米氏凯伦藻赤潮对鲍鱼的致毒机制及其生态影响

During May and June in 2012 , toxic blooms of Karenia mikimotoi bloom occured in the coastal sea areas of Fujian Province, and were responsible for massive mortalities of abalones and huge economic losses. Based on our preliminary study,we proposed two hypothesis about this event: K. mikimotoi may produce some toxic substances or active oxygen in the exponential phase, and some specific secondary metabolites in the death phase. First,we will carry out some investigations in the field and laboratory for the verification and correction of this hypothesis.Second, we will pose the main threat mechanisms of K. mikimotoi on the physiological features of abalones. Additionally, we will discover the adverse effects of K. mikimotoi on some key species in the ecosystem, to discuss the ecological influences of K. mikimotoi bloom. At last, this research will analyze the special toxic substances released by this alga and related mechanisms on abalones, Haliotis discus hannai. We hope to propose the relevant mitigation measures for the coastal abalone aquaculture, and provide some more comprehensive understandings for the research of coastal K. mikimotoi bloom in the world, and scientific basis on sustainable development and ecological security.

针对2012年在福建沿海致大量鲍鱼死亡、造成了巨大经济损失的米氏凯伦藻赤潮，在前期研究基础上，本文提出米氏凯伦藻可能通过在生长旺盛期产生毒性物质或活性氧，在衰退期产生某种次生代谢产物，导致鲍鱼死亡的机制假设。本文拟通过现场实验与室内研究相结合进行验证和修正这一假设，研究米氏凯伦藻赤潮对皱纹盘鲍生命活动的主要胁迫机制，以及米氏凯伦藻赤潮造成的生态影响，以掌握米氏凯伦藻赤潮对皱纹盘鲍的的毒性来源和机制，为福建沿海鲍鱼养殖业提出相应的减灾措施，同时将对米氏凯伦藻赤潮的危害机制提供更全面的认识，为保障沿海地区的可持续发展和生态安全提供科学依据。

针对福建沿海暴发的大规模致灾性米氏凯伦藻赤潮，研究了米氏凯伦藻对皱纹盘鲍养殖业危害机制及其生态效应。研究结果显示米氏凯伦藻达到现场密度（3×104/mL）时，皱纹盘鲍短时间内（96h）死亡率可达到100%，与低氧多重胁迫下危害效应明显加剧。在未发生致死效应的较低密度下，米氏凯伦藻就能明显导致其鳃中轴（入鳃、出鳃血管）发生萎缩、溃烂，鳃叶呼吸上皮区明显断裂，鳃组织内重要的膜蛋白酶Na+-K+-ATP、Ca2+-Mg2+-ATP酶活性下降；可导致皱纹盘鲍血淋巴细胞组成改变、吞噬能力下降、死亡细胞比例增加，并对其鳃、肝胰脏内关键抗氧化酶活性造成显著抑制效应，导致鳃内SOD、CAT酶，肝胰脏内SOD、GSH-Px酶活性显著下降，从而导致皱纹盘鲍免疫防御系统遭受损伤。此外，米氏凯伦藻对皱纹盘鲍幼虫的存活和变态发育存在明显不利影响。在赤潮密度下，米氏凯伦藻对海洋中不同营养级生物，包括小型的浮游动物褶皱臂尾轮虫、卤虫、黒褐新糠虾、黄东海关建种中华哲水蚤、养殖生物南美白对虾幼虾和大菱鲆幼鱼均有明显的不利影响，其中褶皱臂尾轮虫为最敏感生物，米氏凯伦藻能显著影响其行为、结构和Na+-K+-ATP酶等渗透调节、能量代谢与物质转运相关的酶活性。通过与南海株米氏凯伦藻比较发现，溶血毒素含量与皱纹盘鲍的毒性效应不相关，溶血毒素甲醇粗提物对鲍鱼无致死效应，而且该藻氯仿甲醇提取物在藻华密度下对以上其他六种实验生物的存活也都没有显著影响，排除了米氏凯伦藻脂溶性毒素（溶血毒素）致毒的机制。通过实验也排除了米氏凯伦藻活性氧导致轮虫死亡的可能性；不同介质（3:1的甲醇：氯仿、石油醚、乙腈、正己烷）与手段（县蒸法、氮吹法）的该藻提取物对轮虫毒性有着明显的差异，其中低温氮吹法（0℃）提取物的毒性明显高于悬蒸法提取物（30-60℃）。研究结果揭示了米氏凯伦藻赤潮对沿海养殖业和生态系统的危害机制，对米氏凯伦藻赤潮的危害效应与其毒性机制提出了新的认识，为保障沿海赤潮的应对减灾、可持续发展和生态安全提供了科学依据。