賀婷婷,王智超,2，程 勇,賀江濤，周亞飛，盧西鵬，梅京南

( 1. 塔里木大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán) 塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300 )

艾比湖鹵蟲(chóng)滯育誘導(dǎo)的臨界光周期和感知光照度的研究

賀婷婷1,王智超1,2，程 勇1,賀江濤1，周亞飛1，盧西鵬1，梅京南1

( 1. 塔里木大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán) 塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300 )

鹵蟲(chóng)具有滯育模式(卵生)和非滯育模式(卵胎生)兩種繁殖模式，而光周期可能是影響其繁殖模式的重要的環(huán)境因子，因此明確其臨界光周期和感知光照度對(duì)于有效地調(diào)控鹵蟲(chóng)滯育、繁殖等將具有重要實(shí)踐意義。本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光周期和感知光照度，結(jié)果表明，在常規(guī)養(yǎng)殖鹽度(80)和溫度(25 ℃)條件下，艾比湖鹵蟲(chóng)的光反應(yīng)曲線與典型的長(zhǎng)日照反應(yīng)型滯育昆蟲(chóng)類似，在非極端光周期下，艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光暗時(shí)長(zhǎng)為(8.38±0.37) h，相應(yīng)的臨界日長(zhǎng)為15.62 h；在極端光周期下，24 h光暗時(shí)長(zhǎng)，滯育率為(32.42±6.70)%，極顯著低于鄰近長(zhǎng)光暗時(shí)長(zhǎng)滯育率(P<0.01)；0 h光暗時(shí)長(zhǎng)，滯育率為(19.01±5.98)%，較鄰近短光暗時(shí)長(zhǎng)滯育率略高，但差異不顯著(P>0.05)。感知光照度試驗(yàn)表明，艾比湖鹵蟲(chóng)感知光照度可能處于10～50 lx。本研究為鹵蟲(chóng)的滯育誘導(dǎo)和繁殖模式的光控化養(yǎng)殖提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

艾比湖鹵蟲(chóng)；滯育誘導(dǎo)；臨界光周期；感知光照度

滯育現(xiàn)象是節(jié)肢動(dòng)物等某些動(dòng)物類群發(fā)育過(guò)程中一種內(nèi)在的比較穩(wěn)定的遺傳特性。尤其在昆蟲(chóng)和甲殼動(dòng)物中的一些類群，它們?cè)诓煌A段發(fā)生滯育現(xiàn)象以應(yīng)對(duì)不良環(huán)境、維持種群和實(shí)現(xiàn)個(gè)體生存[1]。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物滯育誘導(dǎo)的外界環(huán)境因子主要包括光周期、溫度、鹽度、食物、濕度等[2]，其中光周期可能是影響滯育現(xiàn)象最主要的因子。目前已經(jīng)在昆蟲(chóng)綱中17個(gè)目500多個(gè)種中記錄到對(duì)光周期的季節(jié)性響應(yīng)[3-4]，而在甲殼動(dòng)物目前也已報(bào)道了近50種動(dòng)物的滯育現(xiàn)象(誘導(dǎo)滯育或終止滯育)與光周期有關(guān)[5]。由于個(gè)體間對(duì)滯育誘導(dǎo)因子響應(yīng)的差異，為研究方便，在昆蟲(chóng)滯育現(xiàn)象研究中引入臨界光周期的概念，即誘導(dǎo)昆蟲(chóng)種群50%個(gè)體進(jìn)入滯育的光周期界限，通常根據(jù)在不同光周期下種群進(jìn)入滯育的比率形成光周期反應(yīng)曲線確定臨界日長(zhǎng)或臨界暗長(zhǎng)。由于不同動(dòng)物對(duì)光照度的感知水平可能不同，在明確臨界光周期的基礎(chǔ)上測(cè)定感知光照度對(duì)于有效地調(diào)控動(dòng)物滯育、動(dòng)物繁殖等可能具有重要的實(shí)踐意義。

鹵蟲(chóng)(Artemia)，俗稱豐年蟲(chóng)或鹽水豐年蝦，是水產(chǎn)苗種培育中重要的鮮活餌料，在系統(tǒng)分類地位上屬于節(jié)肢動(dòng)物門、甲殼綱、鰓足亞綱、無(wú)甲目、鹵蟲(chóng)科、鹵蟲(chóng)屬。根據(jù)生殖類型鹵蟲(chóng)分為兩性生殖型和孤雌生殖型。無(wú)論是孤雌生殖型鹵蟲(chóng)還是兩性生殖型鹵蟲(chóng)都具有兩種類型的繁殖方式：產(chǎn)無(wú)節(jié)幼體的卵胎生和產(chǎn)滯育卵的卵生方式[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，光周期是誘導(dǎo)鹵蟲(chóng)胚胎滯育的重要因子[7-9]。艾比湖鹵蟲(chóng)是我國(guó)鹽湖鹵蟲(chóng)中產(chǎn)量最高的一個(gè)群體之一，為進(jìn)一步明確光周期對(duì)艾比湖鹵蟲(chóng)滯育誘導(dǎo)效應(yīng)，以便在鹵蟲(chóng)養(yǎng)殖尤其是集約化養(yǎng)殖過(guò)程中有效調(diào)控其繁殖模式，本研究對(duì)艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光周期以及其感知光照度進(jìn)行了初步研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與飼喂方法

艾比湖鹵蟲(chóng)休眠卵采自2012年9月，在鼓風(fēng)烘箱(SXH-140)中30 ℃條件下烘干后，保存于冰箱(-20 ℃)內(nèi)進(jìn)行低溫黑暗處理3～6個(gè)月終止滯育。去滯育后的鹵蟲(chóng)卵按照常規(guī)方法在人工海水中孵化， 孵化過(guò)程在光照培養(yǎng)箱(寧波東南，GXZ-500D)中26 ℃和持續(xù)光照(相對(duì)光照度約4000 lx)中完成。24 h 后光誘得到無(wú)節(jié)幼體用于試驗(yàn)。鹵蟲(chóng)培養(yǎng)過(guò)程中投喂1%的鹽藻粉與復(fù)合蝦苗粉 (LANSY-Shrimp ZM，INVE Asia Services Ltd，Thailand)混合水溶液。

1.2 臨界光周期的測(cè)定

在常規(guī)養(yǎng)殖鹽度(80)和溫度(25 ℃)條件下分別設(shè)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為光照條件，D為光暗條件，共計(jì)13個(gè)處理。每個(gè)處理包含50個(gè)50 mL的離心管(Falcon)分別放置2只無(wú)節(jié)幼體(至亞成體階段，僅保留1只)，離心管插在底部不透光的泡沫離心管架中，各處理組分別置于不同光周期條件的光照培養(yǎng)箱(光源為培養(yǎng)箱組合日光燈)中，培養(yǎng)箱環(huán)境設(shè)置溫度誤差±1 ℃，相對(duì)光照度4000 lx。至性成熟后，每日觀察每個(gè)離心管中鹵蟲(chóng)的初胎的繁殖模式，以卵胎生方式產(chǎn)出無(wú)節(jié)幼體記作非滯育胎，以卵生方式產(chǎn)出休眠卵則記作滯育胎，試驗(yàn)持續(xù)30～40 d。

1.3 感知光照度的測(cè)定

在確定臨界光周期的基礎(chǔ)上，選擇一個(gè)長(zhǎng)光照周期(18L∶6D)為感知光照度測(cè)定試驗(yàn)的光周期，在常規(guī)養(yǎng)殖鹽度(80)和溫度(25 ℃)條件下分別設(shè)相對(duì)光照度為2000、1000、500、50、10 lx共5個(gè)處理，所有光照度梯度通過(guò)覆蓋不同層數(shù)的黑色塑料袋控制，具體相對(duì)光照度由?，擜S813數(shù)字照度計(jì)測(cè)量校正。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

滯育率通過(guò)統(tǒng)計(jì)滯育胎次數(shù)除以所有參與繁殖的母體數(shù)(即滯育胎次加非滯育胎次)獲得，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，利用SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，其中臨界光周期依據(jù)Probit模型進(jìn)行擬合(舍棄2個(gè)極端光周期)。

2 結(jié)果與分析

2.1 艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光周期

艾比湖鹵蟲(chóng)的滯育誘導(dǎo)的光周期反應(yīng)曲線見(jiàn)圖1。由圖1可知，艾比湖鹵蟲(chóng)光周期反應(yīng)曲線與典型的長(zhǎng)日照反應(yīng)型滯育昆蟲(chóng)類似，當(dāng)光暗時(shí)長(zhǎng)為10～22 h時(shí)，大部分個(gè)體母體以滯育模式產(chǎn)休眠卵(其中光暗時(shí)長(zhǎng)12～22 h，滯育率接近100%)；而當(dāng)光暗時(shí)長(zhǎng)2～8 h時(shí)，大部分母體以非滯育模式繁殖無(wú)節(jié)幼體(滯育率均低于10%)。2個(gè)極端光照周期中，24 h光暗時(shí)長(zhǎng)，滯育率為(32.42±6.70)%，極顯著低于其他鄰近長(zhǎng)光暗時(shí)長(zhǎng)滯育率(P<0.01)；0 h光暗時(shí)長(zhǎng)，滯育率為(19.01±5.98)%，較其他鄰近短光暗時(shí)長(zhǎng)滯育率略高，但差異不顯著(P>0.05)。在非極端光周期下，艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界暗長(zhǎng)為(8.38±0.37) h，相應(yīng)的臨界日長(zhǎng)為15.62 h。

圖1 不同光周期下的滯育率

2.2 艾比湖鹵蟲(chóng)的感知光照度

在不同相對(duì)光照度下的滯育率結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，單因素方差分析結(jié)果顯示，相對(duì)光照度對(duì)滯育率具有顯著的影響(P<0.01)，多重比較結(jié)果顯示，相對(duì)光照度10 lx 組較其他各組滯育率顯著升高，其他各組滯育率均為10%～20%，而10 lx組滯育率超過(guò)了60%。

圖2 不同相對(duì)光照度對(duì)滯育率的影響

3 討 論

通常認(rèn)為鹵蟲(chóng)的兩種繁殖模式：非滯育模式通常發(fā)生在環(huán)境條件(鹽度，氧分壓，食物等)優(yōu)良的情況下；而滯育模式則發(fā)生在理化環(huán)境條件惡劣的情況下[10]。但越來(lái)越多的鹵蟲(chóng)物種或種群的研究結(jié)果顯示，光周期對(duì)于鹵蟲(chóng)的繁殖模式具有最重要的影響[8-9,11]，提示鹵蟲(chóng)可能與大多數(shù)的滯育昆蟲(chóng)一致，均對(duì)光周期的滯育誘導(dǎo)效應(yīng)最敏感[2]。 本研究結(jié)果表明， 艾比湖鹵蟲(chóng)與昆蟲(chóng)光周期反應(yīng)4種類型中的長(zhǎng)日照反應(yīng)類型類似，在非極端光周期條件下， 其臨界日長(zhǎng)為15.62 h，即當(dāng)光照時(shí)數(shù)小于該臨界日長(zhǎng)時(shí)，艾比湖鹵蟲(chóng)繁殖模式的滯育率均超過(guò)50%；但在極端光照周期(24 L或24 D)條件下，滯育率結(jié)果與鄰近光周期結(jié)果差異較大，可能是在極端光照周期條件下缺乏有效的光周期信號(hào)，不能發(fā)揮光周期對(duì)鹵蟲(chóng)繁殖模式的有效調(diào)控，此種條件下的滯育率可能只是對(duì)溫度和鹽度等養(yǎng)殖環(huán)境因子的響應(yīng)。據(jù)報(bào)道，艾比湖鹵蟲(chóng)在艾比湖的生存期為每年3月中旬至11月中旬，在這期間，根據(jù)歷年日落日出統(tǒng)計(jì)該地區(qū)的光照時(shí)長(zhǎng)約從11.88 h逐漸增長(zhǎng)為夏至日的15.57 h，而后又逐漸減少到9.60 h[12]。在艾比湖鹵蟲(chóng)的生存期大部分時(shí)間其光照日長(zhǎng)均短于本研究的臨界日長(zhǎng)，導(dǎo)致艾比湖鹵蟲(chóng)主要以滯育模式繁殖為主，兩種繁殖模式并存，這與艾比湖鹵蟲(chóng)的卵生和卵胎生共存及高休眠卵產(chǎn)量的結(jié)果[12]一致。

在臨界光周期試驗(yàn)中，本研究結(jié)果證實(shí)艾比湖鹵蟲(chóng)在短于臨界光周期，如8 h暗時(shí)情況下，其滯育率通常均低于20%，而在敏感光照度試驗(yàn)中，通過(guò)選擇低于8 h暗時(shí)的18L∶6D光周期下，在感知光照度以上其滯育率應(yīng)該同樣維持在低于20%，感知光照度試驗(yàn)中，50，500，100，200 lx各組的結(jié)果的確如此，但10 lx組滯育率出現(xiàn)了顯著的提高，這表明在該相對(duì)光照度情況下，艾比湖鹵蟲(chóng)不能有效的感知光照周期的變化，這表明艾比湖鹵蟲(chóng)的感知光照度可能處于10～50 lx。

近年來(lái)隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展提升了對(duì)鹵蟲(chóng)和鹵蟲(chóng)卵的需求，在天然捕撈鹵蟲(chóng)卵市場(chǎng)價(jià)格居高不下的刺激下，許多內(nèi)陸和沿海的養(yǎng)殖戶嘗試對(duì)鹵蟲(chóng)開(kāi)展人工增養(yǎng)殖以獲取收益。但由于缺乏人工良種，且養(yǎng)殖過(guò)程中不能有效的控制鹵蟲(chóng)的繁殖模式，養(yǎng)殖戶收益甚微[13]，在水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物(如高檔魚(yú)、蝦、蟹、海蜇等)苗種培育期間本希望獲得更多的鹵蟲(chóng)無(wú)節(jié)幼體或成體，但養(yǎng)殖的鹵蟲(chóng)卻往往產(chǎn)休眠卵，造成的結(jié)果是鹵蟲(chóng)成體捕撈后，群體數(shù)量不能有效的維持，且鹵蟲(chóng)成體中混雜休眠卵被苗種攝食后影響水產(chǎn)苗種的消化；在非苗種培育季節(jié)，養(yǎng)殖戶卻往往收獲大量鹵蟲(chóng)無(wú)節(jié)幼體及其長(zhǎng)成的成體，由于加工、運(yùn)輸和使用的不便，鹵蟲(chóng)成體銷售困難，因此經(jīng)濟(jì)收益大打折扣。在未來(lái)鹵蟲(chóng)的人工集約化養(yǎng)殖過(guò)程中，如能明確臨界光周期，則可以通過(guò)人工調(diào)控光周期實(shí)現(xiàn)鹵蟲(chóng)的繁殖模式光控化養(yǎng)殖，而在明確其感知光照度的情況則可以在有效節(jié)能的基礎(chǔ)上提供有效的光照度，使得光控化養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)，但是目前關(guān)于鹵蟲(chóng)各種群對(duì)光周期的滯育誘導(dǎo)敏感的廣泛性并不確定，而且目前除了光周期外，溫度、食物等環(huán)境因子往往對(duì)昆蟲(chóng)和甲殼動(dòng)物的滯育誘導(dǎo)效應(yīng)均具有重要的補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用[14-15]，因此后續(xù)需要進(jìn)一步開(kāi)展鹵蟲(chóng)廣泛種群的臨界光周期和感知光照度研究。

4 小 結(jié)

本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下將昆蟲(chóng)滯育研究中的臨界光周期概念引入鹵蟲(chóng)滯育研究中，明確了艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光周期，表明在常規(guī)養(yǎng)殖鹽度(80)和溫度(25 ℃)條件下，艾比湖鹵蟲(chóng)的光反應(yīng)曲線與典型的長(zhǎng)日照反應(yīng)型滯育昆蟲(chóng)類似，在非極端光周期下，艾比湖鹵蟲(chóng)的臨界光暗時(shí)長(zhǎng)為(8.38±0.37) h，而其感知光照度可能處于10～50 lx。本研究為鹵蟲(chóng)的滯育誘導(dǎo)和繁殖模式的光控化養(yǎng)殖提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

[1] 薛芳森,華愛(ài),朱杏芬.昆蟲(chóng)和螨類光周期計(jì)數(shù)器[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),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. 中紅側(cè)溝繭蜂滯育臨界光周期和敏感光照蟲(chóng)態(tài)的測(cè)定[J]. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào), 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] 黃旭雄, 陳馬康, 劉波. 光周期對(duì)鹵蟲(chóng)繁殖的影響[J]. 水生生物學(xué)報(bào), 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、鹽度、溫度對(duì)孤雌鹵蟲(chóng)的滯育誘導(dǎo)效應(yīng)研究 [D]. 青島:中國(guó)海洋大學(xué),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] 任慕蓮，楊文榮，姜作發(fā)，等.新疆艾比湖鹵蟲(chóng)[M].烏魯木齊：新疆科技衛(wèi)生出版社,1992.

[13] 鮑鷹,逄少軍.鹵蟲(chóng)的生殖途徑和影響因素[J].海洋科學(xué),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.

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201410757022)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)青年科技創(chuàng)新資金專項(xiàng)(2013CB016)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題(HS201407).

賀婷婷(1996—)，女；研究方向：鹵蟲(chóng)滯育生態(tài)學(xué).E-mail: 2247528953@qq.com. 通訊作者：王智超(1981—)，男，副教授；研究方向：甲殼動(dòng)物滯育生理生態(tài)學(xué). E-mail: wzcdky@126.com.