溫度和鹽度分別對尖紫蛤胚胎發育的影響

黃 洋,黃海立,呂廣煊,劉志剛

(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 廣東高校海產經濟無脊椎動物健康養殖工程研究中心,廣東 湛江 524025)

尖紫蛤 (Soletellina acutaCai et Zhuang)俗稱“沙螺”或 “西施舌”[1],隸屬軟體動物門、瓣鰓綱、簾蛤目、紫云蛤科(Rsammobiidae),分布于我國福建和廣東沿海,生活在河口咸、淡水交匯處[2],尤以廣東省吳川市鑒江河口咸、淡水交匯處產量最多,最高年產量達 5萬 kg[3]。其生活在河口河床、灘涂從低潮線附近直至2～3 m深的水域營潛沙生活,在江河入海的內灣繁殖生長。尖紫蛤肉嫩味美,營養價值高,據分析蛤肉干含蛋白質 58.65%,糖類 5.31%,脂類8.75%[4],且有藥用功效。20世紀90年代以來,由于在鑒江河口咸、淡水交匯處過度采捕和水質污染,90年代后期,尖紫蛤自然資源瀕臨滅絕[4]。積極開展其生物學及增養殖研究是恢復其自然生物量,保護河口重要經濟品種和海洋生物多樣性的有效途徑之一。

目前,國外關于尖紫蛤人工育苗和增養殖的研究內容尚未見報道。國內關于尖紫蛤的報道僅限于蔡英亞等[1-2,5]進行了廣東鑒江尖紫蛤的生態調查,和尖紫蛤灘涂(中、低潮區)人工養殖試驗; 楊耀聰等[4]采用組織切片方法研究報道了福建省尖紫蛤的繁殖期; 符韶等[3]進行尖紫蛤的人工育苗試驗。但關于尖紫蛤胚胎發育的資料國內外未見有報道,水溫和鹽度直接影響到胚胎發育的速度和質量(孵化率和畸形率)。因此,進行尖紫蛤胚胎發育的研究,可為尖紫蛤人工繁育和增養殖研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在廣東海洋大學東海島海洋生物研究基地進行。親貝采自廣西山口鎮洗米河口,利用塑料筐鋪沙懸空流水法促熟培育。待親貝性腺成熟后進行催產,水溫26.3 ℃,鹽度17。挑選個體大、性腺飽滿并開始排放的雌雄親貝各一個分別放入裝有過濾海水的塑料桶中排放5 min,然后混合受精并記錄時間,混合后10 min用清潔海水洗卵去除多余的精子作為實驗材料,洗卵和分卵過程在10 min內完成。

1.2 實驗方法

1.2.1 尖紫蛤胚胎發育的觀察

在水溫27 ℃、鹽度17的環境下,從精卵混合后每隔 5 min 用吸管吸取受精卵或胚胎置于載玻片上,在顯微鏡下觀察卵子的受精及胚胎發育情況,記錄不同胚胎發育階段的發育時間、胚體大小及特點,并對不同胚胎發育階段的胚體進行拍照,胚胎發育觀察至直線鉸合期。

1.2.2 溫度實驗

溫度實驗設6個梯度,依次為17,20,23,26,29,32 ℃,實驗海水鹽度調節至16,pH為8.2,光照強度約 500～1 000 lx。受精卵在容積為1 000 mL的燒杯中進行孵化實驗,密度為 10 個/mL,每個溫度梯度設有3個平行組。為了減少溫差的刺激,各試驗組水溫均從26 ℃開始,按每5 min升或降 1 ℃達到各自設定的試驗水溫。試驗過程不充氣,每隔10 min用玻璃棒攪動一次保證水體中充足的溶氧。

1.2.3 鹽度實驗

鹽度實驗設8個梯度,依次為2,5,8,11,14,17,20,23,溫度保持在 27 ℃。pH 為 8.2,光照強度約500～1 000 lx。受精卵在容積為1 000 mL的燒杯中進行孵化實驗,密度為 10個/mL,每個鹽度梯度設有3個平行組。為了減少鹽度變化的刺激,各試驗組鹽度均從16開始,按每3 min升或降 1達到各自設定的試驗鹽度。試驗過程不充氣,每隔10 min用玻璃棒攪動一次保證水體中充足的溶氧。

1.2.4 實驗用水的處理

海水從海區直接抽取,淡水采用地下井水,試驗組用水由鹽度 31的自然海水添加地下井水配制,所有實驗用水均經過0.45 μm微孔濾膜過濾。溫度試驗控溫裝置采用白色泡沫箱、500 W 石英加熱管、1 000 W 電子繼電器、0～-50℃水銀觸點溫度計(±0.1℃)組成,所有溫度計均經過嚴格校正,低溫端用冰袋降溫及超溫報警裝置。鹽度實驗組使用誤差±0.5℃的恒溫水槽控制水溫。

1.2.5 評價方法與主要觀測指標

以孵化率不低于 60%作為胚胎發育適宜溫、鹽度范圍的衡量指標; 以孵化率不低于 80%作為其最適溫、鹽度范圍的衡量指標。孵化時間：從受精卵開始發育到直線鉸合期幼蟲所經歷的時間。孵化率：胚體發育到直線鉸合期幼蟲與受精卵總數的比率。幼蟲畸形率：畸形幼蟲與直線鉸合期幼蟲總數的比率。

1.2.6 數據處理

采用 spss13.0 統計處理軟件對實驗數據進行處理和分析。

表1 尖紫蛤胚胎發育進程Tab.1 Embryonic development of Soletellina acuta Cai et Zhuang

2 結果

2.1 尖紫蛤胚胎發育進程

結果見表1和圖1,尖紫蛤精卵接觸后即行受精,受精卵產生一層透明的受精膜,卵核模糊。在孵化水溫27 ℃,鹽度17條件下,受精后30 min,在卵子動物極出現第一極體隨后出現第二極體。受精后 65 min開始第一次分割成為 2細胞期,以后繼續分割經過4細胞期、8細胞期、16細胞期、32細胞期,經6次分裂胚體呈桑椹狀,到達桑椹期。卵裂繼續,至受精后 280 min左右進入囊胚期,胚體發育成為圓球形,周身長出細小纖毛,開始在水中做順時針旋轉,運動緩慢4s/圈,運動螺徑250 μm左右,上浮于水體中,有集群習性。胚體繼續發育,至受精后430 min左右胚體長出一纖毛環,中央具鞭毛束,稱為擔輪幼蟲,以600 μm直徑作不規則的圓周運動,部分做直線運動,游動迅速。歷時710 min左右,胚體開始分泌原殼,消化系統開始分化,運動器官面盤已具雛形,此時為面盤初期幼蟲。歷時 980 min左右,胚體的面盤、攝食消化器官完全形成,貝殼完全覆蓋身體,絞合部平直,卵黃顆粒豐富,稱為直線絞合期幼蟲。

圖1 尖紫蛤胚胎發育各期的形態Fig.1 Embryonic development of Soletellina acuta Cai et Zhuang in each stage

表2 不同溫度下尖紫蛤胚胎發育的情況Tab.2 Embryonic development of Soletellina acuta Cai et Zhuang in different temperatures

2.2 溫度對尖紫蛤胚胎發育的影響

表2和圖2是不同溫度下尖紫蛤的孵化時間跟孵化率情況。由表2可見,水溫低于20 ℃和高于35 ℃的實驗組胚胎發育至原腸期前后陸續死亡,17 ℃實驗組絕大部分胚胎發育至 8細胞期便停止了發育;水溫在23～32 ℃之間胚胎均能發育到直線鉸合期幼蟲。水溫為23 ℃的實驗組,孵化時間最長1 150 min,孵化率達到62.52 %,畸形率為23.36%; 水溫為32 ℃的實驗組,孵化時間最短 910 min,但孵化率只有55.29 %,畸形率高過23 ℃組,幼蟲運動遲緩; 26 ℃和29 ℃實驗組孵化時間比較接近,孵化率差別不大,無顯著差異(P＞0.05),分別是86.73 %和83.63 %,畸形率都低于10 %。尖紫蛤的胚胎發育在適宜溫度范圍內,孵化水溫(x)與孵化時間(y)存在著多項式函數關系：y=3.6111x2－224.28x+ 4393.6(R2=0.9882)。孵化水溫(x)與孵化率(y)間存在著多項式函數關系：y=－1.5858x2+86.982x－1103.1(R2=0.9963)(圖 2)。由此可以推算出,尖紫蛤胚胎發育適宜溫度范圍在23.1～31.2 ℃(孵化率在60 %以上),尖紫蛤胚胎發育最適溫度范圍在25.0～29.9 ℃(孵化率在80 %以上)。

圖2 鹽度為16時尖紫蛤胚胎孵化時間、孵化率和畸形率與水溫的關系Fig.2 Relationship between temperature and the incubation duration,the percentage of hatching and abnormal larvae of Soletellina acuta Cai et Zhuang in 16 degree salinity

表3 不同鹽度下尖紫蛤胚胎發育的情況Tab.3 Embryos development of Soletellina acuta Cai et Zhuang in different salinities

2.3 鹽度對尖紫蛤胚胎發育的影響

表3和圖3是不同鹽度下尖紫蛤的孵化時間和孵化率情況。鹽度為2的實驗組大部分胚胎在 2細胞期和4細胞期便停止了發育,少數發育至8和16細胞期停止了發育,在原腸期前便全部死亡; 鹽度為5和26的實驗組胚胎雖然能發育到原腸期但不能發育到面盤幼蟲初期; 當鹽度為8和23時孵化時間非常接近,分別為1 150 min和1 140 min,胚胎能發育到直線鉸合期,但孵化率非常低分別為 20.59%和22.48 %,幼蟲活力很差,畸形率非常高達到71.61%和67.59 %,因此尖紫蛤胚胎發育的最低和最高臨界鹽度為8和23。

鹽度為11～20的實驗組孵化時間無顯著差異(P＞0.05),在1 000 min左右,鹽度為14～17的實驗組孵化率無顯著差異(P＞0.05),都達到80 %以上,孵化出來的幼蟲活力正常,而且畸形率小于 10%,差異不顯著; 鹽度為11和20的實驗組雖然孵化率超過80%,但是其畸形率偏高超過 10%,故可認為鹽度 11～20為尖紫蛤胚胎發育適宜的鹽度范圍,14～17為尖紫蛤胚胎發育的最適宜的鹽度范圍。

圖3 溫度為27℃時尖紫蛤胚胎孵化時間、孵化率和畸形率與鹽度的關系Fig.3 Relationship between salinity and the incubation duration,the percentage of hatching and abnormal larvae of Soletellina acuta Cai et Zhuang in 27℃ Ambient temper ature

3 討論

溫度和鹽度是影響海洋貝類幼蟲生長的兩個重要的環境因素[6],因其容易測量和調節而引起生態學家的關注。林瑞才[7]等學者進行溫度和鹽度對海灣扇貝幼蟲附著變態影響的研究后發現,在不同鹽度下,幼蟲附著變態的適宜溫度不同,反之亦然,但也有學者認為,只有溫度和鹽度或其中之一接近極限范圍時,溫度和鹽度相結合才顯示出明顯的相互關系,反之,當溫度或者鹽度處于安全范圍時,沒有明顯的關系[8]。本研究將溫度或鹽度控制在適宜的條件下,研究尖紫蛤胚胎對單一因子的耐受范圍。關于溫度和鹽度對該種類胚胎發育的互作效應,有待后續研究。

從實驗結果可以看出：溫度、鹽度既影響尖紫蛤胚胎發育的孵化率又影響其發育速度; 尖紫蛤胚胎發育的適宜溫度范圍為23.1～31.2 ℃,適宜鹽度范圍為 11～20,表明尖紫蛤孵化的鹽度范圍比較寬,其所需的溫度比較高; 溫度超過其適宜范圍時,孵化率明顯下降或幼蟲畸形率明顯增大,即：在一定范圍內,提高溫度可縮短孵化時間,但進一步提高了溫度引起畸形分割[9-12],產生敗育; 溫度低于適溫下限,胚胎發育則產生滯育[13]。

目前,國內對尖紫蛤的研究還不多,因此對其進行人工催產技術、胚胎發育以及最適餌料等方面的研究尤為重要。在溫度試驗中知道,其胚胎發育需要有較高的溫度,一方面,尖紫蛤屬于熱帶、亞熱帶種,但溫度過高(高于33 ℃),其發育就停止,尖紫蛤繁殖季節在9～11月,最高溫的7～8月并不是其繁殖期[3],也與此相符。 在7、8月暫養期間,室外的溫度曾經處于35 ℃以上,結果發現尖紫蛤鉆出到沙面上,兩貝殼打開,活力變差,還出現陸續死亡現象。所以從溫度實驗32 ℃的實驗組里也能知道,胚胎雖能夠孵化出來,但只有個別是能夠發育到直線鉸合幼蟲。在鹽度試驗中,鹽度低于8的實驗組胚胎不能正常發育,在親貝采集地進行資源調查時發現,退潮時在尖紫蛤自然分布區鹽度有時只有3,遠遠低于尖紫蛤胚胎發育所需的鹽度; 尖紫蛤屬于潛沙貝類,并沒有遷移的習性,稚貝和成貝對鹽度的適應性會不會更強有待進一步的研究。

[1]蔡英亞,鄧陳茂,劉志剛.廣東鑒江尖紫蛤的生態調查[J].湛江水產學院學報,1992,12(1)：7-11.

[2]蔡英亞,莊啟謙.紫云蛤科一新種[J].熱帶海洋,1985,4(3)：64-65.

[3]符韶,蔡英亞,鄧陳茂,等.尖紫蛤的人工育苗[J].湛江海洋大學學報,2000,20(1)：15-17.

[4]楊耀聰,李復雪.尖紫蛤生殖周期的研究[J].熱帶海洋,1994,13(2)：61-67.

[5]蔡英亞,鄧陳茂,符韶.西施舌的人工養殖[J].中國水產(臺),2002,592：50-52.

[6]包永波,尤仲杰.幾種環境因子對海洋貝類幼蟲生長的影響[J].水產科學,2004,23(12)：39-40.

[7]林瑞才,陳敏.溫度和鹽度對海灣扇貝幼蟲附著及變態的影響[J].臺灣海峽,1989,8(1)：60-67.

[8]劉建勇,卓健輝.溫度和鹽度對方斑東風螺胚胎發育的影響[J].湛江海洋大學學報,2005,25(1)：3-4.

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[13]劉德經,陳杰明.西施舌早期胚胎發育溫度效應的研究[J].動物學雜志,1998,33(2)：2-3.