中華絨螯蟹育苗傳統親本選擇投放關鍵參數的科學性

宣富君，趙鑫月，付龍龍，鮑成滿，管衛兵，唐伯平，潘建林，成永旭

（1.鹽城師范學院濕地學院/江蘇省鹽土生物資源研究重點實驗室，江蘇鹽城 224051；2.江蘇省淡水水產研究所，江蘇南京 210017；3.上海海洋大學海洋生態與環境學院，上海 201306；4.上海海洋大學省部共建水產種質資源發掘與利用教育部重點實驗室，上海 201306）

中華絨螯蟹Eriocheir sinensis，俗稱河蟹，是中國重要的經濟水產物種。得益于20 世紀70 年代中華絨螯蟹人工育苗技術的突破[1]和土池育苗技術的推廣應用[2]，目前中華絨螯蟹養殖已經遍布全國31 個省市自治區，包括臺灣[3]和西藏[4]。中華絨螯蟹養殖產量從2000 年的23 萬t 增加到2018 年的75 萬t[5]，被稱為特種水產養殖業的一朵奇葩，超過世界其他經濟蟹類養殖和捕撈總和[6-7]。

種質退化是當下中華絨螯蟹產業健康發展所面臨的重要課題之一。育苗單位曾盲目追求經濟利益和降低生產成本，無序引進其他各大水系的苗種及采用小規格親本用于苗種生產，造成商品蟹形狀退化，規格小，養殖效益低下[8]。獲取高質量的親本是中華絨螯蟹育苗的關鍵[6]。一般認為親本選用健康無殘肢公蟹150 g，母蟹100 g 以上便是合理的，也就是傳統苗種行業中所說的“公3 母2”。在實際生產過程中，無論采用何種規格，親本投放性比一直沿用雌雄2～3：1 進行，即假設一只雄蟹可以和2～3 只母蟹成功交配，交配抱卵時間通常在20 d 左右（從親本投放到群體內雌性整體抱卵后去除雄蟹）[9]。

然而，該中華絨螯蟹育苗傳統親本選擇投放關鍵參數（“公3 母2”，投放性比2～3：1）的科學性至今無從考證。結合世界其他經濟蟹類的研究成果揭示，比如著名的美洲藍蟹Callinectes sapidus[10-12]和阿拉斯加雪蟹Chionoecetes opilio[13-14]，中華絨螯蟹育苗過程中這種人為的偏雌性的親本選擇投放模式存在精子限制的風險，即雌蟹因交配過程得不到充足的精子精液等雄性產物而出現抱卵不充分，流產等現象，嚴重的可能直接影響苗種的質量。筆者曾對江蘇沿海苗場親本交配前后個體的生殖狀態進行調研，結果發現中華絨螯蟹存在性選擇現象，少部分雄蟹由于參與過多交配活動甚至出現了“精盡蟹亡”的現象，——這些雄蟹輸精管和副性腺整體干癟發黃，管內甚至不存在一粒精莢[15]。因此，為了保證苗種質量和整個中華絨螯蟹產業的健康發展，對中華絨螯蟹親本選擇投放關鍵參數的科學考證顯得尤為重要。

基于以上分析，本文擬參考國外經濟蟹類圍繞精子限制機制的研究成果，實驗室條件下對中華絨螯蟹育苗傳統親本選擇投放關鍵參數（即“公3 母2”親本2～3：1 的雌雄配比）的科學性進行論證，以期揭示中華絨螯蟹的配子分配策略，加深對蟹類受精生物學的理解，預測傳統育苗工作中采用該配比的合理性及可能出現的問題，尤其是當下普通產用大規格親本苗種生產及遺傳育種方面的工作提供理論和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用蟹于2019 年11 月20 日采購于江蘇鹽城大豐當地的養殖戶。其中，公蟹60 只，規格145～155 g之間，母蟹100 只，95～105 g 之間，符合“公3 母2”的標準。親本雌雄隔離，分別暫養于鹽城師范學院江蘇省鹽土生物資源重點實驗室，期間每天18：00 投喂1 次新鮮野雜魚，投喂量為蟹總重的10%左右，次日上午08：00～09：00 清理殘餌，每日換水1/3，確保水質清新，最后從中挑選十足健全、體質健壯的親本進行分組實驗。

1.2 實驗方法

暫養10 d 后，實驗按雌雄不同性比（♀：♂=1：1；♀：♂=3：1；♀：♂=5：1）在3 個面積為3 m2帆布池內進行。帆布池底部鋪10 cm 細沙，水位控制在35 cm 以上，鹽度25，底部充足供氧。投放密度為4 只·m-2（參考當地育苗單位）[15]，室內水溫維持在6～13 ℃之間。鑒于室內溫度比較穩定及盡量與育苗單位實際工作一致，每組實驗持續時間設定為15 d，實驗于2020 年1 月14 日結束，前后開展3 組，共經歷45 d。

每組實驗結束后，觀察記錄每只蟹的生殖狀況并迅速解剖。雄蟹輸精管和副性腺占雄蟹整個生殖系統的絕大部分[16]，取出輸精管、副性腺，稱重拍照后計算輸精管指數（vaso-somatic index，VSI，含副性腺）。VSI不受螃蟹規格大小的影響，可以作為雄性生殖狀況的潛在指標[15]。期間，選擇每個性比組3 只有代表性個體置于10%中性甲醛中保存，進行后續組織學檢測，AB-PAS 染色（作為對照，同時解剖20 只未交配個體，計算VSI）。雌蟹在記錄每只蟹的抱卵流產情況后，取其納精囊，并對含精液個體用鑷子擠出所含精液稱重，同時通過鏡檢，確定交配情況（同樣，每組保留3 只有代表性個體用于組織學觀察，AB-PAS 染色，如含精液精莢等雄性產物，表明個體存在交配活動）。解剖20 只未交配母蟹，解剖觀察卵巢發育狀況并計算卵巢指數（ovarian index，OI，一般認為母本交配季節卵巢指數達到10%以上，性腺發育成熟，可進行交配產卵活動）。

兩性腺指數計算公式如下：

VSI=輸精管（含副性腺）重量/體重×100%；

OI=卵巢重/體重×100%。

1.3 數據分析

采用SPSS 13.0 軟件對實驗數據進行統計分析。其中，文中各組均值差異運用標準差表示，而圖中比較分析均值差異運用標準誤表示；各組均值比較分析雄性VSI 和雌性納精囊精液含量分別運用Bonferroni檢測。此外，為進一步表明河蟹交配過程精液等雄性產物分配不均，不同性比數據匯總后建立散點圖。

2 結果

雄蟹親本交配前VSI 為3.45±0.57（n=20），雌蟹卵巢指數達到12.30±1.11（n=20），性腺發育良好。

交配后，絕大部分組內雄蟹的輸精管（含副性腺）由于精莢精液等雄性產物的輸出均出現不同程度的變化，管徑減小，有的組個體輸精管（含副性腺）顏色由乳白色轉變為半透明或透明狀（圖1A），但管內仍含雄性產物精液精莢（如圖1B,C）。相應的，輸精管指數（VSI）與未交配個體相比，除雌雄性比1：1 1#略有上升（VSI=3.55，P＞0.05），整體隨性比提高，呈下降趨勢（圖1D）。此外，根據Bonferroni 檢測，即使在3：1 和5：1 條件下，各組VSI 也出現明顯差異。例如：在性比3：1 組，1# VSI 值盡管低于未交配個體，但數值較高（VSI=2.44），與未交配個體差異不顯著（P＞0.05），而與2#（VSI=1.35），3#（VSI=0.95）相比，下降明顯（P＜0.05）；5：1 組，1#（VSI=2.51）交配后VSI 下降不顯著（交配率僅為50%，P＞0.05），而與2#（VSI=1.06），3#（VSI=0.87）差異明顯（交配率達到90%，P＜0.05）。

圖1 不同生殖狀態雄性輸精管（包括副性腺）形態特征和各組輸精管指數（VSI）變化Fig.1 Morphological characteristics of male vas deferens（including accessory gonads）in different reproductive states and changes of vas deferens index（VSI）in each group

交配后，納精囊通常呈乳白色，內部充滿精莢精液等雄性產物（圖2A），但在性比5：1 條件下（2#，3#），部分個體納精囊呈半透明或透明色，內含少許或不含精莢精液等雄性產物（圖2B）。對不同性比交配未產卵個體納精囊精液含量分析：即使同一性比同一組不同個體間，個體接收雄性精液的量存在明顯差異（圖2C）。例如：性比1：1 2#，納精囊精液含量最高的可達3.20 g，而最低的僅為0.90 g，兩者相差2.30 g；性比3：1，精液2.81 與0.48（3#），1.81 與0.36（2#）均來自同一組。抱卵后，納精囊內剩余的精液量亦參差不齊（圖2D）：隨著性比提高，同一性比條件下差異收窄，整體呈下降趨勢（Bonferroni 檢測，P＜0.05）。其中，性比1：1，精液剩余含量處于0.31～2.30 g 之間（均值（1.06±0.65）g），3：1 處于0.20～2.14 g 之間（均值（0.60±0.53）g），而5：1 則聚集在0.18～0.64 g 之間（均值（0.38±0.13）g），近80%處于0.5 g 以下。對各組交配抱卵情況統計進一步發現，性比1：1 和3：1 組，均成功抱卵，未出現流產現象；5：1 組，盡管1#交配個體亦成功抱卵，但交配率僅50%；而2#，3#交配率達90%，但流產嚴重，高達83.3%和100%。以5：1 組中出現流產現象納精囊無色精液含量為基準（0.64 g），1：1 組41.67%，3：1 組80%低于該值（圖2D），但1：1 和3：1 組納精內仍含有剩余精子/精莢等雄性產物。

圖2 不同生殖狀態雌性納精囊形態特征和內含雄性產物變化Fig.2 Morphological characteristics and changes of male products in different reproductive states of female spermathecae

3 討論

本文首次對中華絨螯蟹育苗傳統親本選擇投放關鍵參數的科學性進行了檢驗，結果表明親本“公3 母2”，選擇投放雌雄性比2～3：1，該參數充分兼顧了中華絨螯蟹生殖的生物學特性，具有相當的精準性。在該體系下（本文代表雌雄性比為3：1），交配后和性比1：1 一樣，納精囊內始終存乳白色精液精莢等雄性產物，抱卵個體并沒有出現諸如性比5：1 組中納精囊中因缺乏精液精莢而流產現象。

交配后，雄蟹輸精管和副性腺均出現了不同程度的變化，VSI 整體呈下降趨勢，但不同性比即使同一性比條件下，各組均出現了明顯的差異。比如：雌雄性比1：1 1#，3：1 1#，5：1 1# 條件下，VSI 與未交配個體相比，輸精管與副性腺呈乳白色，均沒有出現大的起伏，而其余各組雄蟹由于消耗較多，差異顯著，盡管實驗中雄蟹沒有出現之前苗場調研報道的“精盡蟹亡”現象，即輸精管干癟發黃，一個精莢也沒有[15]，但之前中華絨螯蟹雄性個體生殖潛力的研究表明，3 兩以上個體具備連續交配3 次或多達6 次的能力，喪失交配能力前可以輸送超過60%以上精莢精液等雄性產物[9]，本次實驗中這些VSI 偏低個體明顯參與了多次交配活動，導致其輸精管變細，副性腺收縮，呈半透明色。中華絨螯蟹不像已經報道的美洲藍蟹[10]、三疣梭子蟹Portunus trituberculatus[17]等軟殼交配的物種，它屬硬殼交配，交配前沒有明顯的交配前抱對現象，而且也不能提前釋放信息素吸引對方[18]，交配活動要相遇后才發生，因此，中華絨螯蟹交配活動發生是隨機的，這可能直接導致了性比5：1 組中出現未交配母蟹（尤其是1#，交配率僅為50%，也造成該組VSI 與未交配組沒有差異）。此外，雌蟹沒有產卵前可以多次與不同雄蟹發生交配（產卵后，停止交配，作者親自觀察），這也致使實驗中（各個組別）出現了VSI 差異，例如：性比1：1 中1# VSI 與未交配個體相比不降反升，可能就是該組雌蟹交配不久就產卵了，結合雄蟹精莢精液等雄性產物具備一定的自我恢復能力（10 d 內可恢復交配前80%以上的儲存量）[15]，這些都與中華絨螯蟹的繁殖習性有關。

納精囊是雌蟹交配后存儲精莢精液等雄性產物及排卵時精卵交匯的地方。但在實驗中，不同性比條件下各組雌蟹納精囊內雄性產物（無論是否抱卵）均出現了較大的偏差（例如：未產卵性比1：1 2#，性比3：1 3#和2#；產卵性比1：1 和3：1）。一則如上所述跟雌蟹的生殖狀況有關，雌蟹沒有抱卵前可以多次交配；二是在交配過程中雄蟹似乎對交配對象并沒有十分嚴格的要求，隨機交配[18]，而且之前的研究表明每次交配輸送給雌蟹雄性產物的量比較均一[9]。因此，交配活動的多寡導致了中華絨螯蟹納精囊雄性產物存量的差異。在對雌蟹產卵后納精囊剩余存量進一步分析發現：隨著性比提高，同一性比條件下差異收窄，整體呈下降趨勢（從性比1：1 均值（1.06±0.65）g 到5：1 均值（0.38±0.13）g，這與已經報道的其他經濟蟹類的精子分配策略一致，即精莢精液等雄性產物是寶貴的[19-20]，雄性為了利益最大化，盡可能把有限的資源分配到更多交配對象中，從而盡可能多的獲得更多的后代[21]。

在雌雄性比1：1 和3：1 條件下，不論產卵與否，中華絨螯蟹雌蟹納精囊呈乳白色，交配抱卵后沒有出現流產現象，而5：1 組流產現象比較嚴重，流產個體納精囊呈半透明或透明狀，含無色液滴，不含或僅存少許解離的精莢或精子。以5：1 組中出現流產現象納精囊精液含量為基準（0.64 g），1：1 組41.67%，3：1 組80%低于該值，但1：1 和3：1 組納精內仍含有剩余精子/精莢等雄性產物。根據之前雄性個體生殖潛力研究表明[9]，交配過程雄性交配過程中輸送給雌蟹的精子全部用于第一次受精抱卵，潛在精卵比可達（1.59～10.86）×103，高于堵南山[22]觀察到的受精過程每枚卵附著數百個精子及可以保證藍蟹[11]和雪蟹[13]正常受精的25～70：1精卵比，這與苗場調研結果一致[9,15]，也解釋了當下苗場一直沿用傳統親本選擇投放參數而沒有報道類似國外經濟蟹類管理中精子限制的原因。至于實驗中流產個體納精囊中出現一定量的無色透明液體，它的來源及功能作用有待進一步研究。

綜上，本文的結論充分說明了中華絨螯蟹育苗傳統親本選擇投放關鍵參數的科學性，盡管無從考證，該參數應該是老一輩科學家和育苗單位多年實踐的智慧結晶。目前，為了解決種質問題，規避小規格親本帶來的弊端，越來越多的科研單位和育苗場認識到大規格親本育苗的重要性[23-24]。在以江蘇省淡水水產研究所為代表的多家科研單位的推動下，河蟹育苗單位紛紛采用大規格親本，根據鹽城市農村農業局統計2019 年光鹽城射陽地區采用4 兩以上的大規格親本就占60%，近41 萬只。那么在中華絨螯蟹親本規格日益提高的條件下，傳統的育苗模式是否適合，是否存在進一步優化的可能，對科技工作者提出了新的要求。