春季升温控制对海蜇横裂生殖的影响

段 妍，孙 明,，陈福迪，王一彤

( 1.辽宁省海洋水产科学研究院，辽宁省海洋生物资源与生态学重点实验室，大连市渔业资源养护重点实验室，辽宁 大连 116023； 2.中国科学院 海洋研究所，实验海洋生物学重点实验室，山东 青岛 266071； 3.中国科学院大学，北京 100049 )

海蜇(Rhopilemaesculentum)属刺胞动物门钵水母纲根口水母目根口水母科海蜇属[1-2]，是海洋营浮游生活的大型暖水性水母，盛产于中国东海、黄海和渤海，日本及朝鲜半岛沿岸[3]。海蜇营养丰富，食用价值高[4-6]。随着20世纪70—80年代海蜇捕捞产量显著下降[7-9]，20世纪90年代起，中国沿海陆续开展了海蜇的增殖放流活动，但仍满足不了市场需求，随后，海蜇池塘养殖逐渐兴起。进入21世纪，海蜇增养殖产业规模不断扩大，2017年辽宁省海蜇养殖产量达68 269 t，占全国海蜇养殖总产量的82.97%，产值超10亿元[10]。2010—2018年山东省连年进行增殖放流，其间秋汛捕捞海蜇产量累计超20 万t，实现产值达19.7亿元[2]。伴随着海蜇增养殖业的迅速发展，众多的海蜇生产活动也持续兴旺了海蜇苗种产业[3,11-12]。

海蜇幼苗是由附着在波纹板上的螅状体经过横裂生殖释放获得的。横裂生殖是海蜇从底栖螅状体到浮游碟状体世代转化的重要无性繁殖过程及唯一途径。目前，在北方海蜇工厂化育苗过程中，为了尽早获得足量海蜇苗抢占销售市场，春季水温上升速度多数是日升温1～2 ℃，直到水温升至18～22 ℃时，大量螅状体发生横裂生殖，放碟量出现高峰期[13-15]。这种育苗方式需要大量的螅状体基数，相应地也需要足够的养殖空间以及人力物力等资源；螅状体苗种只横裂放碟1次后即被废弃，资源利用率较低[16-17]。

研究表明，环境变化和化学因素等均对横裂生殖有一定的调控作用[1,18-20]，其中水温是诱导横裂生殖的关键控制因素。Calder[21]观察发现，疣突海蜇(R.verrilli)螅状体约在10 ℃的环境下培养4个月，温度升至20 ℃后，在5周内发生横裂生殖。同一个螅状体可以多次发生横裂生殖[22-23]，随着横裂生殖不断重复发生，形成的碟状体数量递减，最终几乎全部呈单碟型横裂生殖[23]。培养1周年的海蜇螅状体，横裂生殖可重复进行11～18次[22]。在海蜇横裂生殖过程中，同时优化低温持续时间及低温范围可以提升海蜇横裂生殖的数量及比例[1,24-25]。

上述研究均表明，在育苗生产过程中，可以通过环境调控来控制螅状体的能量分配方式，影响其横裂生殖的发生次数和放碟数量，从而提高螅状体苗种的利用率，既可以节约资源，减少浪费，又可以减少养殖废水排污对环境造成的污染。笔者聚焦海蜇横裂生殖的环境调控技术，分析不同升温变化条件下海蜇螅状体横裂发生时间、重复横裂次数及累计放碟数量的差异，明确春季升温控制对海蜇多茬横裂生殖具有显著影响，研究结果将为海蜇多茬养殖模式中扩大海蜇苗种供应时长，提高海蜇螅状体利用率，优化横裂生殖的调控技术，进而提高海蜇养殖经济效益提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以辽宁省营口实发有限公司2016年秋季海蜇工厂化育苗人工繁育出的16触手螅状体为试验材料，螅状体附着在30 cm×40 cm的聚乙烯波纹板上，冬季低温期运至辽宁省海洋水产科学研究院水母生态实验室，试验前于1.8 m×1.2 m×0.8 m水槽中培养，水槽放置于5 ℃冷库中。培养和试验用水取自辽宁省大连市黑石礁近岸海域，经黑暗沉淀并砂滤后使用，盐度29～32，pH 8.0～8.3，溶解氧>5 mg/L。试验期间螅状体每2 d过量投喂1次，投喂2～4 h后换水。饵料为人工孵化的卤虫(Artemia)无节幼体，体长约300 μm。

1.2 试验方法

将上述波纹板附着有海蜇螅状体的区域剪切成约12 cm×12 cm的小片，随机保留100个螅状体，剔除多余的螅状体与足囊。选取3个小片设为1个试验组的3个平行，置于15 cm×15 cm×3 cm的密封隔离盒中，用智能光照培养箱(GXZ—280B；GXZ—280C)控制试验水温，在完全黑暗条件下进行。根据目前海蜇生产过程中广泛使用的水温调控方法(日升温1 ℃或2 ℃)，试验设3个升温控制组。T1组为日升温2 ℃；T2组为日升温1 ℃；考虑到增加前期螅状体的能量储备，将T3组设置为10 ℃以下低温期每周缓慢升高1 ℃，当温度升至10～15 ℃时，每4 d缓慢升高1 ℃，当温度超过15 ℃以后，每两周升高2 ℃，并保持水温在19 ℃；各组水温变化见图1。试验期间螅状体每2 d投喂1次，用吸有卤虫的吸管对准投喂，保证每个螅状体都能达到饱食状态，投喂2～4 h后换水。每日用解剖镜(Olympus SZX9)观察螅状体的横裂生殖行为，试验于2017年4月3日开始，连续观察100 d直到放碟全部结束。

图1 试验水温

1.3 数据统计分析

采用单因子方差分析比较不同温度之间可能存在的差异水平。统计分析使用SPSS 13.0软件，以P<0.05为差异显著性。利用Excel 进行数据描述并作图。

2 结果与分析

2.1 不同升温条件对海蜇横裂生殖发生时间的影响

各试验组全部个体均完成了首次横裂生殖，但每组海蜇螅状体在不同升温条件下发生橫裂生殖的时间及温度显著不同。在T1温度试验组，日升温2 ℃条件下，海蜇螅状体在第8天开始释放碟状体，此时试验水温为19 ℃。在T2温度试验组，日升温1 ℃条件下，海蜇螅状体在第13天开始释放碟状体，此时试验水温为17 ℃。在T3温度试验组，通过控制海水水温以每周升高1 ℃的速度将水温缓慢升至10 ℃后，观察螅状体大小，此时大部分螅状体柄径可达2 mm以上，之后以每4 d升高1 ℃的速度将水温缓慢升至15 ℃，螅状体在试验第53天开始第1次横裂生殖，此时试验水温13 ℃；第1次横裂生殖结束后约1～2周的时间螅状体可恢复自身形态并随后进入准备再次横裂生殖的裂节状态，当发现螅状体个体拉长并有裂节初现时，将水温上升2 ℃并保持水温在17 ℃，以刺激螅状体整齐并快速完成第2次横裂生殖，第2次横裂生殖发生时间为试验第73天，此时试验水温为17 ℃；第2次横裂生殖结束后继续喂养，待第3次横裂生殖快开始时，水温再升2 ℃，并保持水温在19 ℃，试验第88天螅状体开始第3次横裂生殖，此后水温不再升高直至试验结束。

2.2 不同升温条件对海蜇放碟高峰期的影响

海蜇螅状体在不同升温条件下，释放碟状体数量显著不同。由图2可知，T1试验组日升温2 ℃，放碟高峰期的水温为21 ℃，试验期间仅出现1次放碟高峰期，累计放碟数量平均为771个。T2试验组日升温1 ℃，放碟高峰期的水温为19～21 ℃，试验期间放碟高峰期仅出现1次，累计放碟数量平均为1117个。T3试验组，第1次放碟高峰期的水温为14～15 ℃，横裂累计放碟数量平均为1433个；第2次放碟高峰期的水温为17 ℃，横裂累计放碟数量平均为1010个；第3次放碟高峰期的水温为19 ℃，横裂累计放碟数量平均为496个，3次横裂生殖累计放碟数量共计2939个，仅T3试验组出现多次放碟高峰期。方差分析结果显示，不同试验组累计放碟数量差异显著(P<0.05)，T3试验组放碟数量显著高于T2和T1试验组，而T1试验组显著低于T2和T3试验组(图3)。

图2 不同升温条件对横裂生殖的影响

螅状体日放碟数量结果显示(图3)，T2试验组，日升温1 ℃条件下，最大日放碟数量最高，平均可达427个，T1和T3试验组，最大日放碟数量分别为218个和263个。在升温较快的温度组(T1和T2)，虽然最大日放碟数量较高，但放碟持续时间较短，分别为7 d和8 d，且峰值仅持续2～3 d，而T3试验组第1次放碟持续12 d，第2次和第3次放碟分别持续10 d和8 d，特别是第1次峰值的持续时间较长。 随着放碟高峰期再次发生，每次累计释放碟状体的数量逐渐减少。

图3 不同升温组螅状体日放碟数量

3 讨 论

海蜇养殖具有生长迅速、养殖周期短、成本低、见效快、收益高的优势[26-28]。在目前的海蜇养殖过程中，采用多茬养殖技术的现象比较普遍，即在第一次投放海蜇苗种后，每隔一段时间进行一次放苗，多次放苗后，池塘内存在不同规格的海蜇幼体[26,29]，这种多次放苗的养殖模式相应地也需要更长的海蜇苗种市场供应时间。笔者对比分析了不同升温控制下海蜇螅状体横裂发生时间、重复横裂次数及累计放碟数量的差异，优化了海蜇高效横裂生殖的调控方法，试验结果对于实现海蜇苗种实时供应以满足市场需求具有重要意义。

3.1 温度对海蜇横裂生殖的影响

研究发现，大部分海蜇横裂生殖发生在4—10月，温度对海蜇横裂生殖具有显著的影响[30]。在自然海区、生产车间、实验室等不同条件下生长的海蜇螅状体横裂生殖的温度不尽相同；低温预处理可以增加螅状体大小及放碟量[30]，陈介康等[23]对海蜇的研究发现，在每年春末夏初，海水温度升至13 ℃时，海蜇出现裂节，到15 ℃时释放碟状体。可见，水温变化对海蜇螅状体横裂生殖的发生时间及横裂放碟具有显著影响。

本试验的3种不同升温变化条件中，T1和T2两种升温模式是目前北方地区普遍的方法[24]，T3则是根据本实验室多年培养海蜇螅状体的经验得出的一种缓慢升温方法，相比T1和T2的快速升温，T3更符合自然水域的水温变化规律。试验结果表明，T1组螅状体培养第8天释放碟状体，T2组螅状体培养第13天释放碟状体，快速的升温虽然能够尽早地获得碟状体，但放碟高峰期持续时间较短，横裂生殖的利用效率较低，在100 d的试验周期内，T1和T2组最终获得的碟状体数量仅为T3组的27%和38%。而T3组培养第53天第1次释放碟状体，海蜇螅状体在缓慢升温的过程中可积蓄更多的能量，提高螅状体横裂生殖后的成活率和再次发生横裂生殖的比例。游奎等[31]研究发现，附着时间较短、个体较小的螅状体在短期低温诱导下，不进行横裂生殖释放碟状体；足够的能量储备是横裂生殖的基础，体积较大、营养供给充足的螅状体能够产生更多的碟状体，且碟状体的成活率较高[32]。Fuchs等[33]在研究水母横裂分子机制过程中，通过转录组测序筛选到一种水母分泌蛋白，研究表明，该蛋白是横裂诱导激素前体的最佳候选，该蛋白转录本的量在持续低温条件下可稳定增加，而高温条件，其转录本的量下降。可见，温度对螅状体横裂生殖的调控不但表现在对其体内能量积蓄的控制上，也表现在对横裂诱导的调控上，并在温度到达激活阈值时引发变态，为了让螅状体积蓄更多的能量及转录本，持续低温并控制其低温阈值是实现多茬横裂生殖的关键点。以上结果表明，目前的育苗模式中采用的升温方法对海蜇螅状体资源的利用还远远不足，进一步优化温度调控方法可以达到高效利用海蜇螅状体资源的目的。

3.2 缓慢升温处理诱导螅状体横裂出现多次放碟高峰期

海蜇螅状体可以重复横裂生殖的现象最早被报道于1981年，丁耕芜等[22]描述了同一个螅状体可多次进行横裂生殖，培养1周年的螅状体，横裂生殖进行了11～18次。陈介康等[23]曾报道过温度对海蜇横裂生殖的影响，发现未经冬季低温生活的海蜇螅状体在18、20 ℃和22 ℃下培养8个月期间横裂生殖多达6～9次。产生碟状幼体数量随横裂生殖次数增多而递减，至第4次横裂生殖开始出现部分单碟型横裂幼体。研究发现，单个碟状体的平均横裂生殖周期一般为1～4 d，2次横裂生殖之间的时间间隔一般约为10 d，适时控制水温可有效获得更多的横裂体[32]。在本试验中，仅T3组出现多次放碟高峰期，第2次横裂生殖释放的碟状体数量约为第1次横裂释放数量的70%，第3次放碟数量约为第1次的35%，说明随着时间延长及横裂生殖次数的增加，螅状体的放碟数量在逐渐减少。

游奎等[31]对螅状体做短期低温处理，放碟率最高约达50%，平均每个螅状体释放0.5个碟状体，而陈介康等[23]试验结果显示，冬季低温处理的螅状体群体经过升温处理，平均每个螅状体释放7～8个碟状体。本试验经过升高2 ℃处理的螅状体平均释放碟状体数为7.7个，而T3组缓慢升温处理的螅状体在100 d的试验周期内，平均每个螅状体释放碟状体数约为30个。可见，升温控制对海蜇螅状体的横裂生殖利用效率具有显著的影响。

目前已有学者提出，海蜇螅状体在一定的温度控制下可重复横裂生殖[23,33-34]，尽管这些学者描述了海蜇重复横裂生殖现象及相应的水温条件，但均未涉及到有关于横裂生殖的具体温度条件、方式，对低温时间及低温阈值等也未作具体说明。而笔者仅针对100个螅状体整体观察了放碟高峰期，每个试验组还设有3个平行，螅状体数量较多，未针对单个螅状体进行重复横裂生殖次数的定量研究。这是本试验的不足之处，笔者将根据本试验结果在今后的试验中进一步细化研究。

4 结 论

相比于快速升温，尽快获取碟状体的养殖模式，慢速升温条件下，可使螅状体积蓄更多能量用于横裂生殖，使每个螅状体可释放的碟状体数量增加；同时延长横裂升温期，可相应延长获得碟状体的时间，以满足海蜇苗种可长时间供应的需求。升温后使水温保持在15～19 ℃的横裂适宜水温内，可获得多次放碟高峰期和更多的碟状体数量，使等量螅状体累计释放碟状体的数量提高2～5倍，提高螅状体的利用效率。在海蜇育苗生产过程中，可根据实际需求，按照本试验结果得出的规律进行调整优化，进而提高海蜇苗种培育效率和海蜇养殖的经济效益。