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石斑養殖科技

臺灣水產養殖產業發展始終落入追求明星物種的迷思,遇到問題並不深入了解、徹底尋求解決之道,轉而養殖新物種,這就是台灣水產養殖學研究最能著力的方向。
 
 
 
最近石斑魚在兩岸經濟合作協議(ECFA)上被列入早收清單,政府也期許臺灣成為石斑魚王國,並躍升為全球最大出口地。惟《自由時報》曾報導:「石斑魚大王警語:病毒不解決,臺灣恐成石斑魚『亡』國。」這說法起源於有養殖業者表示石斑魚病毒問題嚴重,今年魚苗已減產3成,若政府再不重視與解決,臺灣石斑魚真的會「亡」國。

《自由時報》又說:「石斑魚一直受到虹彩病毒及腦神經壞死病毒困擾,養殖戶又使用抽取、排放與水源相同的單一水道,很容易交互感染。如果沒有魚苗,怎麼養魚?怎麼出口?不積極預防,中國大陸市場將『看得到、吃不到』,石斑魚王國終究只是個口號。」

農改研究團隊專家也提出,民國70年代臺灣曾是「草蝦王國」,但因為病毒肆虐,讓草蝦養殖業沒落。之後的斑節蝦、九孔,也陷入相同的失敗模式。臺灣水產養殖的發展始終落入追求明星物種的迷思,把落跑當轉進,遇到問題不解決,轉而養殖新物種,這就是現今臺灣水產養殖政策最大的盲點。

失敗的歷史一再重演

1987年,臺灣草蝦年產量8萬公噸,號稱是草蝦王國。惟短短不到3年,草蝦感染了白點病病毒而全面崩盤,草蝦產業榮景遂一去不復返。接棒的斑節蝦、白蝦也出現類似的情形。

臺灣也曾是占有國際80%石斑魚苗市場的國際魚苗供應中心,惟近年來受腦神經壞死病病毒(Nervous Necrosis Virus, NNV)感染,魚苗育成的成功率不到10%。在海鱺及石斑成魚育成上,由魚苗至成魚死亡率也高達60~80%。最近,甚至九孔養殖產業也受到不明病害感染,重蹈覆轍。

病害一再打擊養殖戶的希望,這種養殖產業模式若不深入研發全盤解決之道,未來臺灣努力建造的水產養殖產業一蹶不振的歷史必會重演。

深究疾病造成產業崩解的原因,無非是養殖戶缺乏安全生產的觀念。國際水產養殖產業已逐漸走向質與量兼顧的生產潮流,現代養殖產業應以安全生產為法則。也就是養殖戶要做到隔離式安全養殖,使魚免除疾病與減少用藥,以生產消費者可安心食用的安全魚貨。安全生產需要利用科技、預防疾病、監控環境,並以精緻管理發展對環境友善的生產方式,來生產具生產履歷的優質產品,構建永續經營的產業。

亞太地區暖水魚種的養殖尚停留在傳統的小規模營運,又素喜密集養殖。水中魚多、排泄物多,環境中細菌就多,況且魚隻又密集,可想見一定會造成魚隻緊迫,導致抗病力降低,隨之造成嚴重病情及高死亡率。而養殖戶為治療疾病,必須使用抗生素,導致養殖環境中「抗藥性細菌」(超級細菌)的發生;若可用的抗生素逐漸失效,就不得不加重劑量,造成抗生素殘留在魚貨中。抗藥性細菌的積存,更造成養殖環境的破壞等不良後果。

因密集養殖到疾病出現,導致環境惡化及魚貨品質下降,最後產業失敗,這條環環相扣的因果循環鏈,就是傳統式養殖產業式微的原因。

石斑魚

石斑魚是棲息於珊瑚礁的底棲魚類,過度捕撈已使多種石斑瀕臨絕種,如赤點石斑魚及鞍帶石斑魚(龍膽石斑)都已列入「瀕危」或「易危」品種。亡羊補牢之計,應以養殖取代捕撈。

臺灣石斑魚總產值在2009年曾達40億元,是世界第二大石斑魚養殖國。其中95%出口,只有5%供應國內市場。農委會也把石斑魚產值倍增計畫列入「精緻農業方案」,希望在2014年能達成目標。最近石斑也在ECFA上列入早收清單之中,政府期許臺灣成為石斑魚王國,甚至躍升為全球最大出口地,使養殖戶頗為鼓舞。因此不論是經濟上、食用上或生態維護上,石斑都應是當今我國最值得期待的魚種之一。

魚苗養殖現況及發展瓶頸

魚類與哺乳動物不同,因為其自受精卵到魚苗(胚胎)階段都是在水中(體外)發育,因此無母體支持的魚胚胎的營養就得由水中環境攝取。此外,無母體保護的魚苗會受到外來病毒或病菌的感染。人工育苗養殖的關鍵技術,就是營養的供應、病原的防治,以及育苗環境的控制。解決魚苗生產問題的策略,就是研發初期餌料、魚苗疾病防治技術,以及改善產品與育苗環境的方法。

目前石斑魚苗有3種育成方式。第一種是室外式的育苗場,第二種是半室內式育苗場,第三種則是完全隔離外界感染途徑,而能自行生產無汙染初期餌料的室內式育苗場。

投入石斑生技的研究

成功大學地處南臺灣,接近石斑養殖區,為協助水產養殖產業,自2001年組成了水產生技醫藥研發團隊,目標是開發安全無病毒的魚苗生產科技。團隊含研究生已有四十多位研發人員,專長涵蓋魚病、疫苗研發及測試、魚免疫學、魚與病毒交互作用機制、魚類胚胎營養及藻源醫藥成分、養殖緊迫分子機制等。

關於實驗設施,在校方的支持下,在成功校區設有與水產相關的分子生物、病理、微生物、免疫、病毒實驗室;在安南校區則有發酵槽可供生產疫苗及免疫促進劑,並建構疫苗測試實驗設施。其中最特殊的是,擁有國際首座的室內式無病毒石斑魚苗孵化育成場。

疾病及預防

石斑魚苗的病害問題因素極為複雜,並非研發單一疫苗產品就可解決,而須從魚苗期至成魚育成期各階段病毒、細菌等疾病的控制、飼料營養、環境維持等方面做全盤的考慮。

流行病學的調查及病原庫的蒐集 魚類在不同成長階段會有不同的疾病,對石斑而言,最嚴重的是魚苗繁養殖階段的NNV病毒,至於成魚育成階段,則是細菌性及寄生蟲疾病。

NNV是一種結構非常簡單的RNA病毒,只感染魚類,尤其在魚苗階段最為致命,稚魚一旦感染,致死率常達100%。更棘手的是,臺灣最普遍的青斑及龍膽石斑在孵化後14至50天就見感染病例,而龍膽石斑在50天後的稚魚至成魚階段,也有病毒感染案例。NNV是國際高價魚種養殖時最嚴重的疾病之一,它為何只感染魚苗也是很有趣的問題。

由於一般石斑養殖戶缺乏疾病控制的觀念,一旦育苗時遭病毒感染,就會把未經處理的池水直接排放,這舉動無意中散布了病毒並汙染了環境。成功大學團隊以RT-PCR檢測方法調查臺灣石斑生產區NNV病毒流行狀況,發現養殖的環境已完全被病毒汙染。例如,檢測種魚中100%都帶病原,另在多批不同來源的受精卵中,也發現近90%帶有病毒。更嚴重的是,來自石斑養殖池中的橈腳類及浮游生物也大多帶有病毒。因此臺灣石斑養殖區可說已是遍地病毒,當然育苗場也無一倖免。

魚用口服疫苗的研發 雖然注射型疫苗已在人類及陸地養畜禽動物中大量使用,也成功地控制了疾病,但在魚類中只有冷水魚種的鮭、鱒類使用過,暖水養殖魚種則尚無疫苗可用。因NNV病情通常發生於不到0.5公分的稚魚階段,當然不可能為牠注射,因此口服疫苗應是唯一的選擇。而口服疫苗必須克服下列瓶頸:魚不吃或吃不夠足量的疫苗;疫苗中抗原被腸胃消化系統破壞;因魚苗尚在胚胎發育期,是否有持續免疫反應能力仍需確認;若疫苗成分不佳,會造成畸型魚苗。

成功大學團隊藉由大魚吃小魚、小魚吃蝦米(豐年蝦)、蝦米吃單細胞生物的天然食物鏈,開發了以含NNV抗原蛋白的死菌直接餵食豐年蝦,再以豐年蝦餵食稚魚的技術。這個疫苗不但在實驗室攻毒試驗中證明可預防病毒感染,在現場田間實作上也證實防治有效,成功率高達100%,相較於坊間育苗場所用疫苗成功率不到10%者高出甚多。

這種魚用疫苗的平臺技術除可供開發多種口服疫苗外,尚有可迅速並同時使整池稚魚免疫,以及疫苗成分全是營養物等使用方便、安全、無殘留、無副作用的優點。

構建無病毒的石斑魚苗生產系統 研究團隊曾在一魚苗場多次實驗口服疫苗,並使用無病毒的初期餌料,發現在完全隔離式魚苗場可成功預防NNV病毒的疫苗,卻不能在現有育苗場發揮效能。這現象顯示,建構一個完全隔離外界病毒的魚苗場確有其必要。

在分析目前坊間的土池及半室內式魚苗場失敗的經驗,並了解病毒的感染途徑後,研究團隊設計了一座完全隔離式的石斑育苗場。以這乾淨、無病毒的設施,研究人員耗費近6年時間,分析石斑魚苗發育的生理、化學、營養各項條件,並建立了一套石斑魚苗生產標準流程。在完善嚴格的管理下,4年來已連續多次成功生產每批可達萬尾的先導生產規模,證明即使在已有病毒的環境中,若能使用完全隔離式的室內石斑魚苗場,仍然可以成功地生產健康的石斑魚苗。

減少魚苗畸形率 解決了石斑魚苗產量及成功率後,研究人員也開始探討坊間常見的畸形魚苗問題。魚苗(胚胎)在水中發育,因此胚胎的營養需求就得由浮游生物如海藻、輪蟲、橈腳類等生物中攝取。這些水中生物種類及品質常因天然因素的變化而參差不齊,這營養不均的問題就是畸形魚苗的主要成因。研究團隊嘗試篩選藻株、調配適合各魚種的初期餌料營養成分,目前已能使青斑的畸形率大幅降低。

魚類疫苗推廣策略

在成功預防魚苗病毒後,考慮到養殖戶對疫苗使用的陌生,會導致疫苗推廣困難。因此研究團隊設計了一套推廣策略,也就是在魚苗交付養殖戶前,預先以在成魚育成期會遭遇到的多種細菌的疫苗處理。這預先防疫(pre-immunized special pathogen resistant, PI-SPR)的石斑魚苗,具高抗病力,因而有較高的存活率。此外,PI-SPR魚苗也具使用方便、減少疾病、減少抗生素使用、提高飼養存活率、增加養殖利潤、不易被模仿、維護養殖環境等眾多優點。

由團隊的組合,流行病情的研究,創新技術及預防醫藥產品的開發,構築無病毒魚苗生產系統,分析育苗的環境條件,解決畸型魚苗,再整合成量產的標準作業流程,並配合推廣實務,規劃PI-SPR高抗病力魚苗的產品設計,這整個「知識經濟」的系統已證明可成功複製生產高抗病力的魚苗。

未來更希望能藉由技術轉移,迅速量產PI-SPR的高抗病力石斑魚苗,供應石斑養殖戶使用,以協助臺灣傳統石斑養殖產業的科技化、精緻化。也希望藉由這種模式,保持臺灣在國際暖水魚種養殖科技的領先地位。
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