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石斑魚產業發展:防疫大作戰

101/05/08 瀏覽次數 25527
肉質細嫩鮮美的石斑魚,自古以來就是桌上佳餚。臺灣優越的地理環境及養殖技術,使得我們有「石斑魚養殖王國」之稱。然而近年來受到病毒和細菌感染爆發的影響,石斑魚苗的養殖成功率僅約0.3%。如何打贏這場防疫戰爭,拯救大量的魚苗和經濟損失,是目前臺灣養殖產業急待解決的問題,也是科學家回饋和貢獻社會的契機。

前「蝦」之鑑

臺灣的水產養殖科技從培育魚苗、餌料的製作和供應,到戶外田間養殖,已建立了相當完善的產業鏈,更吸引了許多國家前來取經。

在民國70年代,國人成功繁殖的草蝦苗快速地提高草蝦的生產量,甚至達到每年八萬多公噸,使臺灣位居草蝦生產世界之冠,當時更有「草蝦王國」的稱號。很難想像,卻因為一場病毒性白點病的爆發,使得草蝦養殖業在短短幾年內快速沒落,成為「草蝦亡國」。直到現在,草蝦養殖業仍無法回復當年盛況,每年產量僅剩數百公噸。根本的原因就在於病毒問題無法解決,加上養殖者缺乏防疫觀念,政府也沒有對應的防疫措施和規範,以至於後續的水產養殖物種也陷入同樣的惡性循環中。

縱使有完善、豐富和世界一流的養殖技術,但對於整個水產養殖業的發展,疾病仍是關鍵的致命傷,也使得更換養殖物種的戲碼不斷上演。因此,防疫觀念、防疫措施和規範的落實,已成為養殖產業永續發展的重要關鍵。

水產養殖界的明日之星

石斑魚屬於鮨科、石斑亞科、石斑屬,一般俗稱「魚」或「鮢」,是暖水性魚類,種類約有四百餘種,分布在全世界熱帶和亞熱帶海域。由於肉質細嫩厚實,味道鮮美又少刺,且營養價值高,深受全世界喜愛,石斑魚因而成為餐宴中高級海鮮的代表,屬於高價值養殖魚種。在養殖界中,石斑魚公認是亞太地區非常重要的經濟魚種,也為臺灣的水產養殖帶來了莫大的經濟效益和商機。

臺灣地處亞熱帶地區,有得天獨厚的地理位置和環境氣候,加上卓越的養殖技術,又鄰近重要的鮮活海鮮消費市場,使得石斑魚養殖具有獨特的地理和運輸成本優勢,銷售市場的產品品質遠優於其他競爭國家。

臺灣的石斑魚養殖分布在臺南、高雄、屏東等南臺灣沿海地區,主要養殖的種類包括瑪拉巴石斑、點帶石斑、龍膽石斑等。在市場銷售方面,聯合國糧農組織統計資料顯示,2009年世界養殖石斑魚,臺灣產值位居世界第一,產量第二。這些數字都說明臺灣石斑魚養殖技術領先全世界,更讓臺灣獲得「石斑魚王國」的美稱。

意外的衝擊

臺灣的石斑魚養殖業發展至今約30年,其中魚苗培育的技術已經可以穩定供應種苗,這也是促使石斑養殖產業快速成長的原因。

石斑魚的養殖方式主要分為3階段,第一階段是卵至白身,第二階段是白身至2英寸魚苗,第三階段是2英寸魚苗至成魚,整個養殖時間大致需8到14個月才能達到上市的體型。

目前魚苗和稚魚的培育多是室內的集約式養殖,之後移至魚塭或海上箱網繼續養殖。由於養殖面積有限,不論哪一類的養殖方式,都採取高密度養殖。這樣過度高密度的養殖,雖然使得台灣石斑魚每年擁有高產量,但也引發了一個嚴重的問題—疾病的產生和傳播。

石斑魚大屠殺

目前養殖石斑魚遭遇的最大敵人就是病毒和細菌感染。在魚苗的培育過程中,首先受到第一波最可怕的攻擊就是神經壞死病毒的感染。石斑魚魚苗一旦受到感染,最大的病徵是魚隻體色變深,失去平衡能力,然後迴旋在水面上(稱為飛旋症),最後導致魚苗大量死亡。這類感染的死亡率幾乎可達100%,而魚苗至成魚,死亡率也可達80%。

即使到了成魚階段,也很容易受到虹彩病毒和鰻弧菌的侵襲,兩者都會造成魚隻不進食、游動緩慢,最後死亡。近年來,這些病原的肆虐嚴重阻礙了臺灣石斑養殖業的發展,如何對抗這些病原便成為現在最急需突破的瓶頸。

不論以上何種病原,它們本身是不具快速行動能力的,必須依賴生物體來幫助它們移動,就是所謂的「傳染」。特別的是,在水中除了生物體是它們的行動工具外,水也是個帶著它們到處跑的工具,這也是為何水產養殖的疾病爆發又快又廣的原因。

由於疾病造成全球水產養殖的嚴重損失,因此科學家不斷思考如何防患於未然。目前實驗證明病毒可能藉由兩種途徑感染,一個是由母魚的垂直傳染,另一個是環境造成的水平傳染。對於防止傳染,首先必須發現它們的蹤跡,才能知道它們從哪一條路進攻。因此好的檢測工具是必要的,也是決定這場防疫戰勝負的關鍵。

偵察病原的分子放大鏡

不論是病毒或細菌,它們的共通點就是太小和太少,使得偵測很困難。傳統的檢測方式往往在偵測到病原訊號時,生物體內的病原已達到致病,甚至致死的數目。若可檢測出尚未整軍完成的病原,就能提早隔離或消滅它們,防止之後疾病爆發。

分子檢測技術,簡單地說,就是把微小病原所帶的獨特遺傳物質核醣核酸,經過酵素和溫度作用大量地專一放大,以便於觀察,也就是所謂的聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction,簡稱PCR)。在這幾年內,經由科學家的努力,也發展出各種更快速、更精準的檢測技術和儀器。目前,分子檢測技術大致可分為:

一般聚合酶連鎖反應 利用人工設計合成的引子,藉由聚合酵素的反應放大目標菌(病原基因),再利用電泳的方法在洋菜膠體上依大小分離基因,染色後就可用肉眼判定是否有病原基因。聚合酶連鎖反應技術已經非常成熟而且普遍,是目前最常用於診斷疾病的技術。但要有準確的操作結果,必須有適當的引子與合適的反應循環次數,以及良好的檢體處理過程,這些因素都會決定檢測結果的精準度,往往需要由專業人員操作。

即時定量聚合酶連鎖反應 即時定量聚合酶連鎖反應,顧名思義就是可以即時監控和定量病原基因放大的結果。原理是利用特殊螢光染劑和放大的病原基因結合,隨著病原基因增加,經由螢光反應強度就可以判定病原數目。反之,傳統PCR只能判斷最終結果。即時定量PCR應用在病毒上的偵測靈敏度可以比傳統PCR高出10倍以上,是目前廣為使用的技術。

恆溫環形核酸增幅技術 這項技術在偵測病毒上具有高專一性、高敏感度的快速特性。它的作用時間只需要在攝氏60~65度下恆溫反應35分鐘至1小時,操作簡單不需要特別的技術人員,而且不需昂貴的設備,適合應用於養殖現場。正因為這些特點,在應用於養殖場時,可及早偵測到原本PCR檢測可能出現偽陰性的結果,並可在養殖期間做好監控措施,減少病毒爆發和疫情擴散的可能性。它的缺點在於引子設計複雜且操作限制較多,較難得到良好及可應用的檢測結果。

微流體晶片 這是近年來發展出利用微流體方式,整合實驗室系統於單一晶片上的新穎科技。簡單地說,想像一下把整個實驗室縮小在一張名片大小的空間上進行所有的實驗,這是檢測技術開發上的一項重要發展,檢測的結果同樣具有實驗室設備精準度的水準。微流體晶片除了靈敏度高之外,檢測的樣本需求也比傳統的少,再加上自動化檢測和分析,大大地降低了人工操作的實驗誤差,且能提高系統的穩定性。微流體晶片把檢測技術整合於一小片晶片上,未來可望取代笨重的檢測儀器,成為主流的檢測平台。

行動檢測的建立

目前成功大學已進一步以原來檢測病原時所用的專一引子,結合整合型微流體晶片,開發可檢測神經壞死病毒、虹彩病毒、弧菌和抗病毒蛋白的石斑多病原微流體晶片。因為整合型微流體的毛細管電泳是以雷射系統偵測產物,可有效提高靈敏度,所以可用來做為早期檢測的工具,提早解決問題。

整合型微流體晶片由於體積小、可攜性高,因此能用車輛裝載整個系統直接到養殖或防疫現場檢測。這種快速和便利的檢測平臺,對於檢測技術的提升有極大的幫助,有利於水產養殖產業更快速、有效地預防病原體的感染,進而降低產業的損失。

水產養殖檢測的突破

對於水產動物病原的檢測,傳統方式都需要取得魚體臟器,必須犧牲整條魚,這樣的檢測對於珍貴的種魚來說是無法接受的。目前已研發出以魚鰭組織取代臟器做為取樣來源,並利用即時定量核酸擴增技術檢測,靈敏度高出傳統方法10倍以上。這種方式的最大突破是以魚鰭組織當作檢測物,因此可檢測珍貴的種魚。

防止母體垂直感染的傳播途徑,最根本之道應從篩選健康的種魚及種苗開始,因此必須檢測種魚,以便從整個石斑魚養殖生產鏈的最源頭防止病變。

防疫作戰的共識

防疫工作目前面臨著兩個危機,一個是養殖業者對於防疫工作的不配合,另一個是對於病原傳染不夠了解而引發的恐慌。因此宣導防疫的訊息,讓養殖業者免於過度恐慌並配合防疫工作的進行,也是這場防疫戰的重點。

這場防疫作戰需要養殖業者共同參與,首先要能接受早期檢測、早期發現的基本防疫概念。要了解防止病原的傳播,減少疾病爆發的機會,檢疫是最重要的一步。能否及早發現並採取防疫措施,已經成為臺灣石斑魚養殖產業的決勝關鍵。

傳統的檢測方法因檢測時間過長或靈敏度太低,造成防疫或檢疫上的漏洞。如今藉由整合分子檢測技術的微流體系統,已可在養殖現場早期快速檢測病原,以預防各種病原感染,減低對於石斑魚生產和輸出的衝擊。此外,對於水產種苗產業,疾病的快速檢驗和進出口的檢疫工作也扮演重要的角色。

良好的檢測系統是落實防檢疫工作的重要工具,配合育種、疫苗使用,以及防疫觀念、防疫措施及規範的落實,可協助石斑養殖產業度過危機,避免台灣養殖疫情一再上演,踏出永續發展養殖產業的重要一步。
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