不同高温水平下虾夷扇贝鳃的显微观察

郝振林，程 操，田 莹，王 荦，毛俊霞，王许波，常亚青

(大连海洋大学 农业农村部北方海水增养殖重点实验室，辽宁 大连 116023)

虾夷扇贝(Mizuhopectenyessoensis)是一种分布在日本、俄罗斯远东海、千岛群岛以及朝鲜北部海域的大型冷水性双壳贝类[1]。自上世纪80年，我国从日本北海道引进虾夷扇贝开展人工养殖，目前养殖规模越来越大，已成为我国北方海域非常重要的经济养殖贝类，并创造了巨大的经济价值[2]。但近年来，度夏时，虾夷扇贝死亡率明显增加，给养殖户带来了严重的经济损失[3]。

贝类的鳃不仅是贝类的呼吸器官，也是其最重要的滤食器官，同时还是重要的防御排毒器官。

本研究拟通过观察不同高温水平下虾夷扇贝鳃的显微结构变化特征，揭示虾夷扇贝对高温的响应机制，同时为虾夷扇贝养殖行业的健康发展提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验用扇贝

实验用虾夷扇贝取自獐子岛渔业集团，潮湿状态下运到大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室，暂养于可控温独立循环品字形水槽内(海水温度为15 ± 1 ℃，盐度为30‰左右，每天投喂硅藻和金藻等藻类粉末饲料，每天换水2次，每次换水1/2)，暂养一周后，挑选活力较强、健康的个体用于实验。

1.2 实验设计

设置5个温度组，温度分别是15 ℃(对照组)[4]、20 ℃、22 ℃、24 ℃和26 ℃，每个温度组设3个平行，每个平行组里面随机放入10只虾夷扇贝。将暂养在15 ℃海水的虾夷扇贝分别驯化到20 ℃、22 ℃、24 ℃及26 ℃(升温幅度1 ℃/d)，在各实验组达到相应温度后，暂养一周，取其鳃组织保存于波恩液中，为后期进行组织学切片制作。

1.3 组织学切片

从波恩氏液中取出鳃组织，进行常规石蜡组织切片，HE染色等，并在光学显微镜(Nikon ECLIPSE 55i)下进行组织形态学观察并拍照。

1.4 数据测量与分析

使用photoshop CS4 软件进行鳃小瓣、鳃丝、丝间隔的测量。采用Excel 2003和SPSS 18.0统计软件进行相关数据处理。

2 实验结果

2.1 鳃小瓣

不同温度下，虾夷扇贝鳃小瓣厚度如图1所示。其中15 ℃时(对照组)虾夷扇贝的鳃小瓣厚度最大，外鳃和内鳃鳃小瓣的厚度分别为51.21 μm和38.57 μm。海水温度对鳃小瓣厚度有显著性影响(P<0.05)，且随海水温度不断升高，鳃小瓣厚度逐渐减小。26 ℃时，虾夷扇贝的鳃小瓣厚度最小，外鳃和内鳃鳃小瓣的厚度分别为39.35 μm和34.02 μm。T检验表明，15 ℃与20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃下的鳃小瓣厚度差异显著。另外，在同一温度下，虾夷扇贝的鳃小瓣外鳃的厚度显著高于内鳃(P<0.05)。

2.2 鳃丝

不同温度水平下，鳃丝的组织学结构如图2所示。鳃小瓣外缘有许多鳃丝，相邻鳃丝之间形成凹沟，各个鳃丝长短和粗细不均。鳃丝由上皮、基膜和结缔组织构成，鳃丝上分布有大量的纤毛。

鳃丝的宽度如图3所示。其中，在15 ℃(对照组)时，虾夷扇贝鳃丝的宽度最大，为40.41 μm，显著高于20 ℃、22 ℃、26 ℃时鳃丝宽度(P<0.05)，26 ℃时，鳃丝宽度最小，为23.38 μm。另外，20 ℃和22 ℃处理组，虾夷扇贝鳃丝宽度差异不显著(P>0.05)。

图1 虾夷扇贝鳃小瓣厚度/μm

图2 不同温度下虾夷扇贝的鳃组织学观察，示鳃丝(200×)

图3 虾夷扇贝鳃丝宽度/μm

注：图中误差线上字母a,b,c表示组间有显著性差异(P<0.05)

2.3 丝间隔

不同温度水平下，丝间隔的组织学结构如图4所示。丝间隔由结缔组织构成，内含血管和血窦。丝间隔承担着连接鳃丝的作用。

丝间隔距离如图5所示。其中，在15 ℃(对照组)时，虾夷扇贝丝间隔宽度最大，为36.39 μm，显著高于22 ℃、26 ℃时丝间隔宽度(P<0.01)，26 ℃时，丝间隔宽度最小，为17.37 μm。

2.4 鳃小腔与鳃水管

不同温度水平下，鳃小腔的组织结构如图6所示。由图可得，20 ℃时的鳃小腔，与15 ℃(对照组)的鳃小腔无显著变化。但在24 ℃时，鳃小腔扩张非常明显。

图4 不同温度下虾夷扇贝的鳃组织学观察，示丝间隔(200×)

注：a.15 ℃下的鳃组织； b.22 ℃下的鳃组织；c.26 ℃下的鳃组织

图5 虾夷扇贝丝间隔宽度/μm

2.5 瓣间隔

不同温度水平下，瓣间隔的组织结构如图6所示。鳃小瓣中两个鳃小腔之间的连接称为瓣间隔。瓣间隔由结缔组织构成，均匀分布，排列整齐。从图可以看出，在15 ℃(对照组)和20 ℃、24 ℃时，瓣间隔的变化同鳃小腔是基本一致的。

3 讨论

鳃是贝类非常重要的器官。首先鳃是贝类的呼吸器官，由于鳃瓣内侧具有非常丰富的鳃水管和发达的小水管系统，使得水流与鳃丝接触的表面积显著增加，可显著提高鳃的呼吸效率。另外，在鳃丝、丝间隔和鳃间隔中分布着大量的血管和血窦，以便于氧气的吸收和传输。同时，鳃又是贝类重要的摄食器官，食物颗粒的滤食主要是靠鳃丝及其鳃丝上着生的纤毛之间的共同运动来实现。贝类对食物颗粒的摄取主要是依靠着侧纤毛摆动形成的进水水流，食物颗粒进入体内后，富集在前侧纤毛，前纤毛承担着运输食物颗粒的作用，扇贝的鳃间隔较短，主鳃丝部分凹陷成沟，进一步提高食物颗粒的富集和运送效率[3]。在鳃丝的左右两侧遍布着肌纤维，协助鳃丝进行运动，对食物的运送起到积极作用。此外，鳃还具有排毒防御功能，在鳃丝内、鳃丝间、鳃间隔及结缔组织中都分布着大量的吞噬细胞，吞噬细胞具有很强的吞噬能力，可以有效增强扇贝机体的防御能力。

图6 不同温度下虾夷扇贝的鳃组织学观察，示鳃小腔(200×)

注：a.15 ℃下的鳃组织；b.20 ℃下的鳃组织；c.24 ℃下的鳃组织

研究表明高温胁迫对水生动物鳃组织表面结构会有不同程度的破坏，从而引起缺氧症状，几天甚至几小时的缺氧就会导致水生动物鳃结构发生变化[5]。水肿被认为是一种水生动物自我保护的机制，通过水肿扩大外界水体与鳃丝毛细血管间的有效距离，减少不利环境因子对自身的伤害[6]。目前，关于高温对虾夷扇贝鳃组织结构影响的研究报道较少，本文重点研究了不同高温水平下扇贝鳃的显微结构变化，结果发现，随海水温度不断升高，鳃小瓣厚度、鳃丝宽度、丝间隔距离都减小，而鳃小腔和瓣间隔距离增大。说明虾夷扇贝鳃组织在高温下受到了严重破坏，严重影响了扇贝呼吸功能的正常进行。这与其他学者在进行高温对水生动物鳃组织结构影响时的结果相似[6-8]。另外，也有学者进行了高温对水生动物不同组织损伤程度的研究，结果发现，在高温胁迫下，鳃和肝组织的破坏程度最大，因此鳃和肝被认为是研究热胁迫的理想组织[9]。由此可见，鳃组织是研究高温对海水贝类组织结构影响的理想组织。

本研究表明，高温对虾夷扇贝鳃组织结构影响显著，虾夷扇贝鳃小瓣的厚度，鳃丝宽度，丝间隔距离都随温度升高而减小，而鳃小腔和瓣间隔距离随温度升高而增大。