三倍體和二倍體長牡蠣呼吸、排泄和攝食生理研究

宋祖德，陳 群，荊圓圓，胡凡光，劉恩孚，袁廷柱，雷西娟

(1.煙臺(tái)市長島海洋經(jīng)濟(jì)促進(jìn)中心，山東 煙臺(tái) 265800；2.山東省海洋科學(xué)研究院，山東 青島 266104)

長牡蠣口味鮮美、營養(yǎng)豐富，是我國主要的貝類養(yǎng)殖品種之一，也是目前世界上產(chǎn)量最高的海水養(yǎng)殖貝類。但隨著養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，我國牡蠣養(yǎng)殖業(yè)也出現(xiàn)了一系列的嚴(yán)重問題，如由于養(yǎng)殖水體環(huán)境因子的變化、養(yǎng)殖品種單一、養(yǎng)殖布局不合理而導(dǎo)致實(shí)際養(yǎng)殖量超出環(huán)境的容納量(荊圓圓等，2019；印麗云等，2013)。因此，針對(duì)目前牡蠣養(yǎng)殖中存在的問題，引進(jìn)新品種，研究不同養(yǎng)殖條件下牡蠣生態(tài)生理學(xué)特性對(duì)提高牡蠣養(yǎng)殖效益、降低對(duì)環(huán)境的影響具有重要指導(dǎo)意義，也有助于闡明養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而評(píng)估特定海區(qū)的牡蠣養(yǎng)殖容量。

長牡蠣三倍體因其不育性具有生長速度快、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，養(yǎng)殖效益較普通牡蠣高，近年來在我國尤其是北方沿海逐漸成為主要養(yǎng)殖對(duì)象。養(yǎng)殖長牡蠣三倍體，提高能量轉(zhuǎn)化效率，降低牡蠣繁殖對(duì)環(huán)境尤其是其他生物的影響，可在一定程度上改善牡蠣養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)所面臨的問題。有關(guān)牡蠣三倍體和二倍體的生長特性、軟體部生化成分差異、溫度對(duì)代謝影響的差異、能量學(xué)差異的研究，國內(nèi)外已有報(bào)道，但尚未同時(shí)從呼吸、排泄和攝食生理方面對(duì)長牡蠣三倍體和二倍體代謝進(jìn)行研究。揭示三倍體貝類在呼吸、排泄和攝食生理方面的倍性效應(yīng)及其與二倍體的區(qū)別具有一定的理論和實(shí)踐意義，在育種、養(yǎng)殖品種的選擇、餌料的制作、投喂時(shí)間及投餌量的問題上都有很重要的參考價(jià)值。本文通過研究長牡蠣三倍體和二倍體的呼吸、排泄、攝食等生理代謝活動(dòng)的差異，為牡蠣養(yǎng)殖品種選擇、養(yǎng)殖容量評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)對(duì)提高牡蠣的養(yǎng)殖產(chǎn)量及確定牡蠣在海區(qū)中的容納量具有一定的幫助。

一、材料與方法

1.材料

實(shí)驗(yàn)用長牡蠣三倍體和二倍體均自山東乳山采集。挑選貝殼無破損、規(guī)格均勻、活力旺盛的個(gè)體，暫養(yǎng)14天，期間投喂小新月菱形藻。三倍體牡蠣平均殼長(46.14±9.44)毫米，殼寬(25.73±3.26)毫米；二倍體牡蠣平均殼長(38.12±11.77)毫米，殼寬(19.17±4.12)毫米。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用體積為6升的燒瓶。每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)為3只牡蠣；空白組3個(gè)重復(fù)，不放牡蠣，采用水浴控溫。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將長牡蠣放入燒杯后，虹吸注滿過濾海水，溢出約1/4以清除氣泡，然后用保鮮膜封口。牡蠣張開貝殼時(shí)開始計(jì)時(shí)，2小時(shí)后實(shí)驗(yàn)結(jié)束，測定海水的溶氧(DO)、氨氮(NH4--N)，測算牡蠣體積。

3.耗氧率及排氨率測定

溶氧測定采用Winkler碘量法，氨氮測定采用次溴酸鈉氧化法，牡蠣殼高、殼長用游標(biāo)卡尺測量。

4.濾水率及攝食率測定

采用靜水系統(tǒng)法，即Coughlan方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)間2小時(shí)。實(shí)驗(yàn)開始前，各實(shí)驗(yàn)組和空白組分別取1升海水，用玻璃纖維濾膜(WhatmenGF/C，孔徑1.2微米)抽濾，稱量、計(jì)算總懸浮顆粒物(TPM)和顆粒有機(jī)物(POM)濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再次各取1升海水抽濾，稱量、計(jì)算TPM和POM。取出牡蠣，測定全重、軟體部重，然后將殼、軟體部在65℃下烘干至恒重并稱重。分別計(jì)算濾水率和攝食率。

5.數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。數(shù)據(jù)使用SPSS16.0進(jìn)行ANOVA方差分析，以P＜0.05為差異顯著水平。

二、結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)中所用三倍體牡蠣、二倍體牡蠣的軟體濕重與軟體干重呈線性關(guān)系，關(guān)系式分別為：y＝0.1153x＋0.025(R2＝0.7145)、y＝0.1508x-0.0216(R2＝0.957)，與其他貝類的生物學(xué)特征相似。

實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果顯示，所用三倍體牡蠣的殼長、殼高、殼寬、全重、濕肉重、干殼重、干肉重分別為(46.14±9.44)毫米、(74.83±8.75)毫米、(25.73±3.26)毫米、(23.71±1.74)克、(3.05±0.42)克、(11.33±1.27)克、(0.37±0.07)克；所用二倍體牡蠣的殼長、殼高、殼寬、全重、濕肉重、干殼重、干肉重分別為(38.12±11.77)毫米、(68.32±7.28)毫米、(19.17±4.12)毫米、(20.42±1.93)克、(2.58±0.29)克、(10.53±1.31)克、(0.29±0.03)克。

牡蠣的單位體重耗氧率和排氨率狀況見表1。由表1可知，三倍體牡蠣單位體重耗氧率為(0.74±0.28)毫克/(克·時(shí))，排氨率為(5.15±1.87)毫克/(克·時(shí))；二倍體牡蠣單位體重耗氧率為(2.98±0.82)毫克/(克·時(shí))，排氨率為(4.86±1.32)毫克/(克·時(shí))。三倍體牡蠣單位體重耗氧率顯著低于二倍體牡蠣(P＜0.05)，但單位體重排氨率較二倍體牡蠣高。

表1 三倍體和二倍體長牡蠣的耗氧率和排氨率 毫克/(克·時(shí))

三倍體長牡蠣單位體重濾水率為(3.16±1.17)升/(克·時(shí))，攝食率為(0.006±0.003)毫克POM/(克·時(shí))；二倍體長牡蠣單位體重濾水率為(1.79±1.04)升/(克·時(shí))，攝食率為(0.009±0.002)毫克POM/(克·時(shí))。三倍體長牡蠣單位體重濾水率較二倍體高，但攝食率較二倍體低。

三、小結(jié)與討論

1.三倍體和二倍體長牡蠣的排氨率和耗氧率

三倍體長牡蠣的耗氧率顯著低于二倍體牡蠣(P＜0.05)。一般認(rèn)為，生物代謝與生物個(gè)體的多態(tài)位點(diǎn)雜合度有關(guān)，具有較低耗氧率的個(gè)體雜合度較高(KoehnRK等，1982)。而二倍體長牡蠣雜合度比三倍體低，故二倍體長牡蠣耗氧率比三倍體高。因此，相對(duì)于二倍體長牡蠣，三倍體長牡蠣代謝不易受環(huán)境因素影響，具有較高的抗逆性。據(jù)報(bào)道，美洲牡蠣常規(guī)代謝隨雜合度增加而降低(KoehnRK等，1982)，侏儒蛤相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)相似規(guī)律(GartonDW等，1984)。

溫度也是影響生物生理活動(dòng)的重要因素。貝類呼吸和排泄隨溫度的變化一般有兩種情況：一是耗氧率和排氨率隨著溫度的升高而增加；二是耗氧率和排氨率隨溫度升高到達(dá)某一峰值后，溫度的進(jìn)一步升高會(huì)抑制呼吸和排泄。規(guī)格對(duì)排氨率和耗氧率具有較明顯的影響(周一兵等，2006)；小規(guī)格牡蠣的耗氧率和排氨率比大規(guī)格的牡蠣高，這與水生生物不同生長階段的內(nèi)臟占比有關(guān)。腎臟、肝臟等直接維持生命的組織和臟器，新陳代謝水平高于肌肉、脂肪等非直接維持生命的組織。一般情況下，生物體內(nèi)直接維持生命的組織和臟器占比隨生長而降低，而肌肉和脂肪等非直接維持生命的組織積累增多，從而導(dǎo)致貝類生長而單位軟體部干重的耗氧率和排泄率降低。

參考長牡蠣的呼吸和排泄等生理學(xué)數(shù)據(jù)，根據(jù)某養(yǎng)殖區(qū)的牡蠣養(yǎng)殖數(shù)量，可以估算該區(qū)域長牡蠣生產(chǎn)周期的氧氣消耗量和氮排出總量。溶氧影響著養(yǎng)殖環(huán)境的穩(wěn)定和持續(xù)利用，氮是養(yǎng)殖區(qū)浮游植物生長的必要營養(yǎng)要素，因此，掌握和控制氧、氮含量從而調(diào)整長牡蠣養(yǎng)殖規(guī)模和密度，是降低養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境影響的重要途徑，有利于合理利用海域生產(chǎn)力和空間資源。

2.三倍體和二倍體長牡蠣的濾水率和攝食率

三倍體長牡蠣單位體重濾水率較二倍體高，但攝食率較二倍體低。除倍性對(duì)牡蠣濾水率和攝食率產(chǎn)生影響外，鹽度、溫度、pH對(duì)其均產(chǎn)生影響(栗志民等，2011；杜美榮等，2009；黃洋等，2014)。溫度對(duì)濾食性貝類的濾水率有顯著影響。在一定范圍內(nèi)，貝類濾水率隨溫度升高而增大，達(dá)到最大值后隨溫度升高而下降。鹽度也是影響貝類生理代謝的重要因素。貝類適應(yīng)環(huán)境鹽度變化主要是依靠調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透壓，由此導(dǎo)致其與外界水交換的改變，從而引起濾水率變化。研究表明，當(dāng)環(huán)境中鹽度過高、超過貝類自身滲透壓調(diào)節(jié)能力時(shí)，貝類的濾水和攝食活動(dòng)減弱。

三倍體的耗氧率較二倍體高，排氨率較二倍體稍低，但濾水率和攝食率較二倍體牡蠣高，表明倍性是牡蠣的呼吸、排泄和攝食生理的重要影響因素之一。