莊振俊,張冬冬,姜曉東,陳文彬,陳曉武,成永旭,吳旭干
(1.上海海洋大學(xué),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水種質(zhì)資源重點實驗室,上海 201306;2.上海市水產(chǎn)動物良種創(chuàng)制與綠色養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 201306;3.上海海洋大學(xué),水產(chǎn)科學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心,上海 201306;4.常州市金壇區(qū)水產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)站,江蘇常州 213200)
中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)俗稱河蟹、毛蟹和大閘蟹等,是世界上重要的甲殼類動物養(yǎng)殖品種[1]。其味道鮮美,富含多種多不飽和脂肪酸,廣受消費者喜愛[2-3]。最近十余年間,野生中華絨螯蟹資源雖然有所恢復(fù)[4-5],但市場上的中華絨螯蟹仍多來自養(yǎng)殖,其連續(xù)多年養(yǎng)殖產(chǎn)量在80萬t左右[6]。然而,中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)目前尚存在一些問題,如盲目引種、性早熟和養(yǎng)殖密度不斷提高等,造成部分群體種質(zhì)退化,品質(zhì)參差不齊[7-8]。
優(yōu)良品種選育是促進(jìn)中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一[9-10]?,F(xiàn)有的5個中華絨螯蟹新品種主要以生長速度為選育標(biāo)準(zhǔn)[11],一定程度上促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,但尚不能滿足各地中華絨螯蟹養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的需求。中華絨螯蟹的成活率直接影響其養(yǎng)殖的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益,而其商品價值通常與成蟹體質(zhì)量有關(guān),因此,成活率和大規(guī)格已經(jīng)成為中華絨螯蟹遺傳選育的重要標(biāo)準(zhǔn)[12]。江蘇長蕩湖地區(qū)作為中國中華絨螯蟹養(yǎng)殖的重要發(fā)源地,卻缺乏適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和養(yǎng)殖模式的中華絨螯蟹良種,這已成為長蕩湖地區(qū)中華絨螯蟹產(chǎn)業(yè)升級的瓶頸[13]。為此,上海海洋大學(xué)和江蘇常州市金壇區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣中心合作,自2017年起采用配套系選擇技術(shù)開始進(jìn)行“長蕩湖1號”的河蟹新品系選育,A系和B系分別以成活率和大規(guī)格為主要選育標(biāo)準(zhǔn),目前已經(jīng)選育到第二代成蟹養(yǎng)殖階段。眾所周知,中華絨螯蟹生命周期通常為2周年,當(dāng)年繁殖的中華絨螯蟹大眼幼體第一年養(yǎng)殖成5~15 g的幼蟹,第二年發(fā)育為性成熟的成蟹,第三年4—6月繁育出下一代大眼幼體[5],因此同一地區(qū)的中華絨螯蟹群體可分為奇數(shù)年群體(奇數(shù)年孵化)和偶數(shù)年群體(偶數(shù)年孵化),二者因性成熟年份不同而無法進(jìn)行基因交流[14]。盡管“長蕩湖1號”偶數(shù)年選育的第一代成蟹養(yǎng)殖性能已有相關(guān)報道[15],但受當(dāng)時養(yǎng)殖條件限制,該研究所用實驗池塘面積較小(長×寬= 10.4 m×7.6 m),且實驗地點(崇明島)距長蕩湖地區(qū)較遠(yuǎn),因此,尚不清楚“長蕩湖1號”選育群體在長蕩湖源產(chǎn)地養(yǎng)殖池塘中的養(yǎng)殖效果,這不利于進(jìn)一步優(yōu)化“長蕩湖1號”的選育策略和效果評價。
鑒于此,本研究采用長蕩湖地區(qū)接近實際生產(chǎn)養(yǎng)殖條件的池塘進(jìn)行實驗,評估了“長蕩湖1號”奇數(shù)年選育子一代(G1)和對照組在成蟹養(yǎng)殖階段生長規(guī)律、性腺發(fā)育、成活率、平均體質(zhì)量、規(guī)格分布、單位面積產(chǎn)量和飼料系數(shù)等,以期為中華絨螯蟹新品系選育提供實踐參考,為“長蕩湖1號”的持續(xù)選育和推廣提供數(shù)據(jù)支持。
實驗中華絨螯蟹分為3組:“長蕩湖1號”A系奇數(shù)年G1群體(下文簡稱A系)、“長蕩湖1號”B系奇數(shù)年G1群體(下文簡稱B系)和未選育群體(對照組)。2個選育群體和對照組的親本均源自于金壇區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣中心儒林鎮(zhèn)基地,3組中華絨螯蟹親本于2018年11月送至如東中華絨螯蟹育種中心進(jìn)行交配繁殖。2019年5月初獲得的子一代大眼幼體送至金壇水產(chǎn)技術(shù)推廣中心儒林基地進(jìn)行扣蟹養(yǎng)殖。2020年3月初,挑選四肢健全、活力較好的扣蟹用于本次成蟹養(yǎng)殖實驗。實驗用親本和扣蟹初始體質(zhì)量見表1。
表1 3群體中華絨螯蟹親本規(guī)格和扣蟹初始體質(zhì)量
“長蕩湖1號”奇數(shù)年G1代成蟹養(yǎng)殖階段養(yǎng)殖實驗于2020年3—12月在金壇區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣中心指前鎮(zhèn)基地進(jìn)行。選用9口面積相同(水面長×寬=23 m×23 m)的室外池塘,每個試驗組隨機選用3口池塘,每口實驗塘放養(yǎng)扣蟹1 000只,雌、雄各500只。
2月初種植伊樂藻(Elodeanuttallii),株距1.5 m,行距2 m。3月初投放扣蟹,水溫達(dá)到12℃后開始投喂產(chǎn)自浙江澳華飼料有限公司的中華絨螯蟹配合飼料,投喂量根據(jù)餌料臺上的殘餌情況隨時調(diào)整。使用精創(chuàng)RC-4溫度記錄儀記錄水溫,外置探頭放置深度為水下20 cm,每15 min記錄一次水溫。
隨著水溫的升高,實驗塘逐漸提高水位,高溫期維持水深在1.1 m左右。夏季時,若伊樂藻因氣溫升高而出現(xiàn)死亡,則補種水花生(Alternantheraphiloxeroides)和輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)。池塘底部鋪設(shè)管道增氧設(shè)施,在陰雨天及高溫夜間對池塘水體進(jìn)行微孔曝氣增氧。
每天早晚各巡塘一次,觀察水體顏色和水位,觀察中華絨螯蟹活動情況以及檢查防逃裝置。每周末中午12時左右用水質(zhì)測試盒(三合一水質(zhì)測試盒,廈門邁凱威生物科技有限公司)檢測水質(zhì),保持水體pH為7.0~9.0、氨氮低于0.4 mg·L-1、亞硝酸鹽低于0.15 mg·L-1。
1.3.1 生長規(guī)律
分別于4月、6月、8月及10月的15日左右用地籠從每個實驗塘捕捉雌雄中華絨螯蟹各20只,用天平稱重。增重率(weight growth rate, WGR)和特定生長率(specific growth rate, SGR)采用以下公式計算:
增重率WGR=(Wt-Wt-1)/Wt-1×100%;
特定生長率SGR=(lnWt-lnWt-1)/D×100%。
式中,t-1和t為采樣時間,W(t-1)和Wt分別為(t-1)月和t月中華絨螯蟹的平均體質(zhì)量(g),D為間隔天數(shù)(d)。
1.3.2 性腺發(fā)育
生殖蛻殼率:7月20日至10月10日,每20 d打樣一次,每個池塘隨機挑選雌雄各20只蟹觀察是否完成生殖蛻殼。生殖蛻殼判斷方法:雄蟹主要依據(jù)第3腹節(jié)處兩個突起的高度和硬化情況,結(jié)合大螯絨毛覆蓋率;雌蟹觀察腹臍形狀和覆蓋率。
性腺指數(shù)和肝胰腺指數(shù):9月10日至11月15日,每隔30 d采樣1次,采樣時從每個池塘中選取雌雄蟹各3只,所選樣本體質(zhì)量為各個池塘最近一次生長打樣時的雌雄蟹平均體質(zhì)量。稱量后解剖,取出所有肝胰腺和性腺并稱重。性腺指數(shù)(gonadosomatic index, GSI)和肝胰腺指數(shù)(hepatosomatic index, HSI)計算公式如下:
GSI=WG/W×100%
HSI =WH/W×100%
式中,WG表示性腺的質(zhì)量(g);WH表示肝胰腺的質(zhì)量(g);W為體質(zhì)量(g)。
1.3.3 養(yǎng)殖性能
11月25日左右,通過地籠將大部分中華絨螯蟹起捕后,排干池水撿蟹清塘。
規(guī)格分布:將每個池塘中最終捕獲的雌雄蟹各隨機稱取100只,根據(jù)體質(zhì)量進(jìn)行規(guī)格分級。雄蟹分為8個等級,分別為<125.0 g、125.0~149.9 g、150.0~174.9 g、175.0~199.9 g、200.0~224.9 g、225.0~249.9 g、250.0~274.9 g和≥275.0 g;雌蟹分為6個等級,分別為<100.0 g,100.0~124.9 g、125.0~149.9 g、150.0~174.9 g、175.0~199.9 g和≥200.0 g。記錄各體質(zhì)量等級中華絨螯蟹數(shù)量。
對每個實驗塘的中華絨螯蟹進(jìn)行整體稱重并計數(shù),計算其平均體質(zhì)量(average weight,AW)、成活率(survival rate,SR)、產(chǎn)量(yield,Y)和飼料系數(shù)(feed conversion ratio,F(xiàn)CR)。計算公式如下:
SR =Nf/Ni×100%
Y=Yf/S
FCR=Wf/(Wt-W0)
式中,Nf表示解剖個體數(shù)與最終存活個體數(shù)之和;Ni為扣蟹投放數(shù)量;Yf表示中華絨螯蟹總產(chǎn)量(g);S代表池塘水面積(m2);Wf為總消耗飼料量(g);Wt表示成蟹總重(g);W0表示放苗時扣蟹總質(zhì)量(g)。
采用Excel 2016和SPSS 26.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)表示形式為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)。用one way ANOVA(單因素方差分析)對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以Duncan法進(jìn)行多重比較,當(dāng)P<0.05時表示不同組別之間差異性顯著。最后在GraphPad Prism軟件上繪制相關(guān)圖表。
“長蕩湖1號”中華絨螯蟹奇數(shù)年G1代A系、B系和對照組成蟹養(yǎng)殖階段平均體質(zhì)量變化情況如圖1所示。自6月起,“長蕩湖1號”B系平均體質(zhì)量無論雌雄均顯著大于其余2組(P<0.05),A系平均體質(zhì)量略大于對照組,但無顯著差異(P>0.05)。同一組內(nèi)雌、雄蟹體質(zhì)量也在同期出現(xiàn)明顯區(qū)別,雌、雄個體在體型上出現(xiàn)分化。到10月份,“長蕩湖1號”B系雄蟹平均體質(zhì)量為221.71 g,雌蟹平均體質(zhì)量為168.94 g。
圖1 成蟹養(yǎng)殖階段體質(zhì)量變化情況
4—6月,3組中華絨螯蟹成蟹養(yǎng)殖階段增重率均高于200%,且B系增重率顯著高于A系和對照組(P<0.05),雌、雄都有此規(guī)律(圖2)。8—10月,雄蟹增重率低于60%,雌蟹增重率普遍不高于30%。3組中華絨螯蟹特定生長率變化情況與增重率相似,8月之后雄蟹每日體質(zhì)量增長率均小于0.8%,雌蟹每日體質(zhì)量增長率小于0.5%(圖3)。
圖2 成蟹養(yǎng)殖階段增重率變化情況
圖3 成蟹養(yǎng)殖階段特定生長率變化情況
“長蕩湖1號”中華絨螯蟹奇數(shù)年G1代A系、B系和對照組在成蟹養(yǎng)殖階段生殖蛻殼率在各個時期均無顯著差異(P>0.05)(圖4)。自7月20日起,雌雄蟹生殖蛻殼率逐漸升高,8—9月同組內(nèi)同一時期雌蟹生殖蛻殼率比雄蟹高約20%。至9月20日,3組中華絨螯蟹生殖蛻殼率均接近100%。
圖4 成蟹養(yǎng)殖階段生殖蛻殼率比較
3組中華絨螯蟹性腺指數(shù)在9—11月均逐漸升高,但各組間無論雌雄均無顯著差異(P>0.05)(圖5)。10—11月,3組雌蟹性腺指數(shù)均高于雄蟹。“長蕩湖1號”B系性腺指數(shù)在9月低于A系與對照組,在11月高于其余兩組,但無顯著差異(P>0.05)。在11月10日,B系雌體性腺指數(shù)為10.31%,雄體性腺指數(shù)為3.45%。
圖5 成蟹養(yǎng)殖階段性腺指數(shù)比較
3組中華絨螯蟹雌蟹肝胰腺指數(shù)在9—11月呈下降趨勢,而雄蟹肝胰腺指數(shù)各組趨勢不同:兩選育品系雄蟹肝胰腺指數(shù)在9—11月先稍微升高后降低,對照組肝胰腺指數(shù)逐月下降,各組之間無顯著差異(P>0.05)(圖6)。其中,雌蟹肝胰腺指數(shù)在9月10日高于10%,而11月10日降至7%左右;雄蟹肝胰腺指數(shù)在9月15日是8%左右,到11月15日降至6.5%左右。
圖6 成蟹養(yǎng)殖階段肝胰腺指數(shù)比較
“長蕩湖1號”中華絨螯蟹奇數(shù)年G1代A系、B系和對照組成蟹養(yǎng)殖階段最終規(guī)格分布情況見圖7。就雄體而言,“長蕩湖1號”B系在大規(guī)格(≥250 g)分布比例方面顯著高于A系和對照組(P<0.05),而A系在小規(guī)格(<125 g)比例方面顯著高于其余兩組(P<0.05)。就雌體而言,B系在大規(guī)格(≥150 g)分布比例上顯著高于其余兩組(P<0.05),而A系在125~200 g范圍內(nèi)規(guī)格分布比例高于對照組,但是差異不顯著(P>0.05)。
圖7 成蟹養(yǎng)殖階段規(guī)格分布比較
“長蕩湖1號”中華絨螯蟹奇數(shù)年G1代A系、B系和對照組成蟹養(yǎng)殖階段最終平均體質(zhì)量、成活率、產(chǎn)量和飼料系數(shù)情況見表2。在最終平均體質(zhì)量方面,“長蕩湖1號”B系無論雌雄均顯著高于其余兩組(P<0.05),A系稍低于對照組,但無顯著差異(P>0.05)。就成活率而言,兩選育品系整體成活率均顯著高于對照組(P<0.05),且A系整體成活率亦顯著高于B系(P<0.05),其中A系雌體成活率高達(dá)76.93%。在最終產(chǎn)量方面,兩選育品系雌體顯著高于對照組(P<0.05),但A系和B系之間無顯著差異(P>0.05)。在飼料系數(shù)方面,“長蕩湖1號”B系最低,對照組最高,但3組無顯著差異(P>0.05)。
表2 成蟹養(yǎng)殖階段最終平均體質(zhì)量、成活率、產(chǎn)量和飼料系數(shù)
生長速度是水產(chǎn)動物的重要選育方向,通過連續(xù)定向選育往往可以實現(xiàn)生長速度的迭代提升[16]。甲殼動物體質(zhì)量和生長速度相關(guān)遺傳力為0.17~0.56[17],處于中高等水平,具有較大的選擇潛力。凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)“中科1號”經(jīng)過2代群體選育和5代家系選育后,生長速度比普通養(yǎng)殖品種高21.8%[18];三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)“黃選1號”經(jīng)過5代群體選育后,80日齡和100日齡的生長速度分別比對照組高16.20%和19.35%[19];中華絨螯蟹“長江1號”群體選育5代后,成蟹生長速度比未選育群體高16.70%[20]。本實驗中,母本大于250g、父本大于350g的“長蕩湖1號”B系奇數(shù)年G1代在成蟹養(yǎng)殖階段的生長速度顯著高于親本規(guī)格較小的A系和對照組(P<0.05),尤其最后收獲時,B系雄蟹平均體質(zhì)量比對照組高16.40%,雌蟹平均體質(zhì)量比對照組高22.29%。這說明以規(guī)格為選育指標(biāo)能明顯提高河蟹在成蟹養(yǎng)殖階段的生長速度,遺傳因素對河蟹的生長構(gòu)成重要影響。有研究表明,扣蟹養(yǎng)殖階段亦是大規(guī)格親本的子代生長速度較快[21]。本實驗3組中華絨螯蟹雌雄個體均在成蟹養(yǎng)殖階段前期(3—6月)生長速度較快,后期(7—10月)生長速度變慢,分析有2個可能原因:1)6月15日—9月15日,池塘養(yǎng)殖中華絨螯蟹蛻殼周期較長,此階段通常蛻殼2次,故生長速度相對較慢[22];2)9月20日后,中華絨螯蟹雌體和雄體均基本完成生殖蛻殼,此后攝入的營養(yǎng)和能量主要用于性腺發(fā)育,故體重增加較少[23]。
魚類和蝦類的主要可食組織為肌肉[24-26],而中華絨螯蟹成蟹的可食組織包括肌肉、性腺和肝胰腺[27],且性腺發(fā)育良好的膏蟹價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于性腺組織較少的菜蟹。因此,生殖蛻殼比例和性腺指數(shù)成為河蟹養(yǎng)殖性能的重要評價指標(biāo)[22]。生殖蛻殼是蟹類性腺快速發(fā)育的起點[28-29]。本實驗3組中華絨螯生殖蛻殼始于7月,終于9月,雌體生殖蛻殼早于雄體,這與以往研究結(jié)果一致[30]。這可能是因為雌體卵巢發(fā)育需要在卵母細(xì)胞中儲存大量營養(yǎng)物質(zhì),因此需要提早生殖蛻殼和進(jìn)行性腺發(fā)育,而雄體需要更大的體型以爭奪交配權(quán),因此雄體生殖蛻殼時間較晚。肝胰腺是中華絨螯蟹重要的儲能器官,與中華絨螯蟹的生殖蛻殼[31]和性腺發(fā)育[32]密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明,3組中華絨螯蟹雌蟹肝胰腺指數(shù)在9—11月逐漸降低,而性腺指數(shù)無論雌雄均逐月升高。這主要因為該時期中華絨螯蟹肝胰腺中營養(yǎng)物質(zhì)開始向性腺轉(zhuǎn)移,供性腺發(fā)育,所以肝胰腺指數(shù)會隨著性腺指數(shù)的升高而下降[33]。另外,A系和B系雄蟹肝胰腺指數(shù)在9—11月先稍微升高后降低,而對照組雄蟹肝胰腺指數(shù)逐月下降,這可能是因為兩選育品系規(guī)格較大,生長發(fā)育和能量儲存時間較長,故性腺發(fā)育延后,肝胰腺指數(shù)在9—10月依然升高。
規(guī)格大小是影響中華絨螯蟹價格的主要因素[34],因此在產(chǎn)量相同時,大規(guī)格中華絨螯蟹比例越高,收益往往也越高。本研究中,“長蕩湖1號”奇數(shù)年B系G1代成蟹在大規(guī)格(雄蟹≥250 g,雌蟹≥150 g)分布比例方面顯著高于A系和對照組(P<0.05)。就雌蟹而言,盡管A系親本的規(guī)格也高于對照組,但A系子代成蟹在125~200 g大規(guī)格比例只是略高于對照組,差異不顯著。這主要因為中華絨螯蟹的養(yǎng)成規(guī)格不僅受到遺傳因素影響[10],還受放養(yǎng)密度[35]、水體環(huán)境[36]和餌料營養(yǎng)[37]等多種因素交互影響,因此親本規(guī)格較大的A系在本實驗中出現(xiàn)子代成蟹規(guī)格小于對照組的現(xiàn)象。
甲殼動物成活率相關(guān)遺傳力為0.36~0.71[38],具有很高的選擇潛力。值得一提的是,本實驗中A系的成活率顯著高于其余兩組(P<0.05),而對照組成活率最低。因此,盡管對照組的最終平均體質(zhì)量高于A系,但因其成活率最低,導(dǎo)致其整體的最終產(chǎn)量顯著低于兩選育品系(P<0.05)。就雄體而言,3組中華絨螯蟹成活率和產(chǎn)量都無顯著差異,這可能是由于“雄蟹好打斗,對成蟹成活率影響較大”造成的。由先前研究可知,飼料成本占成蟹養(yǎng)殖總成本的30%左右[22],提高飼料效率是降低河蟹養(yǎng)殖成本和提高經(jīng)濟效益的重要措施。本研究結(jié)果中,長蕩湖1號兩選育品系的飼料系數(shù)低于對照組,但未出現(xiàn)顯著差異。先前有研究表明,“長蕩湖1號”偶數(shù)年G1代成蟹小面積池塘條件下養(yǎng)殖性能同樣優(yōu)于未經(jīng)選育的對照組[15],由此可見,在室外池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)中,中華絨螯蟹“長蕩湖1號”選育效果明顯,后續(xù)仍需要繼代選育,使這種優(yōu)勢得以加強。
本研究在長蕩湖地區(qū)接近實際養(yǎng)殖條件的池塘中進(jìn)行成蟹養(yǎng)殖對比實驗,結(jié)果表明“長蕩湖1號”奇數(shù)年群體選育一代之后,B系成蟹生長速度明顯高于未選育群體,最終平均體質(zhì)量比未選育群體高14.35%;A系在成活率方面有顯著優(yōu)勢,其整體成活率比未選育群體高50.96%;兩選育品系中華絨螯蟹單位面積產(chǎn)量均顯著高于對照組,飼料系數(shù)低于對照組,3組中華絨螯蟹在生殖蛻殼和性腺發(fā)育方面無顯著差異。在今后的研究中,擬結(jié)合分子標(biāo)記輔助育種和全基因組關(guān)聯(lián)育種技術(shù),加快選育進(jìn)程,使得兩個選育品系的優(yōu)良性狀不斷純化和聚合,同時需要在江蘇、安徽、湖北和山東等中華絨螯蟹主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行多點生產(chǎn)性對比實驗,以評價中華絨螯蟹“長蕩湖1號”品系在不同地域的養(yǎng)殖效果。