光照对川陕哲罗鲑受精卵孵化的影响

王成友，杜 浩，吴金明，成为为，杨焕超，张 辉，刘志刚，周 琼，危起伟

(1.农业部淡水生物多样性保护重点实验室，中国水产科学研究院长江水产研究所，武汉 430223；2.武汉市农业科学院水产科学研究所，武汉 430207)

川陕哲罗鲑(Huchobleekerikimura)又称为虎嘉鱼、贝氏哲罗鲑、布氏哲罗鲑、四川哲罗鲑，隶属于鲑形目(Salmoniformes)鲑科(Salmonidae)哲罗鲑属(Hucho)，是我国特有的、局部分布的冷水性鱼类。川陕哲罗鲑分布于四川省岷江上游(最初分布下限是灌县)、大渡河上游(最初分布下限是峨边)、陕西的太白河以及留坝的汉水上游、青海的马柯河。川陕哲罗鲑在动物地理学、古生态学、鱼类系统演化与气候变化的关系等很多方面具有重要的学术价值[1-3]。

自上世纪六七十年代开始，川陕哲罗鲑资源量就开始大幅度减少，目前绝大部分河段已见不到川陕哲罗鲑的踪迹[4]。鉴于该物种的濒危状态，1988年国务院将其列为国家二级保护动物；1992年11月列入I级鱼类优先保护种名录；1998又列为濒危物种[5]。2012年9月，陕西省太白县兴隆村村民在太白河洪水期后获得了19尾成体，这是川陕哲罗鲑在太白河绝迹15年后的再次发现，更是近30多年来在全国范围内发现的规模最大的一批[6]。鲑科其他鱼类早期发育有较多研究，包括太门哲罗鲑(H.taimen)[7]、多瑙哲罗鲑(H.hucho)[8]、秦岭细鳞鲑(Brachymystaxlenoktsinlingensis)[9]，但是关于光照对鲑科鱼类发育影响的研究却鲜有报道。考虑到鲑科鱼类是以“筑巢埋卵”的方式进行自然繁殖，因此认为，在川陕哲罗鲑的受精卵孵化过程中，光照可能会严重影响到受精卵的孵化周期甚至存活。在此背景下，本研究通过设置不同光照强度和光照周期来阐明其对川陕哲罗鲑受精卵孵化的影响。

1 材料和方法

1.1 受精卵来源及孵化条件

研究地点位于长江水产研究所等单位在陕西省太白县建立的“陕西省太白河川陕哲罗鲑救护实验站”。2015年5月9日，对4尾川陕哲罗鲑雌性个体实施了催产，共获得受精卵约3 138粒，随机选取了960粒卵用于本试验研究，并将其分成4个试验组，每组设置3个平行，分别放置在12个相同的孵化框内(规格为30 cm×40 cm)，每个孵化框内80颗卵。采用流水孵化，孵化水源为山涧水，观察期间每天用便携式水质分析仪(YSI ProPlus，美国维赛仪器公司)记录水温和水体溶氧3次，测得孵化平均水温9.8 ℃(9.1～11.7 ℃)、平均溶氧10.8 mg/L(9.1～11.9 mg/L)。

1.2 光照设置和胚胎存活情况观察

设置4个孵化暗室，孵化用水的来源均来自同一孵化水槽，除光照外，其他实验条件均一致。在3个孵化室内安装白炽灯，使用照度计(ZDS-10W，上海嘉定学联仪表厂)测量光照度，调节白炽灯的功率和位置，确保孵化框处的光照度和光照周期分别为24 h强光=570 lx(此照度接近多云天气太白河上游水面光照)、12 h黑暗∶12 h强光=0 lx∶570 lx和24 h弱光=1.11 lx；另1个孵化室为24 h黑暗。每日观察一次死卵数并将其挑出，对于24 h黑暗组，使用0.82 lx的柔和黄光手电筒观察死卵数，观察及挑出死卵时间不超过30 s。

此外，为了解受精卵死亡情况与发育阶段的关系，采用体式解剖镜(SZ2-ILST)观察同批次产卵的其他受精卵形态学特征，判断其发育时序。

1.2 数据处理

用SPSS 18.0对数据进行实验方差齐性检验，再利用单因子方差分析(One-way ANOVA)来检验各试验组间的差异显著性，如确定数据具有方差齐次性，则利用LSD法进行多重比较检验，显著性检验水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 胚胎发育时序

同批次其他受精卵在本实验平均孵化水温为9.8 ℃、光照度为0 lx的条件下，历经22.88 d孵出(表1)，其中器官形成至出膜阶段历时最长15.23 d，占总时间的66.56%；其次为囊胚阶段3.20 d，占13.99%；原肠阶段2.02 d，占8.83%；神经胚阶段1.92 d，占8.39%；卵裂阶段1.34 d，占5.86%；有效积温最少的为受精卵阶段0.54 d，仅占2.36%。

2.2 受精卵孵化率

分析不同光照度和周期水平下，川陕哲罗鲑受精卵的孵化情况。从表2可以看出，4个不同试验组中，川陕哲罗鲑均保持较高的孵化率。方差分析结果显示，组间存在显著性差异，其中，24 h黑暗组的孵化率为(63.75±3.31)%，显著低于其他3个试验组；24 h弱光组的孵化率为(82.08±2.60)%，显著高于其他3个试验组；12 h黑暗：12 h强光组和24 h强光组的孵化率分别为(76.25±3.73)%和(77.08±1.91)%，两个试验组之间无显著性差异。

结合胚胎发育时序(表1)和图1可以看出，在不同发育阶段，各个试验组的川陕哲罗鲑受精卵死亡率高度一致，死亡较高的时期主要集中在细胞期-囊胚早期和孵化期。其中，受精卵-多细胞期各组的死卵数量占总死卵数量的比例分别为10.34%(24 h全黑)、17.86%(12 h黑暗∶12 h强光)、3.64%(24 h强光)和13.95%(24 h弱光)；孵化期该值分别为43.68%(24 h黑暗)、46.43%(12 h黑暗：12 h强光)、69.09%(24 h强光)和76.74%(24 h弱光)。

表1 川陕哲罗鲑胚胎发育时序Tab.1 Development stage of H.bleekeri embryo

图1 川陕哲罗鲑受精卵的逐日死亡数量Fig.1 The daily dead quantity of H.bleekeri eggs

2.3 受精卵孵出时间

从孵出时间来看，各试验组略有差异，24 h黑暗组和24 h弱光组的孵出时间早于其他2个试验组。各组分别历时23.5 d(24 h黑暗)、25.5 d(12 h黑暗∶12 h强光)、25.5 d(24 h强光)和24.5 d(24 h弱光)完成整个胚胎发育过程(表2，图2)。

表2 不同实验组川陕哲罗鲑孵化率和集中孵出时间Tab.2 Hatching rate and time of H.bleekeri in different experimental groups

图2 川陕哲罗鲑逐日孵出数量Fig.2 The daily hatched quantity of H.bleekeri eggs

3 讨论

鱼类胚胎发育与各种环境因子都有关系，如水温、溶氧、光照、水质、盐度和捕食者等[10，11]。就光照而言，不同鱼类孵化要求的光照条件差异很大，多数漂流性卵需在光线充足条件下才能正常发育，如光线不足，则会出现胚胎发育延缓[12]；有些鱼类的胚胎(如大马哈鱼)需在极黑暗的底质内避光发育，此种类型的胚胎在持续的光照下会延缓甚至导致其死亡[13]。川陕哲罗鲑的生态环境特殊，特别是繁殖生态，亲鱼喜好将卵产于砂砾，孵化于沙中[14，15]，孵化率低，提高孵化率是保存这一野生濒临灭绝物种的关键。从本次实验来看，川陕哲罗鲑胚胎发育并非如实验前设想需要高度避光，其在不同光照强度和光照周期条件下胚胎均保持了较高的孵化率，并且弱光条件下孵化效果最好。因此，自然条件下陕哲罗鲑埋卵繁殖的策略并非为了避光，应是为了躲避敌害捕食者。从孵化时间来看，强光条件下的孵化时间略长于弱光和无光条件，但总体孵化时间范围基本一致。

作为极度濒危鱼类，保留一定数量的繁殖亲鱼是防止物种灭绝的前提，而人工繁育技术的突破是确保该物种延续的关键。在目前川陕哲罗鲑人工催产技术已获得突破、受精率较高的条件下，进一步提高胚胎孵化率显得十分重要，本实验表明，采用仿生态手段避光埋置孵化川陕哲罗鲑受精卵不是最佳选择，其孵化率远低于本实验的四个处理组，其结果已在我们同步开展的埋置孵化实验中得到证实。在继续努力搜寻获得亲鱼的前提下，下一步亟需开展水温、溶氧等单因子以及组合生态因子对川陕哲罗鲑胚胎孵化效果的影响研究，从而全面掌握川陕哲罗鲑胚胎发育的生态需求，为川陕哲罗鲑的物种保护提供技术保障。

致谢：在陕西太白河实验基地现场观察过程中，中国水产科学研究院长江水产研究所熊伟、胡超在人工催产时给予协助，陕西太白县川陕哲罗鲑养殖基地何光胜先生在实验暗室搭建时给予帮助，在此一并感谢。