金乌贼胚胎与幼体发育生物学研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 14次 | 上传用户:dgfm1028
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金乌贼(Sepia esculenta),隶属软体动物门(Mollusca)、头足纲(Cephalopoda)、乌贼目(Sepioidea)、乌贼科(Sepiidae)、乌贼属(Sepia),主要分布于我国渤海、黄海、东海、南海,日本北海道以南,朝鲜西南海域及菲律宾群岛海域。其肉质鲜美,营养价值高,是一种具有较高经济价值的头足类。但近年来由于资源的过度开发和产卵场环境的破坏,金乌贼产量逐年降低。为恢复这种传统渔业资源,研究人员相继开展了金乌贼增殖技术的研发,但金乌贼的养殖仍然存在诸多困难,例如初孵仔乌的成活率较低,开口饵料的成本较高等。为了解决这些问题,研究金乌贼胚胎发育的生理过程及幼体生长发育的生物学势在必行。因此本文运用生理学、组织学及行为学等研究方法,系统描述了金乌贼胚胎发育过程,阐述了其胚胎发育过程中生化成分和呼吸代谢的变化,并对其胚后发育的生长模式、性腺分化、骨板形成及摄食行为进行了深入的研究和探讨。所得结果如下:1.金乌贼和曼氏无针乌贼胚胎发育及其盐度耐受能力的比较研究采集金乌贼及曼氏无针乌贼(Sepiella maindroni)受精卵,观察了金乌贼胚胎发育过程,比较分析了2种乌贼受精卵和仔乌的形态特征;分别研究了金乌贼受精卵在盐度20、25、30(对照)、33、36及曼氏无针乌贼受精卵在盐度15、20、25、30(对照)、36条件下的孵化率,分析了2种乌贼受精卵在192h盐度突变过程中卵液渗透压和受精卵Na+-K+~ATPase活力的变化,比较了其在相同盐度20、25、30、36条件下的孵化率及耐受盐度突变的生理适应过程。结果表明,金乌贼胚胎发育第7d器官开始分化,第14d器官开始形成,盐度30、水温22~24oC时,其孵化时间为20~21d;盐度30处理组,2种乌贼受精卵的孵化率均显著高于其他盐度处理组(P<0.01);在192h盐度突变过程中,2种乌贼受精卵卵液渗透压随环境盐度的变化而变化,金乌贼受精卵卵液渗透压与环境渗透压相等,而曼氏无针乌贼受精卵卵液渗透压比环境渗透压平均高出60mosm/kg,2种乌贼受精卵均未检测到Na+-K+~ATPase活性。比较发现,虽然2种乌贼受精卵渗透调节能力均较弱,但曼氏无针乌贼受精卵比金乌贼能更好地适应盐度变化。2.金乌贼胚胎发育过程中主要生化成分转化与利用模式的研究系统研究了金乌贼胚胎发育过程中胚胎体积的变化及水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、氨基酸、脂肪酸含量等主要生化成分的转化与利用,探讨了胚胎在发育过程中的能量来源和消耗规律。结果表明,胚胎发育早期,胚胎体积和水分含量逐渐降低,至器官分化期后则显著上升(P<0.05);蛋白质是卵黄中主要的营养成分(55.19%~78.45%),脂肪(9.86%~15.56%)次之,而碳水化合物(1.62%~2.97%)含量最低;胚胎发育过程中,蛋白质和脂肪含量分别下降了23.3%和0.4%,而碳水化合物含量增加了0.46%;总氨基酸和必需氨基酸含量在胚胎发育早期保持稳定,但孵化时含量显著降低(P<0.05),整个胚胎发育过程中必需氨基酸含量降低了25.7%,主要由于蛋氨酸(70.3%),缬氨酸(63.0%)和苯丙氨酸(58.5%)含量的大幅减少;最重要的脂肪酸分别为饱和脂肪酸C16:0、多不饱和脂肪酸C22:6和C20:5,在胚胎发育过程中,不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的利用率分别为5.69%和6.15%,且单不饱和脂肪酸的利用率(29.6%)远远高于多不饱和脂肪酸的利用率(0.05%)。研究结果丰富了头足类胚胎发育生理生态学理论。3.温度和胶质外膜对金乌贼胚胎孵化时间及其呼吸代谢的影响应用密闭装置,研究了不同温度条件下金乌贼正常胚胎和去卵膜胚胎在发育过程中的耗氧率和排氨率以及胚胎孵化时间。实验结果表明,温度对金乌贼胚胎孵化时间有显著影响(P﹤0.05),在16.0oC条件下对照组孵化时间最长,为49.23d,去膜组为46.14d,而在28.1oC温度下去膜组孵化时间最短,为14.26d,正常组为15.61d,去膜组胚胎的孵化时间均短于对照组;胚胎的耗氧率和排氨率显著受到温度影响(P﹤0.05),且随温度的升高而增大,28.1oC条件下的耗氧率为16.0oC的2倍以上,对照组与去膜组初孵仔乌的耗氧率和排氨率分别与温度呈二次多项式关系;各个温度条件下,去膜组的耗氧率和排氨率显著高于对照组(P﹤0.05),表明胶质外膜虽然对受精卵起到一定的保护作用,但阻碍受精卵氧气的扩散、氨氮的排放,并延长了胚胎的孵化时间。实验结果为优化金乌贼胚胎孵化条件提供了科学依据。4.金乌贼早期生长发育模式的研究测量了1至56日龄金乌贼幼体的胴背长、胴宽、体重、骨板壳长、壳宽、及骨板层数,分析了金乌贼幼体早期发育方式和功能器官的异速生长模型。结果表明,金乌贼早期发育过程中,胴背长、体重和骨板层数分别与日龄呈指数关系,根据幼体生长率的不同,发育过程分为两个阶段。不同阶段骨板层数的增长率均显著小于1(P<0.05),因此骨板层数不能成为判定乌贼日龄的指标。胴部和骨板的生长均出现异速生长的特点,表明有关运动的重要器官具有优先发育的特征。本研究结果验证了在早期发育过程中功能器官的异速生长亦存在于头足类中的假设。5.金乌贼幼体性腺分化的组织学研究利用显微组织学方法,观察了初孵仔乌至107日龄金乌贼幼体的性腺发育过程,确定了金乌贼幼体性腺分化时间。结果表明,初孵仔乌性腺为未分化性腺,在外套腔底部含有一簇原始生殖细胞;在养殖水温20±1°C条件下,卵巢分化时间为20日龄,分化标志为性腺中卵原细胞的出现,表明诱导全雌乌贼最适合的时间为幼体20日龄或之前;精巢的分化时间为86日龄,分化标志为性腺中精原细胞的出现,精巢分化比卵巢分化晚,分化之前一直处于静止状态;107日龄时精细小管的出现,也从解剖学层面证实了精巢的分化;20日龄至86日龄性腺未分化个体势必会分化为雄性。6.温度波动对金乌贼幼体骨板形成的影响研究了不同温度波动对金乌贼幼体骨板形成的影响。共设置15个温度波动周期,每个温度波动周期4d,不同温度波动设置如下:A组(26°C,3d;16°C,1d),B组(26°C,2d;16°C,2d)和C组(对照组;26°C,0d;16°C,4d;无温度波动)实验进行60d。结果显示,温度波动对幼体乌贼的存活率无显著影响(P>0.05);每个温度波动周期,幼体形成的平均骨板轮层数分别为2.45±0.02(A组)、2.00±0.02(B组)、1.78±0.02(C组),单因素方差分析显示各组间存在显著差异(P<0.05);不同温度波动处理,幼体的骨板轮层数与日龄之间均可用线性关系表示;与对照组相比,A组有最高的骨板生长率和最低的室率及骨板轮层间距;骨板轮层数分别与骨板生长率及室率呈二次多项式关系。温度波动能够导致金乌贼幼体骨板轮层暗纹的缺失,从而形成温度标记,但暗纹缺失的位置并不固定,因此这种温度标记的方法需结合其他标记方法一同使用。7.金乌贼幼体摄食行为及摄食能力的研究实验室条件下,观察了金乌贼幼体的摄食行为,并对胴背长为8.2~22.9mm幼体的摄食能力进行了系统研究。结果发现,金乌贼幼体对糠虾的摄食行为分为攻击和吃食两个部分,其中攻击行为又主要分为发现、定位和捕捉三个阶段;金乌贼幼体摄食成功率较高,胴背长大于10mm的幼体摄食成功率均大于80%;摄食发生次数、攻击距离、最大攻击距离和总摄食时间与个体胴背长均呈二次多项式关系,而总摄食量和食饵操纵时间分别与其呈指数、幂数关系;摄食发生次数、攻击距离、最大攻击距离、总摄食时间和总摄食量随生长而增大,但食饵操纵时间随生长减少,表明金乌贼幼体随生长发育摄食能力迅速增强。实验结果丰富了头足类行为生态学理论知识。
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