廉州灣紅樹蜆的繁殖生物學(xué)研究

周浩郎, 張俊杰, , 楊明柳, , 邢永澤, 吳 斌, 閻 冰

(1.廣西紅樹林研究中心廣西紅樹林保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西北海 536007; 2.廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 廣西南寧 530004)

紅樹蜆(Polymesoda erosa(Solander, 1768)), 廣泛分布于熱帶、亞熱帶沿海紅樹林生境的雙殼貝類,其軟體部蛋白含量高, 味道鮮美, 是紅樹林周邊居民日常趕海的常見漁獲種類和家常菜肴。紅樹蜆營埋棲生活, 生長快, 個(gè)體大, 耐干露, 對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng), 除了食用價(jià)值外, 還有通乳、利尿、清熱和抗病毒等藥用功效, 是值得發(fā)展養(yǎng)殖的貝類[1-3]。20世紀(jì) 90年代末在中國臺(tái)灣云林縣試養(yǎng)紅樹蜆獲得成功,現(xiàn)已發(fā)展成為臺(tái)灣云林的特色土產(chǎn), 商品名“馬蹄蛤”, 鮮貝及其深加工產(chǎn)品不僅在臺(tái)灣本地銷售, 也銷往大陸地區(qū)和出口日本。近年來, 廣東和廣西紅樹林區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了小規(guī)模的利用天然貝苗進(jìn)行的紅樹蜆養(yǎng)殖。由于采捕紅樹蜆天然苗種較為困難而且往往會(huì)破壞紅樹林根系, 開展紅樹蜆人工育苗勢(shì)在必行。然而關(guān)于紅樹蜆繁殖生物學(xué)的研究報(bào)道極少,Morton[4]研究了中國香港地區(qū)紅樹蜆的繁殖策略,Gimin等[5]研究了澳大利亞北部紅樹蜆的繁殖特性,Clemente等[6]研究了印度果阿Chorao島紅樹蜆的性腺發(fā)育和生殖周期。本實(shí)驗(yàn)采集廣西北海廉州灣紅樹蜆的周年樣品進(jìn)行性腺發(fā)育和生殖周期研究, 并通過人工授精觀察其胚胎發(fā)育過程, 以期為北部灣地區(qū)紅樹蜆的人工繁殖和資源保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

2011年8 月至2012年7月, 每月在廣西北海市廉州灣紅樹林挖掘采集紅樹蜆。潮水高于平均海平面 360cm時(shí)采樣點(diǎn)才能被海水淹沒, 在采樣點(diǎn)土壤10cm深處埋設(shè)防水溫度記錄儀(HOBO UA-002-08),設(shè)定每小時(shí)記錄溫度1次。

從每次采集的樣品中隨機(jī)抽取 20~30個(gè)個(gè)體,洗凈擦干貝殼表面后用游標(biāo)卡尺測(cè)量殼長、殼寬和殼高, 用解剖刀貼貝殼內(nèi)壁剝離閉殼肌并開殼后觀察性腺的飽滿度, 將軟體部與貝殼分開后放置于60~70℃烘箱中恒溫24 h, 用電子天平(精確度0.001g)分別稱量軟體部干質(zhì)量和貝殼干質(zhì)量, 計(jì)算肥滿度指數(shù)(軟體部干質(zhì)量/貝殼干質(zhì)量×100%)。每月固定標(biāo)本 10~15個(gè), 切取不同部位的性腺, 用 Bouin’s液固定, 石蠟包埋, 切片厚7 μm, H.E 染色, 光學(xué)顯微鏡觀察并拍照。2011年 9月底采集紅樹蜆樣品, 殼長40 mm以上的個(gè)體開殼后用肉眼和顯微鏡進(jìn)行性別判定和性腺形態(tài)觀察, 殼長50~70 mm的個(gè)體, 選取性腺飽滿、成熟度高的個(gè)體, 分別吸取精子和卵子,進(jìn)行人工授精, 光學(xué)顯微鏡觀察精卵形態(tài)、定時(shí)觀察胚胎發(fā)育過程并拍照。

每月用溫度記錄儀自帶的軟件讀取溫度記錄,統(tǒng)計(jì)計(jì)算當(dāng)月表層土溫的平均值。對(duì)照潮汐表(國家海洋信息中心編)統(tǒng)計(jì)采樣期間采樣點(diǎn)每月被海水浸淹的總時(shí)間(潮高大于 360 cm)和完全不能被海水浸淹的天數(shù)(全天潮高小于 360 cm), 計(jì)算每月紅樹蜆被海水浸淹時(shí)間的百分比。

2 結(jié)果

2.1 性別及性腺形態(tài)

紅樹蜆為雌雄異體, 322個(gè)成體紅樹蜆中雌性164個(gè)(50.93%), 雄性 156個(gè)(48.45%), 雌性同體 2個(gè)(0.62%), 雌雄比約為1∶1。從外形不能區(qū)分性別,即紅樹蜆的外形不具備性別二態(tài)性。成體性別可以通過性腺顏色來辨別, 雄性性腺淡乳黃色, 雌性性腺黑褐色(圖1)。

紅樹蜆的生殖腺位于足上方、內(nèi)臟團(tuán)兩側(cè), 屬于濾泡型, 由濾泡、生殖輸送管、生殖管3部分構(gòu)成。精子屬鞭毛型, 呈釘子狀, 全長約 55~65 μm, 其中鞭毛長約 40~50 μm; 成熟卵呈圓球形, 屬均黃卵,外被一層很厚的膠質(zhì)膜, 膠質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)與卵膜形成很明顯的分界, 卵黃直徑約80~120 μm, 膠質(zhì)膜直徑約 170~220 μm(圖2)。

圖1 紅樹蜆的性腺Fig.1 The gonads of P.erosa

2.2 性腺發(fā)育周年變化及分期

根據(jù)周年的活體和性腺組織切片觀察, 紅樹蜆的性腺發(fā)育可以分為以下5個(gè)階段。

2.2.1 增殖期

2月至3月, 濾泡出現(xiàn)并逐步增大, 濾泡壁增厚,呈不規(guī)則形狀, 性腺開始形成, 出現(xiàn)卵原細(xì)胞和精原細(xì)胞排列于濾泡內(nèi)壁(圖3a, 圖4a)。

2.2.2 生長期

4月至5月, 性腺明顯增大, 基本覆蓋整個(gè)內(nèi)臟團(tuán), 部分個(gè)體肉眼能辨雌雄。濾泡增大增多, 濾泡間空隙逐漸縮小。精子堆積于濾泡內(nèi), 卵母細(xì)胞增大,附于濾泡內(nèi)壁(圖3b, 圖4b)。

2.2.3 成熟期

5月至6月, 性腺非常飽滿, 性別在外觀顏色上區(qū)別明顯, 雌性呈黑褐色, 雄性呈淡乳黃色。濾泡更大, 濾泡間的空隙基本消失, 濾泡腔充滿成熟的生殖細(xì)胞。精子密集堆積, 占滿濾泡, 頭朝濾泡壁, 尾朝濾泡腔。卵細(xì)胞成熟, 近圓形, 大部分不再附于濾泡壁, 而是堆積在濾泡腔內(nèi)(圖3c, 圖4c)。

2.2.4 排放期

6月至11月, 持續(xù)有部分個(gè)體產(chǎn)卵排精, 性腺飽滿度降低, 顏色變淡。7月, 大部分個(gè)體集中出現(xiàn)產(chǎn)卵排精, 形成1次高峰, 11月出現(xiàn)一次小高峰。濾泡內(nèi)的精子和卵細(xì)胞顯著減少, 濾泡腔內(nèi)出現(xiàn)較大的空隙, 部分成熟的精子或卵子尚未排放, 不同濾泡中存留的精卵數(shù)量差異較大, 濾泡壁上出現(xiàn)精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞(圖3d, 圖4d)。

2.2.5 休止期

12月至翌年 1月, 大部分個(gè)體肉眼不能觀察到性腺。精子和卵子幾乎釋放殆盡, 濾泡萎縮, 間隙增大, 濾泡壁變厚, 濾泡內(nèi)仍有殘留的少量精細(xì)胞、卵子或成熟的卵母細(xì)胞(圖3e, 圖4e)。

圖3 紅樹蜆精巢組織的周年變化Fig.3 Annual testicular histological changes of P.erosa

圖4 紅樹蜆卵巢組織的周年變化Fig.4 Annual ovary histological changes of P.erosa

2.3 生殖周期與肥滿度

紅樹蜆每年一個(gè)生殖周期, 雌雄性腺發(fā)育同步,繁殖期從6月一直延續(xù)到11月。紅樹蜆的肥滿度、棲息環(huán)境溫度和受海水浸淹時(shí)間周年變化情況見圖5。2月性腺發(fā)育開始進(jìn)入增殖期, 肥滿度指數(shù)最低(1.98), 1~2月溫度為全年最低。4月進(jìn)入生長期, 5~6月進(jìn)入成熟期, 5月肥滿度指數(shù)達(dá)到最大(5.19), 3~6月溫度逐漸升高達(dá)到全年最高值。7月為繁殖高峰,肥滿度指數(shù)顯著降低, 10月為第2次繁殖高峰, 肥滿度指數(shù)明顯降低, 但降幅小于 7月。12月進(jìn)入休止期, 肥滿度指數(shù)較 11月略微上升, 然后迅速降低,溫度從11月的 23.29℃降到 12月的 15.76℃再到翌年1月的13.14℃。廉州灣屬不規(guī)則全日潮, 采樣點(diǎn)位于高潮帶, 每天被海水浸淹時(shí)間 0~7h, 海水浸淹時(shí)間占比 15.8%(2月)至 20.7%(8月), 每月有 4~8d完全不能被海水浸淹。

2.4 胚胎發(fā)育

紅樹蜆的卵為沉性卵, 在 pH 7.8, 水溫 26℃的海水中, 其胚胎發(fā)育進(jìn)程如表1和圖6所示。在0.06‰氨水處理過的卵子中加入適量精子后, 精子與卵子迅速結(jié)合, 形成受精卵, 經(jīng)約 0.3~1.47h, 出現(xiàn)第一極體, 第二極體。接著受精卵伸出極葉, 準(zhǔn)備進(jìn)行第一次卵裂。受精卵發(fā)育經(jīng)約7h后形成囊胚, 9h后進(jìn)入胚胎階段, 胚胎表面出現(xiàn)纖毛以及主鞭毛,胚胎在卵膜內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng), 不斷撞擊卵膜, 之后成為擔(dān)輪幼蟲。經(jīng)約 27~40h, 擔(dān)輪幼蟲頂部凹陷, 形成面盤,進(jìn)入D形幼蟲期。

圖5 紅樹蜆肥滿度、表層土溫和受海水浸淹時(shí)間周年變化(2011年8月~2012年7月)Fig.5 Annual variation of P.erosa Condition index, surface soil temperature, and tidal inundation from Aug 2011 to July 2012

表1 紅樹蜆胚胎發(fā)育過程Tab.1 The Embryogenesis of P.erosa

3 討論

3.1 紅樹蜆的繁殖期

廉州灣紅樹蜆的繁殖期從6月延續(xù)到11月, 較長的繁殖期與香港[4]、澳大利亞北部[5]和印度果阿Chorao島[6]紅樹蜆較一致, 也與常見的灘涂雙殼貝類文蛤[7]和青蛤[8]等相似。灘涂貝類的生活環(huán)境因子日變化較大, 特別是紅樹蜆有著半陸生的性質(zhì), 每天被海水浸淹又露空, 溫度、鹽度和溶氧等變化劇烈。較長的繁殖期可能是紅樹蜆應(yīng)對(duì)劇烈變化的環(huán)境條件, 提高繁殖成功率的一種適應(yīng)。在繁殖期內(nèi)一直有個(gè)別個(gè)體少量排放精卵, 可能與環(huán)境因子劇烈變化的刺激有關(guān)。廉州灣紅樹蜆在一個(gè)生殖周期內(nèi)有2次繁殖高峰(7月和10月), 這與香港紅樹蜆相一致, 但印度果阿Chorao島紅樹蜆僅有1次繁殖高峰,說明不同地理種群的繁殖特性存在差異, 我們的前期研究也表明廉州灣紅樹蜆與澳大利亞北部紅樹蜆在形態(tài)上存在差異[9]。

3.2 環(huán)境因子、性腺發(fā)育和肥滿度的關(guān)系

溫度和餌料是影響雙殼貝類生殖周期最重要的外因。在溫度最低的1月, 性腺處于休止期, 肥滿度次低。2月溫度開始上升, 性腺發(fā)育啟動(dòng), 進(jìn)入增殖期, 肥滿度最低。3~5月溫度快速上升, 性腺迅速發(fā)育, 經(jīng)生長期到達(dá)成熟期, 充滿整個(gè)內(nèi)臟團(tuán), 非常飽滿, 肥滿度達(dá)到最高。6月溫度達(dá)到全年最高, 性腺發(fā)育進(jìn)入排放期, 肥滿度微降。7~11月溫度維持在相對(duì)較高的水平(30.73~23.29℃), 性腺發(fā)育持續(xù)處于排放期, 肥滿度波動(dòng)但維持在相對(duì)較高的水平。12月溫度快速下降到 15.76℃, 性腺開始萎縮, 進(jìn)入休止期, 肥滿度略微上升后迅速下降。性腺發(fā)育和肥滿度隨溫度變化而變化的規(guī)律明顯, 肥滿度的變化相對(duì)滯后。

紅樹蜆為濾食性, 只有在被海水浸淹時(shí)才能攝食, 海水浸淹時(shí)間長短可以間接地反映其攝食量。1至 2月海水浸淹時(shí)間略微降低, 肥滿度降低而性腺發(fā)育啟動(dòng)。2~4月海水浸淹時(shí)間略微升高但幅度極小(占比 15.8%至 16.4%), 性腺發(fā)育迅速, 肥滿度顯著升高, 5月海水浸淹時(shí)間小幅增加, 性腺發(fā)育最快,肥滿度最大。6~12月海水浸淹時(shí)間占比在19%左右波動(dòng), 性腺持續(xù)發(fā)育并產(chǎn)卵排精直至萎縮, 肥滿度波動(dòng)。海水浸淹時(shí)間變化與性腺發(fā)育和肥滿度之間沒有明顯的規(guī)律, 暗示紅樹蜆具有較強(qiáng)的攝食能力,較短的攝食時(shí)間即能滿足發(fā)育需要。

圖6 紅樹蜆胚胎發(fā)育Fig.6 Embryogensis of P.erosa

紅樹蜆的肥滿度與性腺發(fā)育有密切的關(guān)系。性腺發(fā)育迅速的時(shí)期(3~5月)肥滿度快速增加, 精卵集中排放的時(shí)期(7月, 10月)肥滿度急劇下降。

3.3 紅樹蜆的胚胎發(fā)育特點(diǎn)

紅樹蜆的繁殖方式為非孵育型, 沉性卵, 卵被一層厚厚的膠質(zhì)膜, 卵裂及早期胚胎發(fā)育在膠質(zhì)膜內(nèi)進(jìn)行, 至擔(dān)輪幼蟲期開始以很快的速度撞擊卵膜,沖破卵膜后孵化出來, 與大洋河河蜆比較相似, 但大洋河河蜆胚胎發(fā)育至D形幼蟲階段才孵出卵膜于水中浮游[10]。

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