黃河三角洲青蛤的繁殖生物學(xué)研究

柯巧珍,李 琪,陳常杰,劉海娟,劉希真,閆紅偉,孔令鋒

(中國海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室,山東青島266003)

黃河三角洲青蛤的繁殖生物學(xué)研究

柯巧珍,李 琪＊＊,陳常杰,劉海娟,劉希真,閆紅偉,孔令鋒

(中國海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室,山東青島266003)

以我國沿海重要的經(jīng)濟(jì)貝類青蛤為研究對象,自2007年4月～2008年3月對黃河三角洲海區(qū)環(huán)境因子(溫度,鹽度,葉綠素a含量)和青蛤的繁殖周期進(jìn)行了研究。環(huán)境因子的分析結(jié)果表明溫度和葉綠素a含量存在明顯的季節(jié)變化,而鹽度則無明顯變化。組織學(xué)研究表明配子發(fā)生開始于低溫期1月;大部分卵子在6、7月成熟,此期條件指數(shù)的值為全年最高峰;產(chǎn)卵排精開始于水溫和葉綠素a含量分別為全年最高的夏末秋初,伴隨著條件指數(shù)的急劇下降;9月大部分成熟精卵都已排放,此時水溫為21℃適于幼蟲的生長,浮游植物含量最多有助于提高幼蟲的成活率。本實驗結(jié)果對于黃河三角洲青蛤種質(zhì)資源的管理保護(hù)、養(yǎng)殖開發(fā)與可持續(xù)利用具有重要的應(yīng)用意義。

青蛤;生殖周期;配子發(fā)生;環(huán)境因子

青蛤(Cyclina sinensisGmelin)廣泛分布于我國南北沿海,屬簾蛤科、青蛤?qū)?俗稱黑蛤、鐵蛤、圓蛤和牛眼蛤等,生活于砂泥或泥砂質(zhì)的潮間帶,底棲生活[1]。青蛤肉嫩味美、營養(yǎng)豐富,含有多種人體所需的維生素和微量元素,并且具有生長快、品質(zhì)優(yōu)等優(yōu)點,在我國沿海具有廣闊的養(yǎng)殖前景。然而,近年來由于過度采捕,青蛤資源嚴(yán)重衰退,而市場價格和需求量不斷上漲,促發(fā)了開展人工養(yǎng)殖的積極性。目前,青蛤養(yǎng)殖苗種基本依賴采捕野生苗,青蛤資源的匱乏嚴(yán)重阻礙了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[2]。為解決自然苗種資源不足,加快養(yǎng)殖步伐,有必要進(jìn)行青蛤人工苗種的規(guī)模化生產(chǎn)。

海洋貝類的生長、發(fā)育與繁殖是外界因素(溫度、鹽度、食物等)和內(nèi)部因素(生長和繁殖時能量的儲存和利用及能量在體內(nèi)的流動)綜合作用的結(jié)果[3-4]。青蛤在不同海區(qū)、不同環(huán)境因素影響下的繁殖活動均不同。福建漳浦縣佛曇灣潮間帶的青蛤繁殖期在9～11月,水溫為28.0～24.0℃[5];山東乳山灣青蛤繁殖期在6～9月,水溫為22.0～27.0℃[6];大連海區(qū)青蛤繁殖期在7～9月,水溫為24.0～26.8℃[7]。黃河三角洲是我國三大河口三角洲之一,瀕臨渤海灣,自然條件良好,青蛤等灘涂貝類資源較為豐富。然而有關(guān)其生殖周期與海區(qū)環(huán)境因子關(guān)系的研究,目前還沒有報道。研究該地區(qū)青蛤的繁殖生物學(xué)特性,闡明其配子發(fā)生與環(huán)境條件的關(guān)系,可為保護(hù)黃河三角洲地區(qū)青蛤種質(zhì)資源,開展人工育苗提供重要的參考資料。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

實驗所用青蛤于2007年4月～2008年3月采自地處黃河三角洲的山東省無棣縣馬山子海區(qū)。每月采樣1次,每次采集40～60個個體,殼高(3.54±0.28) cm;殼長(3.50±0.25)cm;軟體部質(zhì)量(3.75±1.08) g。樣品鮮活運(yùn)回實驗室后,解剖。

1.2 環(huán)境參數(shù)

現(xiàn)場測定取樣海區(qū)海水的鹽度和溫度;同時采集取樣海區(qū)的海水樣品,采用Parsons[8]的方法測定葉綠素a含量。

1.3 條件指數(shù)

每月取5個青蛤個體解剖,將軟體部和殼分別在105℃烘干至質(zhì)量恒定,稱干質(zhì)量,計算條件指數(shù)。條件指數(shù)=(軟體部干質(zhì)量/殼干質(zhì)量)×100(Walne)[9]。

1.4 組織學(xué)

每月取20個青蛤個體做組織學(xué)檢驗。解剖切取5 mm厚的性腺小塊于Bouin’s液中固定24 h;梯度酒精脫水;石蠟滲透,包埋;常規(guī)組織切片7μm;愛氏蘇木精曙紅染色。在Olympus顯微鏡下觀察每個月份青蛤的性腺發(fā)育狀況。每個月取5個個體的性腺切片,于顯微鏡下測量每張切片上100個卵細(xì)胞的直徑求平均值以確定青蛤性腺的成熟度。性腺發(fā)育按照Ivell[10]的劃分方法分為5期:休止期、發(fā)生期、增殖期、成熟期和排放期。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS分析軟件處理。用單因素方差分析(ANOVA)對條件指數(shù)、卵徑的月間差異進(jìn)行顯著性檢驗,并進(jìn)行post hocTurkey多重比較法分析其月間的差異顯著性(P<0.05)。χ2檢驗用于分析性比;Pearson product-moment相關(guān)用于條件指數(shù)(CI)、卵徑與溫度、鹽度、葉綠素a含量的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 環(huán)境因子的季節(jié)變化

圖1顯示了海區(qū)海水水溫、鹽度和葉綠素a含量的季節(jié)變化。水溫在8月時達(dá)到最高值(30℃),隨后逐漸降低,至冬季(2月)達(dá)到最低(2℃)。鹽度的變化范圍在31.0～34.1之間,無明顯季節(jié)變化。葉綠素a含量在春季水溫回升時開始上升,分別在夏初(22.07 μg/L)和秋初(24.35μg/L)達(dá)峰值,冬季最低(低于3.10μg/L)。

圖1 海水的溫度、鹽度和葉綠素a含量的季節(jié)變化Fig.1 Seasonal variations in water temperature,salinityand chlorophyllaconcentration

2.2 條件指數(shù)的周年變化

圖2顯示了條件指數(shù)的季節(jié)變化。春夏之間(4～6月)條件指數(shù)有1個明顯的增長期,6月達(dá)到最高值15.7,隨后迅速下降,9月降到最低值5.6。不同月份間有顯著差異(Turkey test,P<0.05)。條件指數(shù)與溫度、鹽度、葉綠素a含量均無顯著相關(guān)關(guān)系(P>0.05)。

圖2 青蛤條件指數(shù)的季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variation in the condition index of the venus clamC.sinensisGmelin

2.3 性比

在周年觀察的655個青蛤1齡個體中,313個是雌性,274個是雄性,68個因性腺未分化而分辨不出雌雄,未發(fā)現(xiàn)雌雄同體現(xiàn)象。雌雄不可分辨的樣品主要出現(xiàn)在11月至次年1月。雌雄比例為1.14∶1,經(jīng)χ2檢驗,該比例與1∶1性比沒有顯著差異(χ2=2.59;df =1;P>0.05)。

2.4 性腺發(fā)育

圖3組織學(xué)觀察顯示,性腺在4～5月處于增殖期,此期濾泡數(shù)量增加,分布范圍增廣,卵原細(xì)胞繼續(xù)分裂,卵母細(xì)胞數(shù)量急劇增多,卵母細(xì)胞的一端已明顯的突向濾泡腔,部分具短柄附著于濾泡腔壁上,有些卵細(xì)胞已脫離濾泡壁,游離在濾泡腔內(nèi),精原細(xì)胞逐漸分裂為初級精母細(xì)胞和次級精母細(xì)胞等各期精細(xì)胞。6～7月處于成熟期,此期濾泡最飽滿,濾泡間的空隙已經(jīng)基本消失,卵母細(xì)胞的卵柄多數(shù)斷裂,離開濾泡壁,游離在濾泡腔和生殖管中,腔內(nèi)充滿成熟的卵母細(xì)胞,由于互相擠壓,卵細(xì)胞呈不規(guī)則圓形,以橢圓形為多;精細(xì)胞呈明顯輻射狀,密集排列的精子充滿濾泡腔的中央,整個濾泡腔被生殖細(xì)胞充滿。8月開始產(chǎn)卵排精,由于大量成熟卵子和精子的排放,9月性腺的濾泡中開始出現(xiàn)大小不等的空腔,濾泡中殘留少量成熟的卵子和精子,而濾泡壁尚有部分殘留卵原細(xì)胞及卵母細(xì)胞,殘存的卵母細(xì)胞和少量成熟卵子將逐漸退化吸收。由于性腺逐漸消退,生殖細(xì)胞退化自溶,濾泡腔逐漸空虛呈不規(guī)則狀;自溶物質(zhì)分散于結(jié)締組織中并被其吸收,使濾泡縮小,結(jié)締組織由少變多。直到12月進(jìn)入休止期,結(jié)締組織發(fā)達(dá),濾泡腔被壓縮得很小或濾泡消失,內(nèi)臟表面看不到性腺分布,在這個時期辨別不出雌雄。2008年1月性腺逐漸開始發(fā)育進(jìn)入下一個生殖周期,此時性腺處于發(fā)生期,此期濾泡呈狹長帶狀,橢圓狀,濾泡間有大量的結(jié)締組織,濾泡壁開始增厚,壁上的生殖細(xì)胞開始增多,可以分辨出雌雄。

青蛤平均卵徑在月份間有顯著性差異(One-way ANOVA,P<0.05),并伴隨明顯的季節(jié)變化(見圖4)。經(jīng)Pearson相關(guān)性檢驗,卵徑與溫度間存在顯著相關(guān)關(guān)系(r =0.613,P<0.05)。4月起卵徑即開始不斷增大,并在7月增大到全年最高值(55.1μm)。隨著產(chǎn)卵的進(jìn)行,8月平均卵徑有所下降,為39.9μm;9月降至最低16.5μm。從10月到次年3月,卵徑保持在22～27μm。卵徑的變化表明成熟卵子在8～9月集中排放。

如圖4所示,大多數(shù)個體在2007年4月處于配子發(fā)生期,5月處于增殖期。夏季精卵發(fā)育進(jìn)入成熟期, 6、7和8月成熟期個體所占比例分別為85.0%、91.5%和50.9%;8月有近50%個體開始排放;9～11月處于排放期;12月大部分為性腺休止期。2008年1～3月的樣品中80.9%處在配子發(fā)生期。

圖3 青蛤性腺發(fā)育過程的組織學(xué)觀察Fig.3 Photomicrograph of gametogenesis of the venus clamC.sinensisGmelin

圖4 青蛤月平均卵母細(xì)胞直徑和各發(fā)育期所占的比例Fig.4 Monthly mean oocyte diameter and the frequency of the venus clamC.sinensisGmelin in various reproductive stages

3 討論

貝類的生殖周期從配子發(fā)生到排放的整個過程都與環(huán)境因子(溫度,鹽度,葉綠素a含量)密切相關(guān)[11]。其中,溫度被認(rèn)為是決定生殖發(fā)育和排放的一個主要因素[12-14]。溫度對貝類新陳代謝的速度產(chǎn)生直接影響,也對貝類生存繁殖所需的食物在環(huán)境中的含量產(chǎn)生影響[3,15]。Hooker和Creese[15]報道水溫的季節(jié)變化啟動了雙帶蛤(Paphies australis)配子發(fā)生的周年變化。本研究中,卵徑與溫度間的顯著相關(guān)關(guān)系表明了溫度與青蛤的繁殖活動密切相關(guān)。青蛤配子發(fā)生開始于水溫為全年最低(2～2.4℃)的1～2月,產(chǎn)卵則開始于水溫最高(30.0℃)的8月。相似的現(xiàn)象見于韓國南海岸的魁蚶(Scapharca broughtonii)[14]。9月大部分青蛤成熟精卵都已排出,此時水溫為21℃,該水溫有利于幼蟲的存活發(fā)育。此后,10～12月溫度急劇下降,青蛤的性腺進(jìn)入生殖休止階段。由此可見,溫度與青蛤的生殖活動密切相關(guān),在黃河三角洲地區(qū)青蛤的繁殖期為6～9月,水溫為21～30℃。

環(huán)境中食物的可得性被認(rèn)為是影響海洋貝類繁殖的另外一個重要因素[16-18]。Starr等[19]證明了海膽只有當(dāng)水體中浮游植物含量充足時才能進(jìn)行產(chǎn)卵。Ruiz等[16]認(rèn)為繁殖旺盛的浮游植物會刺激產(chǎn)卵,這樣可以解釋歐洲牡蠣(Ostrea edulis)在10月低溫期產(chǎn)卵的現(xiàn)象。本研究中發(fā)現(xiàn)黃河三角洲近海的浮游植物繁盛期出現(xiàn)在夏季及初秋。夏末產(chǎn)卵后,9月環(huán)境中的葉綠素a含量達(dá)到最高,這樣保證了幼蟲生活的環(huán)境有充足的食物,提高幼蟲的成活率。因此,食物豐富可能是自然海區(qū)青蛤選擇在夏末秋初產(chǎn)卵的原因之一。

條件指數(shù)通常被認(rèn)為可以反映貝類的生殖活動[20-22]。這兩者的關(guān)系在許多種類中均被觀察到,如太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)[23],魁蚶[14],刀蟶(Ensis arcuatus)[24]和菲律賓蛤子(Ruditapes philippinarum)[25]。Kim等[26]報道,條件指數(shù)與性腺發(fā)育密切相關(guān),通常在成熟過程中增大,排放期及排放后期減小。本研究中也觀察到同樣的現(xiàn)象:條件指數(shù)隨著性腺的發(fā)育,條件指數(shù)在配子發(fā)生期開始增大,成熟期達(dá)到最大,排放后減小,并一直處于較低水平直到下一個生殖周期的發(fā)生期。在排卵前,條件指數(shù)在春季隨浮游植物量的增加而逐漸增大,為下一個繁殖周期做準(zhǔn)備。

卵徑的定量分析也被許多學(xué)者用作雙殼類性腺成熟度的一個很好的指標(biāo)[27-29]。Lango-Reynoso等[27]和Moura等[30]分別將太平洋牡蠣和仙女蛤(Callista chione)的卵徑大小和性腺的各發(fā)育期聯(lián)系起來。青蛤卵徑的季節(jié)變化與性腺的個體發(fā)育期也存在一定的聯(lián)系:卵徑在發(fā)生增殖期逐漸增大,成熟期達(dá)到最大;隨著大部分成熟卵被釋放,排放期卵徑大幅減小。

雌雄異體生物生殖成功的重要基礎(chǔ)是兩性性腺同時發(fā)育,因為在排放期精子和卵子被同時排在水體中就增加受精的可能性[31]。本實驗中,從組織學(xué)觀察可以看出,青蛤的卵巢和精巢同步發(fā)育成熟,兩性配子同時排放,9月份大部分均已排盡。此外,實驗所采集樣品的性別比例趨于1∶1。這表明雖然從外觀上辨別不出雌雄,但在采收親貝時只要遵循隨機(jī)取樣的原則即可獲得雌雄數(shù)量近于相等的親貝。

本研究在黃河三角洲青蛤繁殖生物學(xué)方面獲得了有價值的數(shù)據(jù),這將為該地區(qū)青蛤野生資源的管理保護(hù)、養(yǎng)殖開發(fā)與可持續(xù)利用提供了重要的基礎(chǔ)資料。

[1] 王如才,王昭萍,張建中.海水貝類養(yǎng)殖學(xué)[M].青島:青島海洋大學(xué)出版社,1993.

[2] 周朝生.餌料對青蛤人工育苗幼蟲生長的影響試驗[J].現(xiàn)代漁業(yè)信息,2006,21:35.

[3] Taylor A C,Venn T J.Seasonal variation in weight and biochemical composition of the tissues of the queen scallopChlamys opercularisfrom the Clyde sea area[J].J Mar Biol Ass U K,1979,59: 605-621.

[4] Arellano-Martinez M,Racotta I S,Ceballs-vazquez B P,et al.Biochemical composition,reproductive activity and food availability of the lions paw scallopNodipecten subnodosusin the Laguna ojo de liebre baja California sur,Mexico[J].J Shellfish Res,2004, 23:15-23.

[5] 曾志南,李復(fù)雪.青蛤的繁殖周期[J].熱帶海洋,1991,10(1): 86-91.

[6] 孫晉廷.青蛤育苗的研究[J].海洋湖沼通報,1985,4:53-57.

[7] 白胡木吉力圖.大連海區(qū)青蛤的性腺發(fā)育和生殖周期[J].大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報,2008,23(3):196-199.

[8] Parsons T R,Maita Y,Lalli C M,et al.A manual of chemical and biological methods for seawater analysis[M].New York: Pergamon Press,1984.

[9] Walne P R.Experiments on the culture in the sea of the butterfish Venerupis decussataL[J].Aquaculture,1976,8:371-381.

[10] Ivell R.The biology and ecology of a brackish lagoon bivalve, Cerastoderma glaucumBruguiere,in an English lagoon,the widewater,Sussex[J].J Moll Stud,1979,45:383-400.

[11] Manzi J J,Castagna M.Developments in aquaculture and fisheries science,clam mariculture in North America[M].Amsterdam:Elsevier,1989.

[12] Li Q,Osada M,Mori K.Seasonal biochemical variations in Pacific oyster gonadal tissue during sexual maturation[J].Fish Sci,2000,66:502-508.

[13] Liu W,Li Q,Yuan Y.et al.Seasonal variations in reproductive activity and biochemical composition of the cockleFulvia mutica (Reeve)from eastern coast of China[J].J Shellfish Res,2008, 27:405-411.

[14] Park M S,Kang C K,Lee P Y.Reproductive cycle and biochem-icalcompositionofthearkshellScapharcabroughtonii (Schrenck)in a southern coastal bay of Korea[J].J Shellfish Res,2001,20:177-184.

[15] Hooker S H,Creese R G.The reproductive biology of pipi,Paphies australis(Gmelin,1790)(Bivalvia:Mesodesmatidae).Ⅰ. Temporal patterns of the reproductive cycle[J].J Shellfish Res, 14:7-15.

[16] Ruiz C,Martínez D,Mosquera G,et al.Seasonal variation in condition,reproductive activity and biochemical composition of the flat oyster,Ostrea edulis,from San Cibran(Galicia,Spain) [J].Mar Biol,1992,112:67-74.

[17] Urrutia G X,Navarro J M,Clasing E,et al.The effects of environment factors on the biochemical composition of the bivalve Tagelus dombell(Lamarck.1818)(Tellinacea:Solecurtidae) from the intertidal flat of Coihuin,Puerto Montt,Chile[J].J Shellfish Res,2001,20:1077-1087.

[18] Navarro E,Iglesias J I P,Larranaga A.Interanual variation in the reproductive cycle and biochemical composition of the cockle Cerastoderma edulefrom MundacaEstuary(Biscay,North Spain)[J].Mar Biol,1989,101:503-511.

[19] Starr M,Himmelman J H,Therriault J C.Direct coupling of marine.invertebrate spawning with phytoplankton blooms[J]. Science,1990,247:1071-1074.

[20] Fernández-Castro N,De Vido-De Mattio N.Biochemical composition,condition index and energy value ofOstrea puelchana(D’Orbigny):relationship with the reproductive cycle[J].J Exp Mar Biol Ecol,1987,108:113-126.

[21] Massapina C,Joaquim S,Matias D,et al.Oocyte and embryo quality inCrassostrea gigas(Portuguese strain)during a spawning period in Algarve,South Portugal[J].Aquat Living Resour,1999,12:327-333.

[22] Ojea J,Pazos A J,Martinez D,et al.Seasonal variation in weight and biochemical composition of the tissues ofRuditapes decussatusin relation to the gametogenic cycle[J].Aquaculture, 2004,238:451-468.

[23] Kang C K,Park M S,Lee P Y,et al.Seasonal variations in condition,reproductive activity,and biochemical composition of the pacific oyster,Crassostrea gigas(Thunberg),in suspended culture in two coastal bays of Korea[J].J Shellfish Res,2000,19: 771-778.

[24] Dirriba S,Juan F S,Guerra A.Reproductive cycle of the razor clamEnsis arcuatus(Jeffreys,1865)in northwest Spain and its relation to environmental conditions[J].Exp Mar Biol Ecol, 2004,311:101-115.

[25] Drummond L,Mulcahy M,Culloty S.The reproductive biology of the Manila clam,Ruditapes philippinarum,from the North-West of Ireland[J].Aquaculture,2006,254:326-340.

[26] Kim S K,Rosenthal H,Clemmesen C,et al.Various methods to determine the gonadal development and spawning season of the purplish Washington clam,Saxidomus purpuratus(Sowerby) [J].J Ichthyol,2005,21:101-106.

[27] Lango-Reynoso F,Ch vez-Villalba J,Cochard J C,et al.Oocyte size,a means to evaluate the gametogenic development of the Pacific oyster,Crassostrea gigas(Thunberg)[J].Aquaculture, 2000,190:183-199.

[28] Gribben P E.Gametogenic development and spawning of the razor clam,Zenatia acinacesin northeastern New Zealand[J]. Mar Freshw Res,2005,39:1287-1296.

[29] Peharda M,Mladineo I,Bolotin J,et al.The reproductive cycle and potential protandric development of the Noah's Ark shell, A rca noaeL.:implications for aquaculture[J].Aquaculture, 2006,252:317-327.

[30] Moura P,Gaspar M B,Monteiro C C.Gametogenic cycle of the smooth clamCallista chioneon the southwestern coast of Portugal[J].Mar Biol Assoc,2008,88:161-167.

[31] O′C'onnor W A,Heasman M P.Spawning induction and fertilisation in the doughboy scallopChlamys(Mimachlamys)asperrima[J].Aquaculture,1995,136:117-129.

Abstract: The venus clamCyclina sinensis(Gmelin)is a commercially important bivalve species along the coast of China.Seasonal variations in the environmental parameters(temperature,salinity and chlorophyll a)and the reproductive cycle ofC.sinensisfrom the Yellow River delta were investigated from April 2007 to March 2008.The analyses of the environmental parameters indicate that there were significant seasonal variations in temperature and chlorophyll a concentration,but not in salinity.According to histological observations,the cycle of gametogenesis began at a low water temperature in January;most gametes riped in June-July when the condition index(CI)peaked;spawning started in late summer and early autumn when the temperature and chlorophyll a concentration were at their highest.The curves of the CI and oocyte diameter decreased sharply after spawning,as most larger,mature ova had been released.In September,most individuals of theC.sinensispopulation were spent,and the plentiful phytoplankton and higher water temperature(21℃)were fit for the larvae to grow.The information obtained in this study is important for sustainable management of wild stocks as well as for the development of clam aquaculture in the Yellow River delta.

Key words: Cyclina sinensisGmelin;reproductive cycle;gametogenesis;environmental conditions

責(zé)任編輯 于 衛(wèi)

The Reproductive Biology of the Venus Clam,Cyclina sinensis Gmelin, from the Yellow River Delta

KE Qiao-Zhen,LI Qi,CHEN Chang-Jie,LIU Hai-Juan,LIU Xi-Zhen, YAN Hong-Wei,KONG Ling-Feng
(The Key Laboratory of Mariculture,Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)

S917.4

A

1672-5174(2010)09Ⅱ-099-06

中國海洋大學(xué)“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”項目資助

2008-09-09;

2008-11-20

柯巧珍(1986-),女,本科生。

E-mail:qili66@ouc.edu.cn