張　鵬　王鐵桿　鐘晨輝　嚴(yán)興洪　張立寧　劉　穎

(1. 浙江省海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所, 溫州 325005; 2. 浙江省近岸水域生物資源開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 溫州 325005;3. 福建省水產(chǎn)研究所, 廈門 361013; 4. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院, 上海 201306)

銅藻[Sargassum horneri (Turn.) Ag.]隸屬于褐藻門(Phaeophyta), 墨角藻目(Fucales), 馬尾藻科(Sargassaceae Kuetzing), 馬尾藻屬(Sargassum)[1,2]。銅藻是北太平洋西部特有的暖溫帶性海藻, 不連續(xù)分布在我國(guó)沿海地區(qū), 在浙江南麂島存在大量的銅藻海藻場(chǎng), 俗稱為“丁香屋”, 因富含有益的生源要素而廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥、食品、飼料和有機(jī)肥料方面[3]。由于銅藻成體植株高大, 枝葉繁茂, 多生長(zhǎng)在潮下帶淺海巖礁上, 成片漂浮水面, 堪稱“海中森林”, 為棲息在海藻場(chǎng)內(nèi)的多種門類的海洋生物提供天然的避敵、索餌、產(chǎn)卵的場(chǎng)所。其次, 銅藻作為營(yíng)造海藻場(chǎng)生境結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵藻種, 以其生長(zhǎng)快速和生物量巨大獲得了海洋生態(tài)學(xué)家的關(guān)注與興趣,被列為重建海底藻場(chǎng)和修復(fù)近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要工具海藻之一[4—6]。

近年來, 由于陸源污染加劇了近海環(huán)境污染、銅藻自然繁衍場(chǎng)的海水養(yǎng)殖業(yè)和濱海旅游業(yè)的過度開發(fā), 致使浙江省南麂島的野生銅藻自然資源量日趨減少, 天然銅藻場(chǎng)萎縮嚴(yán)重[7]; 另一方面, “漂浮銅藻”近年來在我國(guó)沿海的部分海域呈暴發(fā)性增長(zhǎng)的趨勢(shì), 對(duì)海上交通、海水養(yǎng)殖和生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[8]。為了保護(hù)好南麂島野生銅藻資源、實(shí)施退化藻場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù), 同時(shí)也為了有效應(yīng)對(duì)“漂浮銅藻”帶來的危害, 了解環(huán)境因素與銅藻生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系, 開展銅藻繁殖生物學(xué)和苗種繁育等相關(guān)研究工作具有十分重要的意義。因此, 本研究以浙江省南麂島自然采集的野生銅藻作為親本, 結(jié)合銅藻繁殖生物學(xué)及海區(qū)養(yǎng)殖技術(shù)的研究和報(bào)道[9—12],研究了其生殖周期、受精卵發(fā)育模式, 并揭示了銅藻幼體早期發(fā)育與環(huán)境因子的關(guān)系等, 具有實(shí)際生產(chǎn)意義, 同時(shí)也為今后的銅藻增養(yǎng)殖、藻場(chǎng)生態(tài)修復(fù)、“漂浮銅藻”防治等提供了一定的參考。

1　材料與方法

1.1　育苗設(shè)施設(shè)備

育苗室內(nèi)配備5個(gè)水泥池, 規(guī)格均為6 m×4 m×1.2 m (長(zhǎng)×寬×深), 其中1個(gè)作為孢子收集池, 4個(gè)作為幼孢子體培育池。育苗室室溫可控, 通風(fēng)順暢,安裝可調(diào)式布簾, 調(diào)節(jié)光照強(qiáng)和光照時(shí)間。配置用來收集銅藻受精卵的80目和200目網(wǎng)袋數(shù)個(gè)及用于清洗、播撒受精卵的塑料方桶、量筒、噴壺等釆苗器具。所用海水需經(jīng)過暗沉淀和沙濾處理。

1.2　種藻挑選與保育促熟

2012年4月采自浙江省南麂島馬祖岙的野生銅藻成體(圖1)作為種藻(27°28′N, 121°03′E), 藻體規(guī)格： 株高(123.43±31.89) cm, 濕重(498.45±38.80) g,一級(jí)分支數(shù)為(115.88±16.98)個(gè), 二級(jí)分支數(shù)(18±4.73)個(gè), 雌雄比例控制在10∶1。采用黑暗沉淀的自然海水沖洗掉種藻表面的附著物后放置于水泥池內(nèi)培養(yǎng), 水深控制在1—1.5m, 鹽度24—28, 水溫15—20℃。每天施肥N濃度控制在10 mg/L, P濃度控制在1 mg/L, 促使藻體的成熟, 隔天更換全部海水并及時(shí)清理脫落的殘枝和污物。每天按時(shí)鏡檢成藻的雌雄生殖托發(fā)育情況, 當(dāng)生殖托開始有大量黏液分泌, 且雌托有明顯的卵掛出時(shí), 應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備受精卵的收集。

1.3　受精卵收集方法

圖 1　銅藻成體Fig. 1　The Sargassum horneri (×10 cm)

觀察銅藻雌托掛卵發(fā)育情況, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)大部分卵已經(jīng)受精且細(xì)胞開始分裂時(shí), 進(jìn)行銅藻受精卵的收集工作, 具體為： 分別將80目和200目網(wǎng)袋套在育苗池排水口上, 排放育苗池內(nèi)的海水, 進(jìn)行受精卵的收集, 同時(shí)用潛水泵(750 W)反復(fù)沖洗種藻, 加快受精卵從生殖托上脫落、放散。并不斷擠壓網(wǎng)袋, 排出內(nèi)部的氣體, 加速小顆粒物質(zhì)透過網(wǎng)袋。

當(dāng)水中受精卵數(shù)量很少時(shí), 應(yīng)當(dāng)停止受精卵的收集, 取下網(wǎng)袋, 用海水將80目網(wǎng)袋中的受精卵沖洗至200目網(wǎng)袋中, 然后將200目網(wǎng)袋中的受精卵轉(zhuǎn)移至50 L塑料方桶, 不斷加水?dāng)嚢?、沉? 并倒掉方桶上層懸浮液, 反復(fù)多次至上清液澄清為止。收集方桶下層銅藻受精卵, 轉(zhuǎn)移至1000 mL玻璃量筒,沉淀2h定容, 以估算銅藻受精卵收集數(shù)量。銅藻受精卵放散量(C)的測(cè)算按如下公式計(jì)算：

式(1)中, e為收集到的受精卵數(shù), m為種藻的濕重。

1.4　受精卵發(fā)育觀察及溫度、鹽度試驗(yàn)

在進(jìn)行受精卵收集時(shí), 應(yīng)當(dāng)對(duì)其發(fā)育情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察、拍照、記錄, 以了解胚胎發(fā)育情況, 以此作為受精卵收集、噴灑、移植的依據(jù)。

在1 L的燒杯中, 對(duì)銅藻胚胎發(fā)育進(jìn)行鹽度、溫度試驗(yàn), 溫度設(shè)10、15、20、25和30℃等5組, 鹽度組分10、20、30、40和50等5組; 觀察各梯度下受精卵的成活率(試驗(yàn)密度為8—10個(gè)/cm2), 試驗(yàn)周期48h。試驗(yàn)所用海水經(jīng)過暗沉淀和二級(jí)沙濾處理,經(jīng)煮沸冷卻后使用。使用的培養(yǎng)基為PESⅠ[13]。銅藻受精卵成活率(Rs1)按如下公式計(jì)算：

式(2)中, d0為試驗(yàn)開始時(shí)的受精卵數(shù), d1為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)已生成假根的銅藻幼孢子體個(gè)數(shù)。

1.5　幼孢子體培育

將量筒中測(cè)量好的銅藻受精卵依照培養(yǎng)密度要求倒入噴壺, 均勻噴灑至育苗池預(yù)先鋪設(shè)好的附著基上, 進(jìn)行幼孢子體的培育。培育海水中加入N肥10 mg/L, P肥1 mg/L。培養(yǎng)密度控制在8—10個(gè)/cm2。

幼孢子體培育前期由于附著牢度不強(qiáng), 應(yīng)當(dāng)盡量減少換水頻度和水流強(qiáng)度, 以促進(jìn)銅藻幼孢子體的附著。待兩葉片期后, 銅藻幼孢子體附著逐漸牢固, 加大換水力度, 并根據(jù)育苗池中雜藻的生長(zhǎng)情況,及時(shí)用水泵沖洗, 減少雜藻對(duì)幼孢子體生長(zhǎng)的影響。觀察、測(cè)量和記錄幼孢子體生長(zhǎng)、附著等情況。

1.6　幼孢子體培育的環(huán)境因子試驗(yàn)

將銅藻受精卵接種至蓋玻片(24 mm×24 mm)上, 培養(yǎng)3d, 剔除死卵及多余的孢子, 密度控制在15個(gè)/cm2, 且保持均勻, 將蓋玻片轉(zhuǎn)移至500 mL的燒杯中, 進(jìn)行環(huán)境因子試驗(yàn), 此時(shí)銅藻幼孢子體規(guī)格為(198.34±4.45) μm。環(huán)境因子試驗(yàn)梯度按如下設(shè)定, 溫度設(shè)10、15、20、25和30℃等5組, 鹽度組設(shè)10、20、30、40和50等5組, 光照強(qiáng)度設(shè)500、1500、2500、3500、4500、5500、6500和7500 lx等8組, 光照周期設(shè)0L∶24D、6L∶18D、12L∶12D、18L∶6D、24L∶0D (L∶D, 明期∶ 暗期)等5種, 培養(yǎng)密度試驗(yàn)設(shè)1、5、10、20、30和40棵/cm2等6組。除生態(tài)因子測(cè)試試驗(yàn)外, 其他試驗(yàn)的培養(yǎng)條件為(20±1)℃, 3500—4500 lx, 12L∶12D, 鹽度27—30,PESⅠ培養(yǎng)液。每個(gè)試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)重復(fù)組, 試驗(yàn)周期為15d。所有試驗(yàn)每3天更換1次培養(yǎng)液, 同時(shí)記錄孢子體生長(zhǎng)發(fā)育情況。按如下公式計(jì)算幼孢子體的存活率(Rs2)和相對(duì)生長(zhǎng)率(RGR)[14]：

式(3)中, d2為實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的銅藻幼孢子數(shù), d3為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的幼孢子個(gè)數(shù)。式(4)中, L0為銅藻幼孢子體初始長(zhǎng)度; Lt為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)銅藻幼孢子體長(zhǎng)度;t為試驗(yàn)周期。

1.7　幼孢子體附著基質(zhì)選擇

為適應(yīng)幼孢子體生長(zhǎng)、后期養(yǎng)殖及銅藻場(chǎng)的重建等工作, 選擇扇貝殼、水泥磚、羊棲菜布簾、維尼龍繩簾、大理石磚等5種附著基, 進(jìn)行銅藻附著基選擇試驗(yàn)。觀察不同附著基對(duì)銅藻幼孢子體的附著率(RA)和相對(duì)生長(zhǎng)率(RGR)的影響, 試驗(yàn)周期為15d, 計(jì)算公式如下：

式(5)中, d5為試驗(yàn)開始時(shí)的銅藻幼孢子數(shù), d4為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的幼孢子個(gè)數(shù)。相對(duì)生長(zhǎng)率計(jì)算公式同公式(4)。

1.8　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

在試驗(yàn)結(jié)束后, 利用Excel軟件將統(tǒng)計(jì)的不同處理組的Rs1、Rs2、RGR和RA等數(shù)據(jù)做成柱形圖, 并用SPSS19.0軟件進(jìn)行Duncan’s多重比較, 以說明不同處理間的差異。

2　結(jié)果

2.1　繁殖習(xí)性初步觀察

根據(jù)觀察, 浙南海區(qū)銅藻每年繁殖一次, 自然繁殖盛期在每年的3月下旬至5月上旬, 此時(shí)海水溫度一般為13—18℃。銅藻為雌雄異體, 藻體分為主枝、側(cè)枝, 側(cè)枝上可再分出大量小枝, 雌、雄生殖托生于小枝上或葉腋間 (圖版Ⅰ-1、 2); 雌雄生殖托充分成熟時(shí), 雌托呈短粗狀, 長(zhǎng)度為14.3—46.0 mm (圖版Ⅰ-3、 5), 而雄托呈細(xì)長(zhǎng)狀, 稍部略有彎曲, 長(zhǎng)度為12.3—72.0 mm (圖版Ⅰ-4); 生殖托直徑從基部至頭部呈減小趨勢(shì)。成熟的生殖托重量可占整個(gè)藻體重量的20%—30%。

成熟雌性生殖托橫切后, 顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),生殖托內(nèi)卵顆粒清晰, 核質(zhì)均勻, 具有明顯的細(xì)胞膜; 縱切發(fā)現(xiàn), 同一生殖托內(nèi)卵具有發(fā)育不同步性,且稍部比中部和基部成熟晚(圖版Ⅰ-6)。生殖托即將排卵時(shí), 表面出現(xiàn)大量黏液, 且有明顯的“拉絲”現(xiàn)象, 隨后卵子從生殖窩孔緩慢地逐個(gè)排出, 并黏附于生殖托表面, 等待受精(圖版Ⅰ-7)。在卵子受精后, 生殖托表面發(fā)育生成假根后幼孢子體隨即脫落, 進(jìn)行附著生活。未受精卵子在生殖托上維持一段時(shí)間后, 脫落、死亡。

雄性生殖托成熟時(shí), 精子以“精子團(tuán)”的形式由生殖窩排出, 并黏附聚集在生殖窩外(圖版Ⅱ-8), 后“精子團(tuán)”脫離生殖托, 迅速放散出單個(gè)的精子(圖版Ⅱ-9), 精子具有較強(qiáng)的游動(dòng)能力。

2.2　受精卵的收集

受精卵定量將收集到的銅藻受精卵置于1000 mL玻璃量筒中, 沉淀2h, 體積不再變化時(shí), 移除上清海水, 吸取沉淀好的受精卵沉淀混合液的上、中、下層各1 mL, 統(tǒng)計(jì)受精卵的含量(表 1), 從受精卵的數(shù)量來看, 以中層最高, 達(dá)到(5.31±0.37)×104個(gè)/mL, 其次是下層數(shù)量為(4.79±0.58)×104個(gè)/mL, 上層最低為(4.18±0.24)×104個(gè)/mL, 且差異顯著(P＜0.05); 雜質(zhì)數(shù)量下層最高, 中層次之, 上層最少,且差異顯著(P＜0.05); 而受精卵比例方面上層最高,中層次之, 下層最少, 且差異顯著(P＜0.05)。沉淀后的銅藻受精卵經(jīng)測(cè)算含量為(4.76±0.54)×104個(gè)/mL。

收集結(jié)果一般受精卵應(yīng)連續(xù)收集3—4d,以確保受精卵的足夠數(shù)量。2011—2013年銅藻育苗過程中受精卵的收集結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖 2), 受精卵的放散多集中在收集的中間2d, 雌性銅藻的受精卵收集量每天可以達(dá)到40—65 mL/kg, 經(jīng)過4d左右的收集, 雌性銅藻受精卵的收獲量總共可以達(dá)到100—160 mL/kg, 可滿足大約50—90 m2的室內(nèi)采苗需要。

2.3　受精卵的發(fā)育

發(fā)育過程剛釋放的受精卵無可見的凝聚核物質(zhì), 卵的長(zhǎng)軸為(310.1±23) μm, 短軸為(245.7±18) μm, 呈橢圓型; 大約30min左右就會(huì)出現(xiàn)凝聚的核物質(zhì), 最終形成8個(gè)核(圖版Ⅱ-1、2); 卵子一旦受精, 卵內(nèi)的多核在受精卵的中央融合成一個(gè)大核(圖版Ⅱ-3—8)。受精卵的第1次橫分裂發(fā)生在8核融合結(jié)束后, 形成2細(xì)胞的幼孢子體(圖版Ⅲ-1、2)。隨后, 在幼孢子體較窄一端的近頂端處, 進(jìn)行第2次橫分裂, 形成“假根原細(xì)胞”(圖版Ⅲ-3、4)。然后, 孢子體經(jīng)過多次橫縱分裂后, 形成多細(xì)胞的幼孢子體; 與此同時(shí), 基部的“假根原細(xì)胞”也進(jìn)行多次分裂, 最終形成假根芽 (圖版Ⅲ-5—7), 假根芽不斷發(fā)育形成假根(圖版Ⅲ-8)。受精卵經(jīng)過48h左右繁育形成具有假根的幼孢子體, 在風(fēng)浪、水流等外力作用下大量脫離生殖托, 開始獨(dú)立生活。

表 1　不同取樣位置受精卵的含量Tab. 1　Amounts of zygotes at different sampling positions

圖 2　2011—2013年銅藻受精卵收集情況Fig. 2　Collection of zygotes from 2011 to 2013

受精卵發(fā)育對(duì)溫度的要求如圖 3所示, 在10—20℃, 銅藻受精卵的成活率受溫度影響不大,不同溫度下的成活率差異不顯著(P＞0.05); 當(dāng)溫度超過20℃時(shí), 隨著溫度的升高, 受精卵的成活率隨著溫度的升高而呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 且25℃和30℃的成活率明顯低于10℃至20℃(P＜0.05), 因此, 10—20℃是銅藻受精卵發(fā)育的適宜溫度。

受精卵發(fā)育對(duì)鹽度的要求如圖 4所示, 鹽度10、40時(shí), 受精卵發(fā)育緩慢, 成活率明顯低于鹽度20和30組(P＜0.05), 鹽度為50的試驗(yàn)組受精卵出現(xiàn)了大量死亡現(xiàn)象, 成活率為最低。由此可知, 銅藻受精卵發(fā)育適宜的鹽度范圍是20—30。

2.4　幼孢子體的發(fā)育

銅藻完成受精并形成假根之后(圖版Ⅳ-1), 幼孢子體生長(zhǎng)加快, 外部形態(tài)也發(fā)生明顯變化。適宜環(huán)境下, 培養(yǎng)2—3d, 幼孢子體的頭部發(fā)育呈突起狀,長(zhǎng)度達(dá)到(375±21) μm (圖版Ⅳ-2), 此時(shí)假根部更加發(fā)達(dá), 假根長(zhǎng)度和數(shù)量也不斷增加; 幼孢子體前期(1—4d)發(fā)育較慢, 日增長(zhǎng)35—40 μm; 之后(5—8d)生長(zhǎng)速度加快, 日增長(zhǎng)達(dá)到144—170 μm, 孢子體頂端漸呈扁平狀, 此時(shí)長(zhǎng)度達(dá)到(984±38) μm(圖版Ⅳ-3); 培育10—11d, 第一葉片基本形成, 生長(zhǎng)放緩, 此時(shí)基部350—500 μm處逐漸形成小突起, 第二葉片開始發(fā)育, 此時(shí)長(zhǎng)度達(dá)到1.2 mm左右(圖版Ⅳ-4); 第二葉片不斷發(fā)育伸長(zhǎng), 同時(shí)第一葉片伸長(zhǎng)的過程中不斷變寬, 且邊緣呈一定的波浪形(圖版Ⅳ-5); 經(jīng)過18—20d的發(fā)育, 第二葉片發(fā)育至第一葉片大約2/3長(zhǎng)度時(shí), 葉腋處開始出現(xiàn)第三葉片的突起,此時(shí)第一葉片基本停止伸長(zhǎng), 繼續(xù)變寬, 第二葉片伸長(zhǎng)的過程中重復(fù)第一葉片的發(fā)育情況, 以此形成幼孢子體的前期發(fā)育模式(圖版Ⅳ-6、7)。

圖 3　溫度對(duì)銅藻受精卵成活率的影響Fig. 3　The effect of temperature on zygote survival

幼孢子體對(duì)溫度的要求如圖 5所示, 銅藻幼孢子體對(duì)溫度的適應(yīng)范圍較廣, 10—25℃都可以存活, 且以10—20℃存活率較高, 明顯大于其他試驗(yàn)組(P＜0.05), 溫度升高至25℃時(shí), 存活率和生長(zhǎng)率呈明顯下降趨勢(shì), 溫度30℃時(shí), 幼孢子體死亡率較高且基本停止生長(zhǎng)。因此, 溫度20℃最適合銅藻幼孢子體生長(zhǎng)。

幼孢子體對(duì)鹽度的要求如圖 6所示, 鹽度20—30內(nèi)銅藻幼孢子體存活率明顯高于其他組(P＜0.05), 而生長(zhǎng)率以20—30最為適宜(P＜0.05), 過高和過低的鹽度都不利于銅藻幼孢子體的生長(zhǎng)。

幼孢子體對(duì)光照強(qiáng)度的要求如圖 7所示,光強(qiáng)500—8500 lx內(nèi)銅藻幼孢子體存活率明顯高于其他組(P＜0.05), 而生長(zhǎng)率以4500 lx最為適宜(P＜0.05), 在黑暗條件下幼孢子體雖能保持一定的存活率(試驗(yàn)周期內(nèi)), 但基本停止生長(zhǎng), 當(dāng)光照強(qiáng)度超過8500 lx時(shí), 幼孢子體的存活率和生長(zhǎng)率都呈明顯的下降趨勢(shì)(P＜0.05)。這說明4500 lx的光照條件對(duì)銅藻幼孢子體生長(zhǎng)較為適宜。

圖 5　溫度對(duì)幼孢子體生長(zhǎng)和存活的影響Fig. 5　The effect of water temperature on germlings survival and growth

圖 6　鹽度對(duì)銅藻幼孢子體生長(zhǎng)和存活的影響Fig. 6　The effect of salinity on germlings survival and growth

幼孢子體對(duì)光照周期的要求銅藻幼孢子在不同的光照周期下均能存活(圖 8), 在每天光照時(shí)間不低于6h下, 銅藻幼孢子體均能保持較高的存活率(P＜0.05)。當(dāng)全黑暗時(shí), 銅藻幼孢子基本停止生長(zhǎng), 且存活率較低(P＜0.05)。每天光照時(shí)間12—18h, 銅藻幼孢子的相對(duì)生長(zhǎng)率較高(P＜0.05), 比較適合其生長(zhǎng)。

圖 7　光照強(qiáng)度對(duì)幼孢子體生長(zhǎng)和存活的影響Fig. 7　The effect of light intensities on germlings survival and growth

圖 8　光照周期對(duì)幼孢子體生長(zhǎng)和存活的影響Fig. 8　The effect of light period on germlings survival and growth

圖 9　培養(yǎng)密度對(duì)幼孢子體生長(zhǎng)和存活的影響Fig. 9　The effect of culture density on germlings survival and growth

幼孢子體對(duì)培養(yǎng)密度的要求如圖 9所示,培養(yǎng)密度為1—40棵/cm2時(shí), 幼孢子體均能保持較高的存活率且無明顯差異(P＞0.05)。在培養(yǎng)密度1—10棵/cm2時(shí), 幼孢子生長(zhǎng)率相對(duì)較高(P＜0.05),在培養(yǎng)密度超過10棵/cm2時(shí), 幼孢子生長(zhǎng)明顯受到影響(P＜0.05), 且隨著密度的增加生長(zhǎng)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此, 幼孢子體培育階段培養(yǎng)密度應(yīng)當(dāng)控制在10棵/cm2內(nèi)。

幼孢子體對(duì)附著基的要求如圖 10所示, 經(jīng)過15d的培育, 扇貝殼和水泥磚附著基的附著率較高, 附著率超過70%, 其次為維尼龍繩簾, 附著率為65.1%, 羊棲菜布簾和大理石磚為最低(P＜0.05)。而相對(duì)生長(zhǎng)率方面, 水泥磚和維尼龍繩簾較高, 羊棲菜布簾和大理石磚次之, 扇貝殼最低(P＜0.05)。因此, 質(zhì)地堅(jiān)硬表面粗糙的水泥磚較適合銅藻幼孢子體的的附著和生長(zhǎng)。不同附著基效果如圖版Ⅴ所示。

3　討論

3.1　馬尾藻科育苗的研究比較

馬尾藻作為我國(guó)一類重要的大型藻類, 其主要養(yǎng)殖的種類有羊棲菜[15]、鼠尾藻[16,17]等; 其他種類如莫式馬尾藻(Sargassum maclurei)[18]瓦式馬尾藻(Sargassum vachellianum)[19]、海黍子(Sargassum muticum)[20]、半葉馬尾藻[21]、匍枝馬尾藻[22]等也有相關(guān)的人工育苗研究。比較發(fā)現(xiàn), 雖然銅藻成體在外形特征上與其他馬尾藻類有所不同, 但是就其繁殖生物學(xué)而言, 差異不大, 受精卵到幼孢子體的各期形態(tài)也基本一致。

3.2　銅藻種藻的選擇、暫養(yǎng)和促熟排放

銅藻的生殖托發(fā)育與大多數(shù)馬尾藻類的生殖托發(fā)育過程較為相似, 雌性生殖托成熟后大量卵懸掛于雌性生殖托表面, 等待受精, 精子從成熟的雄性生殖托排出后, 游動(dòng)到雌性生殖托表面, 與卵細(xì)胞結(jié)合形成受精卵, 然后從雌性生殖托表面脫落完成受精過程[15—22]。觀察發(fā)現(xiàn), 南麂島銅藻生殖托有較為集中的形成時(shí)間, 一般為上半年的3月下旬至5月上旬。另外, 相同個(gè)體不同部位的生殖托形成時(shí)間和發(fā)育情況亦有不同, 野生型為頂部較先形成生殖托, 而養(yǎng)殖型靠近夾苗繩子的基部生殖托形成較早, 說明靠近水面的較高溫度、較強(qiáng)光照和較長(zhǎng)光照時(shí)間等都是促進(jìn)銅藻成體性成熟的關(guān)鍵因素所在。暫養(yǎng)期間應(yīng)當(dāng)加大換水量和換水次數(shù), 制造水流以加快銅藻的成熟速度。由于成體生殖托形成的不同步性, 以及同一個(gè)生殖托內(nèi)不同部位生殖細(xì)胞發(fā)育的不同步性等, 因此, 在選擇種藻的時(shí)候應(yīng)當(dāng)以較為成熟的側(cè)枝為選取對(duì)象, 人為控制其集中排放, 集中采苗。另外, 在銅藻促熟方面也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)類似于其他馬尾藻有性生殖同步化的相關(guān)研

究[23, 24]。

3.3　銅藻受精卵發(fā)育及其環(huán)境選擇

鼠尾藻、羊棲菜、莫氏馬尾藻、瓦氏馬尾藻、海黍子以及其他馬尾藻相比, 銅藻的生殖托最長(zhǎng)[1]。而且銅藻受精卵也存在馬尾藻“掛托分裂”的現(xiàn)象, 卵子由雌性生殖托排放后先黏附在生殖托表面, 當(dāng)完成受精后繼續(xù)在托上進(jìn)行分裂直至長(zhǎng)出假根, 隨后自然脫落。該結(jié)果與張婧等[25]有關(guān)枸杞島銅藻受精卵的早期發(fā)生發(fā)育觀察相類似。南麂島銅藻的卵發(fā)育方式屬于8核1卵型[26], 與其他馬尾藻的卵型發(fā)育方式類似[16—20]。溫度10—20℃, 鹽度20—30是銅藻受精卵發(fā)育的適宜環(huán)境。

3.4　銅藻幼孢子體培育關(guān)鍵

圖 10　附著基對(duì)銅藻幼孢子體生長(zhǎng)和附著的影響Fig. 10　The effect of different settlement substratum on germlings survival and growth

環(huán)境因子本研究發(fā)現(xiàn), 銅藻幼孢子體階段,有較廣的環(huán)境適應(yīng)范圍。溫度方面, 在10—25℃條件下幼孢子體均能存活并能保證一定的生長(zhǎng)率。該結(jié)論與孫建璋[5,11]、張婧等[25]通過對(duì)南麂列島的銅藻生態(tài)學(xué)實(shí)地調(diào)查以及枸杞島銅藻幼孢子體室內(nèi)培育試驗(yàn), 得出銅藻的生存水溫范圍較廣(8—30℃), 在受精卵只發(fā)育成無主干和側(cè)枝的幼孢子體的階段, 可以耐受惡劣環(huán)境因子的結(jié)論相類似。而本研究通過統(tǒng)計(jì)分析, 得出的幼孢子體最適宜生長(zhǎng)溫度為20℃。光照方面, 光強(qiáng)500—8500 lx銅藻幼孢子體存活率較高, 在黑暗條件下幼孢子體雖能保持一定的存活率, 但基本停止生長(zhǎng), 當(dāng)光照強(qiáng)度超過8500 lx時(shí), 幼孢子體的存活率和生長(zhǎng)率都呈明顯的下降趨勢(shì)(P＜0.05)。該結(jié)論與孫建璋等[5,11]認(rèn)為銅藻合子附著后的幼孢子體對(duì)強(qiáng)光的耐受力下降的結(jié)論類似, 張婧等[25]也發(fā)現(xiàn), 日齡小于30d的幼孢子體對(duì)強(qiáng)光耐受力較差, 且苗體頂端分生組織較易潰爛, 因此該階段銅藻幼孢子體的培養(yǎng), 宜采用4500 lx左右的光照強(qiáng)度。

有關(guān)鹽度、光照周期、培養(yǎng)密度等環(huán)境因子對(duì)銅藻幼孢子體生長(zhǎng)存活影響的相關(guān)研究報(bào)道較少, 因此, 本研究得出的銅藻幼孢子體適宜鹽度范圍、光照周期、培養(yǎng)密度等對(duì)銅藻的前期培育和人工育苗等工作有比較現(xiàn)實(shí)的參考價(jià)值。

附著基質(zhì)銅藻作為一種較為高等的大型海藻, 已經(jīng)分化出類似于高等植物根的“假根”附著器, 附著器是保證其抵抗風(fēng)浪、選擇棲息環(huán)境、營(yíng)附著生活的重要器官[2]。而影響銅藻營(yíng)附著生活的最重要因素, 就是附著基。因此, 附著基的選擇是決定銅藻人工培育的關(guān)鍵所在。研究發(fā)現(xiàn), 不同類型的孢子適宜附著和生長(zhǎng)的附著基也不同[26,27]。韓軍軍[19]、孫修濤[28]、賈檉[29]等都進(jìn)行過有關(guān)馬尾藻的附著基選擇的相關(guān)研究, 發(fā)現(xiàn)水泥板和棕繩較適合馬尾藻幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。而本研究也有相同發(fā)現(xiàn), 在室內(nèi)培育條件下, 質(zhì)地堅(jiān)硬表面粗糙的水泥磚比較適合銅藻幼孢子體生長(zhǎng)發(fā)育。且該附著基易于搬運(yùn)、便于沖洗, 更適合后期海區(qū)藻場(chǎng)重建的藻礁投放等需要。

4　結(jié)論

綜上所述, 南麂島銅藻的自然繁殖盛期為每年3月下旬至5月上旬, 海水溫度為13—18℃, 較適宜于雌雄生殖托的形成。

在人工條件下, 有利于銅藻受精卵發(fā)育的適宜溫度為10—20℃, 鹽度是20—30, 在該培育條件下,經(jīng)過48h的孵化, 受精卵可以大批量同步化發(fā)育成具有假根的幼孢子體。

人工育苗結(jié)果表明, 適宜的環(huán)境因子(溫度20℃, 鹽度20—30, 光照強(qiáng)度4500 lx, 光照時(shí)間12—18h/d)較利于幼孢子體的生長(zhǎng)發(fā)育。銅藻幼孢子體的前期培育連續(xù)流水和充氣為宜, 經(jīng)18—20d的室內(nèi)培育, 幼孢子體可發(fā)育成具有2—3葉片的幼苗。另外, 銅藻幼孢子體的培養(yǎng)密度應(yīng)當(dāng)控制在10棵/cm2范圍內(nèi), 質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙的水泥磚較適合銅藻幼孢子體的附著和生長(zhǎng), 可滿足后期藻場(chǎng)修復(fù)的要求。

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圖版 Ⅰ　銅藻生殖托發(fā)育Plate Ⅰ　The development of Sargassum horneri receptacles

圖版 Ⅱ　銅藻卵子和受精卵內(nèi)核物質(zhì)的變化Plate Ⅱ　The occurrence of nuclei fusion in the zygote of Sargassum horneri

圖版 Ⅲ　銅藻受精卵的發(fā)生過程Plate Ⅲ　The embryology of zygote in Sargassaum horneri

圖版 Ⅳ　銅藻幼孢子體的生長(zhǎng)發(fā)育Plate Ⅳ　The development and growth of Sargassum horneri germlings

圖版 Ⅴ　不同附著基條件下銅藻幼孢子體附著發(fā)育情況Plate Ⅴ　The effect of settlement substratum of Sargassum horneri germlings