背景技術(shù)：
稻(Oryza sativa)的栽培與水密切相關(guān)。水稻田通常通過(guò)灌溉或降雨而充滿水。
在這種情況下，自古以來(lái)，稻農(nóng)就發(fā)展了與其稻作物種植相結(jié)合的水產(chǎn)養(yǎng)殖。根據(jù)世界上的地區(qū)，已在充滿水的水稻田中養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)，以及甲殼類(lèi)動(dòng)物如小蝦、對(duì)蝦甚至小龍蝦。
例如，中國(guó)的稻種植者長(zhǎng)期以來(lái)在同一塊田地中將鯉魚(yú)與其稻作物一起共養(yǎng)殖。在孟加拉國(guó)，將水產(chǎn)養(yǎng)殖與稻栽培混合也是已知的實(shí)踐，其中養(yǎng)殖魚(yú)或?qū)ξr。在印度尼西亞也發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的系統(tǒng)，其稱(chēng)為T(mén)ambak系統(tǒng)。
這種實(shí)踐已知用于內(nèi)陸種植稻，而且在沿海地區(qū)也是，在沿海地區(qū)，在一年的某些時(shí)期，田地充滿海水或至少淡鹽水，從而迫使稻種植者在鹽度太高以致不能種植稻的時(shí)期轉(zhuǎn)向另一種活動(dòng)。
在南越的湄公河三角洲的潮汐地區(qū)，近幾十年來(lái)發(fā)展了稻-小蝦輪作種養(yǎng)(rice-shrimp rotation culture)。然而，像許多水產(chǎn)養(yǎng)殖與稻栽培一起集中進(jìn)行的地方一樣，種養(yǎng)者在保持適當(dāng)條件以可行地種養(yǎng)兩種作物方面面臨困難。一個(gè)經(jīng)常性的問(wèn)題是——尤其是當(dāng)這些農(nóng)業(yè)實(shí)踐加強(qiáng)時(shí)——用于水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖的營(yíng)養(yǎng)和健康條件。
因此，需要改善這類(lèi)混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在所有已知的存在這類(lèi)混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)的地方，所種植的稻品種通常為常規(guī)稻(inbred rice)品種。
出人意料地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，與使用常規(guī)稻品種相比，在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中使用雜交稻品種改善用于養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)和衛(wèi)生條件，并且最終改善這類(lèi)水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)產(chǎn)量。與常規(guī)稻品種(在遺傳學(xué)上與其親本相似的品種)相反，雜交稻品種是由作為親本系的兩種不同的稻品種雜交獲得的稻品種。這種組合的雜交通常得到產(chǎn)量顯著改善的稻品種，這種現(xiàn)象稱(chēng)為雜交優(yōu)勢(shì)(heterosis)或“雜種優(yōu)勢(shì)(hybrid vigour)”。
因此，本發(fā)明涉及一種種植稻并養(yǎng)殖適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中改善適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中增加適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)產(chǎn)量的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中種植的田地中增加浮游植物密度的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中種植的田地中增加有益細(xì)菌密度的方法，其中所述稻為雜交稻品種。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述有益細(xì)菌為芽孢桿菌屬種(Bacillus sp.)、硝化菌屬種(Nitrobacter sp.)和/或亞硝酸菌屬種(Nitrosomas sp.)的細(xì)菌。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中種植的田地中避免甲藻門(mén)(Dinophyta)(即溝鞭藻類(lèi))的浮游植物物種發(fā)育的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種在混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)中降低白斑綜合征桿狀病毒(WSSV)對(duì)適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物的侵染水平的方法，其中所述稻為雜交稻品種。
混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)是在田地中進(jìn)行的栽培系統(tǒng)，其中稻作物的種植與一種或多種適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖是相伴地(即同時(shí))或相繼地(即交替連續(xù)的養(yǎng)種循環(huán)(輪作))。在這類(lèi)栽培系統(tǒng)中，田地通常通過(guò)灌溉或降雨而充滿水。優(yōu)選地，在養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物之前種植稻作物。
適于在水稻田中養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物可為有鰭魚(yú)類(lèi)如鯉魚(yú)、羅非魚(yú)、鯰魚(yú)，或甲殼類(lèi)動(dòng)物如淡水或海洋對(duì)蝦或小蝦、龍蝦、蟹或小龍蝦。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，所述水產(chǎn)動(dòng)物為小蝦，優(yōu)選物種斑節(jié)對(duì)蝦(Panaeus monodon)的虎蝦或物種凡納濱對(duì)蝦(Litopanaeus vannamei)的白肢蝦。
可適于實(shí)施本發(fā)明的雜交稻品種是任何雜交稻品種。合適的雜交稻品種包括根據(jù)基于CMS(細(xì)胞質(zhì))類(lèi)型的雄性不育的經(jīng)典3-系系統(tǒng)、或基于溫度(TGMS)或光周期(PGMS)類(lèi)型的雄性不育的2-系系統(tǒng)、或任何其他類(lèi)型的雄性不育(例如化學(xué)誘導(dǎo)的雄性不育)生產(chǎn)的雜交稻品種。在不同的稻種植國(guó)家已開(kāi)發(fā)了許多不同的雜交稻品種，它們可適用于本發(fā)明。
當(dāng)混合的水產(chǎn)養(yǎng)殖和稻種植系統(tǒng)在沿海地區(qū)進(jìn)行時(shí)，當(dāng)田地可能充滿海水或淡鹽水時(shí)，兩種作物通常以交替的種養(yǎng)循環(huán)輪作，在多雨的或潮濕的季節(jié)種植稻作物，而在較干燥的季節(jié)養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物。在這種地方——其中稻作物隨后被種植在播種稻作物之前已經(jīng)被鹽水淹沒(méi)一段時(shí)間的田地中——中，雜交稻品種優(yōu)選是在含有一定量鹽(即氯化鈉)的土壤和水中具有生長(zhǎng)能力的品種。具有這種能力的雜交稻品種帶有至少一種耐受含鹽環(huán)境的性狀，使得盡管土壤或水中存在一定比例的鹽其也能夠生長(zhǎng)。這類(lèi)雜交稻品種能夠承受的土壤或水中的鹽濃度為至少1‰(千分之一)、5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰或甚至35‰。
鹽度耐受性性狀的實(shí)例為例如Saltol QTL(數(shù)量性狀基因座)(Thompson等人，2010，Rice 3，148-160)或SKC1性狀(Zhong-Hai Ren等人，2005，Nature Genetics 37，1141-1146)。某些稻品系還已被鑒定為對(duì)一定量的鹽具有耐受性，并因此帶有鹽度耐受性性狀，所述鹽度耐受性性狀可通過(guò)育種方法或轉(zhuǎn)基因而轉(zhuǎn)移到其他稻品系和雜交種(參見(jiàn)綜述：Deepa Sankar等人，2011，Research in Biotechnology2(2)，1-10)。IRRI的科學(xué)家還已鑒定了物種Oryza coarctata的耐鹽性狀，并且最近已經(jīng)能夠?qū)⒃撔誀铍s交到Oryza sativa品系中(IRRI Annual Report 2012)。帶有任何這種性狀或這種性狀的組合的任何雜交稻品種適于實(shí)施本發(fā)明。
耐受一定水平的土壤鹽濃度的任何雜交稻品種適于實(shí)施本發(fā)明。耐受含鹽環(huán)境的雜交稻品種的實(shí)例包括命名為B-TE1、TejVang或PHB71的雜交稻品種。其他雜交品種還記載于Deepa Sankar等人，2011，Research in Biotechnology 2(2)，1-10中。
適于本發(fā)明的雜交稻植株還可以含有使它們耐受或抵抗多種生物脅迫或非生物脅迫的其他性狀，并且可以是轉(zhuǎn)基因或非轉(zhuǎn)基因雜交品種。這類(lèi)性狀可包括：提供對(duì)昆蟲(chóng)(例如褐飛虱)或真菌病(例如瘟病)的抗性的性狀。轉(zhuǎn)基因性狀的實(shí)例包括例如來(lái)自細(xì)菌蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)的Cry基因或VIP基因，或賦予對(duì)某些除草劑的耐受性的基因。
通過(guò)以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)水和沉積物物理化學(xué)參數(shù)的影響
1.1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)在越南南部的Ca Mau省進(jìn)行。
將10.000m2的面積分成兩個(gè)相等的單元，每個(gè)單元為5,000m2。
一個(gè)單元用于進(jìn)行雜交稻品種(B-TE1雜交品種)的實(shí)驗(yàn)，而另一個(gè)單元用作對(duì)照使用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)稻品種(1Bui Do品種，也稱(chēng)為“one red hill”品種)。
實(shí)驗(yàn)期間，兩個(gè)單元上的所有活動(dòng)是完全相同的。稻田設(shè)計(jì)有圍堤用于保存水。
稻栽培：
將稻田進(jìn)行洗滌以除去鹽水并用淡水代替鹽水以達(dá)到種植稻的標(biāo)準(zhǔn)，并準(zhǔn)備用于移植稻。將每個(gè)品種1kg稻種子播種在40m2的面積上，然后在20天后將其移植在稻田中用于實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)稻品種于稻田中生長(zhǎng)約3個(gè)月，然后收獲。
小蝦養(yǎng)殖：
稻收獲后將鹽水加入田地中。在將鹽水泵送到稻田進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，將鹽水保存并用石灰處理。
將虎蝦(斑節(jié)對(duì)蝦)在后幼蟲(chóng)期(post-larvae stage)PL12投放到田地中。投放后期幼蟲(chóng)時(shí)稻田中水的鹽度為19‰，水位為0.4m。
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行六次取樣，兩次在稻栽培期間，四次在小蝦養(yǎng)殖期間。
1.2.結(jié)果
在對(duì)照(常規(guī)稻)和實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中均測(cè)量了水的幾個(gè)物理化學(xué)參數(shù)。所測(cè)量的參數(shù)為溫度、pH、鹽度、溶解氧、化學(xué)需氧量、堿度、硬度，總懸浮固體、總硝酸銨、亞硝酸鹽、總硝酸鹽、總磷酸鹽、總硫化物。
還分析了沉積物的總有機(jī)物、總硝酸鹽、總磷酸鹽、鋁和三價(jià)鐵。
水的主要參數(shù)如溫度、pH和鹽度在對(duì)照和實(shí)驗(yàn)單元之間以相同的方式波動(dòng)(即沒(méi)有差異)。在對(duì)照和實(shí)驗(yàn)單元之間還觀察到水中溶解氧、化學(xué)需氧量、堿度、總懸浮固體、總硝酸鹽的類(lèi)似波動(dòng)。
在水中，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中觀察到比在對(duì)照單元(常規(guī)稻)中更低水平的總硝酸銨、亞硝酸鹽和硫化物。
在沉積物中，總磷酸鹽和鋁以類(lèi)似的方式波動(dòng)。然而，與對(duì)照單元(常規(guī)稻)相比，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中觀察到更低水平的總有機(jī)物、總硝酸鹽和三價(jià)鐵。
實(shí)施例2：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)浮游植物組成的影響
在稻栽培期間(兩次取樣)和小蝦養(yǎng)殖期間(四次取樣)均分析了水中浮游植物的組成。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
2.1.稻栽培期間的浮游植物
在稻栽培階段，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)之間沒(méi)有觀察到浮游植物物種數(shù)和密度的顯著變化。
2.2.小蝦養(yǎng)殖期間的浮游植物
在小蝦養(yǎng)殖階段，盡管在四次采樣中存在一些波動(dòng)，但是浮游植物物種的平均數(shù)量和組成以及它們的密度在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)中似乎相似。
唯一觀察到的差異是在小蝦養(yǎng)殖后期(最后兩次采樣)，其中在對(duì)照單元中，溝鞭藻物種(甲藻門(mén))相對(duì)于硅藻物種(硅藻門(mén)(Bacillariophyta))似乎是優(yōu)勢(shì)物種，而在實(shí)驗(yàn)單元中觀察到相反的情況，即硅藻物種占優(yōu)勢(shì)(圖1)。溝鞭藻類(lèi)的存在通常被認(rèn)為是水質(zhì)差的指標(biāo)。在分配實(shí)驗(yàn)和對(duì)照單元的入口管道中，溝鞭藻類(lèi)僅以有限的密度存在。
圖1：小蝦養(yǎng)殖期間浮游植物的組成和密度
實(shí)施例3：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物組成的影響
在稻栽培期間(兩次取樣)和小蝦養(yǎng)殖期間(四次取樣)均分析栽培面積的浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物組成。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
3.1.稻栽培期間的浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物
在第一次實(shí)驗(yàn)中，在稻栽培階段，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)之間沒(méi)有觀察到浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物物種數(shù)量和密度的顯著變化。
在第二次實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果顯示在稻栽培階段結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中的浮游動(dòng)物密度比對(duì)照單元(常規(guī)稻)高得多，平均為80.000個(gè)/m3和27.000個(gè)/m3。
3.2.小蝦養(yǎng)殖期間的浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物
在小蝦養(yǎng)殖階段，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)之間沒(méi)有觀察到浮游動(dòng)物物種數(shù)量的顯著變化。
然而，在整個(gè)小蝦養(yǎng)殖階段(4次取樣)，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中浮游動(dòng)物的密度似乎比對(duì)照單元(常規(guī)稻)高得多。在實(shí)驗(yàn)單元中，浮游動(dòng)物的密度平均為182.000個(gè)/m3，而在對(duì)照單元中平均為65.000個(gè)/m3(圖2)。
圖2：小蝦養(yǎng)殖期間浮游動(dòng)物的組成和密度
第二次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，其顯示實(shí)驗(yàn)單元中的密度平均為375.000個(gè)/m3，對(duì)照單元中為100.000個(gè)/m3。
在稻栽培階段，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)之間沒(méi)有觀察到底棲動(dòng)物物種數(shù)量和密度的顯著變化。
實(shí)施例4：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)有益細(xì)菌組成的影響
在稻栽培期間(兩次取樣)和小蝦養(yǎng)殖期間(四次取樣)均分析栽培面積的有益細(xì)菌組成。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
4.1.水中細(xì)菌的密度
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中水中細(xì)菌的總密度總是高于對(duì)照單元(常規(guī)稻)。
更具體而言，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中的芽孢桿菌、亞硝酸菌和硝化菌的細(xì)菌密度高于對(duì)照單元(常規(guī)稻)。
4.2.沉積物中細(xì)菌的密度
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中沉積物中細(xì)菌的總密度總是高于對(duì)照單元(常規(guī)稻)。
更具體而言，實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中的芽孢桿菌、亞硝酸菌和硝化菌的細(xì)菌密度高于對(duì)照單元(常規(guī)稻)。
實(shí)施例5：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)病原菌(弧菌(Vibrio)屬)組成的影響
在稻栽培期間(兩次取樣)和小蝦養(yǎng)殖期間(四次取樣)均分析栽培面積的病原菌組成。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
在整個(gè)栽培/養(yǎng)殖階段，在水中或沉積物中，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)和對(duì)照單元(常規(guī)稻)之間沒(méi)有觀察到弧菌數(shù)量的顯著變化。
此外，用PCR檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)沒(méi)有小蝦被哈氏弧菌(Vibrio harveyi)感染。
實(shí)施例6：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)小蝦中病毒病原體的影響
在小蝦樣品中用基于特異性PCR的檢測(cè)方法分析以下小蝦病原性病毒的存在：
-白斑綜合征桿狀病毒(WSSV)
-傳染性皮下及造血組織壞死病毒(IHHNV)
-斑節(jié)對(duì)蝦桿狀病毒(MBV)，
-黃頭病毒/鰓聯(lián)病毒(YHV/GAV)
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)或?qū)φ諉卧?常規(guī)稻)中養(yǎng)殖的小蝦樣品中沒(méi)有觀察到IHHNV、MBV和YHV/GAV病毒存在的顯著差異。
然而，盡管在整個(gè)養(yǎng)殖期內(nèi)在對(duì)照單元(常規(guī)稻)的小蝦中檢測(cè)到WSSV的存在，但是在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)的小蝦的四次取樣中的兩次中沒(méi)有檢測(cè)到WSSV的存在。
此外，在一些另外的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中，觀察到這樣的趨勢(shì)：與對(duì)照單元(常規(guī)稻)相比，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中這些被監(jiān)測(cè)的病毒中的至少一種，有時(shí)兩種或三種的出現(xiàn)要少得多。
實(shí)施例7：稻-小蝦輪作系統(tǒng)中的雜交稻對(duì)小蝦生產(chǎn)產(chǎn)量的影響
在類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)或?qū)φ諉卧?常規(guī)稻)中均測(cè)量小蝦生產(chǎn)產(chǎn)量。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施例1.1中所述的相同。
在每個(gè)單元中收獲小蝦八次，并計(jì)算八次收獲的總產(chǎn)量。
表1：小蝦生產(chǎn)產(chǎn)量
從表1可以看出，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中養(yǎng)殖小蝦時(shí)的小蝦生產(chǎn)產(chǎn)量比在對(duì)照單元(常規(guī)稻)中養(yǎng)殖時(shí)高得多(+19％)。
在第二次類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中，在小蝦和稻生產(chǎn)中觀察到以下產(chǎn)量(表2)。
表1：小蝦和稻生產(chǎn)產(chǎn)量
從表2可以看出，在實(shí)驗(yàn)單元(雜交稻)中養(yǎng)殖小蝦時(shí)的小蝦生產(chǎn)產(chǎn)量比在對(duì)照單元(常規(guī)稻)中養(yǎng)殖時(shí)高得多(+16％)。
這是顯著的優(yōu)勢(shì)，其轉(zhuǎn)化為農(nóng)民的額外收入。