后刺才女虫胚胎及幼虫发育过程研究

高 燕,张 涛,杨红生,张晓芳

(1.中国科学院 海洋研究所,山东 青岛 266071; 2.中国科学院 研究生院,北京 100049; 3.獐子岛渔业集团股份有限公司,辽宁 大连 116001)

才女虫属复合体(Polydora-complex)是环节动物门(Annelida)、多毛纲(Polychaeta)、游走目(Erranta)、海稚虫科(Spionidae)中具变形第 5刚节种类的统称[1]。才女虫以第5刚节的粗足刺刚毛钻孔穴居于石灰质的石块、珊瑚和软体动物贝壳中,尤其对扇贝、珍珠贝、鲍、牡蛎、菲律宾蛤仔等经济贝类危害极大[2-8]。才女虫侵染使病贝生长缓慢,贝壳受损,由于管道的形成使贝壳易碎; 当虫体钻穿贝壳达到软体部时,则直接侵害软体部,被侵组织周围发生炎症,局部形成脓肿和溃疡,引起细菌继发性脓疡,并产生一种特殊的臭味,大大降低了贝类的品质和价值,严重时导致贝类死亡。Lleonart[9]报道澳大利亚鲍鱼由于才女虫病爆发,壳变薄易碎,死亡率高达50%～90%。

魁蚶(Anadara uropygimelana)俗称大毛蚶、赤贝、血贝,属瓣鳃纲(Lamellibranchia)、翼形亚纲(Pterimorphia)、蚶目(Arcoida)、蚶科(Arcidae),其贝壳大而坚厚,左右两壳相等,呈斜卵圆形,极膨胀,壳顶膨胀突出,放射肋宽,平滑无明显结节,约42～48条,以43条者为多。魁蚶为冷水性贝类,主要分布于中国、日本、朝鲜半岛及俄罗斯东南部沿海,生活在水深3～50 m的软泥或泥沙质海底[10]。我国山东及辽宁沿海都有分布,以黄海北部较多。魁蚶成体个大体肥,营养丰富,是一种颇受欢迎的经济贝类[11]。但是底播养殖的魁蚶生活在软泥或泥沙质海底,经常受到才女虫病的困扰。

才女虫对浪蛤、牡蛎、鲍、扇贝等经济贝类危害的研究已有报道[12-15],而对魁蚶的危害尚未见详细报道。我们对山东荣成地区养殖的魁蚶才女虫病进行了研究,确定该种为后刺才女虫(Polydora latispinosaBlake & Kudenov,1978); 同时还描述了患病魁蚶的症状,后刺才女虫的幼虫发育过程及各发育阶段幼虫形态结构特点,丰富了多毛类繁殖生物学资料,并为魁蚶才女虫病的防控提供科学参考依据。

1 材料与方法

1.1 才女虫成虫的收集

魁蚶样品于2010年5月份采自山东威海。寄生有才女虫的魁蚶检出后放入 25℃海水中暂养,每天投喂混合单胞藻。用钳子和小镊子将寄生有才女虫的魁蚶上壳掰碎后,在解剖镜下将成虫从管穴中移出,7%氯化镁麻醉后在光学显微镜下观察。

1.2 才女虫幼虫的培养

部分雌虫的泥管中有卵袋黏附在管壁上,将含有卵袋的泥管放入1 000 mL烧杯中培养,每隔12 h在解剖镜和显微镜下观察一次。用 300目筛绢过滤暂养魁蚶的海水收集幼虫,放入30 cm×40 cm×50 cm塑料箱中培养,水温25℃,盐度30～32。每隔一天换一次水,每天投喂少量金藻和小球藻,幼虫转入底栖生活后加入底栖硅藻。每天在显微镜下观察幼虫生长情况。

2 结果

2.1 后刺才女虫成虫形态

被才女虫寄生的魁蚶会在贝壳表面留下一道至绞合部的凹槽,如图 1A。为了阻止才女虫侵入,魁蚶会不停地分泌珍珠层把才女虫包裹起来,最后就在贝壳的内表面形成一个瘤状的突起,如图1B,C。由于才女虫在魁蚶外套膜上钻孔,导致外套膜溃疡发红,更容易受到病菌的侵染,增加患病率和死亡率。用解剖钳和镊子小心地将瘤状突起打开,可见里面盘踞着才女虫。成体的后刺才女虫体长可长达17 cm,体色呈橙黄色或棕褐色,可分为 3部分：头部,躯干部,尾部(图1D)。头部由口前叶和围口节组成,口前叶前端圆钝,具中间缺刻,向后形成脑后脊;围口节发达,在两侧形成侧翼状包围着口前叶。一对发达的触手着生在围口节的后缘,触手较长,具伸缩性,其上具明显的沟槽,沟槽周围密被厚实的纤毛。躯干部由头后的数百个刚节组成,是虫体的主要部分。由于前后体节的结构不同,又可分为体前部和体后部。体前部包括围口节向后第一至第五刚节,其中前四个体节疣足为典型的双叶型,即具背叶和腹叶、背刚毛和腹刚毛、背须和腹须、背足刺和腹足刺。第五刚节较其他刚节长,两种特殊刚毛排成两排,一排为细毛状的刚毛(约 5～6根),另一排稍弯曲,为变形粗足刺刚毛(4～5根),具伴随刚毛。鳃始于第五刚节以后,在解剖镜下,可清楚地看见其背面中央充满红色血液的血管贯穿身体前后端,并有分支血管将血液输向各疣足部分。体后部背部有足刺状刚毛,为巾钩状。尾部为身体最后的数个体节,肛部呈领状,中间有缺凹。

图1 被后刺才女虫寄生的魁蚶Fig.1 Anadara uropygimelana infested by Polydora latispinosa

2.2 后刺才女虫胚胎发育过程

后刺才女虫发育过程分为卵、胚胎、幼虫和成虫4个阶段。成熟的个体含有卵或精子; 没有证据表明它们是雌雄同体。配子只存在于身体中间的体节。终年都可以在雌虫身体内发现卵细胞,但是发现有卵袋的月份比较少,推测只有在条件适宜时才把卵细胞排出体外。卵袋的形状与众不同,用规则排列的不成对的细丝挂在管壁上(图2)。每个卵袋中约含有100粒受精卵,才女虫每次产20～40个卵袋。在卵袋中正在分裂的胚胎呈球形,直径约为 90 μm。早期,胚胎呈静止状态,部分胚胎紧靠着卵袋膜,且卵袋膜绷得比较紧,当有胚胎开始旋转后,胚胎与卵袋膜之间逐渐有了空隙,卵袋变成扁长形。胚胎发育完全后,即破袋而出(图2B)。

图2 后刺才女虫卵袋Fig.2 The egg capsules of Polydoralatispinosa

卵子受精后卵膜迅速膨大,形成胶状外膜,卵径达到120 μm左右(图3A)。受精卵进行螺旋形卵裂,3次卵裂为大小不等的8个分裂球(图3B),排列为上下两层。8细胞期以后,细胞数目迅速增加,经过多次卵裂发育到多细胞期,但胚胎的大小基本与受精卵相当。胚胎经过囊胚期进入原肠胚后,胚体长出极细的纤毛,借着纤毛的摆动,能使胚体在卵膜内转动,此时胚胎长约150 μm(图3C)。才女虫在卵袋中孵化的时间比较长,大概需要5～8 d。随着发育,胚体逐渐拉长,梨形,长 180～220 μm,宽 110～130 μm,进入担轮幼虫期。到担轮幼虫后期,此时具有4条纤毛轮(口前纤毛轮、2条中纤毛轮、端纤毛轮)和2条纤毛束(顶纤毛束和端纤毛束),前端有两个眼点,体侧具有3对乳突状的疣足及其未伸出疣足的刚毛束,体内可见清晰的油球颗粒(图3D)。此时幼虫可借不断运动挣脱卵袋孵化。

图3 后刺才女虫胚胎发育过程Fig.3 The embryo development of Polydoralatispinosa

2.3 后刺才女虫幼虫发育过程

后刺才女虫早期幼虫营浮游生活,且明显具有趋光性。幼虫身体透明,每个体节都有刚毛,以第一体节刚毛数较多,每侧有 6 根。幼虫依靠刚毛的摆动而前进,运动速度较快。在其头部上方有两对眼点,前面一对较大,且眼间距离宽,后一对较小,眼间距离也较小。随着体节数增加,达16～18节后,每一节的体侧(除第 5节外) 都可见疣足,当身体发育至15～20 节后,第五节变粗,明显大于其他体节,触手也开始变得明显,长度达360 μm 以上,但受到刺激时,不能灵活收缩。身体尾端有纤毛环,幼虫能凭纤毛环黏附在烧杯壁上。尾端的中央有排泄孔。

三刚节幼虫(图 4A)：在三刚节幼虫期幼虫从卵袋中释放出来,能游动并具有明显的趋光性。浮游的三刚节幼虫平均体长240 μm,头部的最大体宽90 μm。第一刚节的刚毛囊大并且显著,包括7到10根长的锯齿状的刚毛。少数锯齿状的刚毛出现在第2和第3刚节。有很重纤毛的前庭被先前的四五根有触觉的纤毛环绕。口形成并且消化管发育完善。内脏中依然有明显的卵黄。六个眼状物出现在头部的背面,包括两个大的杯状的生在侧面的眼和两对小的圆形的生在中间的眼。两根长的有触觉的纤毛生在杯状眼稍后的区域。前纤毛环由六簇明显的纤毛组成,两簇在腹部,两簇在腹外侧,两簇在背外侧。两簇不明显的颈背纤毛出现。内脏由于摄取的藻类呈黄褐色。胚胎卵黄消失。

五刚节幼虫(图4B)：在25℃下,约两天即可发育到五刚节。身体仍透明,消化道发育完善,从围口节到排泄孔形成一条管道,体壁收缩把消化后的食物排泄至体外。

图4 后刺才女虫的幼虫发育过程Fig.4 The larvae development of Polydoralatispinosa

九刚节幼虫(图4C)：在 25℃下,约五天即可发育到九刚节。随着幼虫的发育,体色不断加深,在背部出现黑色的斑点。这个阶段幼虫运动灵活,观察到可以捕捉并吞食贝类的D形幼虫。所以在贝类育苗中,才女虫不仅和贝类争夺饵料,还捕食贝类幼虫,给育苗业造成极大的危害。

十六刚节幼虫(图 4D)：十六刚节期处于浮游生活的晚期。这些幼虫长 1 300～1 400 μm,宽 180 μm,体节分化明显。疣足开始发育,但刚毛仍很长。背部出现黑色的花纹,围口节逐渐形成,并且开始出现下沉的行为,为寻找附着基做准备。

二十二刚节幼虫(图4E)：此阶段幼虫基本上营底栖生活,依靠体壁肌肉收缩快速蠕动。刚毛变短,疣足发育完成,身体分节明显,第五刚节变粗并且形成变形刚毛。

稚虫(图4F)：稚虫分泌黏液粘附泥土颗粒和残饵碎屑,形成管状,把自己包裹在里面,营管栖生活,这时幼虫的形态和生态都与成虫相似。

3 讨论

海稚虫科幼虫发育方式可以为 3类：(1)完全浮游生活发育; (2)完全或者部分在雌虫构造的结构中发育; (3)在雌虫体内发育。Blake[16]1969年记述了新英格兰北部海域 8种才女虫的繁殖时间、幼虫发育过程。这 8种才女虫分别是：Polydora ligni,P.latispinosa,P.websteri,P.commensalis,P.socialis,P.concharum,P.quadrilobata和P.caulleryi。前 7 种是从卵袋中的胚胎开始观察,而P.caulleryi只收集到了浮游幼虫。P.concharum和P.quadrilobata在冬季繁殖,卵细胞较大; 其余的6种在春季和夏季繁殖,卵细胞较小。在Blake 的研究中P.quadrilobata存在两种发育方式：一种是受精卵吸收周围未受精的卵细胞中的营养,幼虫浮游期短; 另一种是没有周围的辅助细胞为受精卵提供营养,幼虫浮游期长。Blake推测可能是相似种,分类未明确。

后刺才女虫与凿贝才女虫繁殖方式类似,都是把受精卵产在卵袋中,胚胎发育为 3刚节幼虫后开始浮游生活,经过一段时间后开始下潜寻找合适的附着基进行附着变态[17]。张树林[18]对利氏才女虫(Polydora ligni)幼虫的发育过程及各发育阶段形态结构特点作了观察研究,结果表明在温度 16℃±3℃下,卵在卵袋中经过4 d发育成3刚节浮游幼虫后进入水体开始浮游生活,13 d后14刚节的浮游幼虫开始变态,19 d发育成21刚节后开始转为底栖生活,21 d后23刚节的底栖幼虫完成变态营管栖生活。才女虫的附着变态过程不容易鉴定,因为它们没有明显的时段分界线特征。一般认为变态过程中形态学的变化包括前纤毛环,端纤毛环,项纤毛和锯齿状的幼虫刚毛[19]。后刺才女虫在附着变态过程中触手开始长出,很快达到成虫的长度。后刺才女虫不容易被诱导变态,通过向海水中添加底栖硅藻、海泥等,大约只有百分之一的幼虫完成了附着变态过程,其余的一直营浮游生活,但其体节不再增加。因而才女虫延迟变态的能力非常强。

观察中发现后刺才女虫幼虫能够捕食贝类幼虫,因此在魁蚶育苗生产中亲贝的选择要严格把关,务必不要将带病亲贝混入育苗室。一旦将寄生有才女虫的魁蚶混入亲贝中,后刺才女虫将大量繁殖,与贝类幼苗争夺饵料,并且捕食贝类幼苗,对育苗业造成巨大危害。

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