速率,从而增加经济效益;但本研究现场调查揭示了高盐度区域死亡事件的爆发。PAS和马松染色结果表明,高盐度促进了肌肉组织中糖原积累和肌细胞增生。免疫组织化学和蛋白质组学分析进一步揭示,高盐度显著促进了闭壳肌的生长和结构蛋白合成,但可能以牺牲免疫功能为代价。该研究为初步探索,阐明了高盐度“双刃剑”效应的生理基础,为优化养殖管理、减少死亡损失提供了科学依据。

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