溫度對管角螺Hemifusus tuba (Gmelin)胚胎發(fā)育的影響

杜 濤, 羅 杰, 劉楚吾, 陳加輝

(1. 廣東海洋大學(xué) 海洋高新科技園, 廣東 湛江 524025; 2. 廣東海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院, 廣東 湛江 524025)

溫度對管角螺Hemifusus tuba (Gmelin)胚胎發(fā)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(xué) 海洋高新科技園, 廣東 湛江 524025; 2. 廣東海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院, 廣東 湛江 524025)

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

管角螺; 溫度; 卵囊; 胚胎發(fā)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(zhì)的海底[1], 是淺海較大型的經(jīng)濟(jì)腹足類。其軟體部肥大、肉嫩, 味道鮮美而且營養(yǎng)豐富, 具極高的經(jīng)濟(jì)價值。但由于過度采捕, 我國沿海管角螺資源受到嚴(yán)重破壞, 產(chǎn)量日益下降并趨于枯竭。因此, 研究管角螺的繁殖生物學(xué)、人工育苗及養(yǎng)殖技術(shù), 對保護(hù)管角螺自然資源以及增加名貴新品種養(yǎng)殖具有重要意義。

目前, 國內(nèi)對管角螺的研究主要集中在能量代謝[2~4]、分子生物學(xué)[5,6]、營養(yǎng)成分分析[7,8]、繁殖生物學(xué)以及人工育苗和養(yǎng)殖技術(shù)[9~15]方面, 其中人工育苗技術(shù)已有很大的突破。羅杰等[16]研究了鹽度對管角螺胚胎發(fā)育和孵化率的影響。但溫度對管角螺胚胎發(fā)育及對孵化率的影響, 尚未見詳細(xì)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(fā)育, 直接影響到胚胎發(fā)育的速度和質(zhì)量(孵化率)。因此, 研究溫度對管角螺胚胎發(fā)育及孵化的影響, 可為管角螺繁殖生物學(xué)和人工育苗研究提供詳細(xì)的基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備條件

1.1.1 親螺培育及卵囊選擇

從自然海區(qū)采捕的管角螺, 挑選體質(zhì)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(qiáng)化培育在湛江市硇州島宜人海珍養(yǎng)殖場進(jìn)行。培育池底鋪約5 cm厚的細(xì)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(jīng)過25d的強(qiáng)化培育, 親螺成熟并產(chǎn)出卵囊。

親螺在產(chǎn)卵囊過程中, 需持續(xù)數(shù)小時甚至更長時間才能產(chǎn)完, 而且不同親螺間卵囊的大小(高度和寬度)以及卵囊內(nèi)卵子的數(shù)量均有差異。因此, 實(shí)驗時選擇同一母螺所產(chǎn)、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(shù)量較為一致的卵囊作為實(shí)驗材料。

1.1.2 實(shí)驗用水

實(shí)驗用水為港灣內(nèi)的海水, pH 8.1～8.3, 鹽度27.5～29.5, 水溫27.8～29.4℃, 經(jīng)沉淀、細(xì)砂過濾后使用。

1.1.3 實(shí)驗設(shè)備

實(shí)驗用1 000 mL的燒杯、1 000 W電子繼電器、電觸點(diǎn)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(shí)驗方法

1.2.1 溫度對管角螺胚胎發(fā)育的影響

在實(shí)驗室內(nèi)設(shè)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(shè) 2個平行組。把剛產(chǎn)下的卵囊用小刀輕輕地從池底刮下, 選擇大小、卵子數(shù)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(tài)與自然狀態(tài)一致(管角螺所產(chǎn)的卵囊通過其柄附著在池底、硬物上, 呈自然直立狀態(tài)), 把卵囊的柄部固定在杯底, 卵囊在水中始終處于直立狀態(tài)。把燒杯放到各試驗溫度的水浴中, 光照為室內(nèi)自然光, 光照強(qiáng)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(dá)到各自設(shè)定的試驗水溫。

實(shí)驗過程連續(xù)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(nèi)正常卵發(fā)育的數(shù)量、胚胎發(fā)育的進(jìn)程及各個溫度梯度下稚螺開始從卵囊爬出的時間, 統(tǒng)計各卵囊孵出稚螺的數(shù)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(nèi)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(fā)生初期停止發(fā)育的卵)[11,17]。以卵囊顏色的變化、卵囊內(nèi)正常發(fā)育卵的數(shù)量、胚胎發(fā)育到稚螺雛形的時間、稚螺出膜時間以及數(shù)量作為衡量適宜溫度范圍和最適溫度范圍的指標(biāo)。每個卵囊有正常卵和敗育卵之分, 而且敗育卵數(shù)量不同, 本實(shí)驗以孵出的稚螺數(shù)與正常發(fā)育卵數(shù)的比率作為孵化率。

胚胎完成發(fā)育: 是指受精卵在卵囊內(nèi)正常發(fā)育直至形成稚螺, 并從卵膜孔爬出。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 spss11.5統(tǒng)計處理軟件對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 實(shí)驗結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下卵囊顏色變化和胚胎發(fā)育的觀察

管角螺剛產(chǎn)出的卵囊呈淡黃色、半透明, 卵囊內(nèi)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(nèi)的蛋白質(zhì)基質(zhì)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(fā)育進(jìn)程結(jié)果見表1。

2.2 溫度對正常卵發(fā)育數(shù)量、胚胎發(fā)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(fā)育、溶解, 卵囊內(nèi)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(fā)育變大, 但最后停止發(fā)育, 卵囊內(nèi)的敗育卵一直未消失。各溫度下每組卵囊內(nèi)受精卵發(fā)育至正常卵的數(shù)量見表2。

圖1 卵囊內(nèi)的胚胎發(fā)育Fig. 1 Embryonic development in the egg capsula1-1.卵囊內(nèi)不發(fā)育的卵子逐漸溶解; 1-2.產(chǎn)出的卵囊附在池底上; 1-3.產(chǎn)出的卵囊附在池壁上; 1-4.剛產(chǎn)出的卵囊; 1-5.發(fā)育正常的卵變大;1-6.卵囊內(nèi)敗育卵已消失, 剩下發(fā)育的胚胎; 1-7.胚胎發(fā)育呈錐形; 1-8.胚胎發(fā)育呈亞鈴狀; 1-9.胚胎發(fā)育至稚螺雛形; 1-10.胚胎發(fā)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(fā)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(fā)育數(shù)量及發(fā)育成稚螺數(shù)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)育變大, 第6天敗育卵消失, 12 d大部分胚胎發(fā)育成稚螺雛形, 但少部分胚胎停止發(fā)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(nèi)的受精卵第5天能發(fā)育為正常卵, 隨后便停止發(fā)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(jié)果經(jīng)統(tǒng)計分析可得出: 管角螺的胚胎發(fā)育在適宜溫度范圍內(nèi), 孵化的溫度(x)與稚螺出膜時間(y)存在著多項式函數(shù)關(guān)系(y=84.2885-3.0307x+0.0407x2,r2=0.9910); 同樣, 管角螺胚胎發(fā)育的孵化溫度(x)與孵化率(y)也存在著多項式函數(shù)關(guān)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(nèi)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(dá)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(fā)育的影響

生物的適溫特性是物種在生態(tài)環(huán)境的作用下,長期選擇、進(jìn)化的結(jié)果, 表現(xiàn)出種類的特異性。不同的貝類都有特定的適溫范圍, 當(dāng)溫度超出其耐受范圍時, 代謝就會受到抑制, 甚至導(dǎo)致死亡。

國外許多學(xué)者[18~20]在研究貝類的胚胎發(fā)育時曾注意到, 軟體動物胚胎發(fā)育時的最適溫、鹽條件及忍受極限是由產(chǎn)卵前親體生殖腺發(fā)育時的條件決定的,而且胚胎正常發(fā)育所要求的條件比其變態(tài)后存活的條件范圍要窄。從實(shí)驗結(jié)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(fā)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(nèi)由淡黃色慢慢變?yōu)榈咨? 受精卵不能正常發(fā)育, 卵囊內(nèi)的卵粒逐漸溶解; 較高溫度的36 ℃組, 第5天胚胎皆正常發(fā)育, 但隨著實(shí)驗的進(jìn)行, 由于溫度的累計效應(yīng), 胚胎發(fā)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(dá)80%以上。從實(shí)驗結(jié)果可知, 管角螺胚胎發(fā)育的適宜溫度范圍較寬(在19.4~33.9℃范圍內(nèi), 其正常卵的孵化率均可達(dá)到 50%以上), 與管角螺棲息的環(huán)境密切相關(guān)。管角螺棲息在淺海的泥質(zhì)或沙質(zhì)海底, 受陸地和雨水的影響較大, 溫度和鹽度等生態(tài)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(yán)重影響到管角螺的繁殖、發(fā)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(huán)境相對穩(wěn)定的海區(qū), 在此環(huán)境下產(chǎn)卵、孵化, 才能順利保證子代的繁衍。

3.2 管角螺胚胎發(fā)育的特點(diǎn)

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(fēng)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(chǎn)出體外,同時受精卵在產(chǎn)出體外過程中由輸卵管分泌一種膠狀物質(zhì), 形成卵囊把受精卵包藏起來, 卵子在卵囊內(nèi)發(fā)育, 屬于體內(nèi)受精和體外發(fā)育的生殖方式。管角螺與其他腹足類的差異主要在胚胎發(fā)育過程及護(hù)幼行為上: 管角螺胚胎發(fā)育過程均在卵囊內(nèi)進(jìn)行, 不經(jīng)浮游階段而直接發(fā)育變態(tài)為稚螺, 屬直接發(fā)生型[1]; 而方斑東風(fēng)螺、毛嵌線螺和脈紅螺的胚胎發(fā)育均在水中經(jīng)浮游幼蟲階段, 然后經(jīng)過一系列變態(tài)發(fā)育直至稚螺[21~23]。管角螺產(chǎn)卵后, 便離開沒有對卵囊進(jìn)行孵育, 而嵌線螺科的毛嵌線螺產(chǎn)卵后并不離開卵群, 而是持續(xù)靜伏在卵群的開口上進(jìn)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(fā)育; 其次, 可以保護(hù)卵群, 使之免受其他敵害生物的侵食[22]。

管角螺同一親螺產(chǎn)出的卵囊大小有差別, 但卵囊大小與所含卵子數(shù)量無一定的關(guān)系, 這一結(jié)果與林志華等的研究結(jié)果相一致[11]。管角螺的卵子懸浮在卵囊內(nèi)的蛋白基質(zhì)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(fā)生初期停止發(fā)育的卵), 正常卵不僅能利用蛋白質(zhì)基質(zhì)、而且能夠利用敗育卵作為自身的營養(yǎng)物質(zhì)供胚胎發(fā)育, 直至稚螺爬出卵囊[11,17]。而毛嵌線螺在受精卵和幼蟲發(fā)育各階段, 在中期面盤幼蟲期以前主要由卵黃提供營養(yǎng); 在中期面盤期以后, 卵黃已消耗殆盡, 幼蟲的營養(yǎng)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(fā)育的營養(yǎng)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(chǎn)經(jīng)濟(jì)動物增養(yǎng)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)