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底栖硅藻的规模化培养及其在刺参育苗中的应用

作　者: 张力
导　师: 缪莉
学　校: 扬州大学
专　业: 环境科学
关键词: 底栖硅藻鉴定营养成分规模化培养抗絮凝剂诱导活性附着变态
分类号: S968.439
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

刺参养殖业已成为我国海水养殖的特色产业之一,然而刺参苗种生产中幼体附着变态率低以及附着变态后稚参“滑板”死亡问题制约了刺参养殖业的发展。苗种生产者为了提高稚参的成活率而大量使用各种抗微生物、抗原生动物药物；同时,生产中多采用鼠尾藻汁液加配合饲料的方法饲养稚参,不仅营养不平衡,而且严重污染水质。这给沿海地区造成了巨大的生态压力。研究已表明底栖硅藻能够诱导刺参幼体附着变态并可作为稚参的优良饵料。然而,底栖硅藻的大规模培养所需要的场地与时间因素限制了其在苗种生产中的应用。本研究以前期研究所分离筛选的对刺参幼体附着变态具有诱导作用的9株底栖硅藻为基础,鉴定分析了底栖硅藻的种类与营养成分。选择其中一株具有潜在应用价值的藻株Amphora sp.1进行了室内初步规模化培养,检测了其附着性能与营养成分的变化。在此基础上进行了育苗场中规模化培养,并在苗种生长中评估了其对刺参幼体附着变态的诱导活性。研究成果为底栖硅藻的进一步研究与应用提供了理论依据。1.底栖硅藻的鉴定。利用扫描电镜观察法对9株底栖硅藻进行了鉴定,其分别为Cymbellonitzschia sp., Staurophora sp., Amphora sp.1, Sellaphora sp., Nitzschia sp.1, Nitzschia sp.2, Neodelphineis sp., Amphora sp.2以及Stauroneis sp.。其细胞大小的范围从8.7μm×2.0μm到38.5μm×9.3μM,而稚参“小白点”时期适宜摄食的底栖硅藻应小于17.8μm×10.2μm。结果表明,Cymbellonitzschia sp., Amphora sp.l, Neodelphineis sp.与Amphora sp.2等四株底栖硅藻可以作为“小白点”的潜在食物来源。而前期的研究结果表明此四株底栖硅藻中Amphora sp.1与Neodelphineis sp.具有较高的诱导刺参樽型幼体附着变态活性。2.底栖硅藻营养成分的测定。底栖硅藻的营养价值是影响稚参生长与存活的主要因素,有必要对9株底栖硅藻的营养成分组成进行研究分析。结果表明,在生长8天后9株底栖硅藻蛋白质、总糖与粗脂肪的含量分别为2.47-9.56mg/g,6.21-49.35mg/g以及76.92-421.05mg/g。蛋白质含量较高的是Cymbellonitzschia sp., Sellaphora sp., Nitzschia sp.1, Nitzschia sp.2和Stauroneis sp.。总糖含量较高的是Staurophora sp., Sellaphora sp.与Stauroneis sp.。粗脂肪含量较高的是Neodelphineis sp.和Amphora sp.2。各种硅藻中C16：0和C18：0含量均较多,占总脂肪酸的26.29%-39.50%,Sellaphora sp.和Nitzschia sp.1所含的多不饱和脂肪酸含量较高。而Amphora sp.1的总糖与粗脂肪含量在9株硅藻中处于中等水平,且其总的不饱和脂肪酸的含量较高。综合考虑诱导活性、形态大小以及营养成分组成等因素,本研究选定Amphora sp.1作为大规模培养的实验对象。3.底栖硅藻非附着性生长的初步规模化培养。以Amphora sp.1作为特定藻株,通过充气的物理手段以及添加抗絮凝剂(专利申请中)的化学方法对其进行了非附着性生长的初步规模化培养,进一步检测了非附着性生长前后底栖硅藻附着性能与生化成分的变化。测定了其在0、3、15以及45mL/s四个充气条件下的生长情况。结果表明在8天的生长期内,45mL/s的充气条件下,底栖硅藻的生长情况最佳,达到7.2×105cells/mL;相对于非充气条件的生长密度(1.6×105cells/mL)差异显著(P<0.05)。同时,附着性能测试结果表明,其附着性不受通气量的影响都能在90min后达到83.6%以上的附着率。此外,充气条件下抗絮凝剂添加(0、0.05、0.1、0.2与0.3g/L)的实验结果表明,在0.2g/L的添加量下,硅藻的生长情况最佳达到9.4×105cells/mL,显著优于单独充气下的生长(P<0.05)；且对硅藻的附着性能没有影响。对比了充气量为15mL/s、抗絮凝剂添加量为0.2g/L(处理组)的条件与充气量为0mL/s、抗絮凝剂添加量为0g/L(对照组)条件下,8天后的底栖硅藻的营养成分,处理组中的蛋白质(11.92mg/g)与总糖(38.86mg/g)均显著高于对照组(P<0.05),而粗脂肪(60.08mg/g)含量相对高于对照组。底栖硅藻的“浮游化”培养可能有利于藻细胞对营养盐的充分利用,进而提高了其营养成分的含量；但是粗脂肪的无显著变化需要进一步研究。4.苗种生产中底栖硅藻的规模化培养与应用。将150mL Amphora sp.1藻液加入3L容器中的初步培养,然后利用25L塑料桶进行再次扩大培养。将扩大培养的藻液转移入添加5m3沙滤灭菌海水以及波纹板附着基的育苗池中进行大规模的扩大培养。分别设定两个不同的培养条件,即单独充气与充气基础上的抗絮凝剂添加条件。从初步培养到规模化培养的总时间为6天。将硅藻培养液排放掉之后,重新加入8m3砂滤海水,并导入仿刺参樽形幼体。分别在育苗池中随机选取四个区域放入一个装有空白波纹板的海参筐作为对照,连续计数24、48与72h后的幼体附着变态情况。其他投饵等操作按照育苗场常规方法进行。实验结果表明,充气条件下培养的底栖硅藻波纹板对刺参幼体附着的诱导活性在连续观察期间均显著高于空白波纹板,48h后的附着密度达到96ind/dm2,与72h的没有显著差异。抗絮凝剂添加条件下培养的底栖硅藻波纹板的活性24h后显著优于对照组,但是48h与72h后的两者之间没有显著差异,约为85ind/dm2。此原因可能是抗絮凝剂添加条件下培养的底栖硅藻密度得到极大提升,在波纹板成层状分布；育苗池保持充气情况下,底栖硅藻从波纹板上发生了脱落,导致了诱导活性降低。但是,由于养殖场条件的限制,无法对波纹板上底栖硅藻的密度进行测定比较,具体的原因有待于今后生产应用时查明分析。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-10
目录  10-13
第一章综述  13-25
  1.1 我国刺参养殖现状和存在的问题  13-15
    1.1.1 刺参  13
    1.1.2 刺参的营养和药用价值  13
    1.1.3 刺参养殖现状  13-14
    1.1.4 刺参育苗遇到的问题  14-15
  1.2 底栖硅藻的概述及应用情况  15-23
    1.2.1 底栖硅藻的生物学特性  15-16
    1.2.2 底栖硅藻的胞外多聚物  16
    1.2.3 底栖硅藻的生长形态  16-18
    1.2.4 底栖硅藻生长条件的研究  18-21
      1.2.4.1 环境条件  18-20
      1.2.4.2 营养因素  20-21
    1.2.5 底栖硅藻的应用  21-23
      1.2.5.1 在水产养殖业的应用  21-22
      1.2.5.2 在工业的应用  22
      1.2.5.3 在环境保护的应用  22-23
      1.2.5.4 在其他领域的应用  23
  1.3 本研究的意义  23-25
第二章底栖硅藻的鉴定及其形态特征观察  25-33
  2.1 材料与方法  25-27
    2.1.1 实验仪器和试剂  25
    2.1.2 底栖硅藻的培养条件  25-26
    2.1.3 底栖硅藻的鉴定及其形态特征观察  26-27
  2.2 结果  27-30
    2.2.1 底栖硅藻的鉴定  27-29
    2.2.2 底栖硅藻的形态特征  29-30
  2.3 讨论  30-33
第三章底栖硅藻的营养成分分析  33-43
  3.1 材料与方法  33-36
    3.1.1 实验仪器和试剂  33
    3.1.2 底栖硅藻的培养条件  33
    3.1.3 蛋白质含量的测定  33-34
    3.1.4 总糖含量的测定  34-35
    3.1.5 粗脂肪含量的测定  35
    3.1.6 脂肪酸组成和含量的测定  35-36
  3.2 结果  36-41
    3.2.1 蛋白质含量的测定  36-37
    3.2.2 总糖含量的测定  37-39
    3.2.3 粗脂肪含量的测定  39
    3.2.4 脂肪酸组成和含量的测定  39-41
  3.3 讨论  41-43
第四章底栖硅藻的室内初步规模化培养  43-51
  4.1 材料与方法  43-45
    4.1.1 实验仪器和试剂  43
    4.1.2 底栖硅藻的培养条件  43
    4.1.3 生物量的测定  43
    4.1.4 充气对生长的影响  43
    4.1.5 充气对附着性能的影响  43-44
    4.1.6 抗絮凝剂对生长的影响  44
    4.1.7 抗絮凝剂对附着性能的影响  44
    4.1.8 抗絮凝剂对蛋白质含量的影响  44
    4.1.9 抗絮凝剂对总糖含量的影响  44
    4.1.10 抗絮凝剂对粗脂肪含量的影响  44-45
  4.2 结果  45-49
    4.2.1 充气对生长的影响  45
    4.2.2 充气对附着性能的影响  45-46
    4.2.3 抗絮凝剂对生长的影响  46-47
    4.2.4 抗絮凝剂对附着性能的影响  47
    4.2.5 抗絮凝剂对蛋白质含量的影响  47-48
    4.2.6 抗絮凝剂对总糖含量的影响  48
    4.2.7 抗絮凝剂对粗脂肪含量的影响  48-49
  4.3 讨论  49-51
第五章底栖硅藻的大规模培养及其在刺参育苗中的应用  51-55
  5.1 材料与方法  51-52
    5.1.1 实验仪器和试剂  51
    5.1.2 育苗场中底栖硅藻的大规模培养  51
    5.1.3 底栖硅藻在刺参育苗中的应用  51-52
  5.2 结果  52-53
    5.2.1 充气对刺参幼体附着变态的影响  52-53
    5.2.2 抗絮凝剂对刺参幼体附着变态的影响  53
  5.3 讨论  53-55
关于抗絮凝剂的特别说明  55-56
参考文献  56-63
附录  63-107
致谢  107-108
攻读学位期间发表的学术论文目录  108-109
扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书  109

底栖硅藻的规模化培养及其在刺参育苗中的应用

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