光合细菌在水产动物苗种培育中的应用

中国水产门户网报道水是水产动物摄食、活动、排泄的场所，水产动物苗种培育对培育池水环境有较高的要求，水质好坏是水产动物苗种培育的关键因素，在水产动物育苗过程中，由于集约化育苗的放养密度大、水温高、育苗周期长(如罗氏沼虾育苗水温高达30℃，育苗周期长达30天)加上育苗过程中排泄物的不断累积，蜕皮量的增加，以及剩饵的积累，使水中有机污染负荷不断增加。在这样的环境条件下，促使微生物大量繁殖(包括致病菌)、溶解氧下降、PH值上升、COD、氨氮上升、导致疾病频频发生：影响幼苗的生长发育，甚至造成幼苗大量死亡，带来严重的经济损失［1-3］。为解决这个问题，早期的育苗工作者产取换水的办法，但由于突然性的大量换水会造成新、老水体之间的温、盐等条件的大幅度变化，这种变化超过一定的限期，会使幼虫因无法立即适应而遭到损害，严重时可引起大量死亡，这种情况在蚤状幼虫期最为多见［4］，换水会加大工作量及加热成本，并且育苗后期海洋中的水环境已越来越差，带有很多的致病因素，并且，因此，目前在育苗过程中提倡少换水或不换水。光合细菌(Photosynthesis bacteria 简称PSB)是一类能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物或H：S等代谢产物作供氢体兼碳源进行不放氧光合作用的细菌。由于其独特的生理生化特性，己被推广应用于净化水质、鱼虾养殖、禽畜饲养、作有机肥料以及新能源开发等方面，就水产动物苗种培育方面，在改善育苗池水质、作为饵料生物和防治虾病等方面有显著效果，在其它管理条件相同的情况下，中国对虾育苗中添加PSB，单位水体出苗量可提高5．1万，蚤状幼体可提高存活率20％，糠虾幼体可提高存活率22％；在斑节对虾、日本对虾育苗中添加5PPM  PSB，可提高存活率76．40／o；脊尾对虾育苗中每天添加PSB，存活率可提高19．3~19．5％；罗氏沼虾育苗中添加PSB I~I1．5PPM，可提高存活率24—26．8％［6~9］。光合细菌还具有成本低、无毒副作用、不污染生态环境等特点，因此已经有很多科技工作者投入到光合细菌在水产动物苗种培育中运用的研究中去，并取得很多成果。本文综合国内外有关资料，对PSB的生态特征、及其在水产动物育苗中的应用作一综述性介绍，以供生产或科研人员更好地了解和应用．

  1  PSB的生物学特征．

  1．1光合细菌的形态及分类
    光合细菌是水圈微生物的一种，广泛分布于地球生物圈的各处，无论是江、河、湖、海，还是水田、早地，都有光和细菌的存在，甚至在90℃的温泉、在深达200米的深海里、在南极冰封的海岸上也有它的踪迹。光合细菌均呈革兰氏阴性细菌，是一群没有形成芽孢能力的细菌，但细胞形态非常多样，有单细胞亦有多细胞者；有球形、杆状、半环状、螺旋状， 还有突柄种类：有以鞭毛运动，亦有滑行运动或不运动者。光合细菌细胞内无叶绿体，也无类囊体，以细胞膜内折形成囊状载色体，细胞色素主要是细菌叶绿素a、b、c、d、e、g和类葫罗卜素等。不同种类光合细菌因其所含色素的种类和组成的差异而显示不同的菌体颜色［4］根据光合细菌的形态、生理性状以及细菌的色素和光和作用器官，光合细菌分四个科，分别为红色非硫磺细菌(Rhodospirillaceae)、红色硫磺细菌(Chromatiaceae)、绿色硫磺细菌(Chlorobaceae)和滑行丝状绿色硫磺细茵(Chlorolexaceae)，至今已知有22个属，61个种[10]。

    1．2光合细菌的细胞成分
    光合细菌的一般菌体菌体组成见表1，其营养丰富，蛋白质含量高达65％0(与螺旋藻相 当)粗脂肪约7％，可溶性糖类约20％o，粗纤维约3％(较小球藻的10％为低)。对对虾等养殖生物具有明显的促生长作用和防病作用，这主要是由于它们不仅含有丰富的氨基酸(其必需氨基酸组成见表2)，而且还含有大量的促生长物质和生理活性物质，例如，与生长密切相关的B族维生素中的B12、生物素和泛酸以及与造血有关的叶酸等，光合细菌的含量远比一般微生物高，其中B12的含量是酵母的200倍，小球藻的20倍。  酶Q是与生命活动有重大关系的生理活性物质，光合细菌的含量特高，含量是酵母的13倍；光合细菌还含有大量的细菌叶绿素和类胡萝卜素，这对养殖生物的健康生长，增强对病害的抵抗力有很大的益处［10，13，14］，  显然，光合细菌的细胞成分优于酵母和其他种类。迄今尚未见有毒性菌株的报道。这些都是光合细菌作为单细胞蛋白源和优良饲料添加剂的科学依据。

    1．3光合细菌的生理特性

    光合细菌(PSB)是一类具有特殊生理功能的微生物，为一群能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源，进行不放氧光合作用的细菌。光合细菌是通过氧化磷酸化途径使有机物氧化，获得生长、发育和繁殖，从而起到净化水质作用；同时降低COD，使DO相对稳定和增加：光合细菌还能产生抗病性酵素胰蛋白分解酵(Phyrnotrysine)，防止疾病发生［15］：大部分光合细菌还能以厌气的硫磺还原菌所产生的H2S、C02为营养源进行光合生长，能去除H2S的氧化作用：PSB在自然水域的厌气层和好气层都发生有光合生物参与的碳素循环，在厌气层中，PSB除参与碳素循环外，同时还参与硫磺循环；PSB不仅能进行光合作用，也能进行呼吸、发酵或脱氮［10］。在利用光能进行光和反应时，因为用于还原C02的供氢体不同，其反应式可归纳为三类：
    1．硫化氢为还原二氧化碳的供氢体
        2 H2S+CO2：一(CH20)+H20+2S
    2．以有机物为供氢体
        H2A(有机物)+CO2一(CH2O)(菌体)+H2O+2A
    3．以硫代硫酸盐为还原二氧化碳的供氢体
        2C02+Na2S203+3H20---2(CH20)+Na2S04+H2S04

2光合细菌在育苗中的运用

2.1以微生态制剂净化水质、改善育苗池的生态环境水质因子对水产动物苗种培育的成败和产量的影响越来越引人注意，当水质良好，病原菌少，培育的水产动物苗种生长自然就好；而水质条件差，有毒物质积累，病原菌多且致病力强，培育的水产动物苗种便容易受到侵害。一般而言，育苗的水质最适PH为7．8~8．6，(PH值过低，往往是水质腐败变酸的反映，此时可能产生一些易对幼苗发生伤害的降解产物如H2S等；若PH值过高，则水中氨氮较多地以游离氨和NH3·H20的形式存在，对蚤状幼体也有毒害作用)容氧需保持在一定的水平，氨氮没有积累［16］)。光合细菌由于其独特的能量获取方式，参与有机物的降解过程，发挥脱氮、发酵、硫化、氧化磷酸化等作用，分泌胞外酶素，对消除水中的有机物、NH3、H2S、等有害物质；降低化学耗氧量(COD)和生物耗氧量(BOD)；稳定育苗池水的PH值和水色：改善育苗水体质量有重要的作用。据朱励华等报道，育苗期间投放PSB 3~5PPM，氨氮由180PPb降为60PPb，硝酸氮降为［9,17]。严龙等报道施加了光合细菌的育苗池PH、DO变化比较平稳，PH在7．8~8．6范围内波动；氨氮在育苗过程中没有积累，COD的变化平稳；与没有加光合细菌的对照池相比较，悬浮脏物少，糠虾期池水泡沫少，水色较清，透明度比对照池高近20CM［2，3，18，19］

    2．2作为饵料及饵料添加剂
    工厂化苗种培育中，幼体所需的各种营养基本来自人工投入的饵料，因此饵料与幼体的生长速度、健康状况、抗病能力等密切相关。大小适宜、营养全面的饵料能促进幼体的生长，对不良环境和病害具有一定的耐受力和抵抗力，反之，大小不适宜，营养不好的饵料则使幼体不能很好的摄食，幼体容易发病［17］光合细菌个体小，细胞宽度常在lum左右，最大长度也仅为几微米，营养丰富，蛋白质含量高，18种氨基酸成分齐全，且富含生物活性物质，这些物质能促进幼体的生长发育(如表1，2)，非常适合作为培养浮游生物的饵料和人工育苗的开口饵料。张道南等使用光合细菌进行对虾育苗试验，经过19天培育，投喂菌液140ML的试验组，变态率为94．1％，成活率为63.7%投喂菌液100ML的试验组，变态率为91．4％成活率为53．9％；没有投喂光合细菌的对照组变态率为77％，成活率为44．4％［3］。1994年庞金钊等应用光合细菌进行生产性河蟹育苗试验，变态率提高了11．6％［11］这表明将光合细菌添加在水产动物育苗水体中，具有提高幼苗成活率，促进生长发育的效果，是一种比较理想的育苗饵料。

  2．3  防治疾病，提高成活率水产动物苗种培育过程中，出现死亡率高，出苗率底的现象，主要是由于幼体活力弱、抵抗疾病的能力差，在致病因素(包括细菌，病毒)的作用下，感染疾病从而导致幼体的死亡。光合细菌在苗种培育过程中对疾病的防治作用，除了能有效的改善育苗池的微生态环境，净化水质、使致病菌不具有生长条件、以及作为幼体的适口饵料，使得幼体营养全面，活力强，增加抵抗疾病的能力以外，还在于竞争性的抑制其它致病菌的生长和释放活性物质，提高机体的免疫力或抑制其它细菌。

    对鱼虾无害的光合细菌投入养殖池后，占优势的光合细菌竞争性抑制并代替了病原菌，从而减少或阻止了病原体的感染［20］。研究结果表明，作为微生态制剂，光合细菌除了能改善养殖生态环境外，对弧菌有一定的抑制作用，通过抑制和降低虾池中弧菌的数量，起到预防细菌性疾病发生的作用。光合细菌中的球形红假单胞菌用于对虾养殖实验，与对照组相比可使水体和底泥中的弧菌分别降低3个数量级和2个数量级［6］张道南等也在实验室内采用了5株光合细菌对3株对虾的致病弧菌进行抑制作用的研究结果也证实了部分光合细菌菌株对致病弧菌确有明显的抑制作用［22］；另据崔竞进等报道，投喂光合细菌的中国对虾幼体肠道内致病菌少［10］。“以菌治菌”，还可以避免抗菌素对养殖生态环境造成的一系列负面影响，“八五”期间，中国水产科学研究院黄海水产研究所等6个单位联合攻关，开展对虾细菌性疾病防治技术研究．结果在国内首次研究成功用于生态防病的抗菌单胞菌饵料体系。EM制剂是比喜照夫教授1983年开发的，它是由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、发酵型丝状菌等多种微生物组成的菌群。EM的作用机理是该制剂的活菌随同饲料进入养殖生物消化道后，通过繁殖抑制了肠道内有害菌群(沙门氏菌、粪大肠杆菌等)的繁殖，促进有益菌群如乳酸菌、双歧杆菌等的生长繁殖，改善肠道生物区系，并可产生消化酶、合成B维生素等，因此可以促进营养吸收、加速生长、提高抗病力［23］。

    光合细菌体中含有参与糖、脂蛋白代谢的重要辅酶一维生素H、与呼吸作用有关的辅酶Q、参与蛋白质代谢的多种酶的成分B6、参与碳的转移，促进具有吞噬异物功能的血细胞成
熟的叶酸和能消除生物体内的自由基起防病效果具有抗氧化和抗病变作用的类胡萝卜素等［13、24、25］；  细胞壁中含有肽聚糖等，能刺激肠道的免疫细胞增加局部性抗体，增强巨大吞噬细胞活性，从而增强动物机体的免疫力；光合细菌在水中繁殖时可释放具有抗病能力的酶，对水中可引起细菌性疾病的病原体如嗜水气单胞菌、爱德华氏菌、霉菌等均具有一定抑制作用［7］；光合细菌菌体中的色素有抑制生物体Fe++诱导的活性氧产生人工膜脂质过氧化反应，应而降低死亡率［24］。
3结语

    自从本世纪人类大量使用抗菌素以来，人类在疾病防治方面取得了辉煌的成就，但由于病菌具有很高的耐药性，人类和病菌一直在竞争，人类每使用一次抗菌素，都使病菌的抗药性增强，又促使人类去研究另一种杀伤力更强的抗菌素，如此往复，现已有数十种抗菌素被淘汰，由此不难理解水产动物苗种培育过程中病害防治依靠传统的抗菌素药物为什么显得越来越无能为力。光合细菌对茁种生产有如此多的优点，并且不象抗菌素一样危害生态环境，因而有广阔的开发价值和应用前景。随着微生物生态学研究的发展，活菌制剂的研究和应用将越来越引起人们的关注。活菌制剂的防病、治病、及净化水质等方面的作用，必将给育苗工作者带来一个新的启示。为使光合细菌在水产苗种生产中广泛使用，在“以菌治理生态环境”这个观念越来越被人们认识和接受的今天，我们应加快光合细菌质优价廉生产技术的研究。


                                 编辑：庞琪