氨、亚硝酸盐和硫化物浓度，到底对虾产生什么影响？一文跟你揭露

随着氨、亚硝酸盐和硫化物浓度的增加，对南美白对虾的肝胰腺、中肠、肌肉和鳃的损伤逐渐增加。

本研究调查了氨、亚硝酸盐和硫化物对南美白对虾虾苗的存活和各种组织和器官损伤的影响。

疾病是全球对虾养殖户造成重大经济损失的来源，主要是由宿主、环境和病原体之间的复杂相互作用引起的，而环境压力往往是诱发因素。水生系统含有多种有毒物质，如：重金属、氨、亚硝酸盐和硫化物。这些有毒物质在水生生物体内积累，引起免疫和生理反应，并增加对病原体的易感性。

氨氮是水管理的关键指标，在水生环境中，它起源于饲料残渣和动物粪便的分解。水中过量的氨氮会抑制水生动物的生长性能，增加蜕壳频率，还会损害虾的鳃和肝胰腺，影响抗氧化系统和呼吸新陈代谢。

对虾养殖过程中，未食用的饲料和粪便的积累，以及水循环不良会导致养殖水中亚硝酸盐浓度升高，甚至高达20毫克/升。亚硝酸盐应激会导致许多问题，例如：虾的异常生长和死亡率增加。亚硝酸盐应激还会导致肝胰细胞收缩、裂解和空泡化，并诱导虾的肝胰腺氧化损伤，从而增加细胞凋亡（多细胞生物中发生的一种程序性细胞死亡形式）的风险。

硫化物是，在厌氧条件下通过有机物的分解和硫酸盐的还原产生的，通常存在于水生环境的基质和沉积物中。与其他底栖无脊椎动物相比，虾等甲壳类动物对硫化物的耐受性较低。另外，硫化物应激会破坏鳃和肠道组织的结构完整性并触发免疫反应，并影响渗透调节和抗菌能力。

本文森系一项研究，比较了水生系统中不同浓度的氨、亚硝酸盐和硫化物下南美白对虾的存活率和组织损伤程度、虾的存活率和各种组织的损伤，这些数据为维持对虾养殖过程中的水质条件提供了参考。

一、研究设置：

将南美白对虾（12.77±2.76 克）分为10组，每组80尾虾，处于不同的应激源下，包括：对照组 （无应激源）；A1组（10mg/L氨-N）；A2组（20mg/L氨）;A3组（30mg/L氨）；Y1组（20mg/L亚硝酸盐）；Y2组（40mg/L亚硝酸盐）；Y3组（60mg/L亚硝酸盐）;S1组（2mg/L硫化物）；S2组（3mg/L硫化物）;和S3组（4mg/L硫化物）。

每12小时用相同浓度的海水更新一半的海水，及时检测海水中氨氮、亚硝酸盐氮和硫化物的浓度。每12小时统计各胁迫组累计存活虾数，及时清除死虾。在暴露于氨、亚硝酸盐和硫化物应激的132小时测试期间，未提供食物。最后，对每组4尾对虾的肝胰腺、中肠、肌肉和鳃进行组织学分析。

二、结果与讨论：

1、南美白对虾在不同浓度的氨氮胁迫、亚硝酸盐胁迫和硫化物胁迫下的累积存活率（如图1A-C）所示。随着应激时间的增加，所有组的生存率通常逐渐下降，在几种实验组中，在120小时至132小时之间观察到生存率明显降低，并且通常显着低于对照组。

图1： 不同环境胁迫因子下南美白对虾的累积存活曲线。

2、在水生环境中，氨氮的毒性直接影响水生动物的生存，导致受试虾的存活率降低。本研究结果显示，3种不同浓度的氨（A1组：10mg/L氨，A2组：20mg/L氨，A3组：30 mg/L氨）与对照组相比，降低了虾的存活率，但三种浓度的氨氮对虾的存活率没有明显差异， 可能是因为三种浓度之间的氨氮差异太小，对虾的死亡率没有明显影响。

3、亚硝酸盐作为一种常见的有毒物质，广泛存在于水生系统中，不仅是氨硝化过程中产生的有毒中间体，而且是硝酸盐在氮循环过程中细菌反硝化的产物。当亚硝酸盐暴露时间延长时，可能会发生组织学影响，并导致高死亡率。

肝胰腺是虾最大的免疫器官。它的主要功能是消化、吸收和储存养分，在维持虾的代谢平衡和消除有毒污染物方面起关键作用。在3种环境因子的胁迫下，肝胰腺细胞损伤明显，这可能是由于肝胰腺在平衡和清除污染物方面承受的负担较大，导致其组织结构受损。

图2：暴露132小时后南美白对虾的肝胰腺组织变化（放大 200×）。（A） A1组（10mg/L氨）;（B） A2组（20 mg/L氨）;（C） A3组（30mg/L 氨）;（D） Y1 组（20 mg/L亚硝酸盐）;（E） Y2组（40mg/L亚硝酸盐）;（F） Y3组（60mg/L亚硝酸盐）;（G） S1组（2mg/L硫化物）;（H） S2组（3mg/L硫化物）;（I） S3组（4mg/L硫化）。

在亚硝酸盐胁迫下，肝胰组织受损更为严重，这可能对虾的免疫功能和代谢系统产生更大的影响，随后将结合转录组学和代谢组学分析全面评估不同浓度的化学物质对肝胰系统的影响。

4、水生动物的肠道是营养吸收和免疫的重要器官，肠道屏障影响着虾的健康。肠道屏障是虾抵御病原体感染和环境压力的第一道防线，这与虾的结构完整性、微生物组成和粘膜免疫化合物有关。动物肠道的完整性和炎症状态已被用于评估动物的肠道健康状况。

5、我们的结果表明，所有三种化学物质都对南美白对虾的中肠造成损害，上皮细胞坏死碎裂，上皮细胞与基底膜分离。中肠是虾消化和吸收营养的关键器官，其结构的破坏可能会影响消化酶的分泌。分泌消化酶的能力可能与组织结构损伤有关，消化酶可能会随着三种环境因素浓度的增加而减弱，亚硝酸盐应激可能比氨和硫化物应激更能削弱消化酶分泌的能力。

6、高质量的肉质是消费者购买的重要动力，因此南美白对虾的肌肉质量对虾农来说至关重要。我们的数据显示，所有三种浓度的亚硝酸盐都会导致肌肉碎裂成碎片，细胞核分布不均匀和核凝集，表明所有三种浓度的亚硝酸盐都对肌肉造成了严重损伤。3种不同浓度硫化物应激下的肌肉发生肌纤维断裂，且S3组肌肉断裂程度比S1和S2组更严重，表明硫化物浓度越高，对肌肉的损伤越大。

图3：暴露132小时后南美白对虾的肌肉组织变化（放大200×）。（A） A1组（10mg/L 氨）;（B） A2组（20mg/L 氨）;（C） A3组（30mg/L 氨）;（D） Y1组 （20mg/L 亚硝酸盐）;（E） Y2组（40mg/L 亚硝酸盐）;（F） Y3组（60mg/L 亚硝酸盐）;（G） S1组（2mg/L 硫化物）;（H） S2组（3mg/L 硫化物）;（I） S3组（4mg/L 硫化物）;

我们还观察到，亚硝酸盐总体上比氨和硫化物对肌肉的损害更大。Y1组的肌肉碎裂比A1和S1组更严重，Y2组相邻肌肉束之间的分离比A2和S2组更明显。A3、Y3、S3组肌肉严重受损，肌纤维严重撕裂。

7、甲壳类动物的鳃在体内呼吸和体内平衡调节中起着关键作用。鳃是虾重要的呼吸器官，是亚硝酸盐毒性作用的主要靶器官，以及渗透调节和氮排泄等功能，还参与对清除病原体的免疫反应。结果表明，鳃丝由整齐排列逐渐变形，随着氨氮浓度的增加，收缩和变形逐渐增加，表明随着氨氮浓度的增加，对鳃的损伤逐渐增加。

图4：暴露132小时后南美白对虾的鳃组织变化（放大400×）。（A） A1组（10mg/L 氨）;（B） A2组（20mg/L 氨）;（C） A3组（30mg/L 氨）;（D） Y1组 （20mg/L 亚硝酸盐）;（E） Y2组（40mg/L 亚硝酸盐）;（F） Y3组（60mg/L 亚硝酸盐）;（G） S1组（2mg/L 硫化物）;（H） S2组（3mg/L 硫化物）;（I） S3组（4mg/L硫化物）。（a） 角质层;（b） 上皮细胞;（c） 隔膜;（d） 血细胞;（e） 进入鳃管;（f） 离开鳃管。

随着浓度的增加，三种浓度的亚硝酸盐导致鳃丝收缩逐渐增加，角质层逐渐变薄和破裂，表明在较高浓度的亚硝酸盐下对鳃丝的损害逐渐变大。亚硝酸盐总体上比氨和硫化物对鳃丝的破坏性更大。高浓度的3种应激源引起的严重组织损伤可能进一步损害鳃的排泄功能，导致毒性代谢物的积累。未来的研究可以通过检测离子调节相关酶的活性和鳃中与排泄功能相关的基因的表达来进一步验证这些假设。

三、研究观点：

本研究调查了氨、亚硝酸盐和硫化物胁迫对南美白对虾的影响，重点关注存活率和组织形态。研究结果表明，这三种化学物质都降低了虾的存活率，并且随着胁迫浓度的增加，三种化学物质对组织的损伤逐渐增加，亚硝酸盐总体上表现出比氨和硫化物更严重的组织损伤。

这些结果强调了监测和管理水产养殖系统中水质的重要性，以减轻这些常见环境压力源的不利影响。未来的研究将进一步探索这些反应背后的分子和生理机制，以制定提高虾恢复力的针对性策略。