2種海水臂尾輪蟲品系生活史特征

張凱雷 馬慧娟 李茹夢 楊家新

摘要：應(yīng)用單個體和種群培養(yǎng)方法，研究在一定溫度（20℃）下，以濃度為0.25×106、0.5×106、1×106、2×106、4×106、8×106cells/mL的海水小球藻（Chlorellasp.）為食，比較射陽褶皺臂尾輪蟲（Brachionusplicatilis，SY）和瑪雅臂尾輪蟲（Brachionusmanjavacas，BM）的生活史特征。研究表明，SY品系和BM品系的種群增長率均保持先增長后緩慢下降的趨勢。BM品系和SY品系在初期食物濃度為4×106cells/mL時的種群增長率始終高于其他濃度處理;在后期，食物濃度為8×106cells/mL的種群增長率才最高。BM品系的種群數(shù)量與種群增長率變化趨勢一樣;而SY品系在食物濃度為8×106cells/mL時的種群數(shù)量一直高于其他濃度。2個品系輪蟲的生殖前期都隨食物濃度升高而降低。在（0.25×106、0.5×106cells/mL）時，BM品系的生殖前期比SY品系的生殖前期要長;在（4×106、8×106cells/mL）時，SY品系的生殖前期比BM品系長;在（1×106、2×106cells/mL）時，2個品系輪蟲生殖前期無顯著差異。2個品系褶皺臂尾輪蟲的子代數(shù)均隨食物濃度增大而變多，在低濃度時，SY品系子代數(shù)高于BM品系;在中高濃度時，BM品系子代數(shù)高于SY品系。2個品系輪蟲的壽命隨著食物濃度升高先增長后縮短，都在食物濃度為4×106cells/mL或8×106cells/mL時的壽命最長。

關(guān)鍵詞：褶皺臂尾輪蟲;品系;食物濃度;生殖前期;子代數(shù);壽命

中圖分類號：S963.21+4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0169-05

通信作者：楊家新，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事輪蟲繁殖生物學(xué)研究。E-mail：1063859395@qq.com。

褶皺臂尾輪蟲（Brachionusplicatilis）作為海水人工育苗的一種輪蟲，其繁殖狀況的不同都會在生產(chǎn)上帶來不同的效益。當(dāng)然，生殖前期越短，輪蟲在前期就會繁殖越快;壽命越長，維持種群高密度的時間就越長;子代數(shù)越高，密度繁殖越快。在不同食物濃度條件下，種群增長率、種群數(shù)量的變化以及生殖前期、壽命、子代數(shù)也會不同。已有研究表明，溫度和食物濃度的不同會對輪蟲生殖期產(chǎn)生影響[1-2]，品系的不同也會對萼花臂尾輪蟲的生活史產(chǎn)生影響[3]。也有研究發(fā)現(xiàn)。萼花臂尾輪蟲的姐妹種和它們的地理位置并沒有顯著差異[4]。Rehberg-Haas等也研究了不同巴芙藻對褶皺臂尾輪蟲的影響[5]。Cheng等研究了鹽度和食物濃度對圓形臂尾輪蟲種群動態(tài)的影響[6]。除了藻種，還有輪蟲品系、溫度、鹽度、光照和食物濃度等都對褶皺臂尾輪蟲生長都具有影響，由于環(huán)境因子的多樣性，褶皺臂尾輪蟲的生殖發(fā)育也會發(fā)生不同改變。

本試驗以褶皺臂尾輪蟲（SY）和瑪雅臂尾輪蟲（Brachionusplicatilis，BM）這2個品系輪蟲為研究對象，探討在不同食物濃度下2個品系輪蟲的生長狀況及生態(tài)學(xué)參數(shù)（生殖前期、壽命、子代數(shù)）的差異。為尋找2個品系輪蟲在不同生長階段最適的食物濃度范圍，確認(rèn)不同的食物濃度對輪蟲的影響及是否與品系有關(guān)，本研究對中國射陽品系和美國品系的輪蟲進(jìn)行研究比較。美國BM品系之所以能夠成為廣泛的研究對象，是因為其具有穩(wěn)定的特點(diǎn)，本研究想通過試驗來確認(rèn)中國SY品系輪蟲是否也像BM品系一樣具有穩(wěn)定的特點(diǎn)，能否成為中國本土特有的品系，并能夠成為一種廣泛的試驗對象。

1材料與方法

1.1輪蟲的來源和預(yù)培養(yǎng)

1.1.1輪蟲來源SY和BM品系都是從冷凍休眠卵中孵化而來的，SY品系休眠卵底泥是從射陽池塘中獲取，BM品系休眠卵是美國Snell教授所贈。輪蟲休眠卵采用馮大慶的人工海水進(jìn)行孵化，孵化溫度為（20±1）℃，光照度為4000lx，光∶暗（L∶D）=1∶1[7]。在實驗室中對這2個品系輪蟲進(jìn)行單個體克隆培養(yǎng)。輪蟲培養(yǎng)所需餌料由F2培養(yǎng)基培養(yǎng)：將處于指數(shù)增長期的海水小球藻離心濃縮，再加海水培養(yǎng)基配制成懸液喂養(yǎng)輪蟲。F2培養(yǎng)基（1L海水中所加的量）：1mL7.5g/100mLNaNO3、[JP3]1mL0.5g/100mLNaH2PO4·H2O、1mL3g/100mLNaSiO3·9H2O、1mL微量元素溶液、1mL維生素溶液。[JP3]其中，100mL微量元素溶液含有0.315gFeCl3·6H2O、0.436gNa2EDTA·2H2O、0.98mgCuSO4·5H2O、0.63mgNa2MoO4·2H2O、2.2mgZnSO4·7H2O、1.0mgCoCl2·6H2O、18.0mgMnCl2·4H2O。50mL維生素溶液含有0.05mg維生素B12、0.05mg維生素H、0.01g維生素B1。

1.1.2預(yù)培養(yǎng)將SY和BM品系輪蟲分別放置于6種食物濃度（0.25×106、0.5×106、1×106、2×106、4×106、8×106cells/mL）中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，所用的容器為50mL燒杯，環(huán)境溫度為（20±1）℃，光照度為4000lx，L∶D=1∶1。預(yù)培養(yǎng)期間，使輪蟲始終處于指數(shù)增長期，培養(yǎng)時間為1個星期以上。挑齡期小于4h且活力充足的幼體進(jìn)行試驗。

1.2試驗方法

1.2.1種群數(shù)量的測定采用群體累積培養(yǎng)方法：通過預(yù)培養(yǎng)獲得處于指數(shù)增長期的輪蟲，按試驗濃度將輪蟲接種到6個不同濃度的六孔板中。試驗變量為小球藻的濃度，分別為0.25×106、0.5×106、1×106、2×106、4×106、8×106cells/mL，依次記為處理1、處理2、處理3、處理4、處理5、處理6。每組設(shè)6個平行，接種密度為1ind/mL，每孔容積為5mL，各試驗條件與預(yù)培養(yǎng)條件一樣。試驗期間，每24h換1次輪蟲培養(yǎng)液，直至輪蟲種群密度開始下降，試驗結(jié)束。記錄每天的種群數(shù)量。

1.2.2生殖前期、子代數(shù)及壽命的測定采用單個體培養(yǎng)方法：通過預(yù)培養(yǎng)獲得處于指數(shù)增長期的輪蟲，按試驗濃度將輪蟲接種到6個不同濃度的24孔板中，小球藻濃度分別為0.25×106、0.5×106、1×106、2×106、4×106、8×106cells/mL，依次記為處理1、處理2、處理3、處理4、處理5、處理6。每組設(shè)12個平行，接種密度為1ind/mL，每孔容積為1mL，其他試驗條件均與預(yù)培養(yǎng)條件一樣。試驗期間，每24h換1次輪蟲培養(yǎng)液，記錄第1次產(chǎn)卵的時間，每天把新生幼體挑除，直至母體死亡，試驗結(jié)束。記錄總共所產(chǎn)的后代數(shù)及一共所經(jīng)歷的時間。

1.3種群增長指標(biāo)及測定方法

培養(yǎng)結(jié)束后，通過所得數(shù)據(jù)，可以計算出種群增長率（populationgrowthrate，r）。

[JZ]種群增長率（r）=（lnNt-lnN1）/t。

式中：t代表試驗時間，d;N1和Nt分別表示1d和td雌體的數(shù)目。

生殖前期指幼體到產(chǎn)生第1枚卵所經(jīng)歷的時間。后代數(shù)指一個輪蟲一生所產(chǎn)的后代數(shù)。壽命表示從出生到死亡所經(jīng)歷的時間，h。

1.4數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用軟件sigmaplot12.5作圖，SPSS22對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗。

2結(jié)果與分析

2.12個品系褶皺臂尾輪蟲種群動態(tài)變化

由圖1和圖2可知，2個品系褶皺臂尾輪蟲在不同濃度下，種群增長率均隨時間延長呈先快速增長后緩慢下降的趨勢。單因素方差分析表明，6d之前，BM品系處理6的種群增長率低于處理4，且顯著低于處理5的種群增長率（P<0.05，差異顯著性分析未列出，下同）;13d后，處理6的種群增長率才超過處理5。8d以前，SY品系處理6的種群增長率低于處理5，10d后，處理6的種群增長率才超過處理5。除了處理6的食物濃度下，BM和SY品系的種群增長率差異不顯著外（P>0.05），其他食物濃度下SY品系的種群增長率顯著高于SM品系。

2.22個品系褶皺臂尾輪蟲種群數(shù)量變化

圖3和圖4為2個品系輪蟲在不同濃度下的種群動態(tài)變化。在5mL容量的孔板中，2個品系輪蟲的種群變化在不同濃度下均先增長后下降。在不同食物濃度下，褶皺臂尾輪蟲所到達(dá)種群高峰所需要的時間不一樣，BM品系到達(dá)峰值所需時間隨食

物濃度的升高先減少后增加，處理4所需時間最短，只需11d。各食物濃度下，SY品系到達(dá)峰值所需時間差不多。2個品系種群增長率的最高值均出現(xiàn)在處理5。單因素方差分析表明，6～13dBM品系處理5的種群數(shù)量要顯著高于其他濃度，到14d后處理6的種群數(shù)量才超過處理5，與處理5的種群數(shù)量差異不顯著。SY品系在3～10d時，處理5的種群數(shù)量要高于其他濃度的種群數(shù)量，與處理6不顯著;11d后，處理6要顯著高于其他濃度。

2.32個品系褶皺臂尾輪蟲生活史特征的變化

由表1可知，在20℃時，BM品系的生殖前期隨食物濃度的升高呈縮短的趨勢，在5mL容量的孔板中，處理1、處理2、處理3之間沒有顯著差異，處理5和處理6之間差異顯著。SY品系的生殖前期隨食物濃度的升高呈波浪變化，總體呈縮短趨勢，2個品系都是處理1所需的生殖前期最長，BM品系在處理6所需生殖前期最短，而SY品系生殖前期最短所需濃度為處理5。BM品系的總子代數(shù)隨食物濃度的升高呈上升的趨勢，SY品系的總子代數(shù)呈先下降后上升的趨勢。2個品系分別在處理5和處理6時的總子代數(shù)最多，BM品系在0.25×106個/mL時總子代數(shù)最少，而SY品系子代數(shù)最少時所需濃度為1×106cells/mL。BM品系輪蟲的壽命隨食物濃度的升高先延長后縮短，在處理5處壽命最長;SY品系壽命不斷延長，在處理5和處理6處壽命最長。在中低濃度時（處理1、處理2、處理3和處理4），SY品系的壽命要低于BM品系，在高濃度時（處理5、處理6）SY品系的壽命要高于BM品系。

3討論與結(jié)論

3.1BM品系和SY品系種群增長率和種群數(shù)量的變化

已有多數(shù)研究顯示，食物濃度、品系和溫度等因素都對萼花臂尾輪蟲、壺狀臂尾輪蟲有顯著影響。席貽龍等對壺狀臂尾輪蟲的研究說明了高溫會對壺狀臂尾輪蟲的發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響，縮短輪蟲壽命[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，在不同食物濃度下，2種輪蟲的種群增長率均呈先快速增長后緩慢下降的趨勢，種群變化也是先增長后下降，這與耿紅等在紅臂尾輪蟲的研究所得的結(jié)果[9]一致。胡好遠(yuǎn)等對不同品系的角突臂尾輪蟲進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同品系角突臂尾輪蟲之間的生活史特征存在著顯著差異[10]。本試驗通過研究2種國內(nèi)外的輪蟲，發(fā)現(xiàn)2種輪蟲的種群增長率并沒有顯著差異，這與之前的研究有所不同。BM品系在處理6濃度處，13d后的種群增長率要大于處理5，這有可能是因為BM品系在13d前，處理5的濃度最適合BM品系生長;到了13d后，由于種群密度變大，處理6更能適合高密度BM品系的生長。而在SY品系中，10d前處理5的種群增長率要高于處理6，說明在初期高食物濃度對SY品系輪蟲產(chǎn)生了抑制作用;10d后，處理6處的種群增長率才開始慢慢超過處理5。2種品系在前期都受到高食物濃度的抑制，從2個品系種群變化可以看出，SY品系在前期高濃度處理的種群數(shù)量要高于其他濃度，BM品系在前期其他濃度處理的種群數(shù)量要低于處理5，說明了高食物濃度對BM品系的抑制要大于SY品系。姚久祥等認(rèn)為，在前期低濃度會促進(jìn)輪蟲的生長，食物濃度過高，會產(chǎn)生毒素，抑制輪蟲生長[11]，本研究所得到的結(jié)論與之基本一致。

3.2BM品系和SY品系生殖前期、總子代數(shù)和壽命的比較

BM品系的生殖前期隨食物濃度的升高而縮短，食物濃度低于處理4時，生殖前期沒有顯著差異，這與席貽龍等在壺狀臂尾輪蟲所得到的食物濃度低于1.5×106cells/mL對輪蟲的生殖前期無顯著影響的結(jié)論[8]相一致;SY品系雖然也是呈縮短的趨勢，但是變化并沒有BM品系那么大，只有處理1與處理5的生殖前期存在顯著差異，其他濃度并無顯著差異。

SY的子代數(shù)隨濃度的升高呈上升的趨勢;BM的總子代數(shù)隨濃度的升高先上升后下降，在處理5處達(dá)到了最多，這說明BM的最適生長濃度有可能在處理5處，SY品系要比BM品系更能適應(yīng)高濃度。

2個品系在處理5處的壽命要顯著長于低濃度，SY在處理6處與處理5處壽命相比基本保持不變，BM品系相比明顯下降，表明BM品系在處理5處的生長發(fā)育要更好，更適合BM生長。董麗麗等對3個品系的萼花臂尾輪蟲進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)平均壽命隨食物濃度升高先增加后減小，在3×106cells/mL處，平均壽命最大[12]，與本研究BM品系褶皺臂尾輪蟲所得到的結(jié)論相一致。但與SY品系的結(jié)論有所差別，有可能由于不同地理差異所產(chǎn)生不同的影響。BM品系和SY品系在生活史特征上有諸多異同，說明地理位置對褶皺臂尾輪蟲的生活史有一定影響，這與呂林蘭等所得到的不同品系萼花臂尾輪蟲的發(fā)育和種群增長存在顯著差異[13]相一致。

BM品系在處理6處的生殖前期和壽命要比處理5處短，子代數(shù)要少于處理5;SY品系在處理6處的生殖前期要比處理5長，BM品系種群數(shù)量最高值出現(xiàn)在處理5。綜合本研究可知，在20℃下，國內(nèi)SY品系要比美國BM品系對高濃度海水小球藻的耐受性強(qiáng)，在低于處理5的食物濃度下，BM品系適合大規(guī)模培養(yǎng)，高于處理5濃度時，SY品系更適合大規(guī)模培養(yǎng)。本研究只對海水小球藻不同濃度進(jìn)行了試驗，李磊等研究了不同的微藻對褶皺臂尾輪蟲的影響，認(rèn)為輪蟲的攝食率與餌料類型有關(guān)[14]。有人認(rèn)為，輪蟲依靠纖毛濾食，所以食物細(xì)胞的大小和密度影響輪蟲的攝食情況[15]。也有研究說明，由于藻類細(xì)胞大小不一，通過幾種藻類的換用能夠更好地促進(jìn)輪蟲的生長[16]。輪蟲食物濃度低，繁殖率降低，壽命縮短，這與Yoshinaga等得到的結(jié)論[17]相一致。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛雅麗，席貽龍，陳芳，等.食物濃度和品系對萼花臂尾輪蟲生殖期歷時和混交雌體形成的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（8）：3-9.

[2]Pérez-legaspiIA，Rico-martínezR.Effectoftemperatureandfoodconcentrationintwospeciesoflittoralrotifers[J].Hydrobiologia，1998，387/388：341-348.

[3]馮?？耍O龍.三個地理品系萼花臂尾輪蟲生活史特征的比較[J].動物學(xué)雜志，2004，39（1）：12-15.

[4]XiangX，XiY，WenX，etal.PatternsandprocessesinthegeneticdifferentiationoftheBrachionuscalycifloruscomplex，apassivelydispersingfreshwaterzooplankton[J].MolecularPhylogeneticsandEvolution，2011，59（2）：386-398.

[5]Rehberg-HaasS，MeyerS，LippemeierS，etal.AcomparisonamongdifferentPavlovasp.productsforcultivationofBrachionusplicatilis[J].Aquaculture，2015，435：424-430.

[6]ChengSH，KaS，KumarR，etal.Effectsofsalinity，foodlevel，andthepresenceofmicrocrustaceanzooplanktersonthepopulationdynamicsofrotiferBrachionusrotundiformis[J].Hydrobiologia，2011，666（1）：289-299.

[7]馮大慶.人工海水的簡易制法[J].生物學(xué)通報，1986（10）：37-39.[HJ2.14mm]

[8]席貽龍，黃祥飛.溫度對壺狀臂尾輪蟲實驗種群動態(tài)的影響[J].海洋與湖沼，2000，31（1）：23-28.

[9]耿紅，席貽龍，胡好遠(yuǎn).食物種類和濃度對紅臂尾輪蟲種群增長、個體大小及卵大小的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（5）：753-756.

[10]胡好遠(yuǎn)，席貽龍，耿紅.三個品系角突臂尾輪蟲生長和發(fā)育的比較研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（4）：565-568.

[11]姚久祥，彭敏.藻類食物對輪蟲群體增殖的影響[J].廣西水產(chǎn)科技，2001（4）：21-25.

[12]董麗麗，席貽龍，劉桂云，等.溫度和食物濃度對三品系萼花臂尾輪蟲實驗種群動態(tài)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2004，15（11）：2165-2169.

[13]呂林蘭，董學(xué)興，董斯明，等.兩品系萼花臂尾輪蟲的生活史特征和受精率研究[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報，2012，27（5）：401-410.

[14]李磊，朱小明，吳洪喜.營養(yǎng)強(qiáng)化時褶皺臂尾輪蟲對餌料微藻的攝食[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011（9）：2019-2025.

[15]RothhauptKO.Differencesinparticlesize-dependentfeedingefficienciesofcloselyrelatedrotiferspecies[J].LimnologyandOceanography，1990，35（1）：16-23.

[16]ViayehRM，MohammadiH，ShafieiAB.PopulationgrowthofsixIranianBrachionusrotiferstrainsinresponsetosalinityandfoodtype[J].InternationaleRevuederGesamtenHydrobiologieundHydrographie，2010，95（6）：461-470.

[17]YoshinagaT，HagiwaraA，TsukamotoK.Lifehistoryresponseandage-specifictolerancetostarvationinBrachionusplicatilisofMuller（Rotifera）[J].JExpMarBiolEcol，2003，287（2）：261-271.