春季升溫控制對海蜇橫裂生殖的影響

段 妍，孫 明,，陳福迪，王一彤

( 1.遼寧省海洋水產科學研究院，遼寧省海洋生物資源與生態學重點實驗室，大連市漁業資源養護重點實驗室，遼寧 大連 116023； 2.中國科學院 海洋研究所，實驗海洋生物學重點實驗室，山東 青島 266071； 3.中國科學院大學，北京 100049 )

海蜇(Rhopilemaesculentum)屬刺胞動物門缽水母綱根口水母目根口水母科海蜇屬[1-2]，是海洋營浮游生活的大型暖水性水母，盛產于中國東海、黃海和渤海，日本及朝鮮半島沿岸[3]。海蜇營養豐富，食用價值高[4-6]。隨著20世紀70—80年代海蜇捕撈產量顯著下降[7-9]，20世紀90年代起，中國沿海陸續開展了海蜇的增殖放流活動，但仍滿足不了市場需求，隨后，海蜇池塘養殖逐漸興起。進入21世紀，海蜇增養殖產業規模不斷擴大，2017年遼寧省海蜇養殖產量達68 269 t，占全國海蜇養殖總產量的82.97%，產值超10億元[10]。2010—2018年山東省連年進行增殖放流，其間秋汛捕撈海蜇產量累計超20 萬t，實現產值達19.7億元[2]。伴隨著海蜇增養殖業的迅速發展，眾多的海蜇生產活動也持續興旺了海蜇苗種產業[3,11-12]。

海蜇幼苗是由附著在波紋板上的螅狀體經過橫裂生殖釋放獲得的。橫裂生殖是海蜇從底棲螅狀體到浮游碟狀體世代轉化的重要無性繁殖過程及唯一途徑。目前，在北方海蜇工廠化育苗過程中，為了盡早獲得足量海蜇苗搶占銷售市場，春季水溫上升速度多數是日升溫1～2 ℃，直到水溫升至18～22 ℃時，大量螅狀體發生橫裂生殖，放碟量出現高峰期[13-15]。這種育苗方式需要大量的螅狀體基數，相應地也需要足夠的養殖空間以及人力物力等資源；螅狀體苗種只橫裂放碟1次后即被廢棄，資源利用率較低[16-17]。

研究表明，環境變化和化學因素等均對橫裂生殖有一定的調控作用[1,18-20]，其中水溫是誘導橫裂生殖的關鍵控制因素。Calder[21]觀察發現，疣突海蜇(R.verrilli)螅狀體約在10 ℃的環境下培養4個月，溫度升至20 ℃后，在5周內發生橫裂生殖。同一個螅狀體可以多次發生橫裂生殖[22-23]，隨著橫裂生殖不斷重復發生，形成的碟狀體數量遞減，最終幾乎全部呈單碟型橫裂生殖[23]。培養1周年的海蜇螅狀體，橫裂生殖可重復進行11～18次[22]。在海蜇橫裂生殖過程中，同時優化低溫持續時間及低溫范圍可以提升海蜇橫裂生殖的數量及比例[1,24-25]。

上述研究均表明，在育苗生產過程中，可以通過環境調控來控制螅狀體的能量分配方式，影響其橫裂生殖的發生次數和放碟數量，從而提高螅狀體苗種的利用率，既可以節約資源，減少浪費，又可以減少養殖廢水排污對環境造成的污染。筆者聚焦海蜇橫裂生殖的環境調控技術，分析不同升溫變化條件下海蜇螅狀體橫裂發生時間、重復橫裂次數及累計放碟數量的差異，明確春季升溫控制對海蜇多茬橫裂生殖具有顯著影響，研究結果將為海蜇多茬養殖模式中擴大海蜇苗種供應時長，提高海蜇螅狀體利用率，優化橫裂生殖的調控技術，進而提高海蜇養殖經濟效益提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以遼寧省營口實發有限公司2016年秋季海蜇工廠化育苗人工繁育出的16觸手螅狀體為試驗材料，螅狀體附著在30 cm×40 cm的聚乙烯波紋板上，冬季低溫期運至遼寧省海洋水產科學研究院水母生態實驗室，試驗前于1.8 m×1.2 m×0.8 m水槽中培養，水槽放置于5 ℃冷庫中。培養和試驗用水取自遼寧省大連市黑石礁近岸海域，經黑暗沉淀并砂濾后使用，鹽度29～32，pH 8.0～8.3，溶解氧>5 mg/L。試驗期間螅狀體每2 d過量投喂1次，投喂2～4 h后換水。餌料為人工孵化的鹵蟲(Artemia)無節幼體，體長約300 μm。

1.2 試驗方法

將上述波紋板附著有海蜇螅狀體的區域剪切成約12 cm×12 cm的小片，隨機保留100個螅狀體，剔除多余的螅狀體與足囊。選取3個小片設為1個試驗組的3個平行，置于15 cm×15 cm×3 cm的密封隔離盒中，用智能光照培養箱(GXZ—280B；GXZ—280C)控制試驗水溫，在完全黑暗條件下進行。根據目前海蜇生產過程中廣泛使用的水溫調控方法(日升溫1 ℃或2 ℃)，試驗設3個升溫控制組。T1組為日升溫2 ℃；T2組為日升溫1 ℃；考慮到增加前期螅狀體的能量儲備，將T3組設置為10 ℃以下低溫期每周緩慢升高1 ℃，當溫度升至10～15 ℃時，每4 d緩慢升高1 ℃，當溫度超過15 ℃以后，每兩周升高2 ℃，并保持水溫在19 ℃；各組水溫變化見圖1。試驗期間螅狀體每2 d投喂1次，用吸有鹵蟲的吸管對準投喂，保證每個螅狀體都能達到飽食狀態，投喂2～4 h后換水。每日用解剖鏡(Olympus SZX9)觀察螅狀體的橫裂生殖行為，試驗于2017年4月3日開始，連續觀察100 d直到放碟全部結束。

圖1 試驗水溫

1.3 數據統計分析

采用單因子方差分析比較不同溫度之間可能存在的差異水平。統計分析使用SPSS 13.0軟件，以P<0.05為差異顯著性。利用Excel 進行數據描述并作圖。

2 結果與分析

2.1 不同升溫條件對海蜇橫裂生殖發生時間的影響

各試驗組全部個體均完成了首次橫裂生殖，但每組海蜇螅狀體在不同升溫條件下發生橫裂生殖的時間及溫度顯著不同。在T1溫度試驗組，日升溫2 ℃條件下，海蜇螅狀體在第8天開始釋放碟狀體，此時試驗水溫為19 ℃。在T2溫度試驗組，日升溫1 ℃條件下，海蜇螅狀體在第13天開始釋放碟狀體，此時試驗水溫為17 ℃。在T3溫度試驗組，通過控制海水水溫以每周升高1 ℃的速度將水溫緩慢升至10 ℃后，觀察螅狀體大小，此時大部分螅狀體柄徑可達2 mm以上，之后以每4 d升高1 ℃的速度將水溫緩慢升至15 ℃，螅狀體在試驗第53天開始第1次橫裂生殖，此時試驗水溫13 ℃；第1次橫裂生殖結束后約1～2周的時間螅狀體可恢復自身形態并隨后進入準備再次橫裂生殖的裂節狀態，當發現螅狀體個體拉長并有裂節初現時，將水溫上升2 ℃并保持水溫在17 ℃，以刺激螅狀體整齊并快速完成第2次橫裂生殖，第2次橫裂生殖發生時間為試驗第73天，此時試驗水溫為17 ℃；第2次橫裂生殖結束后繼續喂養，待第3次橫裂生殖快開始時，水溫再升2 ℃，并保持水溫在19 ℃，試驗第88天螅狀體開始第3次橫裂生殖，此后水溫不再升高直至試驗結束。

2.2 不同升溫條件對海蜇放碟高峰期的影響

海蜇螅狀體在不同升溫條件下，釋放碟狀體數量顯著不同。由圖2可知，T1試驗組日升溫2 ℃，放碟高峰期的水溫為21 ℃，試驗期間僅出現1次放碟高峰期，累計放碟數量平均為771個。T2試驗組日升溫1 ℃，放碟高峰期的水溫為19～21 ℃，試驗期間放碟高峰期僅出現1次，累計放碟數量平均為1117個。T3試驗組，第1次放碟高峰期的水溫為14～15 ℃，橫裂累計放碟數量平均為1433個；第2次放碟高峰期的水溫為17 ℃，橫裂累計放碟數量平均為1010個；第3次放碟高峰期的水溫為19 ℃，橫裂累計放碟數量平均為496個，3次橫裂生殖累計放碟數量共計2939個，僅T3試驗組出現多次放碟高峰期。方差分析結果顯示，不同試驗組累計放碟數量差異顯著(P<0.05)，T3試驗組放碟數量顯著高于T2和T1試驗組，而T1試驗組顯著低于T2和T3試驗組(圖3)。

圖2 不同升溫條件對橫裂生殖的影響

螅狀體日放碟數量結果顯示(圖3)，T2試驗組，日升溫1 ℃條件下，最大日放碟數量最高，平均可達427個，T1和T3試驗組，最大日放碟數量分別為218個和263個。在升溫較快的溫度組(T1和T2)，雖然最大日放碟數量較高，但放碟持續時間較短，分別為7 d和8 d，且峰值僅持續2～3 d，而T3試驗組第1次放碟持續12 d，第2次和第3次放碟分別持續10 d和8 d，特別是第1次峰值的持續時間較長。 隨著放碟高峰期再次發生，每次累計釋放碟狀體的數量逐漸減少。

圖3 不同升溫組螅狀體日放碟數量

3 討 論

海蜇養殖具有生長迅速、養殖周期短、成本低、見效快、收益高的優勢[26-28]。在目前的海蜇養殖過程中，采用多茬養殖技術的現象比較普遍，即在第一次投放海蜇苗種后，每隔一段時間進行一次放苗，多次放苗后，池塘內存在不同規格的海蜇幼體[26,29]，這種多次放苗的養殖模式相應地也需要更長的海蜇苗種市場供應時間。筆者對比分析了不同升溫控制下海蜇螅狀體橫裂發生時間、重復橫裂次數及累計放碟數量的差異，優化了海蜇高效橫裂生殖的調控方法，試驗結果對于實現海蜇苗種實時供應以滿足市場需求具有重要意義。

3.1 溫度對海蜇橫裂生殖的影響

研究發現，大部分海蜇橫裂生殖發生在4—10月，溫度對海蜇橫裂生殖具有顯著的影響[30]。在自然海區、生產車間、實驗室等不同條件下生長的海蜇螅狀體橫裂生殖的溫度不盡相同；低溫預處理可以增加螅狀體大小及放碟量[30]，陳介康等[23]對海蜇的研究發現，在每年春末夏初，海水溫度升至13 ℃時，海蜇出現裂節，到15 ℃時釋放碟狀體。可見，水溫變化對海蜇螅狀體橫裂生殖的發生時間及橫裂放碟具有顯著影響。

本試驗的3種不同升溫變化條件中，T1和T2兩種升溫模式是目前北方地區普遍的方法[24]，T3則是根據本實驗室多年培養海蜇螅狀體的經驗得出的一種緩慢升溫方法，相比T1和T2的快速升溫，T3更符合自然水域的水溫變化規律。試驗結果表明，T1組螅狀體培養第8天釋放碟狀體，T2組螅狀體培養第13天釋放碟狀體，快速的升溫雖然能夠盡早地獲得碟狀體，但放碟高峰期持續時間較短，橫裂生殖的利用效率較低，在100 d的試驗周期內，T1和T2組最終獲得的碟狀體數量僅為T3組的27%和38%。而T3組培養第53天第1次釋放碟狀體，海蜇螅狀體在緩慢升溫的過程中可積蓄更多的能量，提高螅狀體橫裂生殖后的成活率和再次發生橫裂生殖的比例。游奎等[31]研究發現，附著時間較短、個體較小的螅狀體在短期低溫誘導下，不進行橫裂生殖釋放碟狀體；足夠的能量儲備是橫裂生殖的基礎，體積較大、營養供給充足的螅狀體能夠產生更多的碟狀體，且碟狀體的成活率較高[32]。Fuchs等[33]在研究水母橫裂分子機制過程中，通過轉錄組測序篩選到一種水母分泌蛋白，研究表明，該蛋白是橫裂誘導激素前體的最佳候選，該蛋白轉錄本的量在持續低溫條件下可穩定增加，而高溫條件，其轉錄本的量下降。可見，溫度對螅狀體橫裂生殖的調控不但表現在對其體內能量積蓄的控制上，也表現在對橫裂誘導的調控上，并在溫度到達激活閾值時引發變態，為了讓螅狀體積蓄更多的能量及轉錄本，持續低溫并控制其低溫閾值是實現多茬橫裂生殖的關鍵點。以上結果表明，目前的育苗模式中采用的升溫方法對海蜇螅狀體資源的利用還遠遠不足，進一步優化溫度調控方法可以達到高效利用海蜇螅狀體資源的目的。

3.2 緩慢升溫處理誘導螅狀體橫裂出現多次放碟高峰期

海蜇螅狀體可以重復橫裂生殖的現象最早被報道于1981年，丁耕蕪等[22]描述了同一個螅狀體可多次進行橫裂生殖，培養1周年的螅狀體，橫裂生殖進行了11～18次。陳介康等[23]曾報道過溫度對海蜇橫裂生殖的影響，發現未經冬季低溫生活的海蜇螅狀體在18、20 ℃和22 ℃下培養8個月期間橫裂生殖多達6～9次。產生碟狀幼體數量隨橫裂生殖次數增多而遞減，至第4次橫裂生殖開始出現部分單碟型橫裂幼體。研究發現，單個碟狀體的平均橫裂生殖周期一般為1～4 d，2次橫裂生殖之間的時間間隔一般約為10 d，適時控制水溫可有效獲得更多的橫裂體[32]。在本試驗中，僅T3組出現多次放碟高峰期，第2次橫裂生殖釋放的碟狀體數量約為第1次橫裂釋放數量的70%，第3次放碟數量約為第1次的35%，說明隨著時間延長及橫裂生殖次數的增加，螅狀體的放碟數量在逐漸減少。

游奎等[31]對螅狀體做短期低溫處理，放碟率最高約達50%，平均每個螅狀體釋放0.5個碟狀體，而陳介康等[23]試驗結果顯示，冬季低溫處理的螅狀體群體經過升溫處理，平均每個螅狀體釋放7～8個碟狀體。本試驗經過升高2 ℃處理的螅狀體平均釋放碟狀體數為7.7個，而T3組緩慢升溫處理的螅狀體在100 d的試驗周期內，平均每個螅狀體釋放碟狀體數約為30個。可見，升溫控制對海蜇螅狀體的橫裂生殖利用效率具有顯著的影響。

目前已有學者提出，海蜇螅狀體在一定的溫度控制下可重復橫裂生殖[23,33-34]，盡管這些學者描述了海蜇重復橫裂生殖現象及相應的水溫條件，但均未涉及到有關于橫裂生殖的具體溫度條件、方式，對低溫時間及低溫閾值等也未作具體說明。而筆者僅針對100個螅狀體整體觀察了放碟高峰期，每個試驗組還設有3個平行，螅狀體數量較多，未針對單個螅狀體進行重復橫裂生殖次數的定量研究。這是本試驗的不足之處，筆者將根據本試驗結果在今后的試驗中進一步細化研究。

4 結 論

相比于快速升溫，盡快獲取碟狀體的養殖模式，慢速升溫條件下，可使螅狀體積蓄更多能量用于橫裂生殖，使每個螅狀體可釋放的碟狀體數量增加；同時延長橫裂升溫期，可相應延長獲得碟狀體的時間，以滿足海蜇苗種可長時間供應的需求。升溫后使水溫保持在15～19 ℃的橫裂適宜水溫內，可獲得多次放碟高峰期和更多的碟狀體數量，使等量螅狀體累計釋放碟狀體的數量提高2～5倍，提高螅狀體的利用效率。在海蜇育苗生產過程中，可根據實際需求，按照本試驗結果得出的規律進行調整優化，進而提高海蜇苗種培育效率和海蜇養殖的經濟效益。