贝类孵化场中用于四倍体太平洋牡蛎生物安全防控的常见紫外消毒工艺性能研究

《Aquaculture Reports》：Performances of common UV disinfection processes for biosecurity in shellfish hatcheries holding tetraploid Pacific oysters

　　

当今水产养殖须满足可持续发展目标。为避免用于生产三倍体牡蛎的Magallana gigas杯状牡蛎四倍体材料扩散，生产者须按法国部长令确保废水生物安全。本研究目标是确定使用中压（medium pressure）与低压（low pressure）灯灭活四倍体牡蛎配子和幼虫所需的比紫外（UltraViolet, UV）剂量。实验方案包括建立流式细胞术分析方法（膜完整性标记与凋亡标记）以及显微镜下进行生殖细胞计数与鉴定的生物学验证。有效UV灭活剂量为：卵母细胞75 mJ/cm2、精子50 mJ/cm2（中压灯）；低压灯技术需投加两倍UV剂量方可达到同等效果。两种UV技术差异可能源于中压灯更宽的波长谱。幼虫所需较高且相同剂量为150 mJ/cm2，两种技术一致。后续应在更大配子样本、75–150 mJ/cm2幼虫剂量区间、不同发育阶段以及紫外发光二极管（Light-Emitting-Diode Ultraviolet, LED-UV）技术方面开展实验以节能。

研究背景方面，水产养殖需兼顾粮食安全与可持续发展，法国Magallana gigas牡蛎养殖受流行病与气候影响，孵化场通过四倍体雄配子与二倍体卵母细胞杂交生产低育性、快生长的三倍体牡蛎。因四倍体牡蛎可育，其配子、胚胎进入环境后与天然二倍体牡蛎杂交，会降低天然采苗并威胁生物多样性，法国部长令要求四倍体孵化场废水具备生物安全。常规UV用于进水病原控制，常见剂量42 mJ/cm²可灭活Vibrio aestuarianus与Ostreid herpesvirus type 1（OsHV-1），但四倍体配子与幼虫排放控制缺乏小试精确剂量，因此研究人员以实验室装置明确低压与中压UV对四倍体太平洋牡蛎配子及幼虫的灭活剂量，论文发表于《Aquaculture Reports》。

关键技术方法上，四倍体材料由Ifremer提供并经验证倍性；研究人员使用准直光束装置（Collimated Beam Apparatus, CBA）中压UV照射20 mL样本，使用Helios低压消毒腔处理至1 L样本，以254 nm透射率计算曝光时间；配子实验以流式细胞术检测膜完整性（Propidium Iodide, PI）与凋亡（Fluo-4、Annexin V），并以健康四倍体/二倍体配子杂交受精生物测定评估受精率、未受精率与死亡率；幼虫以6日龄100 μm四倍体幼虫照射后显微计数正常成活、异常成活与不可活幼虫。

研究结果如下。3.1 配子UV照射后表征：3.1.1 膜完整性，中压UV使卵母细胞完整率从80.15%降至5.89%，低压组与对照无显著差异；精子中压组近0，低压从75 mJ/cm²起明显下降。3.1.2 线粒体凋亡标记，中压UV使卵母细胞凋亡率达92.56%，精子达91.27%；低压在150 mJ/cm²才显著升高。3.1.3 受精生物测定，中压75 mJ/cm²使卵母细胞与精子受精能力近0；低压卵母细胞150 mJ/cm²、精子100 mJ/cm²始近0。3.2 幼虫测试，24 h低压75 mJ/cm²与对照相似，48 h两技术150 mJ/cm²起完全死亡，有效灭活剂量为150 mJ/cm²。

讨论部分总结：配子小体积培养与不同季节海水质量造成变异；中压灯含UVB，产生更多6,4光产物（6–4 photoproducts, 6–4 PP）与环丁烷嘧啶二聚体（cyclobutane pyrimidine dimers, CPD），且Magallana gigas以CPD光裂合酶为主，对UVB损伤修复弱，故中压更高效；卵母细胞较精子大30–50倍因而更耐UV。幼虫因体型大可被机械过滤截留，UV系统可仅按配子灭活剂量运行以节能；LED-UV因低能耗、长寿命和无汞值得后续验证。

结论部分翻译：本研究确定了两种UV技术下有效灭活剂量：卵母细胞低压150 mJ/cm²、中压75 mJ/cm²；精子低压75 mJ/cm²、中压50 mJ/cm²；四倍体牡蛎幼虫两技术均为150 mJ/cm²。为可持续发展及降低能耗，应继续以低压UV处理配子溶液培养至D形幼虫，并在75–150 mJ/cm²测试两技术对幼虫的灭活。幼虫可达100 μm，易被上游机械过滤截留，使UV反应器仅按配子灭活参数运行以节能。中低压UV耗能高且含汞，紫外发光二极管（LED-UV）可降光复活、省能且长寿，应测试其对养殖废水与Magallana gigas生物材料灭活。牡蛎孵化场开展遗传与基因组选育抗病品系时，无论倍性，废水处理对保护海岸环境与生物多样性都必不可少。