花鱸早期發(fā)育過程的異速生長模式研究?

王曉龍， 溫海深??， 張美昭， 李吉方， 方 秀， 張凱強， 劉 陽， 田 源， 常志成， 汪 晴

(1.海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室(中國海洋大學), 山東 青島 266003； 2.福建閩威實業(yè)股份有限公司 花鱸育種重點實驗室， 福建 福鼎 355200)

異速生長(Allometric growth)最早是由生物學家Huxley[1]等在研究招潮蟹(Ucapugnax)的鉗大小隨蟹身體變化時提出的。Osse[2]等于1997年提出在魚類早期發(fā)育過程中，身體各部分功能器官生理結構發(fā)生劇烈變化，且各部分生長速度不同步。大部分硬骨魚類具有極其復雜的早期發(fā)育和器官分化過程，包括了身體形態(tài)、行為方式、機體新陳代謝等方面的變化[3]，機體所發(fā)生的各種變化是適應外界惡劣生存環(huán)境的結果，在仔魚的早期發(fā)育過程中，與游泳、攝食、呼吸相關的器官通常會快速生長以保證基本的生存所需[4]。目前，國內(nèi)外許多研究者對不同魚類的異速生長模式進行了研究報道，如施氏鱘(Acipenserschrenckii)、西伯利亞鱘(Acipenserbaeri)、鮸魚(Miichthysmiiuy)、鳡(Elopichthysbambusa)、條石鯛(Oplegnathusfasciatus) 等[5-10]，但有關花鱸(Lateolabraxmaculatus)仔魚的相關研究尚未見報道。

花鱸隸屬于鱸形目(Perciformes)鮨科(Serranidae)花鱸屬(Lateolabrax)[11]，其主要分布在中國、朝鮮及日本沿海，是一種廣溫、廣鹽的淺海內(nèi)灣兇猛肉食性魚類，作為我國重要的經(jīng)濟魚類之一，隨著近年養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大及苗種的規(guī)?；a(chǎn)迅速發(fā)展，苗種培育過程中面臨著愈多問題[12]。目前國內(nèi)外有關花鱸受精卵孵化、胚胎發(fā)育、饑餓不可逆點、耐鹽性、饑餓及補償生長等方面已有研究報道[13-15]，而有關花鱸早期發(fā)育階段異速生長模式的研究仍未見報道。本實驗通過對花鱸早期階段異速生長模式的研究，了解器官發(fā)育的優(yōu)先性，掌握各器官在不同發(fā)育階段所起的作用，揭示其在早期生長階段某些特定行為產(chǎn)生的原因，具有重要的生態(tài)學意義，同時為花鱸規(guī)?；绶N繁育及養(yǎng)殖提供相應的科學依據(jù)和基礎理論指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗中所用花鱸仔、稚魚為北方花鱸親魚群體經(jīng)人工催產(chǎn)、孵化所得。實驗在東營市利津縣雙瀛水產(chǎn)苗種有限責任公司繁育車間內(nèi)進行。魚苗孵出后培養(yǎng)在5 m×5 m×1 m的水泥池中，培育條件為水溫(22±1)℃，海水鹽度為30±2，不間斷微充氣。培育前期不注水、后期每日注入定量的新鮮海水，水量達到一定程度后再進行循環(huán)，4～20日齡投喂強化后的褶皺臂尾輪蟲，投喂密度為10個/mL；16～35日齡投喂鹵蟲無節(jié)幼體，投喂密度為5個/mL；30日齡開始投喂配合飼料。

1.2 實驗方法

通過光學顯微鏡和體視鏡進行拍照，觀察花鱸仔、稚魚早期形態(tài)發(fā)育。依據(jù)殷名稱的方法[16]劃分仔稚魚早期形態(tài)的發(fā)育階段，即從破膜的初孵仔魚至卵黃囊完全被吸收、開始出現(xiàn)鱗片，視為仔魚期；從鱗片開始出現(xiàn)到全身鋪滿，視為稚魚期。實驗期間，設置3個平行組，從初孵仔魚(0日齡)起每日從各平行組中隨機取10尾，使用MS-222進行麻醉，再使用解剖鏡觀察仔稚魚各器官形態(tài)的變化，確定各鰭條和鰭棘的發(fā)生時間，使用體視鏡連接計算機上圖像處理軟件TSview7和利用游標卡尺測定其全長(Total length，LT)、體長(Body length，LB)、頭長(Head length，LH)、眼徑(Eye orbit diameter，DE)、體高(Body depth，DB)、吻長(Snout length，LS)、尾鰭長(Caudal fin length，LC)(見圖1)。

(LT：全長，LB：體長，LC：尾鰭長，DB：體高，LS：吻長，DE：眼徑長，LH：頭長。LT：Total length,LB：Body length,LC：Caudal fin length,DB：Body depth,LS：Snout length,DE：Eye depth,LH：Head length.)

圖1 花鱸仔、稚魚測量指標示意圖
Fig.1 Illustration of measurements ofLateolabraxmaculatus

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 19.0軟件分析全長與日齡的關系，選定自由度值(R2)最大的函數(shù)關系式作為最佳曲線模式。異速生長模型以冪函數(shù)方程表示，即異速生長方程為y=axb形式。式中y為其他器官長度；x為全長；a為y軸截距；b為異速生長指數(shù)；當b<1時為慢速增長，即器官的生長速度慢于全長；當b=1時為等速生長，此時仔、稚魚器官的生長與全長等速增長；當b>1時為快速生長，此時器官的生長速度要快于全長增長。生長模型中若存在不同生長階段，則以拐點分開，兩個不同的生長階段采用不同的方程表達：y=a1xb1，y=a2xb2。式中，a1、a2為y軸截距；b1，b2為不同階段的異速生長指數(shù)，通過協(xié)方差分析比較回歸系數(shù)差異顯著性，檢測2個b值是否有顯著性差異。用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對模型進行線性回歸參數(shù)擬合，并配合使用OriginPri8.0進行分段回歸模型擬合，以決定系數(shù)R2最大和殘差平方和最小作為曲線擬合標準，求得拐點值，使用SPSS19.0統(tǒng)計軟件對參數(shù)進行顯著性檢驗，p<0.05表示具有顯著性差異，指標的測量數(shù)值用平均數(shù)±標準差表示。

2 結果

2.1 全長與日齡的函數(shù)關系

花鱸早期發(fā)育階段仔、稚魚全長與日齡的相關關系符合三次函數(shù)曲線方程：LT=0.000D3-0.013D2+0.347D+3.258，R2=0.984，D為日齡，擬合效果較好(見圖2)?；|初孵仔魚全長為(3.63±0.11)mm，33日齡時全長達到(13.95±0.48)mm，平均生長速率為0.313 mm/d。

圖2 花鱸日齡與全長的擬合曲線Fig.2 Fit curves between total length and days

2.2 花鱸仔、稚魚各器官的異速生長

2.2.1 花鱸身體部分的異速生長 頭長(見圖3a)的生長拐點出現(xiàn)在15日齡[TL:(6.88±0.15)mm]，異速生長指數(shù)為1.718(p<0.05)，生長速率快于全長，表現(xiàn)為快速生長；15～33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)，異速生長指數(shù)為0.645(p<0.05)，表現(xiàn)為慢速生長。

體高(見圖3b)的生長拐點出現(xiàn)在25日齡(TL:(9.71±0.18)mm)，異速生長指數(shù)為2.000(p<0.05)，生長速率快于全長，表現(xiàn)為快速生長；25～33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)，異速生長指數(shù)為1.097(p>0.05)，表現(xiàn)為等速生長。

體長(見圖3c)從初孵仔魚((3.63±0.11)mm)到33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)呈現(xiàn)出異速生長狀態(tài)，異速生長指數(shù)為0.837(p<0.05)，生長速率慢于全長生長速率，表現(xiàn)為慢速生長，數(shù)據(jù)表明在前33日齡中沒有出現(xiàn)生長拐點。

2.2.2 花鱸頭部器官的異速生長 眼徑(見圖3d)從初孵仔魚((3.63±0.11)mm)到33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)呈現(xiàn)出等速生長狀態(tài)，生長指數(shù)為0.991(p<0.05)，數(shù)據(jù)顯示在前33日齡中沒有出現(xiàn)生長拐點。

吻長(見圖3e)的生長拐點出現(xiàn)在23日齡(TL:(8.82±0.37)mm)，異速生長指數(shù)為2.183(p<0.05)，生長速率快于全長，表現(xiàn)為快速生長；23～33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)，異速生長指數(shù)為0.881(p<0.05)，表現(xiàn)為慢速生長。

2.2.3 花鱸游泳器官的異速生長 尾鰭長(見圖3f)的生長拐點出現(xiàn)在18日齡(TL:(7.45±0.22)mm)，異速生長指數(shù)為4.033(p<0.05)，生長速率快于全長，表現(xiàn)為快速生長；23～33日齡(TL:(13.95±0.48)mm)，異速生長指數(shù)為1.029(p>0.05)，表現(xiàn)為等速生長。

圖3 花鱸各功能器官與全長的異速生長關系Fig.3 Allometric growth of selected organs related to the total length of Lateolabrax maculatus

3 討論

魚類在早期發(fā)育階段，容易遭受外界環(huán)境影響，其生存能力與饑餓和捕食者密切相關，對大多數(shù)硬骨魚類而言，為增強攝食與躲避敵害的能力，會優(yōu)先發(fā)育有利于提高存活率的功能器官，呼吸、游泳、攝食、消化等功能器官在仔、稚魚期間會快速生長以適應外界的惡劣生存環(huán)境，這種重要功能器官優(yōu)先發(fā)育的發(fā)育策略是基因表達與生存環(huán)境共同作用的結果，是魚類為保證種群繁衍經(jīng)過長期自然選擇而保留下的種群生存策略。

3.1 身體各部分的異速生長

國內(nèi)外許多研究指出，在魚類的早期發(fā)育階段普遍存在頭部優(yōu)先發(fā)育的現(xiàn)象，頭部的優(yōu)先發(fā)育能夠為腦、口咽腔、鰓、眼睛等提供足夠的生長發(fā)育空間，這些器官的發(fā)育程度直接關系到仔魚呼吸、視覺、消化等系統(tǒng)的完善，在仔魚的早期生長階段具有重要作用，在施氏鱘(Acipenserschrenckii)[5]、條石鯛(Oplegnathusfasciatus)[5]、斑帶副鱸(Paralabraxmaculatofasciatus)[6]、鮸(Miichthysmiiuy)[7]、西伯利亞鱘[9](Acipenserbaeri)、許氏平鮋(Sebastesschlegelli)[18]等魚類中都已觀察到頭部優(yōu)先發(fā)育的現(xiàn)象。在本試驗中，花鱸自初孵仔魚至15日齡的生長過程中，頭長的異速生長模式一直表現(xiàn)為快速生長，與上述的研究結果相一致，說明了花鱸仔魚通過頭部的快速生長來保證頭部各功能器官(攝食、呼吸等器官)的發(fā)育與完善，對其在早期階段適應外部惡劣環(huán)境，獲得最佳生態(tài)位提供了重要保證。同時，在本實驗中，體長相對于全長一直呈現(xiàn)出慢速生長狀態(tài)，體長的慢速生長可能主要歸結于軀干部的慢速生長，在花鱸仔魚的早期發(fā)育過程中肌節(jié)、骨節(jié)的發(fā)育與完善并不占主要地位，這也使得頭部與尾部間的距離相對減少，利于仔魚的運動功能的完善，這對游泳器官處于發(fā)育初期的仔魚而言有重要意義，能幫助仔魚更好的適應生存環(huán)境。體高在25日齡前相對全長呈快速生長態(tài)勢，后期進入趨于同全長等速生長的發(fā)育階段，花鱸仔、稚魚體高的快速生長可能與消化系統(tǒng)的快速發(fā)育有關，花鱸初孵仔魚從卵黃囊的內(nèi)源性營養(yǎng)過渡到外源性營養(yǎng)階段，需要仔魚提升消化能力，以適應餌料系列的轉(zhuǎn)變，從而保證機體正常的生理功能。這與斑帶副鱸[17]、美洲鰣魚[4]等的研究相一致。消化系統(tǒng)內(nèi)各臟器的快速增大，如胃腸道的增大、鰾的充氣等，都會明顯促進體高的快速生長。

3.2 頭部器官的異速生長

為保證仔魚能夠從外界攝取充足的餌料物質(zhì)，滿足自身營養(yǎng)需求，口的快速發(fā)育直接關系到仔、稚魚攝食能力的強弱。Gisbert等[3]研究認為，初孵仔魚開口后，從內(nèi)源性營養(yǎng)到混合營養(yǎng)期再到外源性營養(yǎng)期的過渡階段，仔魚從外界攝取食物的壓力隨著內(nèi)源性卵黃囊營養(yǎng)的缺少而逐漸增大，口會持續(xù)生長，以適應不同大小的食物?？诘纳L發(fā)育主要體現(xiàn)在口寬、吻長這兩方面，本實驗中，花鱸仔魚吻長的生長拐點出現(xiàn)在23日齡，拐點后呈現(xiàn)為慢速生長，與美洲鰣魚的生長拐點相同[4]，比許氏平鮋的拐點時間(22日齡)稍微拖后[18]。在經(jīng)過一系列的餌料轉(zhuǎn)變，花鱸仔魚獲得了最適的營養(yǎng)源后，在23日齡以后吻長相對于全長變?yōu)槁偕L，這說明吻長已結束了優(yōu)先發(fā)育階段，進入次要發(fā)育階段。許多其他硬骨魚類的研究也表明，在功能器官完成優(yōu)先發(fā)育后，會進入同全長等速或慢于全長發(fā)育速度的生長階段?？梢钥闯龌|仔魚在23日齡時，口的發(fā)育已較為完善成熟，具有較強的攝食能力。視覺在魚類生長發(fā)育的早期階段具有重要作用，良好的視覺能幫助仔魚提高攝食效率、降低被捕食幾率、增加存活率，因此眼應屬于魚類最早發(fā)育完善的器官之一。在條石鯛[10]、美洲鰣魚[4]、鮸[7]、西伯利亞鱘[6]的早期發(fā)育階段中均觀察到了眼快速生長發(fā)育的現(xiàn)象，不同魚類生活習性、初始發(fā)育狀態(tài)不同，其眼快速生長階段持續(xù)的時間亦差別較大，美洲鰣魚在4日齡以前便完成了快速生長，而斑石鯛(Oplegnathuspunctatus)[19]一直持續(xù)到22日齡，而許氏平鮋從孵出后，眼徑就處于慢速生長的狀態(tài)[18]。在本實驗中，花鱸仔、稚魚眼一直處于等速生長狀態(tài)，與上述研究結果不同，這符合不同魚類眼發(fā)育存在差異性的特點，眼的等速生長說明花鱸仔稚魚視覺器官的發(fā)育程度與整體保持一致，可能是由于花鱸仔稚魚不需要在短時間內(nèi)快速完善視覺功能，同時也沒有呈現(xiàn)出類似于卵胎生的許氏平鮋仔魚的負異速生長狀態(tài)，眼的正常發(fā)育能夠保證花鱸仔稚魚的基本需求，獲取食物、躲避敵害。

3.3 游泳器官的異速生長

魚類早期發(fā)育過程中，游泳能力的完善直接關系到仔、稚魚主動攝食、躲避敵害的能力，能夠使仔、稚魚以最低的能量消耗通過有效的運動方式來達到利益的最大化，這是魚類在自然選擇過程中的適應性變化?；|的早期游泳模式為陣發(fā)性游泳并伴隨較長時間的間歇期，與游泳相關的器官主要為各魚鰭，其中尾鰭最為重要。剛孵出的花鱸仔魚只能依靠尾鰭做不規(guī)則運動，主要集中于水體的中上層，且不具備平游能力。在本實驗中花鱸仔、稚魚尾鰭的生長拐點出現(xiàn)在18日齡，18日齡前為快速生長狀態(tài)，18日齡后為等速生長狀態(tài)，尾鰭的異速生長指數(shù)遠高于其他的測定器官，說明游泳功能的完善在花鱸早期發(fā)育階段中起到了重要作用，尾部生長拐點出現(xiàn)的日齡與頭部(15日齡)相接近，這也說明了游泳功能與攝食功能間存在著較大的相關性，仔魚游泳能力的提升能提高其攝食效率，保證生長發(fā)育所需營養(yǎng)物質(zhì)與能量消耗，繼而反作用于游泳器官的發(fā)育與完善。

4 結語

通過對花鱸仔、稚魚的研究表明，與仔、稚魚運動和攝食相關的部分功能器官優(yōu)先發(fā)育，表現(xiàn)出了異速生長現(xiàn)象，不同功能器官的生長拐點不盡相同，更加體現(xiàn)了仔、稚魚對外界環(huán)境的適應性生長策略，這有利于其躲避敵害，提高攝食能力。因此，在花鱸苗種培育生產(chǎn)中，應通過對生長拐點的把握，不斷完善餌料系列，確保在短時間內(nèi)為重要功能器官的優(yōu)先發(fā)育提供營養(yǎng)保證，提升花鱸仔、稚魚的生存能力，既而提高魚苗成活率。