光照對(duì)川陜哲羅鮭受精卵孵化的影響

王成友，杜 浩，吳金明，成為為，楊煥超，張 輝，劉志剛，周 瓊，危起偉

(1.農(nóng)業(yè)部淡水生物多樣性保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；2.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)科學(xué)研究所，武漢 430207)

川陜哲羅鮭(Huchobleekerikimura)又稱為虎嘉魚(yú)、貝氏哲羅鮭、布氏哲羅鮭、四川哲羅鮭，隸屬于鮭形目(Salmoniformes)鮭科(Salmonidae)哲羅鮭屬(Hucho)，是我國(guó)特有的、局部分布的冷水性魚(yú)類。川陜哲羅鮭分布于四川省岷江上游(最初分布下限是灌縣)、大渡河上游(最初分布下限是峨邊)、陜西的太白河以及留壩的漢水上游、青海的馬柯河。川陜哲羅鮭在動(dòng)物地理學(xué)、古生態(tài)學(xué)、魚(yú)類系統(tǒng)演化與氣候變化的關(guān)系等很多方面具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值[1-3]。

自上世紀(jì)六七十年代開(kāi)始，川陜哲羅鮭資源量就開(kāi)始大幅度減少，目前絕大部分河段已見(jiàn)不到川陜哲羅鮭的蹤跡[4]。鑒于該物種的瀕危狀態(tài)，1988年國(guó)務(wù)院將其列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物；1992年11月列入I級(jí)魚(yú)類優(yōu)先保護(hù)種名錄；1998又列為瀕危物種[5]。2012年9月，陜西省太白縣興隆村村民在太白河洪水期后獲得了19尾成體，這是川陜哲羅鮭在太白河絕跡15年后的再次發(fā)現(xiàn)，更是近30多年來(lái)在全國(guó)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的規(guī)模最大的一批[6]。鮭科其他魚(yú)類早期發(fā)育有較多研究，包括太門(mén)哲羅鮭(H.taimen)[7]、多瑙哲羅鮭(H.hucho)[8]、秦嶺細(xì)鱗鮭(Brachymystaxlenoktsinlingensis)[9]，但是關(guān)于光照對(duì)鮭科魚(yú)類發(fā)育影響的研究卻鮮有報(bào)道?？紤]到鮭科魚(yú)類是以“筑巢埋卵”的方式進(jìn)行自然繁殖，因此認(rèn)為，在川陜哲羅鮭的受精卵孵化過(guò)程中，光照可能會(huì)嚴(yán)重影響到受精卵的孵化周期甚至存活。在此背景下，本研究通過(guò)設(shè)置不同光照強(qiáng)度和光照周期來(lái)闡明其對(duì)川陜哲羅鮭受精卵孵化的影響。

1 材料和方法

1.1 受精卵來(lái)源及孵化條件

研究地點(diǎn)位于長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所等單位在陜西省太白縣建立的“陜西省太白河川陜哲羅鮭救護(hù)實(shí)驗(yàn)站”。2015年5月9日，對(duì)4尾川陜哲羅鮭雌性個(gè)體實(shí)施了催產(chǎn)，共獲得受精卵約3 138粒，隨機(jī)選取了960粒卵用于本試驗(yàn)研究，并將其分成4個(gè)試驗(yàn)組，每組設(shè)置3個(gè)平行，分別放置在12個(gè)相同的孵化框內(nèi)(規(guī)格為30 cm×40 cm)，每個(gè)孵化框內(nèi)80顆卵。采用流水孵化，孵化水源為山澗水，觀察期間每天用便攜式水質(zhì)分析儀(YSI ProPlus，美國(guó)維賽儀器公司)記錄水溫和水體溶氧3次，測(cè)得孵化平均水溫9.8 ℃(9.1～11.7 ℃)、平均溶氧10.8 mg/L(9.1～11.9 mg/L)。

1.2 光照設(shè)置和胚胎存活情況觀察

設(shè)置4個(gè)孵化暗室，孵化用水的來(lái)源均來(lái)自同一孵化水槽，除光照外，其他實(shí)驗(yàn)條件均一致。在3個(gè)孵化室內(nèi)安裝白熾燈，使用照度計(jì)(ZDS-10W，上海嘉定學(xué)聯(lián)儀表廠)測(cè)量光照度，調(diào)節(jié)白熾燈的功率和位置，確保孵化框處的光照度和光照周期分別為24 h強(qiáng)光=570 lx(此照度接近多云天氣太白河上游水面光照)、12 h黑暗∶12 h強(qiáng)光=0 lx∶570 lx和24 h弱光=1.11 lx；另1個(gè)孵化室為24 h黑暗。每日觀察一次死卵數(shù)并將其挑出，對(duì)于24 h黑暗組，使用0.82 lx的柔和黃光手電筒觀察死卵數(shù)，觀察及挑出死卵時(shí)間不超過(guò)30 s。

此外，為了解受精卵死亡情況與發(fā)育階段的關(guān)系，采用體式解剖鏡(SZ2-ILST)觀察同批次產(chǎn)卵的其他受精卵形態(tài)學(xué)特征，判斷其發(fā)育時(shí)序。

1.2 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方差齊性檢驗(yàn)，再利用單因子方差分析(One-way ANOVA)來(lái)檢驗(yàn)各試驗(yàn)組間的差異顯著性，如確定數(shù)據(jù)具有方差齊次性，則利用LSD法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)，顯著性檢驗(yàn)水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 胚胎發(fā)育時(shí)序

同批次其他受精卵在本實(shí)驗(yàn)平均孵化水溫為9.8 ℃、光照度為0 lx的條件下，歷經(jīng)22.88 d孵出(表1)，其中器官形成至出膜階段歷時(shí)最長(zhǎng)15.23 d，占總時(shí)間的66.56%；其次為囊胚階段3.20 d，占13.99%；原腸階段2.02 d，占8.83%；神經(jīng)胚階段1.92 d，占8.39%；卵裂階段1.34 d，占5.86%；有效積溫最少的為受精卵階段0.54 d，僅占2.36%。

2.2 受精卵孵化率

分析不同光照度和周期水平下，川陜哲羅鮭受精卵的孵化情況。從表2可以看出，4個(gè)不同試驗(yàn)組中，川陜哲羅鮭均保持較高的孵化率。方差分析結(jié)果顯示，組間存在顯著性差異，其中，24 h黑暗組的孵化率為(63.75±3.31)%，顯著低于其他3個(gè)試驗(yàn)組；24 h弱光組的孵化率為(82.08±2.60)%，顯著高于其他3個(gè)試驗(yàn)組；12 h黑暗：12 h強(qiáng)光組和24 h強(qiáng)光組的孵化率分別為(76.25±3.73)%和(77.08±1.91)%，兩個(gè)試驗(yàn)組之間無(wú)顯著性差異。

結(jié)合胚胎發(fā)育時(shí)序(表1)和圖1可以看出，在不同發(fā)育階段，各個(gè)試驗(yàn)組的川陜哲羅鮭受精卵死亡率高度一致，死亡較高的時(shí)期主要集中在細(xì)胞期-囊胚早期和孵化期。其中，受精卵-多細(xì)胞期各組的死卵數(shù)量占總死卵數(shù)量的比例分別為10.34%(24 h全黑)、17.86%(12 h黑暗∶12 h強(qiáng)光)、3.64%(24 h強(qiáng)光)和13.95%(24 h弱光)；孵化期該值分別為43.68%(24 h黑暗)、46.43%(12 h黑暗：12 h強(qiáng)光)、69.09%(24 h強(qiáng)光)和76.74%(24 h弱光)。

表1 川陜哲羅鮭胚胎發(fā)育時(shí)序Tab.1 Development stage of H.bleekeri embryo

圖1 川陜哲羅鮭受精卵的逐日死亡數(shù)量Fig.1 The daily dead quantity of H.bleekeri eggs

2.3 受精卵孵出時(shí)間

從孵出時(shí)間來(lái)看，各試驗(yàn)組略有差異，24 h黑暗組和24 h弱光組的孵出時(shí)間早于其他2個(gè)試驗(yàn)組。各組分別歷時(shí)23.5 d(24 h黑暗)、25.5 d(12 h黑暗∶12 h強(qiáng)光)、25.5 d(24 h強(qiáng)光)和24.5 d(24 h弱光)完成整個(gè)胚胎發(fā)育過(guò)程(表2，圖2)。

表2 不同實(shí)驗(yàn)組川陜哲羅鮭孵化率和集中孵出時(shí)間Tab.2 Hatching rate and time of H.bleekeri in different experimental groups

圖2 川陜哲羅鮭逐日孵出數(shù)量Fig.2 The daily hatched quantity of H.bleekeri eggs

3 討論

魚(yú)類胚胎發(fā)育與各種環(huán)境因子都有關(guān)系，如水溫、溶氧、光照、水質(zhì)、鹽度和捕食者等[10，11]。就光照而言，不同魚(yú)類孵化要求的光照條件差異很大，多數(shù)漂流性卵需在光線充足條件下才能正常發(fā)育，如光線不足，則會(huì)出現(xiàn)胚胎發(fā)育延緩[12]；有些魚(yú)類的胚胎(如大馬哈魚(yú))需在極黑暗的底質(zhì)內(nèi)避光發(fā)育，此種類型的胚胎在持續(xù)的光照下會(huì)延緩甚至導(dǎo)致其死亡[13]。川陜哲羅鮭的生態(tài)環(huán)境特殊，特別是繁殖生態(tài)，親魚(yú)喜好將卵產(chǎn)于砂礫，孵化于沙中[14，15]，孵化率低，提高孵化率是保存這一野生瀕臨滅絕物種的關(guān)鍵。從本次實(shí)驗(yàn)來(lái)看，川陜哲羅鮭胚胎發(fā)育并非如實(shí)驗(yàn)前設(shè)想需要高度避光，其在不同光照強(qiáng)度和光照周期條件下胚胎均保持了較高的孵化率，并且弱光條件下孵化效果最好。因此，自然條件下陜哲羅鮭埋卵繁殖的策略并非為了避光，應(yīng)是為了躲避敵害捕食者。從孵化時(shí)間來(lái)看，強(qiáng)光條件下的孵化時(shí)間略長(zhǎng)于弱光和無(wú)光條件，但總體孵化時(shí)間范圍基本一致。

作為極度瀕危魚(yú)類，保留一定數(shù)量的繁殖親魚(yú)是防止物種滅絕的前提，而人工繁育技術(shù)的突破是確保該物種延續(xù)的關(guān)鍵。在目前川陜哲羅鮭人工催產(chǎn)技術(shù)已獲得突破、受精率較高的條件下，進(jìn)一步提高胚胎孵化率顯得十分重要，本實(shí)驗(yàn)表明，采用仿生態(tài)手段避光埋置孵化川陜哲羅鮭受精卵不是最佳選擇，其孵化率遠(yuǎn)低于本實(shí)驗(yàn)的四個(gè)處理組，其結(jié)果已在我們同步開(kāi)展的埋置孵化實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。在繼續(xù)努力搜尋獲得親魚(yú)的前提下，下一步亟需開(kāi)展水溫、溶氧等單因子以及組合生態(tài)因子對(duì)川陜哲羅鮭胚胎孵化效果的影響研究，從而全面掌握川陜哲羅鮭胚胎發(fā)育的生態(tài)需求，為川陜哲羅鮭的物種保護(hù)提供技術(shù)保障。

致謝：在陜西太白河實(shí)驗(yàn)基地現(xiàn)場(chǎng)觀察過(guò)程中，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所熊偉、胡超在人工催產(chǎn)時(shí)給予協(xié)助，陜西太白縣川陜哲羅鮭養(yǎng)殖基地何光勝先生在實(shí)驗(yàn)暗室搭建時(shí)給予幫助，在此一并感謝。