艾比湖卤虫滞育诱导的临界光周期和感知光照度的研究

贺婷婷,王智超,2，程 勇,贺江涛，周亚飞，卢西鹏，梅京南

( 1. 塔里木大学 动物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 新疆生产建设兵团 塔里木畜牧科技重点实验室，新疆 阿拉尔 843300 )

艾比湖卤虫滞育诱导的临界光周期和感知光照度的研究

贺婷婷1,王智超1,2，程 勇1,贺江涛1，周亚飞1，卢西鹏1，梅京南1

( 1. 塔里木大学 动物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 新疆生产建设兵团 塔里木畜牧科技重点实验室，新疆 阿拉尔 843300 )

卤虫具有滞育模式(卵生)和非滞育模式(卵胎生)两种繁殖模式，而光周期可能是影响其繁殖模式的重要的环境因子，因此明确其临界光周期和感知光照度对于有效地调控卤虫滞育、繁殖等将具有重要实践意义。本研究在实验室条件下研究了艾比湖卤虫的临界光周期和感知光照度，结果表明，在常规养殖盐度(80)和温度(25 ℃)条件下，艾比湖卤虫的光反应曲线与典型的长日照反应型滞育昆虫类似，在非极端光周期下，艾比湖卤虫的临界光暗时长为(8.38±0.37) h，相应的临界日长为15.62 h；在极端光周期下，24 h光暗时长，滞育率为(32.42±6.70)%，极显著低于邻近长光暗时长滞育率(P<0.01)；0 h光暗时长，滞育率为(19.01±5.98)%，较邻近短光暗时长滞育率略高，但差异不显著(P>0.05)。感知光照度试验表明，艾比湖卤虫感知光照度可能处于10～50 lx。本研究为卤虫的滞育诱导和繁殖模式的光控化养殖提供了重要的科学基础。

艾比湖卤虫；滞育诱导；临界光周期；感知光照度

滞育现象是节肢动物等某些动物类群发育过程中一种内在的比较稳定的遗传特性。尤其在昆虫和甲壳动物中的一些类群，它们在不同阶段发生滞育现象以应对不良环境、维持种群和实现个体生存[1]。研究发现，动物滞育诱导的外界环境因子主要包括光周期、温度、盐度、食物、湿度等[2]，其中光周期可能是影响滞育现象最主要的因子。目前已经在昆虫纲中17个目500多个种中记录到对光周期的季节性响应[3-4]，而在甲壳动物目前也已报道了近50种动物的滞育现象(诱导滞育或终止滞育)与光周期有关[5]。由于个体间对滞育诱导因子响应的差异，为研究方便，在昆虫滞育现象研究中引入临界光周期的概念，即诱导昆虫种群50%个体进入滞育的光周期界限，通常根据在不同光周期下种群进入滞育的比率形成光周期反应曲线确定临界日长或临界暗长。由于不同动物对光照度的感知水平可能不同，在明确临界光周期的基础上测定感知光照度对于有效地调控动物滞育、动物繁殖等可能具有重要的实践意义。

卤虫(Artemia)，俗称丰年虫或盐水丰年虾，是水产苗种培育中重要的鲜活饵料，在系统分类地位上属于节肢动物门、甲壳纲、鳃足亚纲、无甲目、卤虫科、卤虫属。根据生殖类型卤虫分为两性生殖型和孤雌生殖型。无论是孤雌生殖型卤虫还是两性生殖型卤虫都具有两种类型的繁殖方式：产无节幼体的卵胎生和产滞育卵的卵生方式[6]。有研究发现，光周期是诱导卤虫胚胎滞育的重要因子[7-9]。艾比湖卤虫是我国盐湖卤虫中产量最高的一个群体之一，为进一步明确光周期对艾比湖卤虫滞育诱导效应，以便在卤虫养殖尤其是集约化养殖过程中有效调控其繁殖模式，本研究对艾比湖卤虫的临界光周期以及其感知光照度进行了初步研究。

1 材料与方法

1.1 试验动物与饲喂方法

艾比湖卤虫休眠卵采自2012年9月，在鼓风烘箱(SXH-140)中30 ℃条件下烘干后，保存于冰箱(-20 ℃)内进行低温黑暗处理3～6个月终止滞育。去滞育后的卤虫卵按照常规方法在人工海水中孵化， 孵化过程在光照培养箱(宁波东南，GXZ-500D)中26 ℃和持续光照(相对光照度约4000 lx)中完成。24 h 后光诱得到无节幼体用于试验。卤虫培养过程中投喂1%的盐藻粉与复合虾苗粉 (LANSY-Shrimp ZM，INVE Asia Services Ltd，Thailand)混合水溶液。

1.2 临界光周期的测定

在常规养殖盐度(80)和温度(25 ℃)条件下分别设LL、2L∶22D、4L∶20D、6L∶18D、8L∶16D、10L∶14D、12L∶12D、14L∶10D、16L∶8D、18L∶6D、20L∶4D、22L∶2D和DD不同的光周期，其中L为光照条件，D为光暗条件，共计13个处理。每个处理包含50个50 mL的离心管(Falcon)分别放置2只无节幼体(至亚成体阶段，仅保留1只)，离心管插在底部不透光的泡沫离心管架中，各处理组分别置于不同光周期条件的光照培养箱(光源为培养箱组合日光灯)中，培养箱环境设置温度误差±1 ℃，相对光照度4000 lx。至性成熟后，每日观察每个离心管中卤虫的初胎的繁殖模式，以卵胎生方式产出无节幼体记作非滞育胎，以卵生方式产出休眠卵则记作滞育胎，试验持续30～40 d。

1.3 感知光照度的测定

在确定临界光周期的基础上，选择一个长光照周期(18L∶6D)为感知光照度测定试验的光周期，在常规养殖盐度(80)和温度(25 ℃)条件下分别设相对光照度为2000、1000、500、50、10 lx共5个处理，所有光照度梯度通过覆盖不同层数的黑色塑料袋控制，具体相对光照度由希玛AS813数字照度计测量校正。

1.4 数据处理方法

滞育率通过统计滞育胎次数除以所有参与繁殖的母体数(即滞育胎次加非滞育胎次)获得，所有数据均以平均值±标准差表示，利用SPSS 16.0进行数据统计分析，其中临界光周期依据Probit模型进行拟合(舍弃2个极端光周期)。

2 结果与分析

2.1 艾比湖卤虫的临界光周期

艾比湖卤虫的滞育诱导的光周期反应曲线见图1。由图1可知，艾比湖卤虫光周期反应曲线与典型的长日照反应型滞育昆虫类似，当光暗时长为10～22 h时，大部分个体母体以滞育模式产休眠卵(其中光暗时长12～22 h，滞育率接近100%)；而当光暗时长2～8 h时，大部分母体以非滞育模式繁殖无节幼体(滞育率均低于10%)。2个极端光照周期中，24 h光暗时长，滞育率为(32.42±6.70)%，极显著低于其他邻近长光暗时长滞育率(P<0.01)；0 h光暗时长，滞育率为(19.01±5.98)%，较其他邻近短光暗时长滞育率略高，但差异不显著(P>0.05)。在非极端光周期下，艾比湖卤虫的临界暗长为(8.38±0.37) h，相应的临界日长为15.62 h。

图1 不同光周期下的滞育率

2.2 艾比湖卤虫的感知光照度

在不同相对光照度下的滞育率结果见图2。由图2可见，单因素方差分析结果显示，相对光照度对滞育率具有显著的影响(P<0.01)，多重比较结果显示，相对光照度10 lx 组较其他各组滞育率显著升高，其他各组滞育率均为10%～20%，而10 lx组滞育率超过了60%。

图2 不同相对光照度对滞育率的影响

3 讨 论

通常认为卤虫的两种繁殖模式：非滞育模式通常发生在环境条件(盐度，氧分压，食物等)优良的情况下；而滞育模式则发生在理化环境条件恶劣的情况下[10]。但越来越多的卤虫物种或种群的研究结果显示，光周期对于卤虫的繁殖模式具有最重要的影响[8-9,11]，提示卤虫可能与大多数的滞育昆虫一致，均对光周期的滞育诱导效应最敏感[2]。 本研究结果表明， 艾比湖卤虫与昆虫光周期反应4种类型中的长日照反应类型类似，在非极端光周期条件下， 其临界日长为15.62 h，即当光照时数小于该临界日长时，艾比湖卤虫繁殖模式的滞育率均超过50%；但在极端光照周期(24 L或24 D)条件下，滞育率结果与邻近光周期结果差异较大，可能是在极端光照周期条件下缺乏有效的光周期信号，不能发挥光周期对卤虫繁殖模式的有效调控，此种条件下的滞育率可能只是对温度和盐度等养殖环境因子的响应。据报道，艾比湖卤虫在艾比湖的生存期为每年3月中旬至11月中旬，在这期间，根据历年日落日出统计该地区的光照时长约从11.88 h逐渐增长为夏至日的15.57 h，而后又逐渐减少到9.60 h[12]。在艾比湖卤虫的生存期大部分时间其光照日长均短于本研究的临界日长，导致艾比湖卤虫主要以滞育模式繁殖为主，两种繁殖模式并存，这与艾比湖卤虫的卵生和卵胎生共存及高休眠卵产量的结果[12]一致。

在临界光周期试验中，本研究结果证实艾比湖卤虫在短于临界光周期，如8 h暗时情况下，其滞育率通常均低于20%，而在敏感光照度试验中，通过选择低于8 h暗时的18L∶6D光周期下，在感知光照度以上其滞育率应该同样维持在低于20%，感知光照度试验中，50，500，100，200 lx各组的结果的确如此，但10 lx组滞育率出现了显著的提高，这表明在该相对光照度情况下，艾比湖卤虫不能有效的感知光照周期的变化，这表明艾比湖卤虫的感知光照度可能处于10～50 lx。

近年来随着水产养殖业的快速发展提升了对卤虫和卤虫卵的需求，在天然捕捞卤虫卵市场价格居高不下的刺激下，许多内陆和沿海的养殖户尝试对卤虫开展人工增养殖以获取收益。但由于缺乏人工良种，且养殖过程中不能有效的控制卤虫的繁殖模式，养殖户收益甚微[13]，在水产经济动物(如高档鱼、虾、蟹、海蜇等)苗种培育期间本希望获得更多的卤虫无节幼体或成体，但养殖的卤虫却往往产休眠卵，造成的结果是卤虫成体捕捞后，群体数量不能有效的维持，且卤虫成体中混杂休眠卵被苗种摄食后影响水产苗种的消化；在非苗种培育季节，养殖户却往往收获大量卤虫无节幼体及其长成的成体，由于加工、运输和使用的不便，卤虫成体销售困难，因此经济收益大打折扣。在未来卤虫的人工集约化养殖过程中，如能明确临界光周期，则可以通过人工调控光周期实现卤虫的繁殖模式光控化养殖，而在明确其感知光照度的情况则可以在有效节能的基础上提供有效的光照度，使得光控化养殖经济高效地实现，但是目前关于卤虫各种群对光周期的滞育诱导敏感的广泛性并不确定，而且目前除了光周期外，温度、食物等环境因子往往对昆虫和甲壳动物的滞育诱导效应均具有重要的补偿调节作用[14-15]，因此后续需要进一步开展卤虫广泛种群的临界光周期和感知光照度研究。

4 小 结

本研究在实验室条件下将昆虫滞育研究中的临界光周期概念引入卤虫滞育研究中，明确了艾比湖卤虫的临界光周期，表明在常规养殖盐度(80)和温度(25 ℃)条件下，艾比湖卤虫的光反应曲线与典型的长日照反应型滞育昆虫类似，在非极端光周期下，艾比湖卤虫的临界光暗时长为(8.38±0.37) h，而其感知光照度可能处于10～50 lx。本研究为卤虫的滞育诱导和繁殖模式的光控化养殖提供了重要的科学基础。

[1] 薛芳森,华爱,朱杏芬.昆虫和螨类光周期计数器[J].江西农业大学学报,2003，25(6):884-889.

[2] Danks H V. Insect dormancy: an ecological perspective [M]. Ottawa: Biological Survey of Canada, 1987:114-122.

[3] Nishizuka M, Azuma A, Masaki S. Diapause response to photoperiod and temperature inLepismasaccharinaLinnaeus (Thysanura:Lepismatidae) [J]. Entomol Sci, 1998, 1(1):7-14.

[4] 李文香, 李建成, 路子云,等. 中红侧沟茧蜂滞育临界光周期和敏感光照虫态的测定[J]. 昆虫学报, 2008, 51(6):635-639.

[5] Alekseev V R, Starobogatov Y I. Types of diapause in Crustacea:definitions, distribution, evolution [J]. Hydrobiologia, 1996, 320(1):15-26.

[6] Liang P, MacRae T H. The synthesis of a small heat shock/alpha-crystallin protein inArtemiaand its relationship to stress tolerance during development [J]. Dev Biol, 1999, 207(2):445-456.

[7] 黄旭雄, 陈马康, 刘波. 光周期对卤虫繁殖的影响[J]. 水生生物学报, 2001,25(3):297-300.

[8] Nambu Z, Tanaka S, Nambu F. Influence of photoperiod and temperature on reproductive mode in the brine shrimp,Artemiafranciscana[J]. J Exp Zool Part A Comp Exp Biol, 2004，301(6)：542-546.

[9] 王智超. 光周期、盐度、温度对孤雌卤虫的滞育诱导效应研究 [D]. 青岛:中国海洋大学,2015.

[10] Clegg J S, Trotman, C N. Physiological and biochemical aspects ofArtemiaecology [G]//Abatzopoulos T J, Beardmore J A, Clegg J S, et al.Artemia:Basic and Applied Biology， Dordrecht:Kluwer Academic Publishers, 2002:129-170.

[11] Dai Z, Li R, Dai L, et al. Determination in oocytes of the reproductive modes for the brine shrimpArtemiaparthenogenetica [J]. Bioscience Rep, 2011, 31(1):17-30.

[12] 任慕莲，杨文荣，姜作发，等.新疆艾比湖卤虫[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社,1992.

[13] 鲍鹰,逄少军.卤虫的生殖途径和影响因素[J].海洋科学,2007, 31(2):81-83.

[14] Saunders D S. Insect photoperiodism: effects of temperature on the induction of insect diapause and diverse roles for the circadian system in the photoperiodic response [J]. Entomol Sci, 2014, 17(1):25-40.

[15] Alekseev V, Lampert W. Maternal control of resting-egg production inDaphnia[J]. Nature, 2001,414(6866):899-901.

CriticalPhotoperiodandSensitiveLightIntensityofDiapauseInductioninParthenogeneticArtemia(Crustacea:Anostraca)fromAibiLake,China

HE Tingting1, WANG Zhichao1,2, CHENG Yong1, HE Jiangtao1, ZHOU Yafei1, LU Xipeng1, MEI Jingnan1

( 1. College of Animal Science, Tarim University, Alar 843300, China； 2. Key Laboratory of Animal Husbandry Science and Technology， Xinjiang Production & Construction Corps,Alar 843300, China )

The embryonic development ofArtemiafollows two modes: oviparity with production of encysted diapause embryos (cysts, diapause mode) and ovoviviparity with release of live nauplii (nondiapause mode). Recent results show that photoperiods probably is the major token stimuli inArtemiadiapause induction. It is meaningful to get critical photoperiod and sensitive light intensity inArtemiaculture. With this purpose, critical photoperiod and sensitive light intensity were assayed using a parthenogeneticArtemiafrom Aibi Lake (Xinjiang, China) a laboratory at a salinity of 80 at 25 ℃. The photoperiodic response curves of this population showed similarity with typical long-day species of insect with a critical dark length of (8.38±0.37) h (base on the data except the constant light and constant dark group). About the two extreme situations, the diapause incidence was (32.42±6.70)%, significantly lower than other nearby long darkness photoperiods(P<0.01) under constant darkness, and the diapause incidence(19.01±5.98)% was slightly higher at constant light than other nearby short darkness photoperiods, without significant difference(P>0.05). Sensitive light intensity experiment under long-photoperiods(18L∶6D) showed that the sensitive light intensity of this population perhaps lied between 10 lx and 50 lx. All these findings are important for understanding ofArtemiadiapause induction, with practical applications for management ofArtemiareproduction under control.

Artemia; diapause induction; critical photoperiod; sensitive light intensity

10.16378/j.cnki.1003-1111.2016.06.021

S963.21

A

1003-1111(2016)06-0723-04

2015-07-15；

2016-03-28.

国家级大学生创新训练项目(201410757022)；新疆生产建设兵团青年科技创新资金专项(2013CB016)；新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室开放课题(HS201407).

贺婷婷(1996—)，女；研究方向：卤虫滞育生态学.E-mail: 2247528953@qq.com. 通讯作者：王智超(1981—)，男，副教授；研究方向：甲壳动物滞育生理生态学. E-mail: wzcdky@126.com.