雙齒圍沙蠶的胚胎發(fā)育與纖毛蟲病害

蓋珊珊,于道德,王其翔,王 悠

(1.中國海洋大學,山東 青島 266003;2.山東省海水養(yǎng)殖研究所,山東 青島 266002)

雙齒圍沙蠶(Perinereis aibuhitensis)屬于環(huán)節(jié)動物門(Annelids),多毛綱(Polychaete),游行多毛目(Erranlia),沙蠶科(Nereidae),圍沙蠶屬(Perinereis),體呈長蠕蟲形,具有許多環(huán)節(jié)。沙蠶屬灘涂生物中的優(yōu)勢種,自然資源量泥灘(34 g/m2)大于泥沙灘(15.4 g/m2)大于沙灘(2.8 g/m2),是中國近海生態(tài)系統(tǒng)中底棲群落的重要物種,具有較高的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值[1]。沙蠶因是一種營養(yǎng)價值極高(蛋白質(zhì)含量高達68%)的底棲無脊椎海洋生物,是人工育苗和養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)活體天然餌料,也是餐桌上的美味海鮮品,又是生產(chǎn)海洋藥物的主要原料[2]。對沙蠶、縊蟶、拖魷魚胴體和花蟹蟹肉4種親蝦餌料的蛋白質(zhì)分析表明,這 4種作為親蝦餌料都是優(yōu)良蛋白源,基本能滿足斑節(jié)對蝦親蝦的生長和性腺發(fā)育要求,其中沙蠶是最好的蛋白源。在甲殼類的繁育中,投喂沙蠶,對青蟹、對蝦等不僅有促熟作用,而且能提高懷卵量;沙蠶較高的抗壞血酸和α-生育酚含量,對凡納濱對蝦的性腺成熟和提高受精卵質(zhì)量有更好的促進效果[3]。沙蠶的食用性和藥用性也較高:沙蠶體內(nèi)含有大量人體所需要的氨基酸、微量元素和維生素,尤其富含纖維蛋白溶解酶、纖溶酶原激活物、膠原酶等 3種酶系,是預防高血壓、動脈硬化和消除疲勞的有效保健食品,沙蠶體內(nèi)所含的沙蠶激酶具有治療腦血栓、心肌梗塞等血栓性疾病的功能,所含有大量的不飽和脂肪酸不僅具有增強免疫力、提高記憶力的功效,還具有抗血栓、防止動脈硬化的作用[4];在中國南方及國外一些地區(qū)有將沙蠶做為食品的習俗[5];市場上也出現(xiàn)了用沙蠶毒素類開發(fā)的農(nóng)藥和殺蟲劑等;沙蠶含豐富的蛋白質(zhì),是魚、蝦、蟹等優(yōu)質(zhì)餌料;沙蠶是優(yōu)質(zhì)釣餌,被稱為“萬能釣餌”[6]。近年來,由于受到環(huán)境污染、人為過量采捕等原因,雙齒圍沙蠶的野生群體日益減少。

本研究對雙齒圍沙蠶的早期發(fā)育過程和關鍵期進行觀察描述,為雙齒圍沙蠶的人工繁育和野生種群恢復提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 親體來源

沙蠶親體于2011年8月12～18日采自利津縣雙瀛水產(chǎn)苗種有限責任公司,親蠶為2010年半人工育苗的苗種,經(jīng)人工培育至異沙蠶體。

1.2 實驗方法

將收集到的異沙蠶體進行集中消毒、催產(chǎn)、人工授精,然后收集受精卵進行消毒,受精卵孵化至囊胚期時將其收集、投入水泥池進行中間培育,經(jīng)3 d孵化至3剛節(jié)幼體再次收集,然后投入土池進行幼體培育。

1.3 觀察方法

卵子受精后,定期(早期每隔1 h,囊胚期后每隔3 h)取受精卵,置于 OLYMPUS－CX31顯微鏡下進行活體觀察并進行拍照。根據(jù)胚胎早期發(fā)育的特征,定期取樣固定于10%甲醛溶液和bouin’s液中,供后期的觀察和組織學研究備用。

2 結果

2.1 未受精卵

雙齒圍沙蠶成熟卵子為淺綠色(源于卵黃的顏色),近圓球形,沉性卵,具黏性,多油球,富含小油球滴,油球數(shù)量約在15～30個不等。卵裂方式為螺旋型不等全裂式,卵徑為175～210 μm。

2.2 卵裂期

雙齒圍沙蠶卵子受精后卵膜舉起,形成圍卵腔,隨著發(fā)育的進行,圍卵腔逐漸變大,卵裂方式是螺旋型不等全裂式。第1 次卵裂為縱裂,分裂成大小不等的2個細胞,即二細胞期(圖1 A),也有的2個細胞大小相似,但這屬于小概率事件(圖 1B)。第2 次分裂也是縱裂,分裂向與第1 次分裂向垂直,分裂成大小不等的4 個分裂球,即四細胞期(圖1C),此時的裂球大小差異仍然不是很大。第3 次分裂后形成8 個細胞,即八細胞期(圖1D),直至此時期裂球的大小差異開始顯著。

圖1 沙蠶胚胎發(fā)育Fig.1 Embryonic development of Perinereis aibuhitensis

2.3 多細胞、囊胚與原腸期

八細胞期以后,細胞分裂速度明顯加快,細胞數(shù)目迅速增加,在顯微鏡下,細胞相互重疊,很難數(shù)清楚細胞數(shù)目,且不同胚胎多細胞的形態(tài)各異(圖2 A,B)。胚胎經(jīng)過多次卵裂發(fā)育至囊胚期,囊胚期時四周分裂球由于數(shù)目較少,界線尚清楚,中央相對模糊,呈實心球狀,胚胎變大,外圍細胞已經(jīng)與卵膜接觸,呈圓形(圖2 C)。經(jīng)過進一步發(fā)育,胚胎發(fā)育至原腸期,胚胎開始變小,質(zhì)地變得致密,呈方形,為胚胎下一步生理模式的形成做準備(圖2 D)。

圖2 沙蠶胚胎發(fā)育Fig.2 Embryonic development of P.aibuhitensis

2.4 擔輪幼蟲期

受精后約24 h左右胚胎發(fā)育至前擔輪幼蟲前期,胚胎開始在膜內(nèi)旋轉(zhuǎn),方向不定,初期速度很慢,約90 s旋轉(zhuǎn)1周,后期速度變快,最快每秒旋轉(zhuǎn)1周。胚胎有所變長(圖3 A)。發(fā)育至前擔輪幼蟲后期,胚胎在身體的不同部位出現(xiàn)肌肉收縮運動,胚胎進一步拉長為橢圓形,并且出現(xiàn)顏色分層現(xiàn)象,為幼蟲雛形的形成做準備(圖3 B)。

后擔輪幼蟲的最大特點是頂部、側部長出纖毛輪,在頂纖毛輪位置出現(xiàn)紅色環(huán)斑,在高倍鏡下觀察,可見一對淡黃色眼點出現(xiàn),胚胎開始具有幼蟲雛形(圖3C)。隨著胚胎的進一步發(fā)育,胚胎進一步拉長,體側出現(xiàn) 3對剛毛,此時,由于尚未出膜,故稱為膜內(nèi)三剛節(jié)幼蟲(圖3 D)。

圖3 沙蠶胚胎發(fā)育Fig.3 The embryonic development of P.aibuhitensis

2.5 孵化期

隨著發(fā)育的進行以及纖毛及剛毛的不停擺動,胚胎進入孵化期,從卵膜內(nèi)孵出后的胚胎稱為三剛節(jié)疣足幼蟲,消化道隱約可見,但仍沒有與外界相通。幼體頭頂有1對觸手突起,依靠纖毛在水中游動,尚不能進行攝食,依靠體內(nèi)的卵黃物質(zhì)以及油球提供能量(圖4 A,B)。三剛節(jié)疣足幼蟲的發(fā)育時期較之前幾個時期較長,約經(jīng)過1 d的時間發(fā)育完善,此時疣足明顯,每只疣足上具有的剛毛皆超過 10根,色素環(huán)消失,圍口節(jié)、第1 對觸須與口前葉觸手清晰可辨,2 對淺棕色眼點不明顯,肛節(jié)拉長,幼體發(fā)育進入攝食期(圖4 C)。由于實驗條件限制,本實驗觀察到該時期結束,后期有待進一步觀察。

3 討論

3.1 孵化過程中纖毛類敵害作用

胚胎在孵化至第2天,出現(xiàn)纖毛蟲大量繁殖(圖4 D),導致沙蠶胚胎和出膜后的三剛節(jié)疣足幼蟲大量死亡。關于纖毛蟲的鑒定及與胚胎發(fā)育過程的關系、病害機理等有待進一步研究。

圖4 沙蠶胚胎發(fā)育Fig.4 Embryonic development of P.aibuhitensis

3.2 油球(oil globule,oil droplets)與胚胎發(fā)育的關系

根據(jù)柳敏海等[7]的實驗報道,雙齒圍沙蠶胚胎發(fā)育至8細胞,油球開始集中,且發(fā)育至擔輪幼蟲期,油球集中為 2～5個。但是本實驗觀察的結果并非如此,如圖2 D,在原腸期,沙蠶胚胎體內(nèi)的油球數(shù)量仍然很多,而且在體內(nèi)分散分布。通過壓片法觀察,發(fā)育至三剛節(jié)疣足幼蟲前期的沙蠶體內(nèi)尚存 7個油球(圖4 B)。本實驗分析認為,油球的融合過程(數(shù)量的減少)與胚胎發(fā)育的時期關系不大,是細胞分裂、分化和遷徙過程的隨意性事件。另外,柳敏海等[7]認為沙蠶的油球為胚胎和未攝食的幼體在快速的細胞分裂過程中提供了腺嘌呤核苷酸,從而保證了整個發(fā)育的順利進行。而作者認為,油球起作用的時期要晚一些,因為在胚胎發(fā)育過程中,由于融合的緣故導致油球數(shù)量減少,但是油球總體積變化不大。另外,根據(jù)魚類胚胎發(fā)育過程,初孵仔魚的油球與受精卵相比,并未發(fā)生變化,因為整個胚胎發(fā)育過程是由卵黃囊提供能量,而后仔魚進入混合營養(yǎng)期,油球才逐步發(fā)揮作用。沙蠶與魚類截然不同的發(fā)育模式眾所周知,但是油球的作用以及開始作用的時期是否與魚類具有相同或類似的模式還需要進一步研究。

3.3 高溫孵化

張耀光等[8]對胚胎和胚后發(fā)育與溫度的關系進行了研究,認為高溫下的胚胎劇烈活動引起耗氧量的激增,以及高溫條件下水中的含氧量可能不能滿足孵化要求,且高溫會導致一些酶活性的喪失或被抑制,從而造成新陳代謝的紊亂,導致胚胎在原腸胚的延滯。本實驗證實了在 25℃高溫下,沙蠶胚胎仍然可以正常發(fā)育。雙齒圍沙蠶作為潮間帶優(yōu)勢種類,在自然界,其胚胎的發(fā)育必然要經(jīng)歷各種環(huán)境因子的劇烈變化,例如:潮汐的漲落,淺海水溫的變化,洋流引起的海水鹽度的變化。因此沙蠶的胚胎具有較高的抗逆性,包括溫度,鹽度等的變化。通過實驗來進一步確定雙齒圍沙蠶對溫度,鹽度等環(huán)境因子的抗性以及適應范圍,對人工苗種生產(chǎn)具有重要的指導意義。

本實驗發(fā)現(xiàn)雙齒圍沙蠶(P.aibuhitensis)的胚胎早期發(fā)育過程中的特殊現(xiàn)象,例如:胚胎體內(nèi)油球的融合與胚胎發(fā)育的關系,胚胎和胚后發(fā)育與溫度的關系,均與以往的實驗結論不同。其中,胚胎孵化過程中纖毛蟲的蠶食,也是影響其成活率的關鍵因素,其病害機理和防治方法還需要進一步的觀察和研究。

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