不同高溫水平下蝦夷扇貝鰓的顯微觀察

郝振林，程 操，田 瑩，王 犖，毛俊霞，王許波，常亞青

(大連海洋大學 農業農村部北方海水增養殖重點實驗室，遼寧 大連 116023)

蝦夷扇貝(Mizuhopectenyessoensis)是一種分布在日本、俄羅斯遠東海、千島群島以及朝鮮北部海域的大型冷水性雙殼貝類[1]。自上世紀80年，我國從日本北海道引進蝦夷扇貝開展人工養殖，目前養殖規模越來越大，已成為我國北方海域非常重要的經濟養殖貝類，并創造了巨大的經濟價值[2]。但近年來，度夏時，蝦夷扇貝死亡率明顯增加，給養殖戶帶來了嚴重的經濟損失[3]。

貝類的鰓不僅是貝類的呼吸器官，也是其最重要的濾食器官，同時還是重要的防御排毒器官。

本研究擬通過觀察不同高溫水平下蝦夷扇貝鰓的顯微結構變化特征，揭示蝦夷扇貝對高溫的響應機制，同時為蝦夷扇貝養殖行業的健康發展提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗用扇貝

實驗用蝦夷扇貝取自獐子島漁業集團，潮濕狀態下運到大連海洋大學農業農村部北方海水增養殖重點實驗室，暫養于可控溫獨立循環品字形水槽內(海水溫度為15 ± 1 ℃，鹽度為30‰左右，每天投喂硅藻和金藻等藻類粉末飼料，每天換水2次，每次換水1/2)，暫養一周后，挑選活力較強、健康的個體用于實驗。

1.2 實驗設計

設置5個溫度組，溫度分別是15 ℃(對照組)[4]、20 ℃、22 ℃、24 ℃和26 ℃，每個溫度組設3個平行，每個平行組里面隨機放入10只蝦夷扇貝。將暫養在15 ℃海水的蝦夷扇貝分別馴化到20 ℃、22 ℃、24 ℃及26 ℃(升溫幅度1 ℃/d)，在各實驗組達到相應溫度后，暫養一周，取其鰓組織保存于波恩液中，為后期進行組織學切片制作。

1.3 組織學切片

從波恩氏液中取出鰓組織，進行常規石蠟組織切片，HE染色等，并在光學顯微鏡(Nikon ECLIPSE 55i)下進行組織形態學觀察并拍照。

1.4 數據測量與分析

使用photoshop CS4 軟件進行鰓小瓣、鰓絲、絲間隔的測量。采用Excel 2003和SPSS 18.0統計軟件進行相關數據處理。

2 實驗結果

2.1 鰓小瓣

不同溫度下，蝦夷扇貝鰓小瓣厚度如圖1所示。其中15 ℃時(對照組)蝦夷扇貝的鰓小瓣厚度最大，外鰓和內鰓鰓小瓣的厚度分別為51.21 μm和38.57 μm。海水溫度對鰓小瓣厚度有顯著性影響(P<0.05)，且隨海水溫度不斷升高，鰓小瓣厚度逐漸減小。26 ℃時，蝦夷扇貝的鰓小瓣厚度最小，外鰓和內鰓鰓小瓣的厚度分別為39.35 μm和34.02 μm。T檢驗表明，15 ℃與20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃下的鰓小瓣厚度差異顯著。另外，在同一溫度下，蝦夷扇貝的鰓小瓣外鰓的厚度顯著高于內鰓(P<0.05)。

2.2 鰓絲

不同溫度水平下，鰓絲的組織學結構如圖2所示。鰓小瓣外緣有許多鰓絲，相鄰鰓絲之間形成凹溝，各個鰓絲長短和粗細不均。鰓絲由上皮、基膜和結締組織構成，鰓絲上分布有大量的纖毛。

鰓絲的寬度如圖3所示。其中，在15 ℃(對照組)時，蝦夷扇貝鰓絲的寬度最大，為40.41 μm，顯著高于20 ℃、22 ℃、26 ℃時鰓絲寬度(P<0.05)，26 ℃時，鰓絲寬度最小，為23.38 μm。另外，20 ℃和22 ℃處理組，蝦夷扇貝鰓絲寬度差異不顯著(P>0.05)。

圖1 蝦夷扇貝鰓小瓣厚度/μm

圖2 不同溫度下蝦夷扇貝的鰓組織學觀察，示鰓絲(200×)

圖3 蝦夷扇貝鰓絲寬度/μm

注：圖中誤差線上字母a,b,c表示組間有顯著性差異(P<0.05)

2.3 絲間隔

不同溫度水平下，絲間隔的組織學結構如圖4所示。絲間隔由結締組織構成，內含血管和血竇。絲間隔承擔著連接鰓絲的作用。

絲間隔距離如圖5所示。其中，在15 ℃(對照組)時，蝦夷扇貝絲間隔寬度最大，為36.39 μm，顯著高于22 ℃、26 ℃時絲間隔寬度(P<0.01)，26 ℃時，絲間隔寬度最小，為17.37 μm。

2.4 鰓小腔與鰓水管

不同溫度水平下，鰓小腔的組織結構如圖6所示。由圖可得，20 ℃時的鰓小腔，與15 ℃(對照組)的鰓小腔無顯著變化。但在24 ℃時，鰓小腔擴張非常明顯。

圖4 不同溫度下蝦夷扇貝的鰓組織學觀察，示絲間隔(200×)

注：a.15 ℃下的鰓組織； b.22 ℃下的鰓組織；c.26 ℃下的鰓組織

圖5 蝦夷扇貝絲間隔寬度/μm

2.5 瓣間隔

不同溫度水平下，瓣間隔的組織結構如圖6所示。鰓小瓣中兩個鰓小腔之間的連接稱為瓣間隔。瓣間隔由結締組織構成，均勻分布，排列整齊。從圖可以看出，在15 ℃(對照組)和20 ℃、24 ℃時，瓣間隔的變化同鰓小腔是基本一致的。

3 討論

鰓是貝類非常重要的器官。首先鰓是貝類的呼吸器官，由于鰓瓣內側具有非常豐富的鰓水管和發達的小水管系統，使得水流與鰓絲接觸的表面積顯著增加，可顯著提高鰓的呼吸效率。另外，在鰓絲、絲間隔和鰓間隔中分布著大量的血管和血竇，以便于氧氣的吸收和傳輸。同時，鰓又是貝類重要的攝食器官，食物顆粒的濾食主要是靠鰓絲及其鰓絲上著生的纖毛之間的共同運動來實現。貝類對食物顆粒的攝取主要是依靠著側纖毛擺動形成的進水水流，食物顆粒進入體內后，富集在前側纖毛，前纖毛承擔著運輸食物顆粒的作用，扇貝的鰓間隔較短，主鰓絲部分凹陷成溝，進一步提高食物顆粒的富集和運送效率[3]。在鰓絲的左右兩側遍布著肌纖維，協助鰓絲進行運動，對食物的運送起到積極作用。此外，鰓還具有排毒防御功能，在鰓絲內、鰓絲間、鰓間隔及結締組織中都分布著大量的吞噬細胞，吞噬細胞具有很強的吞噬能力，可以有效增強扇貝機體的防御能力。

圖6 不同溫度下蝦夷扇貝的鰓組織學觀察，示鰓小腔(200×)

注：a.15 ℃下的鰓組織；b.20 ℃下的鰓組織；c.24 ℃下的鰓組織

研究表明高溫脅迫對水生動物鰓組織表面結構會有不同程度的破壞，從而引起缺氧癥狀，幾天甚至幾小時的缺氧就會導致水生動物鰓結構發生變化[5]。水腫被認為是一種水生動物自我保護的機制，通過水腫擴大外界水體與鰓絲毛細血管間的有效距離，減少不利環境因子對自身的傷害[6]。目前，關于高溫對蝦夷扇貝鰓組織結構影響的研究報道較少，本文重點研究了不同高溫水平下扇貝鰓的顯微結構變化，結果發現，隨海水溫度不斷升高，鰓小瓣厚度、鰓絲寬度、絲間隔距離都減小，而鰓小腔和瓣間隔距離增大。說明蝦夷扇貝鰓組織在高溫下受到了嚴重破壞，嚴重影響了扇貝呼吸功能的正常進行。這與其他學者在進行高溫對水生動物鰓組織結構影響時的結果相似[6-8]。另外，也有學者進行了高溫對水生動物不同組織損傷程度的研究，結果發現，在高溫脅迫下，鰓和肝組織的破壞程度最大，因此鰓和肝被認為是研究熱脅迫的理想組織[9]。由此可見，鰓組織是研究高溫對海水貝類組織結構影響的理想組織。

本研究表明，高溫對蝦夷扇貝鰓組織結構影響顯著，蝦夷扇貝鰓小瓣的厚度，鰓絲寬度，絲間隔距離都隨溫度升高而減小，而鰓小腔和瓣間隔距離隨溫度升高而增大。