凡纳滨对虾淡化养殖池塘浮游...空变化及其对理化因子的响应_祁峰.pdf

DOI:10.12131/20220192文章编号：2095 0780（2023）02 0050 12凡纳滨对虾淡化养殖池塘浮游细菌群落时空变化及其对理化因子的响应祁 峰1,2，热比古丽沙吾提1，咸玉兰1,2，韩军军1，米乃瓦尔木衣提1，陈韩飞1,2，孙世萍1,2，马燕武1,2，陈 朋1,21.新疆维吾尔自治区水产科学研究所，新疆 乌鲁木齐 8300992.农业农村部西北地区渔业资源环境科学观测实验站，新疆 乌鲁木齐 830099摘要：浮游细菌调控是对虾养殖水体环境控制策略的核心内容，探究浮游细菌群落构建的一般规律，可进一步推动对虾养殖水体水质调控技术的研究。运用16S rRNA高通量测序技术，对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)淡化养殖池塘进行了12次周际调查。结果显示，48个样品共获得2 854个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTU，97%相似性)，序列比对发现古细菌2门1纲1科1属，细菌30门59纲98目199科433属，其中优势菌群25属。优势菌群在组成上有较高的相似性，但各池优势菌群在分布和相对丰度变动上有较大差异。各池系统发育多样性指数总平均值为77.57，变幅为24.39111.65；香农多样性指数总平均值为3.96，变幅为2.645.06；物种丰富度指数总平均值为716，变幅为2291 054。非度量多维标度分析(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)表明各池塘浮游细菌群落在养殖初期差异较大，中、后期差异减小，冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示活性磷、碱度、溶解氧和硫化物可显著影响浮游细菌的群落结构。关键词：凡纳滨对虾池塘；浮游细菌；群落多样性；群落结构；理化因子中图分类号：S 917.1文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Spatio-temporal changes of bacterioplankton communities in Litopenaeusvannamei desalinated ponds and their responses to physicochemical factorsQI Feng1,2,SHAWUTI Rebiguli1,XIAN Yulan1,2,HAN Junjun1,MUYITI Minawaer1,CHEN Hanfei1,2,SUN Shiping1,2,MA Yanwu1,2,CHEN Peng1,21.Institute of Fishery Research of Xinjiang Uygur Autonenous Region,Urumqi 830099,China2.Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources and Environment in Northwest China,Ministry of Agricultureand Rural Affairs,Urumqi 830099,ChinaAbstract:The regulation of bacterioplankton is the core content of the environmental control strategy in shrimp aquaculture.Exploring the general rules of the construction of bacterioplankton community can further promote the research on water qua-lity regulation for shrimp ponds.Using 16s rRNA high-throughput sequencing technology,we conducted 12 weekly surveys inLitopenaeus vannamei desalinated ponds.The results indicate that a total of 2 854 OTUs(97%similarity)were obtained from 48samples(Archaea belonged to 2 phyla,1 class,1 family and 1 genus;and bacteria belonged to 30 phyla,59 classes,98 orders,199families and 433 genera,among which 25 genera were dominant flora).The dominant flora had high similarity in the composi-第 19 卷第 2 期南 方 水 产 科 学Vol.19，No.22023 年 4 月South China Fisheries ScienceApr.，2023收稿日期：2022-07-11；修回日期：2022-09-28基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学计划(自然科学基金)面上项目(2020D01A102)作者简介：祁峰(1981)，男，高级工程师，硕士，研究方向为水域生态学。E-mail:通信作者：陈朋(1983)，男，高级工程师，硕士，研究方向为渔业生态学。E-mail:tion,but with great differences in the distribution and relative abundance in each pond.The total average phylogenetic diversityindex was 77.57,ranging from 24.39 to 111.65;the total average Shannon diversity index was 3.96,ranging from 2.64 to 5.06;thetotal average species richness index was 716,ranging from 229 to 1 054.NMDS analysis shows that the community structure ofbacterioplankton in each pond varied greatly at the early stage of aquaculture,but not so greatly at the middle and late stages.The results of redundancy analysis shows that the labile phosphorus,total alkalinity,dissolved oxygen and sulfide were the mainenvironmental factors affecting the distribution characteristics of community structure of bacterioplankton.Keywords:Litopenaeus vannamei pond;Bacterioplankton;Community diversity;Community structure;Phycicochemicalfactor凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)因具有耐高温、耐低盐、生长快、抗病力强等优点，近年在我国内陆地区的养殖规模迅速扩大。根据养殖现状，很多从业者为了维持高生产力，投喂大量饵料，已远超对虾的需要量，并且长期使用抗生素预防和治疗病害1。过量投饵和滥用药物等不当措施会引起水质逐渐恶化并滋生大量病原体，在养殖中后期尤为严重2，会引发病害并造成经济损失。水产养殖池塘水环境主要受人为调控，如何通过环境控制策略改善水质环境、降低病害发生，是目前生产上亟待解决的问题。浮游细菌作为有机物的分解者和高营养级的食物源，可促进碳(C)、氮(N)、磷(P)和硫(S)的生物化学循环3以及其他一些生态过程4，是淡水生态系统物质循环和能量流动的主要驱动因子5-6。作为水环境不可或缺的重要组成部分，浮游细菌会直接影响对虾的健康状况7。因此，生产中浮游细菌的调控是人工养殖水体环境控制策略的核心。浮游细菌群落多样性是重要研究方向之一，生物多样性的变动会对水生态系统各项生化反应产生重要影响，并且群落多样性会对水环境状态、污染等情况迅速响应8，可用于水环境变化的监控。已有研究表明，不同水体浮游细菌群落结构及多样性特征存在明显差异9-11，并受到水体不同理化因子的影响12-13，其中有关对虾养殖池塘的报道主要集中在我国沿海地区，且多为海水养殖池塘14-17。因此，对我国内陆干旱、半干旱地区开展对虾养殖池塘浮游细菌群落和多样性研究，具有显著的地域特色和生态学意义。本文通过对新疆凡纳滨对虾淡化池塘水体采样调查，阐述了浮游细菌群落结构特征和多样性变化，并分析其对不同水体理化因子的响应程度及差异，以期为进一步开展凡纳滨对虾养殖池塘水质调控技术研究提供科学依据，推动西北内陆地区对虾产业的健康可持续发展。1 材料与方法 1.1 池塘条件及样品采集试验区位于新疆维吾尔自治区昌吉市森淼渔业专业合作社，随机选择 3 口池塘(编号分别为 A、B 和 C)进行监测，池塘面积均约为 6 667 m2，凡纳滨对虾苗种首先在池塘内设的温棚中进行淡化养殖，温棚养殖密度约为 2 0003 000 尾m3，入塘初始盐度为 18.2，淡化期每天降低 23左右，至盐度 0.8左右。淡化后拆除池塘内的温棚逐渐升高水位，至平均水深约 1.6 m，池塘养殖阶段 3 口池塘的放养密度均约为 45 尾m3。池塘 A 从温棚淡化养殖投放苗种当天开始取样，池塘 B 和 C 从虾苗淡化后的池塘养殖当天开始第一次采样，养殖期间每周采样 1 次，固定采样时间为上午 12:00 左右。池塘 A 水深大于 1.5 m 时进行分层采样，每层水样形成一个样方，表层样品在水下 20 cm 处采集，底层样品距池底约 20 cm，中层为水深的 1/2 处取样。池塘 B 和 C 每次仅采集表层菌样。采水器置于所需水层，弃去前端水样后将样品收集到 500 mL 无菌采样瓶中，4 车载冰箱保存带回实验室进行样品的处理。池塘 A 各样品编号记作 S1S25，池塘 B 各样品编号记作S26、S28、S30、S32、S34、S36、S38、S40、S42、S44、S46、S48，池塘 C 各样品编号记作 S27、S29、S33、S35、S37、S39、S41、S43、S45、S47、S49。现场采集浮游细菌样品的同时，同位测定水体理化参数。理化因子包括水温、pH、溶解氧(DO)、铵态氮(NH4-N)、亚硝酸态氮(NO2-N)、硝酸态氮(NO3-N)、活性磷(PO4-P)、可溶性硅酸盐(SiO3-Si)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素 a(Chl-a)、硫化物(Sul)、矿化度、碱度(ALK)和水总硬度等14 项指标。采用哈希 HQ30d 便携式溶解氧测试仪现场测第 2 期祁 峰等:凡纳滨对虾淡化养殖池塘浮游细菌群落时空变化及其对理化因子的响应51XSD定水温和溶解氧，哈希 HQ11d 型 pH 检测仪测定pH 值，其他水化学参数取 5 L 水样低温保存带回实验室检测。测定方法按照水和废水检测分析方法(第四版)18进行测定。理化因子实验结果以“平均值标准差()”表示。1.2 DNA 提取与测序每个样品采用孔径为 0.22 m 的无菌滤膜(WondaDisc，MCE 水系，50 mm，中国)进行过滤，滤液约 200 mL，为避免微藻等其他微生物的影响，每个样品使用 23 个滤膜进行浮游细菌收集，以保证滤膜的通透性。然后样品迅速送至生