后刺才女蟲胚胎及幼蟲發(fā)育過程研究

高 燕,張 濤,楊紅生,張曉芳

(1.中國科學(xué)院 海洋研究所,山東 青島 266071; 2.中國科學(xué)院 研究生院,北京 100049; 3.獐子島漁業(yè)集團(tuán)股份有限公司,遼寧 大連 116001)

才女蟲屬復(fù)合體(Polydora-complex)是環(huán)節(jié)動物門(Annelida)、多毛綱(Polychaeta)、游走目(Erranta)、海稚蟲科(Spionidae)中具變形第 5剛節(jié)種類的統(tǒng)稱[1]。才女蟲以第5剛節(jié)的粗足刺剛毛鉆孔穴居于石灰質(zhì)的石塊、珊瑚和軟體動物貝殼中,尤其對扇貝、珍珠貝、鮑、牡蠣、菲律賓蛤仔等經(jīng)濟貝類危害極大[2-8]。才女蟲侵染使病貝生長緩慢,貝殼受損,由于管道的形成使貝殼易碎; 當(dāng)蟲體鉆穿貝殼達(dá)到軟體部時,則直接侵害軟體部,被侵組織周圍發(fā)生炎癥,局部形成膿腫和潰瘍,引起細(xì)菌繼發(fā)性膿瘍,并產(chǎn)生一種特殊的臭味,大大降低了貝類的品質(zhì)和價值,嚴(yán)重時導(dǎo)致貝類死亡。Lleonart[9]報道澳大利亞鮑魚由于才女蟲病爆發(fā),殼變薄易碎,死亡率高達(dá)50%～90%。

魁蚶(Anadara uropygimelana)俗稱大毛蚶、赤貝、血貝,屬瓣鰓綱(Lamellibranchia)、翼形亞綱(Pterimorphia)、蚶目(Arcoida)、蚶科(Arcidae),其貝殼大而堅厚,左右兩殼相等,呈斜卵圓形,極膨脹,殼頂膨脹突出,放射肋寬,平滑無明顯結(jié)節(jié),約42～48條,以43條者為多。魁蚶為冷水性貝類,主要分布于中國、日本、朝鮮半島及俄羅斯東南部沿海,生活在水深3～50 m的軟泥或泥沙質(zhì)海底[10]。我國山東及遼寧沿海都有分布,以黃海北部較多?？莱审w個大體肥,營養(yǎng)豐富,是一種頗受歡迎的經(jīng)濟貝類[11]。但是底播養(yǎng)殖的魁蚶生活在軟泥或泥沙質(zhì)海底,經(jīng)常受到才女蟲病的困擾。

才女蟲對浪蛤、牡蠣、鮑、扇貝等經(jīng)濟貝類危害的研究已有報道[12-15],而對魁蚶的危害尚未見詳細(xì)報道。我們對山東榮成地區(qū)養(yǎng)殖的魁蚶才女蟲病進(jìn)行了研究,確定該種為后刺才女蟲(Polydora latispinosaBlake & Kudenov,1978); 同時還描述了患病魁蚶的癥狀,后刺才女蟲的幼蟲發(fā)育過程及各發(fā)育階段幼蟲形態(tài)結(jié)構(gòu)特點,豐富了多毛類繁殖生物學(xué)資料,并為魁蚶才女蟲病的防控提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 才女蟲成蟲的收集

魁蚶樣品于2010年5月份采自山東威海。寄生有才女蟲的魁蚶檢出后放入 25℃海水中暫養(yǎng),每天投喂混合單胞藻。用鉗子和小鑷子將寄生有才女蟲的魁蚶上殼掰碎后,在解剖鏡下將成蟲從管穴中移出,7%氯化鎂麻醉后在光學(xué)顯微鏡下觀察。

1.2 才女蟲幼蟲的培養(yǎng)

部分雌蟲的泥管中有卵袋黏附在管壁上,將含有卵袋的泥管放入1 000 mL燒杯中培養(yǎng),每隔12 h在解剖鏡和顯微鏡下觀察一次。用 300目篩絹過濾暫養(yǎng)魁蚶的海水收集幼蟲,放入30 cm×40 cm×50 cm塑料箱中培養(yǎng),水溫25℃,鹽度30～32。每隔一天換一次水,每天投喂少量金藻和小球藻,幼蟲轉(zhuǎn)入底棲生活后加入底棲硅藻。每天在顯微鏡下觀察幼蟲生長情況。

2 結(jié)果

2.1 后刺才女蟲成蟲形態(tài)

被才女蟲寄生的魁蚶會在貝殼表面留下一道至絞合部的凹槽,如圖 1A。為了阻止才女蟲侵入,魁蚶會不停地分泌珍珠層把才女蟲包裹起來,最后就在貝殼的內(nèi)表面形成一個瘤狀的突起,如圖1B,C。由于才女蟲在魁蚶外套膜上鉆孔,導(dǎo)致外套膜潰瘍發(fā)紅,更容易受到病菌的侵染,增加患病率和死亡率。用解剖鉗和鑷子小心地將瘤狀突起打開,可見里面盤踞著才女蟲。成體的后刺才女蟲體長可長達(dá)17 cm,體色呈橙黃色或棕褐色,可分為 3部分：頭部,軀干部,尾部(圖1D)。頭部由口前葉和圍口節(jié)組成,口前葉前端圓鈍,具中間缺刻,向后形成腦后脊;圍口節(jié)發(fā)達(dá),在兩側(cè)形成側(cè)翼狀包圍著口前葉。一對發(fā)達(dá)的觸手著生在圍口節(jié)的后緣,觸手較長,具伸縮性,其上具明顯的溝槽,溝槽周圍密被厚實的纖毛。軀干部由頭后的數(shù)百個剛節(jié)組成,是蟲體的主要部分。由于前后體節(jié)的結(jié)構(gòu)不同,又可分為體前部和體后部。體前部包括圍口節(jié)向后第一至第五剛節(jié),其中前四個體節(jié)疣足為典型的雙葉型,即具背葉和腹葉、背剛毛和腹剛毛、背須和腹須、背足刺和腹足刺。第五剛節(jié)較其他剛節(jié)長,兩種特殊剛毛排成兩排,一排為細(xì)毛狀的剛毛(約 5～6根),另一排稍彎曲,為變形粗足刺剛毛(4～5根),具伴隨剛毛。鰓始于第五剛節(jié)以后,在解剖鏡下,可清楚地看見其背面中央充滿紅色血液的血管貫穿身體前后端,并有分支血管將血液輸向各疣足部分。體后部背部有足刺狀剛毛,為巾鉤狀。尾部為身體最后的數(shù)個體節(jié),肛部呈領(lǐng)狀,中間有缺凹。

圖1 被后刺才女蟲寄生的魁蚶Fig.1 Anadara uropygimelana infested by Polydora latispinosa

2.2 后刺才女蟲胚胎發(fā)育過程

后刺才女蟲發(fā)育過程分為卵、胚胎、幼蟲和成蟲4個階段。成熟的個體含有卵或精子; 沒有證據(jù)表明它們是雌雄同體。配子只存在于身體中間的體節(jié)。終年都可以在雌蟲身體內(nèi)發(fā)現(xiàn)卵細(xì)胞,但是發(fā)現(xiàn)有卵袋的月份比較少,推測只有在條件適宜時才把卵細(xì)胞排出體外。卵袋的形狀與眾不同,用規(guī)則排列的不成對的細(xì)絲掛在管壁上(圖2)。每個卵袋中約含有100粒受精卵,才女蟲每次產(chǎn)20～40個卵袋。在卵袋中正在分裂的胚胎呈球形,直徑約為 90 μm。早期,胚胎呈靜止?fàn)顟B(tài),部分胚胎緊靠著卵袋膜,且卵袋膜繃得比較緊,當(dāng)有胚胎開始旋轉(zhuǎn)后,胚胎與卵袋膜之間逐漸有了空隙,卵袋變成扁長形。胚胎發(fā)育完全后,即破袋而出(圖2B)。

圖2 后刺才女蟲卵袋Fig.2 The egg capsules of Polydoralatispinosa

卵子受精后卵膜迅速膨大,形成膠狀外膜,卵徑達(dá)到120 μm左右(圖3A)。受精卵進(jìn)行螺旋形卵裂,3次卵裂為大小不等的8個分裂球(圖3B),排列為上下兩層。8細(xì)胞期以后,細(xì)胞數(shù)目迅速增加,經(jīng)過多次卵裂發(fā)育到多細(xì)胞期,但胚胎的大小基本與受精卵相當(dāng)。胚胎經(jīng)過囊胚期進(jìn)入原腸胚后,胚體長出極細(xì)的纖毛,借著纖毛的擺動,能使胚體在卵膜內(nèi)轉(zhuǎn)動,此時胚胎長約150 μm(圖3C)。才女蟲在卵袋中孵化的時間比較長,大概需要5～8 d。隨著發(fā)育,胚體逐漸拉長,梨形,長 180～220 μm,寬 110～130 μm,進(jìn)入擔(dān)輪幼蟲期。到擔(dān)輪幼蟲后期,此時具有4條纖毛輪(口前纖毛輪、2條中纖毛輪、端纖毛輪)和2條纖毛束(頂纖毛束和端纖毛束),前端有兩個眼點,體側(cè)具有3對乳突狀的疣足及其未伸出疣足的剛毛束,體內(nèi)可見清晰的油球顆粒(圖3D)。此時幼蟲可借不斷運動掙脫卵袋孵化。

圖3 后刺才女蟲胚胎發(fā)育過程Fig.3 The embryo development of Polydoralatispinosa

2.3 后刺才女蟲幼蟲發(fā)育過程

后刺才女蟲早期幼蟲營浮游生活,且明顯具有趨光性。幼蟲身體透明,每個體節(jié)都有剛毛,以第一體節(jié)剛毛數(shù)較多,每側(cè)有 6 根。幼蟲依靠剛毛的擺動而前進(jìn),運動速度較快。在其頭部上方有兩對眼點,前面一對較大,且眼間距離寬,后一對較小,眼間距離也較小。隨著體節(jié)數(shù)增加,達(dá)16～18節(jié)后,每一節(jié)的體側(cè)(除第 5節(jié)外) 都可見疣足,當(dāng)身體發(fā)育至15～20 節(jié)后,第五節(jié)變粗,明顯大于其他體節(jié),觸手也開始變得明顯,長度達(dá)360 μm 以上,但受到刺激時,不能靈活收縮。身體尾端有纖毛環(huán),幼蟲能憑纖毛環(huán)黏附在燒杯壁上。尾端的中央有排泄孔。

三剛節(jié)幼蟲(圖 4A)：在三剛節(jié)幼蟲期幼蟲從卵袋中釋放出來,能游動并具有明顯的趨光性。浮游的三剛節(jié)幼蟲平均體長240 μm,頭部的最大體寬90 μm。第一剛節(jié)的剛毛囊大并且顯著,包括7到10根長的鋸齒狀的剛毛。少數(shù)鋸齒狀的剛毛出現(xiàn)在第2和第3剛節(jié)。有很重纖毛的前庭被先前的四五根有觸覺的纖毛環(huán)繞?？谛纬刹⑶蚁馨l(fā)育完善。內(nèi)臟中依然有明顯的卵黃。六個眼狀物出現(xiàn)在頭部的背面,包括兩個大的杯狀的生在側(cè)面的眼和兩對小的圓形的生在中間的眼。兩根長的有觸覺的纖毛生在杯狀眼稍后的區(qū)域。前纖毛環(huán)由六簇明顯的纖毛組成,兩簇在腹部,兩簇在腹外側(cè),兩簇在背外側(cè)。兩簇不明顯的頸背纖毛出現(xiàn)。內(nèi)臟由于攝取的藻類呈黃褐色。胚胎卵黃消失。

五剛節(jié)幼蟲(圖4B)：在25℃下,約兩天即可發(fā)育到五剛節(jié)。身體仍透明,消化道發(fā)育完善,從圍口節(jié)到排泄孔形成一條管道,體壁收縮把消化后的食物排泄至體外。

圖4 后刺才女蟲的幼蟲發(fā)育過程Fig.4 The larvae development of Polydoralatispinosa

九剛節(jié)幼蟲(圖4C)：在 25℃下,約五天即可發(fā)育到九剛節(jié)。隨著幼蟲的發(fā)育,體色不斷加深,在背部出現(xiàn)黑色的斑點。這個階段幼蟲運動靈活,觀察到可以捕捉并吞食貝類的D形幼蟲。所以在貝類育苗中,才女蟲不僅和貝類爭奪餌料,還捕食貝類幼蟲,給育苗業(yè)造成極大的危害。

十六剛節(jié)幼蟲(圖 4D)：十六剛節(jié)期處于浮游生活的晚期。這些幼蟲長 1 300～1 400 μm,寬 180 μm,體節(jié)分化明顯。疣足開始發(fā)育,但剛毛仍很長。背部出現(xiàn)黑色的花紋,圍口節(jié)逐漸形成,并且開始出現(xiàn)下沉的行為,為尋找附著基做準(zhǔn)備。

二十二剛節(jié)幼蟲(圖4E)：此階段幼蟲基本上營底棲生活,依靠體壁肌肉收縮快速蠕動。剛毛變短,疣足發(fā)育完成,身體分節(jié)明顯,第五剛節(jié)變粗并且形成變形剛毛。

稚蟲(圖4F)：稚蟲分泌黏液粘附泥土顆粒和殘餌碎屑,形成管狀,把自己包裹在里面,營管棲生活,這時幼蟲的形態(tài)和生態(tài)都與成蟲相似。

3 討論

海稚蟲科幼蟲發(fā)育方式可以為 3類：(1)完全浮游生活發(fā)育; (2)完全或者部分在雌蟲構(gòu)造的結(jié)構(gòu)中發(fā)育; (3)在雌蟲體內(nèi)發(fā)育。Blake[16]1969年記述了新英格蘭北部海域 8種才女蟲的繁殖時間、幼蟲發(fā)育過程。這 8種才女蟲分別是：Polydora ligni,P.latispinosa,P.websteri,P.commensalis,P.socialis,P.concharum,P.quadrilobata和P.caulleryi。前 7 種是從卵袋中的胚胎開始觀察,而P.caulleryi只收集到了浮游幼蟲。P.concharum和P.quadrilobata在冬季繁殖,卵細(xì)胞較大; 其余的6種在春季和夏季繁殖,卵細(xì)胞較小。在Blake 的研究中P.quadrilobata存在兩種發(fā)育方式：一種是受精卵吸收周圍未受精的卵細(xì)胞中的營養(yǎng),幼蟲浮游期短; 另一種是沒有周圍的輔助細(xì)胞為受精卵提供營養(yǎng),幼蟲浮游期長。Blake推測可能是相似種,分類未明確。

后刺才女蟲與鑿貝才女蟲繁殖方式類似,都是把受精卵產(chǎn)在卵袋中,胚胎發(fā)育為 3剛節(jié)幼蟲后開始浮游生活,經(jīng)過一段時間后開始下潛尋找合適的附著基進(jìn)行附著變態(tài)[17]。張樹林[18]對利氏才女蟲(Polydora ligni)幼蟲的發(fā)育過程及各發(fā)育階段形態(tài)結(jié)構(gòu)特點作了觀察研究,結(jié)果表明在溫度 16℃±3℃下,卵在卵袋中經(jīng)過4 d發(fā)育成3剛節(jié)浮游幼蟲后進(jìn)入水體開始浮游生活,13 d后14剛節(jié)的浮游幼蟲開始變態(tài),19 d發(fā)育成21剛節(jié)后開始轉(zhuǎn)為底棲生活,21 d后23剛節(jié)的底棲幼蟲完成變態(tài)營管棲生活。才女蟲的附著變態(tài)過程不容易鑒定,因為它們沒有明顯的時段分界線特征。一般認(rèn)為變態(tài)過程中形態(tài)學(xué)的變化包括前纖毛環(huán),端纖毛環(huán),項纖毛和鋸齒狀的幼蟲剛毛[19]。后刺才女蟲在附著變態(tài)過程中觸手開始長出,很快達(dá)到成蟲的長度。后刺才女蟲不容易被誘導(dǎo)變態(tài),通過向海水中添加底棲硅藻、海泥等,大約只有百分之一的幼蟲完成了附著變態(tài)過程,其余的一直營浮游生活,但其體節(jié)不再增加。因而才女蟲延遲變態(tài)的能力非常強。

觀察中發(fā)現(xiàn)后刺才女蟲幼蟲能夠捕食貝類幼蟲,因此在魁蚶育苗生產(chǎn)中親貝的選擇要嚴(yán)格把關(guān),務(wù)必不要將帶病親貝混入育苗室。一旦將寄生有才女蟲的魁蚶混入親貝中,后刺才女蟲將大量繁殖,與貝類幼苗爭奪餌料,并且捕食貝類幼苗,對育苗業(yè)造成巨大危害。

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