溫度對管角螺Hemifusus tuba (Gmelin)胚胎發育的影響

杜 濤, 羅 杰, 劉楚吾, 陳加輝

(1. 廣東海洋大學 海洋高新科技園, 廣東 湛江 524025; 2. 廣東海洋大學 水產學院, 廣東 湛江 524025)

溫度對管角螺Hemifusus tuba (Gmelin)胚胎發育的影響

杜 濤1, 羅 杰2, 劉楚吾2, 陳加輝2

(1. 廣東海洋大學 海洋高新科技園, 廣東 湛江 524025; 2. 廣東海洋大學 水產學院, 廣東 湛江 524025)

在pH8.1～8.3、鹽度27.5～29.5的條件下, 進行了不同溫度對管角螺Hemifusus tuba(Gmelin)胚胎發育影響的試驗。結果表明, 管角螺的卵子在發育過程中分為正常卵和敗育卵; 其胚胎發育過程屬直接發生型; 孵化率達80%以上的海水溫度范圍為22.1~31.2 ℃; 正常發育的胚胎5~9 d能完全消耗卵囊內的敗育卵并變為自身發育的營養物質, 12~18 d形成稚螺雛形, 29~38 d胚胎完成發育, 形成稚螺。

管角螺; 溫度; 卵囊; 胚胎發育

管角螺 Hemifusus tuba(Gmelin)隸屬軟體動物門、腹足綱、蛾螺超科、盔螺科, 廣東又名“響螺”,主要分布在我國的東、南沿海, 尤以南海諸島海域居多, 生活在近海約 10 m的泥沙或泥質的海底[1], 是淺海較大型的經濟腹足類。其軟體部肥大、肉嫩, 味道鮮美而且營養豐富, 具極高的經濟價值。但由于過度采捕, 我國沿海管角螺資源受到嚴重破壞, 產量日益下降并趨于枯竭。因此, 研究管角螺的繁殖生物學、人工育苗及養殖技術, 對保護管角螺自然資源以及增加名貴新品種養殖具有重要意義。

目前, 國內對管角螺的研究主要集中在能量代謝[2~4]、分子生物學[5,6]、營養成分分析[7,8]、繁殖生物學以及人工育苗和養殖技術[9~15]方面, 其中人工育苗技術已有很大的突破。羅杰等[16]研究了鹽度對管角螺胚胎發育和孵化率的影響。但溫度對管角螺胚胎發育及對孵化率的影響, 尚未見詳細的研究報道。而水溫和鹽度是水生動物在自然水體分布狀況的主要決定因子, 影響著水生動物的生長和繁殖,尤其對胚胎發育, 直接影響到胚胎發育的速度和質量(孵化率)。因此, 研究溫度對管角螺胚胎發育及孵化的影響, 可為管角螺繁殖生物學和人工育苗研究提供詳細的基礎資料。

1 材料與方法

1.1 材料和設備條件

1.1.1 親螺培育及卵囊選擇

從自然海區采捕的管角螺, 挑選體質量300 g、殼高18 cm以上、貝殼完整、足部收縮有力的管角螺作為親螺。親螺的強化培育在湛江市硇州島宜人海珍養殖場進行。培育池底鋪約5 cm厚的細砂, 投喂貝類、蟹和魚肉等餌料。每天下午排干池水清理殘餌和池底, 并注入新鮮海水。約經過25d的強化培育, 親螺成熟并產出卵囊。

親螺在產卵囊過程中, 需持續數小時甚至更長時間才能產完, 而且不同親螺間卵囊的大小(高度和寬度)以及卵囊內卵子的數量均有差異。因此, 實驗時選擇同一母螺所產、卵囊大小接近(從柄部量起,卵囊的平均高度和寬度分別為3.62 cm、1.96 cm)、卵子數量較為一致的卵囊作為實驗材料。

1.1.2 實驗用水

實驗用水為港灣內的海水, pH 8.1～8.3, 鹽度27.5～29.5, 水溫27.8～29.4℃, 經沉淀、細砂過濾后使用。

1.1.3 實驗設備

實驗用1 000 mL的燒杯、1 000 W電子繼電器、電觸點水銀溫度計、500 W石英加熱管, 低溫端用冰袋降溫及超溫報警裝置。

1.2 實驗方法

1.2.1 溫度對管角螺胚胎發育的影響

在實驗室內設置10、13、16、19、22、25、28、31、33、36℃共 10個溫度試驗組, 每個試驗組設 2個平行組。把剛產下的卵囊用小刀輕輕地從池底刮下, 選擇大小、卵子數量較為一致的卵囊移入盛有800 mL海水的燒杯, 每個燒杯放置3塊卵囊, 為了讓卵囊在水中的狀態與自然狀態一致(管角螺所產的卵囊通過其柄附著在池底、硬物上, 呈自然直立狀態), 把卵囊的柄部固定在杯底, 卵囊在水中始終處于直立狀態。把燒杯放到各試驗溫度的水浴中, 光照為室內自然光, 光照強度約500～1 000 lx。為了減少溫差的刺激, 各試驗組水溫均從常溫開始, 按每 2 h升或降1℃達到各自設定的試驗水溫。

實驗過程連續充氣, 每 2d換相同溫度的海水50%, 每隔 3d全換水一次。每天觀察、記錄卵囊外表顏色的變化、卵囊內正常卵發育的數量、胚胎發育的進程及各個溫度梯度下稚螺開始從卵囊爬出的時間, 統計各卵囊孵出稚螺的數量。

1.2.2 適宜溫度范圍和最適溫度范圍的確定

管角螺卵囊內的卵子可分為正常卵和敗育卵(即未受精的卵、多精受精卵以及在發生初期停止發育的卵)[11,17]。以卵囊顏色的變化、卵囊內正常發育卵的數量、胚胎發育到稚螺雛形的時間、稚螺出膜時間以及數量作為衡量適宜溫度范圍和最適溫度范圍的指標。每個卵囊有正常卵和敗育卵之分, 而且敗育卵數量不同, 本實驗以孵出的稚螺數與正常發育卵數的比率作為孵化率。

胚胎完成發育: 是指受精卵在卵囊內正常發育直至形成稚螺, 并從卵膜孔爬出。

1.3 數據處理

采用 spss11.5統計處理軟件對實驗數據進行處理和分析。

2 實驗結果與分析

2.1 不同溫度下卵囊顏色變化和胚胎發育的觀察

管角螺剛產出的卵囊呈淡黃色、半透明, 卵囊內的卵粒清晰可見; 卵囊外形上寬下窄, 帶有一柄, 依靠此柄附在池底或硬物上(圖1-2、圖1-3); 卵囊邊緣光滑,靠近頂部有一近圓形的小孔, 為稚螺爬出的通道;卵子呈球形, 懸浮在卵囊內的蛋白質基質中(圖1-3)。

在 10、13、16、19、22、25、28、31、33 和 36℃10個不同溫度梯度下, 卵囊顏色變化和胚胎發育進程結果見表1。

2.2 溫度對正常卵發育數量、胚胎發育速度和孵化率的影響

10、13 ℃溫度組, 第3天卵囊外表顏色變淡, 受精卵停止發育、溶解, 卵囊內充滿原生動物。16℃溫度組, 第4天卵囊外表顏色變淡, 第10天有正常卵發育變大, 但最后停止發育, 卵囊內的敗育卵一直未消失。各溫度下每組卵囊內受精卵發育至正常卵的數量見表2。

圖1 卵囊內的胚胎發育Fig. 1 Embryonic development in the egg capsula1-1.卵囊內不發育的卵子逐漸溶解; 1-2.產出的卵囊附在池底上; 1-3.產出的卵囊附在池壁上; 1-4.剛產出的卵囊; 1-5.發育正常的卵變大;1-6.卵囊內敗育卵已消失, 剩下發育的胚胎; 1-7.胚胎發育呈錐形; 1-8.胚胎發育呈亞鈴狀; 1-9.胚胎發育至稚螺雛形; 1-10.胚胎發育成稚螺; 1-11.即將出膜的稚螺; 1-12.附在卵囊表面的出膜稚螺1-1. the agenesis eggs gradually dissolved; 1-2. oocysts adhere to bottom of the tank; 1-3. oocysts adhere to sidewall of the tank; 1-4. the spawning oocysts; 1-5. well-balanced eggs enlarging; 1-6. the agenesis eggs dissolved, eggs was developing; 1-7. taper-shape embryo; 1-8. dumbbell-shape embryo; 1-9. embryonic form of juvenile; 1-10. juvenile; 1-11. hatching juvenile; 1-12. hatching juvenile adhere to oocysts

表1 溫度對管角螺卵囊和胚胎發育的影響Tab. 1 Influence of temperature on developments of oocysts and embryo Hemifusus tuba

表2 各溫度下正常卵發育數量及發育成稚螺數量Tab. 2 The numbers of developmental normal eggs and juveniles at various temperatures

19~36℃溫度組, 卵囊外表顏色無變化; 19、22℃兩組第 9天正常卵變大, 發育至稚螺雛形分別需要20、18天, 稚螺出膜時間分別為41和38 d(圖2), 而且孵化率較低, 只有 40.8%和 73.4%(圖 3)。25、28和 31℃三組, 發育最快的 31℃第 5天正常卵變大,第6天敗育卵消失, 第12天發育至稚螺雛形; 三個溫度組稚螺出膜時間分別為34、31和29 d; 孵化率差別不大, 分別為93.1%、91.7%和90.4%(圖3)。

33℃組, 第5天正常卵發育變大, 第6天敗育卵消失, 12 d大部分胚胎發育成稚螺雛形, 但少部分胚胎停止發育, 隨后溶解; 稚螺29 d出膜(圖1-12), 孵化率為81.6%(圖3)。36℃組內的受精卵第5天能發育為正常卵, 隨后便停止發育, 到第 10天顯微鏡檢查卵子全部溶解。

圖2 不同溫度下稚螺出膜時間Fig. 2 Hatching times of juveniles of Hemifusus tuba(Gmelin) at various temperatures

圖3 不同溫度下正常卵的孵化率(%)Fig. 3 Hatching rates of normal eggs of Hemifusus tuba(Gmelin) at various temperatures

上述結果經統計分析可得出: 管角螺的胚胎發育在適宜溫度范圍內, 孵化的溫度(x)與稚螺出膜時間(y)存在著多項式函數關系(y=84.2885-3.0307x+0.0407x2,r2=0.9910); 同樣, 管角螺胚胎發育的孵化溫度(x)與孵化率(y)也存在著多項式函數關系(y=-5.552 8+0.490 8x-0.009 2x2,r2=0.9030)。由此可以推算出, 在 22.1~31.2℃范圍內正常卵的孵化率在80%以上, 稚螺出膜時間為 29～37 d; 而正常卵的孵化率達到95%以上, 則孵化的水溫范圍為24.6~28.8℃,稚螺出膜時間為31～35 d。

3 討論

3.1 溫度對管角螺胚胎發育的影響

生物的適溫特性是物種在生態環境的作用下,長期選擇、進化的結果, 表現出種類的特異性。不同的貝類都有特定的適溫范圍, 當溫度超出其耐受范圍時, 代謝就會受到抑制, 甚至導致死亡。

國外許多學者[18~20]在研究貝類的胚胎發育時曾注意到, 軟體動物胚胎發育時的最適溫、鹽條件及忍受極限是由產卵前親體生殖腺發育時的條件決定的,而且胚胎正常發育所要求的條件比其變態后存活的條件范圍要窄。從實驗結果來看, 在鹽度、pH等其他條件一致的情況下, 溫度對管角螺胚胎發育有明顯影響。溫度為10、13 ℃兩組, 管角螺卵囊顏色變化較為明顯, 幾天內由淡黃色慢慢變為淡白色, 受精卵不能正常發育, 卵囊內的卵粒逐漸溶解; 較高溫度的36 ℃組, 第5天胚胎皆正常發育, 但隨著實驗的進行, 由于溫度的累計效應, 胚胎發育受到抑制而最終全部溶解。在適宜溫度范圍 22.1~31.2 ℃,隨著溫度的升高其稚螺出膜時間縮短, 其孵化率可達80%以上。從實驗結果可知, 管角螺胚胎發育的適宜溫度范圍較寬(在19.4~33.9℃范圍內, 其正常卵的孵化率均可達到 50%以上), 與管角螺棲息的環境密切相關。管角螺棲息在淺海的泥質或沙質海底, 受陸地和雨水的影響較大, 溫度和鹽度等生態因子處于不斷變化中, 造成管角螺適溫范圍較廣, 但變化劇烈時, 會嚴重影響到管角螺的繁殖、發育和生長。從作者幾年的采樣及漁民采捕管角螺情況來看, 成螺基本棲息在環境相對穩定的海區, 在此環境下產卵、孵化, 才能順利保證子代的繁衍。

3.2 管角螺胚胎發育的特點

管角螺屬于高等腹足類, 具有特殊的交接器,生殖方式與方斑東風螺(Babylonia areolate)、毛嵌線螺(Cymatium Pileare)及脈紅螺(Parana vanosa)的生殖方式相似: 均是雌雄交配受精, 受精卵產出體外,同時受精卵在產出體外過程中由輸卵管分泌一種膠狀物質, 形成卵囊把受精卵包藏起來, 卵子在卵囊內發育, 屬于體內受精和體外發育的生殖方式。管角螺與其他腹足類的差異主要在胚胎發育過程及護幼行為上: 管角螺胚胎發育過程均在卵囊內進行, 不經浮游階段而直接發育變態為稚螺, 屬直接發生型[1]; 而方斑東風螺、毛嵌線螺和脈紅螺的胚胎發育均在水中經浮游幼蟲階段, 然后經過一系列變態發育直至稚螺[21~23]。管角螺產卵后, 便離開沒有對卵囊進行孵育, 而嵌線螺科的毛嵌線螺產卵后并不離開卵群, 而是持續靜伏在卵群的開口上進行孵育, 直至其中的幼蟲離開卵囊, 孵育的作用主要是受精卵以及早期幼蟲正常發育; 其次, 可以保護卵群, 使之免受其他敵害生物的侵食[22]。

管角螺同一親螺產出的卵囊大小有差別, 但卵囊大小與所含卵子數量無一定的關系, 這一結果與林志華等的研究結果相一致[11]。管角螺的卵子懸浮在卵囊內的蛋白基質中, 可分為正常卵和敗育卵(即未受精的卵、多精受精的卵以及在發生初期停止發育的卵), 正常卵不僅能利用蛋白質基質、而且能夠利用敗育卵作為自身的營養物質供胚胎發育, 直至稚螺爬出卵囊[11,17]。而毛嵌線螺在受精卵和幼蟲發育各階段, 在中期面盤幼蟲期以前主要由卵黃提供營養; 在中期面盤期以后, 卵黃已消耗殆盡, 幼蟲的營養則主要由卵黃中包裹黏稠狀蛋白腺液提供［22］,這與管角螺胚胎發育的營養來源較為相像。

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Influence of temperature on embryo development of Hemifusus tuba(Gmelin)

DU Tao1, LUO Jie2, LIU Chu-wu2, CHEN Jia-hui2
(1. Zhanjiang Center for Aarine Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China; 2. Fisheries College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China)

Oct., 8, 2009

Hemifusus tuba(Gmelin); temperatures; oocysts; embryonic development

Experiments on influence of temperature on the embryo development of Hemifusus tuba were carried out under conditions where pH was int the range of 8.1 to 8.3 and salinity was in the range of 27.5 to 29.5. The eggs of H. tuba developped into normal or agenesis eggs, and its embryonic development belongs to the direct development process. At 22.1 to 31.2℃, the hatching rate of embryo was over 80%.. Normal embryo was able to consume and absorb the nutrition of agenesis eggs in 5 to 9 days; the juvenile appeared in an embryonic form in 12 to 18 days;and the juveniles appeared in 29 to 38 days.

S968.33

A

1000-3096(2010)06-0044-06

2009-10-08;

2010-03-01

廣東省科技計劃資助項目(2005B33201011)

杜濤(1968-), 男, 遼寧撫順人, 高級工程師, 從事水產經濟動物增養殖研究, E-mail: zjhddutao@163.com; 羅杰, 通信作者, E-mail:luoj@gdou.edu.cn

(本文編輯: 張培新)