培养密度和容积对西藏拟溞生长和生殖的影响

(1.大连海洋大学水产与生命学院,辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023;2.大连老虎滩海洋公园,辽宁大连116013)

摘要：在温度为(17±1)℃和盐度为16±1的条件下,研究了培养密度(0.1、0.2、0.3个/mL)和容积(20、50、80、150 mL)对西藏拟溞Daphniopsis tibetana生长和生殖的影响。结果表明:在试验范围内,低种群密度比高种群密度更有利于西藏拟溞的生长和繁殖,当种群密度为0.1个/mL时,最有利于溞体的生长和繁殖,当种群密度达到0.3个/mL时,水体中开始出现雄体(CV3组除外);在容积试验中,容积为20～80 mL时,西藏拟溞的体长随着容积的增大而增大,容积为80 mL时,最适宜溞体的生长和生殖;西藏拟溞的生殖量随着体长的增加而增加。

枝角类由孤雌生殖转化为两性生殖是受食物、种群密度、光照和温度等多种生态因子共同调控的。在自然条件和实验室条件下,关于淡水枝角类有性生殖已做了许多研究,然而对盐水枝角类生殖转化的研究很少。西藏拟溞Daphniopsis tibetana Sars属冷水种和盐水种,在枝角类生物学研究中有独特地位。西藏拟溞呈点状分布于亚洲,在中国主要分布在西藏、新疆和青海等高海拔贫营养盐湖[1]。拥挤效应是最常提到的诱导枝角类有性生殖的一个因素,溞体在拥挤环境中相互碰撞和相遇的机率增加,成体溞相遇或不相遇对其后代的雌雄分化有着重要的意义[2]。国内外关于培养密度和容积对枝角类影响的研究仅见微型裸腹溞Moina micrura的相关报道。本试验中,作者研究了培养密度和容积对盐水枝角类——西藏拟溞的生长和生殖的影响,旨在为深入研究西藏拟溞的培养利用以及休眠卵的产生规律等提供基础资料。

1 材料与方法

1.1.1 溞种的来源西藏拟溞于2007年6月采自西藏羌北纳木卡错,在实验室条件下驯养。

1.1.2 食物的培养饵料是在实验室培养的湛江等鞭金藻Isochrysis zhanjianggensis、牟氏角毛藻Chaetoceros muelleri、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidesa和盐生杜氏藻Dunaliella salina,饵料配置体积比为2∶1∶1∶1。将配好的饵料用淡水稀释一倍后进行投喂,饵料密度为(7～9)×105个/mL。

1.1.3 盐水的配置西藏拟溞属盐水枝角类,其适宜盐度为15～18。将取自黑石礁海区的海水,经过沉淀、砂滤、300目筛绢网过滤并煮沸作为试验用水,用曝气自来水调整盐度。

在实验室以空调控温,温度为(17±1)℃,光照为自然光照。试验设计3个密度(0.1、0.2、0.3个/mL,分别用A、B、C表示)和4个容积(20、50、80、150 mL,分别用V1、V2、V3、V4表示),处理组名称根据培养密度与培养液的容积命名,分别为AV1、AV2、AV3、AV4、BV1、BV2、BV3、BV4、CV1、CV2、CV3、CV4组,每组设3个重复。选用新生雌溞(不超过24 h)随机分散在培养容器中,每天投饵换水,测量溞体第一次怀卵时的体长,每天挑出新生幼溞和休眠卵并记录母溞存活数、产幼数和休眠卵数。

用Excel统计软件和SPSS 16.0软件对试验数据进行方差分析和多重比较。

2 结果

培养密度和容积对西藏拟溞的生长有一定影响。西藏拟溞第一次怀卵时的体长见图1,其中密度为0.1个/mL、容积为150 mL的处理组(AV4)中母溞的体长出现明显的优势。由图1可见:当容积相同时,西藏拟溞的体长随着密度的增加而减小;当密度相同时,西藏拟溞体长随着容积的增加而增大(除CV4外)。方差分析结果表明,不同的培养密度和容积对西藏拟溞的体长均有显著影响(P=0.009、0.048＜0.05)。LSD多重比较结果显示:不同密度间比较时,0.1个/mL组溞体体长与0.3个/mL组差异显著(P＜0.05),0.2个/mL组与其他两组差异不显著(P＞0.05);不同容积间比较时,3种培养密度下,容积80 mL组溞体的体长与20 mL组、50 mL组均有显著差异(P＜0.05),而在0.1个/mL培养密度下,150 mL组与20、50 mL组以及在0.2个/mL密度下,150 mL与20 mL组间差异显著(P＜0.05),其余组间差异均不显著(P＞0.05)。

西藏拟溞首次产幼时间均为第14～19天,各组的平均产幼情况见图1。从图1可见:培养密度对产幼数有明显的影响,0.1个/mL处理组的产幼数最多,0.3个/mL处理组的产幼数最少,说明容积一定时,西藏拟溞产幼数随着培养密度的增加而减小;容积为80 mL时,各密度组的产幼数均最高,容积为150 mL时,产幼数均最低,说明当密度一定时,容积能影响西藏拟溞的产幼数,且容积为80 mL时最适宜西藏拟溞的繁殖。方差分析结果表明,培养密度、容积对西藏拟溞产幼数均有显著影响(P＜0.05)。LSD多重比较结果显示:不同密度间比较时,0.3个/mL组的平均产幼数与其他两组差异显著(P＜0.05);不同容积间比较时,0.1个/mL培养密度下,150 mL组的平均产幼数与其他组间差异均显著(P＜0.05),0.2、0.3个/mL密度下,150 mL组与20 mL、80 mL组差异均显著(P＜0.05),其余组间差异均不显著(P＞0.05)。

培养密度和容积对西藏拟溞内禀增长率的影响见图1,其中内禀增长率最大值出现在密度为0.1个/mL时,最低值出现在密度为0.3个/mL时,即在容积一定的条件下,低种群密度更有利于溞体的繁殖。

图1 培养密度和容积对西藏拟溞体长、平均产幼数和内禀增长率的影响
Fig.1 The effect of culture densities and water volumes on the body length,the neonate production, andintrinsicgrowthrateinwaterfleas D.tibetana

注:标有不同希腊字母、不同大写字母、不同小写字母者分别表示培养密度为0.1、0.2、0.3个/mL时,不同培养容积的组间差异显著(P＜0.05),标有相同字母者表示组间差异不显著(P＞0.05)。
Note:The means with different Hellenic letters,capital letters and letters represent significant difference among different culture volume groups at culture density of 0.1,0.2 and 0.3 ind./L,respectively (P＜0.05).The means with the same letters represent no significant difference among groups(P＞0.05).

方差分析结果显示,培养密度对西藏拟溞内禀增长率的影响显著(P＜0.05),培养液容积对西藏拟溞内禀增长率的影响不显著(P＞0.05)。LSD多重比较结果显示:0.1个/mL组的内禀增长率与

不同的培养密度和容积对西藏拟溞雄体出现率有明显的影响(表1)。培养密度对雄体出现率有重要的影响,本试验中,仅0.3个/mL组中出现雄体(CV3组除外),其他组均未出现。统计分析结果表明,培养密度与雄体出现率有显著的相关性(P＜0.05),但容积对雄体出现率影响不显著(P＞0.05)。LSD多重比较结果显示:0.3个/mL组雄体出现率与其他两组的差异均显著(P＜0.05) (CV3组除外)。

表1 培养密度和容积对西藏拟溞幼溞雄体出现率的影响
Tab.1 The effect of culture density and volume on the percentage of male in water fleas D.tibetana%

注:**表示0.3个/mL组雄体出现率与其他两组差异显著(P＜0.05)。
Note:**represents significant difference in percentage of male between in 0.3 ind./L group and other two groups(P＜0.05).

培养密度/ (ind.·mL-1) Culture densities培养容积Culture volumes/mL 205080150 0.10000 0.20000 0.30.067±1.25**0.0373±0.47**00.0165±5.89**

枝角类生殖量因个体大小不同而存在显著差异。从图2可见,在不同的培养密度和容积下,产幼数随着体长的减小而减小,体长的变化趋势与产幼数相似。西藏拟溞的体长与产幼数的相关系数为0.587(P=0.05),说明西藏拟溞的体长对产幼数有显著影响。

图2 培养密度和容积对西藏拟溞体长与产幼数的影响
Fig.2 The effects of culture density and volume on the body length and neonate production in water fleas D.tibetana

3 讨论

种群密度是动物自我调节以保持种群稳定的一个重要因素[2-3]。对于具有世代交替的枝角类而言,在适宜的环境条件下是通过孤雌生殖来扩大种群的[4]。本试验中发现,在相同容积下,随着培养密度的增加,西藏拟溞产幼数和内禀增长率均呈下降趋势,即在试验密度范围内(0.1～0.3个/mL),低种群密度比高种群密度更有利于枝角类的种群繁殖。种群密度的变化不仅影响枝角类的生殖方式,也影响着有性个体的性比[5-6]。培养密度的变化对西藏拟溞雄体的出现率有显著影响,当种群密度达到0.3个/mL时,水体中开始出现雄体(CV3组除外)。雄体的存在可能刺激了有性生殖雌体的产生[7],尽管本试验中未收集到休眠卵,但雄体的出现为两性生殖提供了可能。

枝角类生殖方式的转变是由于多种因素引起的,关于种群密度影响枝角类生殖转化的观点,许多学者持有不同的见解。Fernando[2]认为,微型裸腹溞雄体的产生与高种群密度没有直接关系; Innes[7]在对蚤状溞Daphnia pulex的研究中也得出相似的结果。密度能影响种群向有性生殖方式的转化及雄体的产生,但与有性生殖无关[8-11]。本试验中观察到盐水西藏拟溞与淡水溞存在差异,而与曹文清等[5]和卢芳野等[12]对蒙古裸腹溞Moina mongolica所得结论相似,即种群密度与幼溞的性比有密切关系。

培养容积对西藏拟溞生长和生殖有明显的影响。在对枝角类的研究中,已有报道指出,培养容积对微型裸腹溞幼溞的数量和性比有决定性作用,然而对成体雌溞的影响不显著[2]。本试验结果表明,容积为80 mL时最适宜西藏拟溞生长和繁殖;容积为20～80 mL时,在密度相同的条件下,西藏拟溞的产幼数和内禀增长率均随着培养容积的增加而增加;在密度相同时,溞体体长随着生存空间的增大而变大(CV4组除外)。

研究发现,枝角类的生殖量因个体大小的不同而存在显著差异[4,13]。郑重[14]的研究表明,蚤状溞体长超过2.60～2.79 mm时,生殖量开始下降,

在这个体长之前是随体长的增加而增加;邓道贵等[13]的研究表明,老年低额溞Simocephalus vetuht的生殖量与体长之间存在显著的相关性;施心路等[15]对发头裸腹溞Moina irrasa的研究结果也表明,在一定的温度范围内,产仔量随着体长的增加而增加。本试验中也发现有相同的现象,即雌溞的生殖量与体长呈线性相关,并且生殖量随着雌溞体长的增加而增多。

西藏拟溞生殖方式的转变可能是由于多种不同的因素引起的,在试验条件下,种群密度过大是雄体出现的主要原因。据观察,西藏拟溞在适宜的环境中也会有雄性个体的产生,在裸腹溞中也观察到这种现象[2]。雄体的出现为两性生殖提供了可能,因此,可以假设有性生殖并不是只在环境不利时才出现的现象(产生休眠卵),而是枝角类与其外界环境相互作用再与自身基因相结合而产生的生殖策略[16]。

[1] 赵文,何志辉,殷守仁.盐水枝角类的生物学及海水培养利用[M].北京:科学出版社,2008.

[2] Martínez-Jerónimo F,Rodríguez-Estrada J,Villaseñor-Córdova R.Effect of culture density and volume on Moina micrura(Kurz, 1874)reproduction,and sex ratio in the progeny[J].Hydrobiologia,2007,594:69-73.

[3] 杨四秀.枝角类繁殖生物学研究概况[J].水利渔业,2004,24 (4):12-14.

[4] 孟琼,邓道贵.枝角类休眠卵形成和萌发的研究进展[M].动物学杂志,2008,43(3):154-160.

[5] 曹文清,林园烧,郭东珲.若干生态因子对蒙古裸腹溞生殖方式转变效应的实验[J].台湾海峡,2001,20:191-195.

[6] 蒋燮治,堵南山.中国动物志:淡水枝角类[M].北京:科学出版社,1979.

[7] Innes D J.Sexual reproduction of Daphnia pulex in a temporary habitat[J].Springer-verlag,1997,111:53-60.

[8] Singleton D R.Variation in allocation to sexual and asexual reproduction among clones of cyclically parthenogenetic Daphnia pulex (Crustacea:Cladocera)[J].Biological Journal of Linnean Society, 2000,71:771-787.

[9] Bergs M,lsson P,Lascoux M.Fitness and sexual response to population density in Daphnia pulex[J].Freshwater Biology,2001,46: 667-677.

[10] Tessier A J,Cáeres C E.Differentiation in sex investment by clones and population of Daphnia[J].Ecology Letters,2004,7 (8):695-703.

[11] 王丹丽,李明云,汪海波,等.温度对老年低额溞和蚤状溞的繁殖能力及内禀增长率(r)的影响[J].宁波大学学报,1997 (3):36-43.

[12] 卢芳野,何志辉.蒙古裸腹溞休眠卵诱发规律的研究[J].大连水产学院学报,1999,14(1):6-8.

[13] 邓道贵,靳英,柳明,等.温度和食物对老年低额溞生长和生殖的影响[J].水生生物学报,2006,30(3):298-303.

[14] 郑重.甲壳动物的生殖量与环境的关系:Ⅰ.枝角类[J].生态学杂志,1980,9(5):36-41.

[15] 施心路,鲍双燕,刘桂杰,等.温度对发头裸腹溞生殖能力的影响[J].水生生物学报,2009,33(2):200-206.

[16] Deng Hong-wen.Environmental and genetic control of sexual reproduction in Daphnia[D].Oregon:Department of Biology,University of Oregon,1996.

Effect of culture density and volume on growth and reproduction of water fleas Daphniopsis tibetana Sars

JIN Ying1,ZHAO Wen1,YANG Wei-dong2,WEI Jie1
(1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,College of Fisheries and Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023, China;2.Dalian Tiger Beach Ocean Park,Dalian 116013,China)

Abstract：The effects of population density(A=0.1 ind./mL,B=0.2 ind./mL,and C=0.3 ind./mL)and culture volume(V1=20 mL,V2=50 mL,V3=80 mL,and V4=150 mL)on growth and reproduction of water fleas Daphniopsis tibetana Sars(Crustacea:Cladocera:Daphniidae)were studied at water temperature of(17±1)℃and a salinity of 16±1.The results showed that there were better growth and reproduction under lower population density and the volume than under higher population density and the volume.The higher growth and neonate production were found at population density of 0.1 ind./mL than at other population densities.The male began to be found when the population density was increased to 0.3 ind./mL.The maximal growth and neonate production were observed in the culture volume of 80 mL.Moreover,the fecundity of the water fleas was found enhanced with increase in the body length.

作者简介：金盈(1985-),女,硕士研究生。E-mail:jinying123456@yahoo.cn

通信作者：赵文(1963-),男,博士,教授,博士生导师。E-mail:zhaowen@dlou.edu.cn