段 妍，孫 明,，陳福迪，王一彤

( 1.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院，遼寧省海洋生物資源與生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連市漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023； 2.中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所，實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071； 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 )

海蜇(Rhopilemaesculentum)屬刺胞動(dòng)物門缽水母綱根口水母目根口水母科海蜇屬[1-2]，是海洋營(yíng)浮游生活的大型暖水性水母，盛產(chǎn)于中國(guó)東海、黃海和渤海，日本及朝鮮半島沿岸[3]。海蜇營(yíng)養(yǎng)豐富，食用價(jià)值高[4-6]。隨著20世紀(jì)70—80年代海蜇捕撈產(chǎn)量顯著下降[7-9]，20世紀(jì)90年代起，中國(guó)沿海陸續(xù)開(kāi)展了海蜇的增殖放流活動(dòng)，但仍滿足不了市場(chǎng)需求，隨后，海蜇池塘養(yǎng)殖逐漸興起。進(jìn)入21世紀(jì)，海蜇增養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2017年遼寧省海蜇養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)68 269 t，占全國(guó)海蜇養(yǎng)殖總產(chǎn)量的82.97%，產(chǎn)值超10億元[10]。2010—2018年山東省連年進(jìn)行增殖放流，其間秋汛捕撈海蜇產(chǎn)量累計(jì)超20 萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值達(dá)19.7億元[2]。伴隨著海蜇增養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，眾多的海蜇生產(chǎn)活動(dòng)也持續(xù)興旺了海蜇苗種產(chǎn)業(yè)[3,11-12]。

海蜇幼苗是由附著在波紋板上的螅狀體經(jīng)過(guò)橫裂生殖釋放獲得的。橫裂生殖是海蜇從底棲螅狀體到浮游碟狀體世代轉(zhuǎn)化的重要無(wú)性繁殖過(guò)程及唯一途徑。目前，在北方海蜇工廠化育苗過(guò)程中，為了盡早獲得足量海蜇苗搶占銷售市場(chǎng)，春季水溫上升速度多數(shù)是日升溫1～2 ℃，直到水溫升至18～22 ℃時(shí)，大量螅狀體發(fā)生橫裂生殖，放碟量出現(xiàn)高峰期[13-15]。這種育苗方式需要大量的螅狀體基數(shù)，相應(yīng)地也需要足夠的養(yǎng)殖空間以及人力物力等資源；螅狀體苗種只橫裂放碟1次后即被廢棄，資源利用率較低[16-17]。

研究表明，環(huán)境變化和化學(xué)因素等均對(duì)橫裂生殖有一定的調(diào)控作用[1,18-20]，其中水溫是誘導(dǎo)橫裂生殖的關(guān)鍵控制因素。Calder[21]觀察發(fā)現(xiàn)，疣突海蜇(R.verrilli)螅狀體約在10 ℃的環(huán)境下培養(yǎng)4個(gè)月，溫度升至20 ℃后，在5周內(nèi)發(fā)生橫裂生殖。同一個(gè)螅狀體可以多次發(fā)生橫裂生殖[22-23]，隨著橫裂生殖不斷重復(fù)發(fā)生，形成的碟狀體數(shù)量遞減，最終幾乎全部呈單碟型橫裂生殖[23]。培養(yǎng)1周年的海蜇螅狀體，橫裂生殖可重復(fù)進(jìn)行11～18次[22]。在海蜇橫裂生殖過(guò)程中，同時(shí)優(yōu)化低溫持續(xù)時(shí)間及低溫范圍可以提升海蜇橫裂生殖的數(shù)量及比例[1,24-25]。

上述研究均表明，在育苗生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)環(huán)境調(diào)控來(lái)控制螅狀體的能量分配方式，影響其橫裂生殖的發(fā)生次數(shù)和放碟數(shù)量，從而提高螅狀體苗種的利用率，既可以節(jié)約資源，減少浪費(fèi)，又可以減少養(yǎng)殖廢水排污對(duì)環(huán)境造成的污染。筆者聚焦海蜇橫裂生殖的環(huán)境調(diào)控技術(shù)，分析不同升溫變化條件下海蜇螅狀體橫裂發(fā)生時(shí)間、重復(fù)橫裂次數(shù)及累計(jì)放碟數(shù)量的差異，明確春季升溫控制對(duì)海蜇多茬橫裂生殖具有顯著影響，研究結(jié)果將為海蜇多茬養(yǎng)殖模式中擴(kuò)大海蜇苗種供應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，提高海蜇螅狀體利用率，優(yōu)化橫裂生殖的調(diào)控技術(shù)，進(jìn)而提高海蜇養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以遼寧省營(yíng)口實(shí)發(fā)有限公司2016年秋季海蜇工廠化育苗人工繁育出的16觸手螅狀體為試驗(yàn)材料，螅狀體附著在30 cm×40 cm的聚乙烯波紋板上，冬季低溫期運(yùn)至遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院水母生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，試驗(yàn)前于1.8 m×1.2 m×0.8 m水槽中培養(yǎng)，水槽放置于5 ℃冷庫(kù)中。培養(yǎng)和試驗(yàn)用水取自遼寧省大連市黑石礁近岸海域，經(jīng)黑暗沉淀并砂濾后使用，鹽度29～32，pH 8.0～8.3，溶解氧>5 mg/L。試驗(yàn)期間螅狀體每2 d過(guò)量投喂1次，投喂2～4 h后換水。餌料為人工孵化的鹵蟲(chóng)(Artemia)無(wú)節(jié)幼體，體長(zhǎng)約300 μm。

1.2 試驗(yàn)方法

將上述波紋板附著有海蜇螅狀體的區(qū)域剪切成約12 cm×12 cm的小片，隨機(jī)保留100個(gè)螅狀體，剔除多余的螅狀體與足囊。選取3個(gè)小片設(shè)為1個(gè)試驗(yàn)組的3個(gè)平行，置于15 cm×15 cm×3 cm的密封隔離盒中，用智能光照培養(yǎng)箱(GXZ—280B；GXZ—280C)控制試驗(yàn)水溫，在完全黑暗條件下進(jìn)行。根據(jù)目前海蜇生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用的水溫調(diào)控方法(日升溫1 ℃或2 ℃)，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)升溫控制組。T1組為日升溫2 ℃；T2組為日升溫1 ℃；考慮到增加前期螅狀體的能量?jī)?chǔ)備，將T3組設(shè)置為10 ℃以下低溫期每周緩慢升高1 ℃，當(dāng)溫度升至10～15 ℃時(shí)，每4 d緩慢升高1 ℃，當(dāng)溫度超過(guò)15 ℃以后，每?jī)芍苌? ℃，并保持水溫在19 ℃；各組水溫變化見(jiàn)圖1。試驗(yàn)期間螅狀體每2 d投喂1次，用吸有鹵蟲(chóng)的吸管對(duì)準(zhǔn)投喂，保證每個(gè)螅狀體都能達(dá)到飽食狀態(tài)，投喂2～4 h后換水。每日用解剖鏡(Olympus SZX9)觀察螅狀體的橫裂生殖行為，試驗(yàn)于2017年4月3日開(kāi)始，連續(xù)觀察100 d直到放碟全部結(jié)束。

圖1 試驗(yàn)水溫

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用單因子方差分析比較不同溫度之間可能存在的差異水平。統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 13.0軟件，以P<0.05為差異顯著性。利用Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)描述并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同升溫條件對(duì)海蜇橫裂生殖發(fā)生時(shí)間的影響

各試驗(yàn)組全部個(gè)體均完成了首次橫裂生殖，但每組海蜇螅狀體在不同升溫條件下發(fā)生橫裂生殖的時(shí)間及溫度顯著不同。在T1溫度試驗(yàn)組，日升溫2 ℃條件下，海蜇螅狀體在第8天開(kāi)始釋放碟狀體，此時(shí)試驗(yàn)水溫為19 ℃。在T2溫度試驗(yàn)組，日升溫1 ℃條件下，海蜇螅狀體在第13天開(kāi)始釋放碟狀體，此時(shí)試驗(yàn)水溫為17 ℃。在T3溫度試驗(yàn)組，通過(guò)控制海水水溫以每周升高1 ℃的速度將水溫緩慢升至10 ℃后，觀察螅狀體大小，此時(shí)大部分螅狀體柄徑可達(dá)2 mm以上，之后以每4 d升高1 ℃的速度將水溫緩慢升至15 ℃，螅狀體在試驗(yàn)第53天開(kāi)始第1次橫裂生殖，此時(shí)試驗(yàn)水溫13 ℃；第1次橫裂生殖結(jié)束后約1～2周的時(shí)間螅狀體可恢復(fù)自身形態(tài)并隨后進(jìn)入準(zhǔn)備再次橫裂生殖的裂節(jié)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)螅狀體個(gè)體拉長(zhǎng)并有裂節(jié)初現(xiàn)時(shí)，將水溫上升2 ℃并保持水溫在17 ℃，以刺激螅狀體整齊并快速完成第2次橫裂生殖，第2次橫裂生殖發(fā)生時(shí)間為試驗(yàn)第73天，此時(shí)試驗(yàn)水溫為17 ℃；第2次橫裂生殖結(jié)束后繼續(xù)喂養(yǎng)，待第3次橫裂生殖快開(kāi)始時(shí)，水溫再升2 ℃，并保持水溫在19 ℃，試驗(yàn)第88天螅狀體開(kāi)始第3次橫裂生殖，此后水溫不再升高直至試驗(yàn)結(jié)束。

2.2 不同升溫條件對(duì)海蜇放碟高峰期的影響

海蜇螅狀體在不同升溫條件下，釋放碟狀體數(shù)量顯著不同。由圖2可知，T1試驗(yàn)組日升溫2 ℃，放碟高峰期的水溫為21 ℃，試驗(yàn)期間僅出現(xiàn)1次放碟高峰期，累計(jì)放碟數(shù)量平均為771個(gè)。T2試驗(yàn)組日升溫1 ℃，放碟高峰期的水溫為19～21 ℃，試驗(yàn)期間放碟高峰期僅出現(xiàn)1次，累計(jì)放碟數(shù)量平均為1117個(gè)。T3試驗(yàn)組，第1次放碟高峰期的水溫為14～15 ℃，橫裂累計(jì)放碟數(shù)量平均為1433個(gè)；第2次放碟高峰期的水溫為17 ℃，橫裂累計(jì)放碟數(shù)量平均為1010個(gè)；第3次放碟高峰期的水溫為19 ℃，橫裂累計(jì)放碟數(shù)量平均為496個(gè)，3次橫裂生殖累計(jì)放碟數(shù)量共計(jì)2939個(gè)，僅T3試驗(yàn)組出現(xiàn)多次放碟高峰期。方差分析結(jié)果顯示，不同試驗(yàn)組累計(jì)放碟數(shù)量差異顯著(P<0.05)，T3試驗(yàn)組放碟數(shù)量顯著高于T2和T1試驗(yàn)組，而T1試驗(yàn)組顯著低于T2和T3試驗(yàn)組(圖3)。

圖2 不同升溫條件對(duì)橫裂生殖的影響

螅狀體日放碟數(shù)量結(jié)果顯示(圖3)，T2試驗(yàn)組，日升溫1 ℃條件下，最大日放碟數(shù)量最高，平均可達(dá)427個(gè)，T1和T3試驗(yàn)組，最大日放碟數(shù)量分別為218個(gè)和263個(gè)。在升溫較快的溫度組(T1和T2)，雖然最大日放碟數(shù)量較高，但放碟持續(xù)時(shí)間較短，分別為7 d和8 d，且峰值僅持續(xù)2～3 d，而T3試驗(yàn)組第1次放碟持續(xù)12 d，第2次和第3次放碟分別持續(xù)10 d和8 d，特別是第1次峰值的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。 隨著放碟高峰期再次發(fā)生，每次累計(jì)釋放碟狀體的數(shù)量逐漸減少。

圖3 不同升溫組螅狀體日放碟數(shù)量

3 討 論

海蜇養(yǎng)殖具有生長(zhǎng)迅速、養(yǎng)殖周期短、成本低、見(jiàn)效快、收益高的優(yōu)勢(shì)[26-28]。在目前的海蜇養(yǎng)殖過(guò)程中，采用多茬養(yǎng)殖技術(shù)的現(xiàn)象比較普遍，即在第一次投放海蜇苗種后，每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次放苗，多次放苗后，池塘內(nèi)存在不同規(guī)格的海蜇幼體[26,29]，這種多次放苗的養(yǎng)殖模式相應(yīng)地也需要更長(zhǎng)的海蜇苗種市場(chǎng)供應(yīng)時(shí)間。筆者對(duì)比分析了不同升溫控制下海蜇螅狀體橫裂發(fā)生時(shí)間、重復(fù)橫裂次數(shù)及累計(jì)放碟數(shù)量的差異，優(yōu)化了海蜇高效橫裂生殖的調(diào)控方法，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于實(shí)現(xiàn)海蜇苗種實(shí)時(shí)供應(yīng)以滿足市場(chǎng)需求具有重要意義。

3.1 溫度對(duì)海蜇橫裂生殖的影響

研究發(fā)現(xiàn)，大部分海蜇橫裂生殖發(fā)生在4—10月，溫度對(duì)海蜇橫裂生殖具有顯著的影響[30]。在自然海區(qū)、生產(chǎn)車間、實(shí)驗(yàn)室等不同條件下生長(zhǎng)的海蜇螅狀體橫裂生殖的溫度不盡相同；低溫預(yù)處理可以增加螅狀體大小及放碟量[30]，陳介康等[23]對(duì)海蜇的研究發(fā)現(xiàn)，在每年春末夏初，海水溫度升至13 ℃時(shí)，海蜇出現(xiàn)裂節(jié)，到15 ℃時(shí)釋放碟狀體?？梢?jiàn)，水溫變化對(duì)海蜇螅狀體橫裂生殖的發(fā)生時(shí)間及橫裂放碟具有顯著影響。

本試驗(yàn)的3種不同升溫變化條件中，T1和T2兩種升溫模式是目前北方地區(qū)普遍的方法[24]，T3則是根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室多年培養(yǎng)海蜇螅狀體的經(jīng)驗(yàn)得出的一種緩慢升溫方法，相比T1和T2的快速升溫，T3更符合自然水域的水溫變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，T1組螅狀體培養(yǎng)第8天釋放碟狀體，T2組螅狀體培養(yǎng)第13天釋放碟狀體，快速的升溫雖然能夠盡早地獲得碟狀體，但放碟高峰期持續(xù)時(shí)間較短，橫裂生殖的利用效率較低，在100 d的試驗(yàn)周期內(nèi)，T1和T2組最終獲得的碟狀體數(shù)量?jī)H為T3組的27%和38%。而T3組培養(yǎng)第53天第1次釋放碟狀體，海蜇螅狀體在緩慢升溫的過(guò)程中可積蓄更多的能量，提高螅狀體橫裂生殖后的成活率和再次發(fā)生橫裂生殖的比例。游奎等[31]研究發(fā)現(xiàn)，附著時(shí)間較短、個(gè)體較小的螅狀體在短期低溫誘導(dǎo)下，不進(jìn)行橫裂生殖釋放碟狀體；足夠的能量?jī)?chǔ)備是橫裂生殖的基礎(chǔ)，體積較大、營(yíng)養(yǎng)供給充足的螅狀體能夠產(chǎn)生更多的碟狀體，且碟狀體的成活率較高[32]。Fuchs等[33]在研究水母橫裂分子機(jī)制過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序篩選到一種水母分泌蛋白，研究表明，該蛋白是橫裂誘導(dǎo)激素前體的最佳候選，該蛋白轉(zhuǎn)錄本的量在持續(xù)低溫條件下可穩(wěn)定增加，而高溫條件，其轉(zhuǎn)錄本的量下降。可見(jiàn)，溫度對(duì)螅狀體橫裂生殖的調(diào)控不但表現(xiàn)在對(duì)其體內(nèi)能量積蓄的控制上，也表現(xiàn)在對(duì)橫裂誘導(dǎo)的調(diào)控上，并在溫度到達(dá)激活閾值時(shí)引發(fā)變態(tài)，為了讓螅狀體積蓄更多的能量及轉(zhuǎn)錄本，持續(xù)低溫并控制其低溫閾值是實(shí)現(xiàn)多茬橫裂生殖的關(guān)鍵點(diǎn)。以上結(jié)果表明，目前的育苗模式中采用的升溫方法對(duì)海蜇螅狀體資源的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，進(jìn)一步優(yōu)化溫度調(diào)控方法可以達(dá)到高效利用海蜇螅狀體資源的目的。

3.2 緩慢升溫處理誘導(dǎo)螅狀體橫裂出現(xiàn)多次放碟高峰期

海蜇螅狀體可以重復(fù)橫裂生殖的現(xiàn)象最早被報(bào)道于1981年，丁耕蕪等[22]描述了同一個(gè)螅狀體可多次進(jìn)行橫裂生殖，培養(yǎng)1周年的螅狀體，橫裂生殖進(jìn)行了11～18次。陳介康等[23]曾報(bào)道過(guò)溫度對(duì)海蜇橫裂生殖的影響，發(fā)現(xiàn)未經(jīng)冬季低溫生活的海蜇螅狀體在18、20 ℃和22 ℃下培養(yǎng)8個(gè)月期間橫裂生殖多達(dá)6～9次。產(chǎn)生碟狀幼體數(shù)量隨橫裂生殖次數(shù)增多而遞減，至第4次橫裂生殖開(kāi)始出現(xiàn)部分單碟型橫裂幼體。研究發(fā)現(xiàn)，單個(gè)碟狀體的平均橫裂生殖周期一般為1～4 d，2次橫裂生殖之間的時(shí)間間隔一般約為10 d，適時(shí)控制水溫可有效獲得更多的橫裂體[32]。在本試驗(yàn)中，僅T3組出現(xiàn)多次放碟高峰期，第2次橫裂生殖釋放的碟狀體數(shù)量約為第1次橫裂釋放數(shù)量的70%，第3次放碟數(shù)量約為第1次的35%，說(shuō)明隨著時(shí)間延長(zhǎng)及橫裂生殖次數(shù)的增加，螅狀體的放碟數(shù)量在逐漸減少。

游奎等[31]對(duì)螅狀體做短期低溫處理，放碟率最高約達(dá)50%，平均每個(gè)螅狀體釋放0.5個(gè)碟狀體，而陳介康等[23]試驗(yàn)結(jié)果顯示，冬季低溫處理的螅狀體群體經(jīng)過(guò)升溫處理，平均每個(gè)螅狀體釋放7～8個(gè)碟狀體。本試驗(yàn)經(jīng)過(guò)升高2 ℃處理的螅狀體平均釋放碟狀體數(shù)為7.7個(gè)，而T3組緩慢升溫處理的螅狀體在100 d的試驗(yàn)周期內(nèi)，平均每個(gè)螅狀體釋放碟狀體數(shù)約為30個(gè)。可見(jiàn)，升溫控制對(duì)海蜇螅狀體的橫裂生殖利用效率具有顯著的影響。

目前已有學(xué)者提出，海蜇螅狀體在一定的溫度控制下可重復(fù)橫裂生殖[23,33-34]，盡管這些學(xué)者描述了海蜇重復(fù)橫裂生殖現(xiàn)象及相應(yīng)的水溫條件，但均未涉及到有關(guān)于橫裂生殖的具體溫度條件、方式，對(duì)低溫時(shí)間及低溫閾值等也未作具體說(shuō)明。而筆者僅針對(duì)100個(gè)螅狀體整體觀察了放碟高峰期，每個(gè)試驗(yàn)組還設(shè)有3個(gè)平行，螅狀體數(shù)量較多，未針對(duì)單個(gè)螅狀體進(jìn)行重復(fù)橫裂生殖次數(shù)的定量研究。這是本試驗(yàn)的不足之處，筆者將根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果在今后的試驗(yàn)中進(jìn)一步細(xì)化研究。

4 結(jié) 論

相比于快速升溫，盡快獲取碟狀體的養(yǎng)殖模式，慢速升溫條件下，可使螅狀體積蓄更多能量用于橫裂生殖，使每個(gè)螅狀體可釋放的碟狀體數(shù)量增加；同時(shí)延長(zhǎng)橫裂升溫期，可相應(yīng)延長(zhǎng)獲得碟狀體的時(shí)間，以滿足海蜇苗種可長(zhǎng)時(shí)間供應(yīng)的需求。升溫后使水溫保持在15～19 ℃的橫裂適宜水溫內(nèi)，可獲得多次放碟高峰期和更多的碟狀體數(shù)量，使等量螅狀體累計(jì)釋放碟狀體的數(shù)量提高2～5倍，提高螅狀體的利用效率。在海蜇育苗生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際需求，按照本試驗(yàn)結(jié)果得出的規(guī)律進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，進(jìn)而提高海蜇苗種培育效率和海蜇養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。