迈向可规模化培育可食用海鞘的目标:Styela plicata 的优化培养方案

《Aquaculture》:Toward the scalable cultivation of edible tunicates: Optimized protocol for Styela plicata

【字体: 时间:2026年03月24日 来源:Aquaculture 3.9

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  海鞘养殖中循环水系统与流水海水系统的对比研究表明,幼体在流水海水系统(RSS)中生长更快,但在循环水系统(RWS)中存活率更高。温度(24-27℃)是关键生长参数,光照和投喂频率影响不显著。该研究为海鞘的可持续陆地养殖提供了实验依据。

  
Raz Platin|Liel Uziahu|Noa Shenkar
以色列特拉维夫大学George S. Wise生命科学学院动物学系

摘要

随着全球对新型生物资源需求的增长,海洋无脊椎动物作为天然产物和可持续食品的来源重新引起了人们的兴趣。虽然海鞘(ascidians)作为滤食性被囊动物已经因其化学多样性和生物技术潜力而受到关注,但其商业化养殖仍然处于发展阶段。为了促进其可持续养殖,本研究建立了一种适用于Styela plicata幼体阶段的陆基养殖方案。通过使用循环水系统(RWS)和流水系统(RSS)两种水质系统,研究了不同喂养制度、光照强度、喂养频率和温度对幼体生长和存活率的影响。结果显示,虽然在RSS系统中养殖的幼体生长速度更快,但在RWS系统中的存活率显著更高。实验期间,喂养频率和光照强度对幼体的表现没有显著影响,表明幼体可以在不进行每日喂养或人工光照的情况下正常发育。相比之下,温度对幼体的生长有显著影响,最佳生长温度为24–27℃。这些发现表明S. plicata幼体能够适应本研究中控制的各种养殖条件,为其大规模、低投入和低成本的水产养殖提供了可能。这里所说的“可扩展性”指的是在全面工业化应用之前,通过标准化和简化的养殖方案提高幼体产量的可行性。鉴于其广泛的全球分布以及对温暖和食物资源有限环境的耐受性,S. plicata成为可持续水产养殖和未来粮食安全的有希望的候选物种。进一步的长期研究对于评估其养殖性能的稳定性至关重要。

引言

对生物资源(天然产物)的需求正在上升,并变得越来越重要。这一趋势受到世界人口增长、生态足迹扩张和气候变化的影响,这些因素影响着全球许多地区(Marshadi等人,2025年)。海洋覆盖了地球表面的大约70%,是尚未充分开发的天然产物来源(Bar-On等人,2018年)。
海鞘(Phylum: Chordata, Subphylum: Tunicata, Class: Ascidiacea)是固着生活的滤食性生物,分布于从极地水域到热带及极端炎热环境(如波斯湾)的广泛纬度范围内(Primo和Vázquez,2009年;Kerdgari等人,2016年;Shenkar和Swalla,2011年)。它们既常见于人工基质也存在于自然基质中(Monniot等人,1991年;Gittenberger和van Stelt,2011年)。许多海鞘物种的成功入侵归因于它们的快速生长、广泛的生态耐受性和缺乏主要天敌(Zhan等人,2015年;Giachetti等人,2022年)。
由于其生态适应性和广泛的地理分布,许多海鞘物种在近海养殖场被视为有害的污损生物(FAO,2011年;Marques等人,2022年;Alvanou等人,2024年)。然而,在某些地区,它们被作为受欢迎的海鲜食用并在当地市场销售(Lee等人,2020年)。海鞘作为水产养殖害虫和有价值海鲜的双重身份,突显了其可控养殖的潜力。目前,海鞘主要在韩国和日本进行商业化养殖,证明了这种养殖方式的可行性及其在水产养殖中的广泛应用潜力(Kitamura等人,2010年;Lambert等人,2016年)。
获取海鞘用于商业目的主要有两种方法:水产养殖和野生采集。目前,海鞘养殖主要集中在StyelaHalocynthia属,这受到市场需求的驱动。这些养殖场通常使用悬挂在水柱中的长垂直绳索作为海鞘附着和生长的表面(Lambert等人,2016年;Lee等人,2020年)。或者,也可以从野外采集海鞘,但这种做法需要谨慎管理,以避免物种减少和周围生态系统的破坏(Davis,1995年;Voultsiadou等人,2007年)。例如,过度采集以沉积物有机物为食的海鞘已被证明会改变沉积物动态并增加珊瑚疾病(Clements等人,2024年)。
同样,在意大利,过度采集和海洋热浪导致可食用海胆的数量大幅减少,使得未被采集的物种迅速扩张并占据主导地位。这种不平衡加剧了对海藻林的破坏,留下了贫瘠的岩石地面并导致生物多样性丧失(Gianguzza等人,2011年;Toso等人,2025年)。
由于它们的系统发育位置,被囊动物也成为发育和进化研究的重要模型(Corbo等人,2001年;Satoh,2019年)。因此,已经为Ciona intestinalisCiona savignyi和热带海鞘Polycarpa mytiligera等模式物种建立了实验室养殖技术,使用流水系统(RSS)或循环水系统(RWS)(Hendrickson等人,2004年;Joly等人,2007年;Gordon等人,2020年)。此外,还开发了群体海鞘Ecteinascidia turbinata的养殖,以促进其抗癌化合物Ecteinascidin的商业供应(Duckworth等人,2004年)。
本文重点研究独居海鞘Styela plicata的养殖,这种海鞘常见于码头和港口,通常附着在浮码头、混凝土结构等人工基质上,经常形成密集的聚集(Platin和Shenkar,2023年)。它能够达到高密度,因此在鱼类和双壳类水产养殖中成为一种令人头疼的害虫,因为它会竞争养殖绳索的空间和食物资源,导致养殖损失(Fitridge等人,2012年;Pineda等人,2013年;Santos等人,2023年)。该物种能够耐受从寒冷到非常温暖的水温,以及不同的盐度和受污染的水质,显示出其对环境压力的强抵抗力(Pineda等人,2012年;Huang等人,2025年)。温暖的沿海水域通常营养贫乏,这对传统水产养殖物种构成挑战(Rosa等人,2012年)。S. plicata在温暖、高盐度和营养贫乏的条件下的生存能力突显了其在其他物种受限地区的养殖潜力。这种适应性结合其对温度变化的耐受性,使其成为水产养殖的理想选择,尤其是在当前气候变化条件下(Maulu等人,2021年;Froehlich等人,2016年)。
S. plicata个体长度可达9厘米(R. Platin观察)。它们厚实的坚韧被膜含有约60%的纤维素,可能在抵御捕食者方面起到重要作用(Koplovitz和Mc-Clintock,2011年;Xiaoyu等人,2023年)。此外,多项研究表明S. plicata含有抗氧化剂以及抗菌和抗癌化合物,表明该物种既可作为营养丰富的食物来源,也有药用价值(Cammarata等人,1997年;Tincu等人,2003年;Ko等人,2016年)。
为了将S. plicata用于商业目的,建议建立陆基养殖设施,以实现可控且无污染的养殖环境,提高养殖效率和成本效益,并在关键的生命早期阶段最大化幼体的存活率和生长速度。多项研究表明该物种在实验室条件下能够快速繁殖(West和Lambert,1976年;Platin和Shenkar,2023年),这为制定适合科学研究和商业养殖的方案提供了可能。然而,为了充分发挥其食品和生物技术的潜力,还需要进一步研究各种非生物因素和喂养制度对其生理特性的影响(Cardoso等人,2019年;Cong等人,2022年)。
此外,对于大规模生产而言,优化养殖条件(如喂养制度、光照暴露和温度)至关重要。这些因素在生长和存活中起着关键作用,尤其是在早期生命阶段,可能需要较高的维护成本(Pontes等人,2008年;Filippi等人,2024年;Yu等人,2024年)。由于水质和管理对养殖成功有重大影响,我们比较了两种陆基养殖系统:一种使用天然海水的流水系统(RSS)和一种使用人工海水的循环水系统(RWS)。建立平衡生物需求和经济效率的物种特异性方案是开发低成本养殖系统的关键步骤(Louren?o和Valente,2022年)。这些方案旨在在最大化生长和产量的同时降低生产成本(Kankainen等人,2012年)。本文介绍了一种S. plicata的实验性养殖方案,在两种类型的陆基养殖系统(RWS和RSS)下培养其早期生命阶段,以促进其可持续养殖潜力。

实验片段

样本采集

为了实现S. plicata的人工繁殖,我们在以色列地中海沿岸的多个地点采集了4-8个个体(Platin和Shenkar,2023年),采集时间是在繁殖季节。通过拉起悬挂的绳索或从0-2米深度的人工基质上移除动物来获取样本。采集后立即将标本放入装有海水的密封容器中并运输到实验室。

S. plicata的人工繁殖

喂养实验

喂养实验的结果如图1所示。在循环水系统(RWS)中,不同喂养处理组之间的幼体生长没有显著差异,除了一个例外。Tukey的事后检验显示,在第10周和第14周,喂食I. galbana的个体明显大于喂食Nannochloropsis sp. X的个体(平均值±标准误差,第10周:1229.1±172.1微米 vs 941±159.9微米;第14周:1263.7±167.7微米 vs 933.1±186.4微米)(p<0.05,表S4)(图1a)。

讨论

我们的发现提供了首个实验证据,支持开发低成本养殖方案以培育早期S. plicata幼体,为未来的研究和在水产养殖及生物技术中的应用奠定了基础。在本研究中,我们探讨了饮食制度、喂养频率、光照强度和温度对S. plicata幼体生长和存活的影响。

结论

本研究开发的方案为S. plicata的早期发育阶段提供了一个有前景且操作可行的框架,为未来的水产养殖发展奠定了坚实的基础。尽管还需要进一步研究以完善长期养殖策略并评估后期生命阶段的情况,但目前的结果表明该物种具有较高的繁殖能力,并且适合在陆基流水系统中养殖。虽然循环水系统可能

作者贡献声明

Raz Platin:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,方法学,调查,数据分析,概念化。Liel Uziahu:资源,方法学,调查。Noa Shenkar:撰写 – 审稿与编辑,监督,项目管理,方法学,资金获取,概念化。

资金声明

本研究由ISF资助(编号535/23)提供给NS。

未引用参考文献

Fitzgerald-Dehoog等人,2012

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢Michmoret的‘Mevo'ot-Yam’海洋养殖中心以及R. Yabetz提供实验设施的使用权限。同时感谢A. Zabarsky和M. Sasaban在整个研究过程中对养殖系统和动物喂养的宝贵帮助。我们也感谢Shenkar实验室的成员在野外工作中的协助,以及N. Paz在编辑方面的支持。
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