長江口日本鰻鱺幼體色素發育時相及其體型變化

郭弘藝 張 亞 唐文喬 劉 東 張旭光 吳嘉敏

(上海海洋大學農業部淡水水產種質資源重點實驗室, 上海 201306)

日本鰻鱺(Anguilla japonica)是一種具有重要經濟價值的降海洄游魚類, 產卵場位于西馬里亞納海脊南部[1,2], 孵化的柳葉鰻仔魚隨北赤道流和黑潮輸送至中國、朝鮮及日本的大陸架變態為玻璃鰻, 并在河口水域變態為線鰻[3]。柳葉鰻-玻璃鰻-線鰻的變態, 伴隨著多個形態發育和生理調節過程。其中, 表皮和內部器官上漸進沉積的黑色素是最清晰的可視標志[4]。Tesch和White[3]根據色素發育特征, 將變態過程劃分為I-VI色素發育時相。已有研究表明, 幼鰻色素發育過程中個體體長、體重、體型、豐滿度以及存活率等指標發生顯著變化[5—13]。

長江口歷來是我國主要的鰻苗產區, 豐富的鰻苗資源支撐和主導著我國日本鰻鱺養殖業的整體發展[14]。目前人工養殖的鰻苗完全靠天然采捕, 苗種質量優劣直接影響著成鰻的產量。近年來, 我國學者對日本鰻鱺的研究主要集中在鰻苗的資源動態[15]、遺傳結構[16]和早期生活史特征[17]等方面, 未見任何關于幼鰻色素發育的報道。本研究報道長江口日本鰻鱺幼鰻群體的色素發育時相分布, 研究色素發育時相與日齡以及長江口水溫的關系, 旨在揭示色素發育過程中幼鰻體型和豐滿度的變化規律, 為日本鰻鱺早期生活史研究提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2012年 1—4月鰻苗汛期, 在長江口九段沙水域(圖1), 隨持鰻苗專項捕撈證漁船“滬浦漁 49669號”作業, 每日收集網內鰻苗, 同時監測采集點水溫(℃)。鰻苗捕獲后,立刻冰凍處死, 裝入50 cm×30 cm雙層封口保鮮袋內, 用冰塊保存, 放入泡沫箱中帶回實驗室。

圖1 長江口汛期日本鰻鱺鰻苗采集點Fig. 1 Sampling site of larva Japanese eels collected in the Yangtze River Estuary from fishing season

1.2 實驗方法

鰻苗帶回實驗室解凍后, 用干凈紗布吸干體表多余水分, 用電子分析天平稱量標本體重(Body weight, BW),精確至1 mg, 用數顯游標卡尺測量魚體全長(Total length,TL), 精確至0.1 mm。由公式K = BW (g) /TL (mm)3×1000計算每尾個體的豐滿度(Condition factor, K)。

據Fukuda等[12]對玻璃鰻神經索、腦部頂區、體表前區和體表后區4個區域色素發育過程研究(表1), 在Zeiss Stereo Discovery V12 解剖鏡下, 逐一觀測并拍照記錄每尾鰻苗體色素發育狀況。依據Tesch和White[6]以及Fukuda等[12]對日本鰻鱺色素發育過程的評判標準(表 2), 鑒定每尾鰻苗所處的發育時相。

表1 玻璃鰻神經索、腦部頂區、體表前區和體表后區色素發育過程的特征Tab.1 Pigmentation character locations in glass eels to discriminate each pigmentation phases in nerve cord (N1–N3), the top of the brain(B1–B2), anterior body surface (A1– A4) and posterior body surface (P1–P3).

表2 各發育時相色素沉積的評判標準Tab. 2 Pigmentation stages in A. japonica modified from the study of Tesch and Fukuda

1.3 數據分析

依據Tzeng和Tsai[18], 對日本鰻鱺日齡的描述和計數方法, 制備矢耳石磨片鑒定日齡。成功制片并鑒定日齡的幼鰻個體總計143尾。協方差分析(ANCOVA)日齡和水溫對色素發育時相的影響。采用Kruskal-Wallis分析差異性檢驗各發育時相群體日齡、全長、體重和豐滿度K。并將全長和體重轉化為自然對數值, 線性分析各發育時相LnTL和LnBW的相關關系。數據處理和分析采用EXCEL 2007和SPSS 16.0軟件進行。

2 結果

2.1 長江口幼鰻色素發育時相及特征

所分析的 425尾幼鰻均屬于玻璃鰻階段, 包括 VA—VIA15個色素發育時相。其中, VB1期個體最多, 為256尾,占總個體數的 60.2%; VB2和 VA次之, 分別占 21.4%和16.3%; VIA0和VIA1期個體極少, 分別為6尾和3尾, 僅占 1.4%和 0.7% (圖 2、表 3)。

長江口汛期玻璃鰻各發育時相色素發育如下:

VA期(n=69): 體形呈鰻型, 69.6%個體神經索色素沉積未完全(N1占14.5%, N2占55.1%), 30.4%個體神經索色素完全沉積(N3); 體表前區, 僅有2.9%個體處于A1階段,吻端未出現色素斑, 97.1%個體發育至A2階段, 吻端有不同程度的色素沉積; 全部個體腦部頂區均未出現色素(B1)(圖3a), 體表后區尾鰭端部均有少量色素斑(P2)。

VB1期(n=256): 神經索色素發育至N3個體比例上升至54.3%, N2個體比例降低至45.7%, 無N1個體。體表前區, 僅有 0.8%個體色素發育仍處于 A1階段, 發育至A2比重上升至99.2%。全部個體腦部頂區均出現少量色素斑, 發育至B2階段(圖3b)。

VB2期(n=91): 神經索色素發育至 N3個體比例上升為 87.9%, N2個體僅為 12.1%。體表前區色素發育達到A3階段, 腦部、尾鰭端部及吻端色素激增, 吻端色素延伸至眼后, 與腦部色素交匯(圖3c)。

VIA0期(n=6): 全部個體神經索色素發育完全, 100%個體達N3階段, 體表前區, 色素發育至A4階段, 吻端色素延伸過腦后(圖3d)。

VIA1期(n=3): 神經索、體表前區和腦部頂區色素均已完全沉積(個體處于N3, B2, A4階段)。體表后區, 全部個體色素發育至P3階段, 尾部色素沿著整個背鰭往前蔓延至背鰭前端, 與吻端蔓延至背鰭的色素斑交匯(圖 4),肛門后背部色素往體表兩側發展, 色素尚未蔓延過側線(圖 5)。

Spearman相關分析顯示, 身體各區域色素發育階段均具有顯著正相關關系(P<0.01, 表 4)。當個體腦部頂區色素發育處于B1階段時, 其體表前區和后區色素分別發育至A1-2和P2階段; 而當個體體表后區色素發育至P3階段時, 相應個體的神經索、腦部頂區、體表前區色素均已發育完全, 分別至B2、N3和A4(表3)。由此可見, 玻璃鰻色素發育在身體各部是協同漸進的過程。

圖2 長江口汛期玻璃鰻不同色素發育時相的個體比例Fig. 2 The percentage of A. japonica glass eels with each pigmentation stage collected in the Yangtze River Estuary from fishing season

表3 長江口玻璃鰻不同色素發育時相所處的發育階段Tab. 3 The number of A. japonica glass eels with each pigmentation stage of appearance of the pigmentation on the top of the brain, anterior body surface, nerve cord and posterior body surface

2.2 色素發育與日齡的關系

Kruskal-Wallis分析顯示, 玻璃鰻群體VA—VIA15個色素發育時相間, 日齡存在極差異顯著(P<0.01)。由圖 6可見, 從VA期至VIA1期幼鰻群體日齡呈現遞增趨勢, 由(144±10.2)d 增至(181 ±10.8)d。

協方差分析顯示, 水溫和日齡對幼鰻色素發育均有顯著影響(ANCOVA, P<0.01, 表5)。采用協方差模型扣除水溫的影響, 即假設在相同水溫條件影響下, 求得標準化水溫條件的各色素發育時相的修正平均日齡。結果顯示,扣除水溫影響后, 各色素發育時相群體的平均日齡仍存在顯著差異, 表現為 VA—VB2群體內及 VIA0—VIA1群體內日齡無顯著差異, 但 VA—VB2與 VIA0—VIA1群體間具有顯著差異(ANCOVA, P<0.05, 表 6)。Spearman相關分析表明, 扣除水溫影響的修正日齡和色素發育時相成顯著正相關關系(r=0.902, P<0.001)。由此可見, 幼鰻的體表色素發育時相, 可以作為日齡的指示標志。

圖3 VA— VIA0期玻璃鰻頭部色素發育特征Fig. 3 Pigmentation character on the head pigmentation stages from VA to VI A0 in A. japonica glass eels

圖4 VIA1期玻璃鰻背鰭起點色素發育特征Fig. 4 Pigmentation character on the original dorsal fin pigmentation stages VI A1 in A. japonica glass eels

圖5 VIA1期玻璃鰻肛門前后體側色素發育特征Fig. 5 Pigmentation character on the anal ventrolateral pigmentation stages VI A1 in A. japonica glass eels

圖6 長江口各色素發育時相玻璃鰻群體平均日齡Fig. 6 Mean ± SD daily age according to pigmentation stages in A.japonica glass eels

表4 玻璃鰻體表神經索、腦部頂區、體表前區和體表后區色素發育間Spearman相關分析Tab. 4 Spearman correlation analysis among the timing of appearance of the pigmentation phases on the top of the brain, anterior body surface, nerve cord and posterior body surface in A. japonica glass eels

表5 ANCOVA分析結果Tab.5 Results of the analysis of covariance

表6 協方差模型估算的各色素期修正平均日齡的成對顯著性比較Tab. 6 Pairwise comparisons for mean age from the ANCOVA model for each pigmentation stage

2.3 色素發育過程中體型變化

Kruskal-Wallis分析顯示, 玻璃鰻VA—VIA15個色素發育時相, 群體間全長無顯著差異(P=0.258>0.05), 而體重和豐滿度均存在極差異顯著(P<0.001)。由圖7可見, 從VA期至 VIA1期, 平均全長變化曲線較為平穩, 各期平均TL 為(55.6±2.4)—(57.7±5.0) mm; 而平均體重和豐滿度變化曲線由VA期至VB1略有增加, 隨后, VB1至VIA1期均呈急劇遞減趨勢[平均 BW 由(119±24.0) mg降至(79±13.6) mg, K 由 0.067±0.012降低至 0.041±0.004]。

各發育時相玻璃鰻群體的全長體重關系式見圖 8,LnTL-LnBW線性模型的回歸系數a (斜率)為2.53—3.14,由VA—VIA1期a值呈降低趨勢, a值逐步偏離勻速生長值3, 呈異速性生長, 體型相對由豐滿趨于纖細, 在相同的TL條件下, 色素發育晚期VIA0—VIA1群體BW反而較早期VA—VB2群體小。

圖7 玻璃鰻各色素發育時期平均全長、體重和豐滿度變化Fig. 7 Mean ± SD total length, body weight and condition factor of A. japonica glass eels according to pigmentation stages

圖8 玻璃鰻各色素發育時相全長和體重關系式Fig. 8 Linear regression lines of log-transformed total length(LnTL) and log-transformed body weight (LnBW) in each pigmentation stage of A. japonica glass eels

3 討論

幼鰻早期的色素發育特征是識別其個體發育階段的有效標志[3], 已應用于歐洲鰻鱺(A. anguilla)、美洲鰻鱺(A.rostrata)和日本鰻鱺早期生活史柳葉鰻至黃鰻階段中發育時相的鑒定。歐洲鰻鱺的色素發育過程最早被報道[3],日本鰻鱺的色素發育過程與其基本一致, 僅在神經索色素發育進程和時間上與其存在差異: 歐洲鰻鱺神經索色素起始于II期, 由體后端向前連續發育; 而日本鰻鱺神經索色素起始于VA后期, 由體前段向后呈不連續發育[12]。本研究顯示, 長江口汛期的日本鰻鱺幼魚均處于柳葉鰻變態完成后的玻璃鰻期, 包括VA—VIA15個時相, 色素斑最先出現在尾鰭端部、吻端和神經索(VA), 隨著腦顱背壁鹵門閉合[3], 腦部頂區出現色素斑(VB1)。接著, 吻端色素延伸過眼部(VB2)和腦部(VIA0), 最后蔓延至背鰭與尾部延伸至背鰭的色素交匯(VIA1)。Spearman相關分析亦示, 各區域色素發育程度間具有顯著正相關關系(P<0.01, 表4), 表明色素發育在身體各部是協同漸進的過程。

Cantrelle[19]研究結果顯示, 歐洲鰻鱺色素發育程度與河口或淡水中環境刺激信號的強弱相關, 而與進入河口或者淡水后逗留時間無關。Han[20]研究表明, 室內養殖條件下, 日本鰻鱺幼鰻色素發育主要受水溫影響, 而與日齡無關。Jessop[8]研究認為, 美洲鰻鱺幼鰻的色素發育進程不僅反映水溫的增加, 亦反映在河口逗留時間。本研究結果與Jessop[8]的結果較為一致, ANCOVA分析顯示,水溫和日齡對長江口日本鰻幼鰻色素發育均有顯著影響(P<0.01)。采用協方差模型扣除水溫的影響后, 修正日齡仍與色素發育時相呈顯著正相關關系(r=0.902, P<0.001),表明同一捕獲條件下采集群體中, 色素發育時相可以作為日齡的指示標志。

本研究結果還顯示, 隨著色素發育進程(VA期—VIA1期), 長江口幼鰻群體的平均體長基本保持不變, 而平均體重和豐滿度呈急劇遞減趨勢, 體型亦隨之趨于纖細。Tesch和White[3]以及Fukuda等[12]在歐洲鰻鱺和日本鰻鱺研究中亦發現類似體型變化規律。幼鰻抵達河口直至開始溯河遷徙之間, 存在幾天乃至數月的時滯, 以適應河口新環境, 逐步將游泳方式由大洋性的漂游轉變為利用潮汐的選擇性遷移[21,22], 最終主動逆流上游, 此期間形態和生理上同時發生相應的適應性改變。這段適應期的長短不僅取決于河口環境, 亦取決于幼鰻的個體發育程度和營養狀況。同時, 研究表明抵達河口的初期, 幼鰻并不立即開始攝食, 僅以消耗體內柳葉鰻階段積累的內源性營養維持代謝耗能, 直至適應河口環境或其發育到一定時相, 才開始攝食[9]。解剖結果亦證實, 部分色素發育早期的歐洲鰻幼魚, 消化道和齒系尚未完全發育[8]。由此推斷, 攝食的延遲和內源性營養的消耗是色素發育進程中個體平均體重的降低的原因, 而色素發育時相的日齡差值可作為其滯留河口時間長度的佐證。而在色素發育進程中, 豐滿度的降低和體型的趨于纖細則是由于平均體重降低和平均體長基本保持不變造成的, Fukuda等[12]室內養殖實驗結果顯示日本鰻鱺幼魚體型的降低趨勢將持續至 VIA2或VIA3期。本研究 425尾幼鰻中, 玻璃鰻最初期 VA期占16.3%, VB1和 VB2期分別占60.2%和21.4%, VIA0和VIA1期個體極少, 僅占1.4%和0.7% (表3)。平均體重的急劇降低起始于VB1期(圖7)。由上述結果結合日齡變化可以推斷, 幼鰻抵達長江口日齡約為 144d, 大部分幼鰻快速渡過生理適應期, 逗留 5d左右, 色素發育至 VB期(平均日齡 149d)起始溯河; 僅極少數個體(2.1%), 逗留17d—37d, 發育至 VIA0—VIA1期開始溯河。由此也表明,長江口的水環境極適合于幼鰻由海洋生活史向淡水生活史的過渡。