組織小片對(duì)三角帆蚌外套膜無(wú)核珍珠顏色成因的影響

張根芳 許式見(jiàn) 方愛(ài)萍

(1.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 金華 321007; 2.金華市九色珍珠研究所, 金華 321000;3.金華市威旺養(yǎng)殖新技術(shù)有限公司, 金華 321000)

三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)是中國(guó)生產(chǎn)淡水珍珠的當(dāng)家品種。大規(guī)模人工育珠生產(chǎn)只有近30年歷史[1]。從采集野生蚌進(jìn)行人工育苗, 到目前完全用養(yǎng)殖蚌做親本留種繁殖, 一直沒(méi)有開(kāi)展以珍珠顏色為目標(biāo)的定向人工選育。目前三角帆蚌無(wú)核珍珠的顏色仍然保持了天然雜合狀態(tài), 包涵有黃、白、紫等基本色系, 每種色系又包含很多色度(顏色深淺), 但絕大多數(shù)珍珠呈不同深淺的黃色,普遍被接受的純白色和富有特色的深紫色很少。為了獲得顏色純凈度高的珍珠, 一般需對(duì)珍珠進(jìn)行優(yōu)化處理和加工, 包括人工分揀、漂白、著色、增光等[2]。經(jīng)加工過(guò)的珍珠, 表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度破壞, 使光澤度下降, 嚴(yán)重影響珍珠品質(zhì)[3]。在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)上定向生產(chǎn)顏色純度高的珍珠對(duì)提高淡水珍珠質(zhì)量, 提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平具有重要意義。

用三角帆蚌培育淡水珍珠, 需要解剖一只蚌, 取其外套膜邊緣膜上皮組織制成一小塊膜片, 稱(chēng)為組織小片(Graft tissue), 再移植到其他蚌的體內(nèi), 使之吸收營(yíng)養(yǎng)、細(xì)胞分裂、形成珍珠囊, 再分泌珍珠質(zhì), 逐漸生成珍珠, 這樣形成的珍珠為無(wú)核珍珠。用于解剖制取組織小片的蚌稱(chēng)為制片蚌或供體蚌(Donor Mussel), 用于插植組織小片培育珍珠的蚌稱(chēng)為受體蚌或育珠蚌(Recipient Mussel)[1]。有關(guān)三角帆蚌無(wú)核珍珠顏色的研究主要側(cè)重于生化成分和物理結(jié)構(gòu)方面[4,5], 江蘇省蘇州地區(qū)水產(chǎn)研究所[6]及龔惠卿等[7]初步研究了三角帆蚌彩色珍珠的培育技術(shù), 但制片蚌和育珠蚌貝殼珍珠層顏色與珍珠顏色的關(guān)系尚未見(jiàn)研究報(bào)道。本研究采用不同貝殼珍珠層顏色的制片蚌和不同部位制取組織小片進(jìn)行育珠試驗(yàn), 旨在探究三角帆蚌外套膜無(wú)核珍珠顏色的成因, 為開(kāi)展以珍珠顏色為目標(biāo)的定向人工選育, 培育顏色純正的珍珠奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用三角帆蚌來(lái)自浙江省金華市威旺公司養(yǎng)殖基地。通過(guò)對(duì)貝殼珍珠層紫色、白色和黃色的蚌進(jìn)行2代群體選擇育種, 再通過(guò)家系選育產(chǎn)生 F2代。2009年 10月和 2011年 3月, 分別選用殼長(zhǎng) 7—8 cm, 外殼鮮艷光亮,受驚后兩殼迅速關(guān)閉, 噴水有力的 1齡健康小蚌作為育珠試驗(yàn)用蚌。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)用蚌的挑選 2009年10月上旬, 在選育的家系F2代中挑選紫色蚌和非紫色蚌用于制片蚌和育珠蚌不同珍珠層顏色對(duì)珍珠顏色的影響試驗(yàn)。紫色蚌指貝殼邊緣制片區(qū)對(duì)應(yīng)的珍珠層為紫色的蚌, 非紫色蚌指貝殼邊緣制片區(qū)對(duì)應(yīng)的珍珠層均不是紫色的蚌。

2011年3月上旬, 在F2代中挑選紫色蚌、半紫色蚌、黃色蚌、半黃色蚌和白色蚌用于制片蚌不同部位組織小片對(duì)珍珠顏色的影響試驗(yàn)。半紫色蚌指貝殼邊緣制片區(qū)對(duì)應(yīng)的珍珠層前、中、后部由白到紫色過(guò)渡的蚌; 黃色蚌指制片區(qū)對(duì)應(yīng)的珍珠層為黃色的蚌; 半黃色蚌指珍珠層前、中、后部由白到黃色過(guò)渡的蚌; 白色蚌指珍珠層全部為白色的蚌。貝殼珍珠層顏色觀察方法為用開(kāi)殼器在殼后端小心輕緩開(kāi)殼, 雙殼撐開(kāi)距離在 0.8 cm 以?xún)?nèi), 撥鰓板剝離外套膜邊緣與珍珠層少許, 肉眼觀察珍珠層顏色。

插片試驗(yàn)設(shè)計(jì) 制片蚌和育珠蚌不同珍珠層顏色對(duì)珍珠顏色的影響： 插片試驗(yàn)于2009年10月25—27日進(jìn)行, 從紫色蚌和非紫色蚌中分別制取組織小片, 插入另一些紫色蚌和非紫色蚌的后半部外套膜內(nèi)外表皮之間的結(jié)締組織中：

插片采用完全雙列的隨機(jī)分布(圖 1), 每只蚌插入26—30片, 共4組, 每組200只。

制片蚌不同部位組織小片對(duì)珍珠顏色的影響 為了進(jìn)一步細(xì)化珍珠顏色與制片蚌取片區(qū)域?qū)?yīng)的貝殼珍珠層顏色之間的關(guān)系, 于2011年3月17日—21日, 插片試驗(yàn)將制片蚌邊緣膜組織小片分成前、中、后三部分, 分別插入育珠蚌的后半部外套膜內(nèi), 并由內(nèi)向外形成3排。同時(shí), 將左側(cè)的組織小片, 插入育珠蚌的左側(cè)外套膜; 將右側(cè)的組織小片, 插入育珠蚌的右側(cè)外套膜(圖1 )。每只蚌插入 26—30片, 共5組, 每組200只。保留制片蚌的貝殼, 并與對(duì)應(yīng)的育珠蚌做好一對(duì)一標(biāo)記。具體組織小片制備和插片方法按照張根芳的淡水無(wú)核珍珠手術(shù)操作規(guī)程[8]執(zhí)行。

試驗(yàn)育珠蚌的養(yǎng)殖 將試驗(yàn)育珠蚌吊養(yǎng)在同一個(gè)珍珠養(yǎng)殖塘內(nèi), 面積1.56 km2, 水深1.9—2.2 m。1齡珠蚌采用40 cm×40 cm×12 cm方網(wǎng)箱吊養(yǎng), 每網(wǎng)箱放養(yǎng)10只。2齡珠蚌采用50 cm×20 cm網(wǎng)夾袋吊養(yǎng), 每網(wǎng)夾放養(yǎng)3—4只。吊養(yǎng)深度30—40 cm, 各組吊養(yǎng)深度一致, 用浮球做好標(biāo)記, 防止混淆。按照常規(guī)的育珠生產(chǎn)模式進(jìn)行查蚌、水質(zhì)調(diào)控等養(yǎng)殖管理[1]。常年保持水體透明度25—35 cm,NH3-N≤0.6 mg/L, NO2-N≤0.1 mg/L, DO≥4 mg/L, pH 7.5—8.5。

珍珠顏色觀察和數(shù)據(jù)處理 2010年11月和2011年11月, 從2009年插片的1齡和2齡珠蚌各實(shí)驗(yàn)組中分別取 30只育珠蚌, 觀察制片蚌和育珠蚌蚌不同珍珠層顏色對(duì)珍珠顏色的影響。

2011年11月, 從當(dāng)年3月插片的各實(shí)驗(yàn)組珠蚌中分別取 30只育珠蚌, 觀察制片蚌不同部位組織小片對(duì)珍珠顏色的影響。剖蚌取珠, 清水漂洗干凈后, 肉眼觀察珍珠顏色情況。觀察方法為在白色背景下, 避開(kāi)明亮彩色物體,采用色溫為5500—7200 K日光燈, 距離被檢樣品20—25 cm, 肉眼距離被檢樣品15—20 cm, 滾動(dòng)養(yǎng)殖珍珠, 找出主要顏色[1]。珍珠顏色主要分為白、黃、紫3種色系, 黃色系分為淺黃和深黃兩類(lèi), 紫色系分為淺紫和深紫兩類(lèi)。用SONY cyber-shot 5.0 DSC-P92數(shù)碼相機(jī)拍照。所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2003軟件處理。

圖1 組織小片對(duì)珍珠顏色的影響試驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 The effects of the graft tissue on the pearl colors

2 結(jié)果

2.1 制片蚌和育珠蚌不同珍珠層顏色對(duì)珍珠顏色的影響

將非紫色蚌和紫色蚌進(jìn)行 2×2完全雙列插片, 培育出的1齡、2齡珍珠顏色比例(表1)。由表1可見(jiàn), 從非紫色蚌中制取小片, 分別插入非紫色蚌和紫色蚌內(nèi), 所產(chǎn)的1齡和2齡珍珠均為白色系和黃色系, 黃色系珍珠比例是白色系珍珠比例的 2倍左右, 黃色系珍珠包含很多不同深淺的顏色(圖 2a-f)。從紫色蚌中制取小片, 分別插入非紫色蚌和紫色蚌內(nèi), 所產(chǎn)的1齡和2齡珍珠均為紫色系,紫色系珍珠包含很多不同深淺的顏色(圖2g-l)。這說(shuō)明珍珠顏色與制片蚌邊緣膜組織小片部位對(duì)應(yīng)的貝殼珍珠層顏色一致。

圖2 珍珠顏色與制片蚌和育珠蚌貝殼珍珠層顏色的關(guān)系Fig.2 The relationship between pearl colors and the colors of nacre of the donor and the recipient mussels

2.2 制片蚌不同部位組織小片對(duì)珍珠顏色的影響

將珍珠層顏色不同的制片蚌組織小片, 按前、中、后不同部位分別插入育珠蚌內(nèi), 培育出的 1齡珍珠顏色(表2)。由表2可見(jiàn), 紫色制片蚌貝殼珍珠層均為紫色(圖3a), 由前往后, 紫色由淺到深, 所產(chǎn)的1齡珍珠顏色也逐漸加深(圖 3b、c)。半紫色制片蚌前部珍珠層為白色, 所產(chǎn)的1齡珍珠為白色, 中、后部珍珠層為淺紫色和紫色(圖2d), 所產(chǎn)的 1齡珍珠均為紫色系, 后部小片所產(chǎn)的珍珠顏色深于中部小片(圖 3e、f)。這說(shuō)明珍珠紫色深淺與制片蚌制片區(qū)珍珠層紫色深淺呈正相關(guān)。

黃色制片蚌珍珠層偏黃, 由前往后, 黃色由淺到深(圖3g), 所產(chǎn)的1齡珍珠顏色也逐漸加深(圖3h、i)。半黃色制片蚌前部珍珠層為白色, 所產(chǎn)的1齡珍珠為白色, 中部珍珠層為灰白色(圖3j), 所產(chǎn)的1齡珍珠有58.9%呈淺黃色, 后部珍珠層為淺黃色, 所產(chǎn)的 1齡珍珠均為黃色系,其中深黃色珍珠比例為23.7%(圖3k、l)。白色制片蚌前、中部珍珠層為白色, 所產(chǎn)的1齡珍珠均為白色, 后部珍珠層為灰白色(圖 3m), 所產(chǎn)的 1齡珍珠有 54.5%呈淺黃色(圖3n、o)。這說(shuō)明珍珠黃色深淺與制片蚌制片區(qū)珍珠層黃色深淺呈正相關(guān)。

3 討論

國(guó)內(nèi)外對(duì)三角帆蚌無(wú)核珍珠顏色成因的研究鮮見(jiàn)報(bào)道, 意見(jiàn)尚不一致。龔惠卿等[7]認(rèn)為制片蚌殼色對(duì)珍珠色澤起主導(dǎo)作用。江蘇省蘇州地區(qū)水產(chǎn)研究所[6]利用珍珠層帶色的三角帆蚌為制片蚌, 成功獲得各種彩色珍珠, 認(rèn)為彩色珍珠的育成, 在于組織小片的性能, 而與育珠蚌無(wú)關(guān)。也有人認(rèn)為珍珠顏色與光照、水域中金屬元素種類(lèi)及含量、養(yǎng)殖水域底質(zhì)土壤中的某些物質(zhì)等環(huán)境因素有關(guān)[9]。本研究在相同的養(yǎng)殖環(huán)境下開(kāi)展育珠試驗(yàn), 因此造成珍珠顏色差異的主要原因可以排除環(huán)境因素影響。通過(guò)對(duì)非紫色蚌和紫色蚌進(jìn)行 2×2完全雙列不分部位隨機(jī)插片,培育1年和2年后分別取樣觀察, 發(fā)現(xiàn)紫色制片蚌的組織小片無(wú)論插入紫色育珠蚌或非紫色育珠蚌, 所產(chǎn)的珍珠全部為紫色系, 紫色深淺不一, 非紫色制片蚌的組織小片無(wú)論插入紫色育珠蚌或非紫色育珠蚌, 所產(chǎn)的珍珠有白色系和黃色系, 黃色深淺不一, 認(rèn)為珍珠顏色與制片蚌邊緣膜組織小片相關(guān), 而與育珠蚌無(wú)相關(guān)性。

表1 制片蚌和育珠蚌不同珍珠層顏色對(duì)1齡和2齡珍珠顏色的影響突出顯示部分加注英文Tab.1 The effects of different colors of nacre of donor and recipient mussels on the colors of 1-to-2-year-old pearl

表2 不同類(lèi)型制片蚌不同部位珍珠層顏色對(duì)1齡珍珠顏色的影響Tab.2 The effects of nacre colors of donor mussels from the different parts and different species on the colors of 1-year-old pearl

圖3 珍珠顏色與不同類(lèi)型制片蚌及不同部位貝殼珍珠層顏色的關(guān)系Fig.3 The relationship between pearl colors and the nacre colors of different species and different parts of the donor mussels

2011年3月的試驗(yàn)進(jìn)一步表明珍珠顏色深淺與制片蚌對(duì)應(yīng)的制片區(qū)珍珠層顏色深淺呈正相關(guān), 貝殼珍珠層顏色從前到后是漸變的, 而培育出珍珠的顏色深淺也對(duì)應(yīng)出現(xiàn)漸變。因此, 本研究認(rèn)為三角帆蚌外套膜無(wú)核珍珠顏色與制片蚌對(duì)應(yīng)的制片區(qū)珍珠層顏色高度相關(guān)。已有海水有核珍珠的試驗(yàn)證明, 提供組織小片制片貝的貝殼珍珠層顏色決定了珍珠的顏色[10,11]。如 Taylor將銀白色珍珠層的大珠母貝(Pinctada maxima)作為制片貝, 所產(chǎn)的珍珠主要為銀白色珍珠, 黃色珍珠層制片貝主要產(chǎn)生低值的奶黃色珍珠, 僅有少數(shù)金色珍珠層制片貝產(chǎn)生高價(jià)值的金色珍珠[12]。McGinty,et al.[13]將珠母貝(P.margaritifera)組織小片移植入大珠母貝中, 產(chǎn)出黑珍珠, 將大珠母貝組織小片移植入珠母貝時(shí), 產(chǎn)出白色系珍珠。郝之奎[14]利用成像色度分析系統(tǒng)比較了馬氏珠母貝(P.martensii)珍珠顏色與制片貝及育珠貝珍珠層顏色的相關(guān)性, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)珍珠顏色與制片貝珍珠層顏色相關(guān)性顯著。本研究結(jié)果與上述海水有核珍珠顏色成因解釋相一致。

珍珠是由珍珠囊表皮細(xì)胞通過(guò)分泌珍珠層, 不斷累積形成的。關(guān)于珍珠囊表皮細(xì)胞的來(lái)源尚存爭(zhēng)議。一般研究認(rèn)為珍珠囊表皮細(xì)胞來(lái)自于組織小片[15—18]。如杜曉東等[16]研究了褶紋冠蚌(Cristaria plicata)珍珠囊的發(fā)育, 認(rèn)為不論是有核珍珠囊或無(wú)核珍珠囊, 囊上皮細(xì)胞都由植入的組織小片的外表皮細(xì)胞分裂增殖而來(lái)的。焦鈺等[17]研究發(fā)現(xiàn)馬氏珠母貝珍珠囊表皮細(xì)胞來(lái)自于移植組織小片的表皮細(xì)胞, 插核后 15—20d, 組織小片外表皮細(xì)胞增殖形成珍珠囊。也有研究認(rèn)為珍珠囊表皮細(xì)胞來(lái)源于育珠蚌。如石安靜等[19]研究了三角帆蚌珍珠囊形成過(guò)程, 認(rèn)為組織小片細(xì)胞先形成一層“初生珍珠囊”上皮細(xì)胞, 由于組織小片是異體細(xì)胞, 因而受到育珠蚌細(xì)胞的“識(shí)別”而被排斥, 結(jié)果初生珍珠囊上皮細(xì)胞與基部的細(xì)胞脫離,造成死亡并溶解, 其后靠育珠蚌結(jié)締組織最內(nèi)層細(xì)胞再轉(zhuǎn)化為上皮細(xì)胞, 形成一層“次生珍珠囊”上皮細(xì)胞。胡曦璇等[20]研究了背角無(wú)齒蚌(Anodonta woodiana)珍珠囊形成過(guò)程的組織學(xué)和酶組織化學(xué)的變化情況, 也認(rèn)為存在“初生珍珠囊”的形成和溶解及“次生珍珠囊”的形成, 珍珠囊表皮細(xì)胞來(lái)源于育珠蚌。本研究表明, 三角帆蚌無(wú)核珍珠顏色與制片蚌制片區(qū)珍珠層顏色相關(guān), 支持珍珠囊表皮細(xì)胞來(lái)源于組織小片的觀點(diǎn)。

顏色是評(píng)價(jià)珍珠質(zhì)量的一個(gè)重要因素。三角帆蚌無(wú)核珍珠顏色大致分為白、黃、紫等色系, 每種色系又包含很多不同深淺的顏色。一只育珠蚌一般可以生產(chǎn)30顆左右的無(wú)核珍珠, 生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)同一只育珠蚌往往同時(shí)出現(xiàn)白、黃、紫等多種色系及色度的珍珠[1]。自然養(yǎng)殖群體,三角帆蚌無(wú)核珍珠大多數(shù)呈不同深淺的黃色, 純白色和深紫色很少, 這與貝殼珍珠層呈不同深淺的黃色小蚌比例較大, 純紫、純白色貝殼珍珠層三角帆蚌比例較低相關(guān),說(shuō)明將決定珍珠顏色的制片蚌貝殼珍珠層顏色作為遺傳育種性狀很有必要。貝殼珍珠層的顏色已經(jīng)成為馬氏珠母貝[21—23]和珠母貝[24]育種的重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn), 三角帆蚌無(wú)核珍珠顏色是由提供組織小片的制片蚌珍珠層顏色所決定。因此, 可以把三角帆蚌貝殼珍珠層顏色性狀作為遺傳育種指標(biāo), 通過(guò)定向選育純紫色、純白色貝殼珍珠層三角帆蚌新品系, 即可定向培育出純紫色、純白色珍珠。

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