罗氏沼虾雄性个体异质生长研究进展

徐晔，杨国梁，夏正龙，蔡缪荧，杨杰，李景芬，高权新，陈书畅，程汉良，唐琼英

（1.江苏海洋大学 海洋生命与水产学院，江苏 连云港 222000；2.湖州师范学院 生命科学学院，浙江 湖州 313000；3.江苏数丰水产种业有限公司，江苏 高邮 225654）

罗氏沼虾Macrobrachium rosenbergii 又名马来西亚大虾、淡水长臂虾等，广泛分布于东南亚、印度洋、太平洋的热带和亚热带地区，是淡水养殖中个体最大的”虾王”和目前世界上养殖量最高的三大虾种之一[1]。罗氏沼虾食性广、生长快、养殖周期短、经济价值高[2]而被广泛养殖。罗氏沼虾具生殖洄游，雌虾孵化出的蚤状幼体必须在盐度14 左右的咸淡水中经过11 次蜕壳变态成仔虾后，才能洄游到淡水中生长[3]。1976 年中国引进该虾，在江苏、浙江、广东等省进行了大规模养殖，现已成为我国主要经济虾类之一，养殖产量占全球产量的50%～60%，但养殖生产中常存在规格不均、个体小型化[4]、产量低等问题[5]。

罗氏沼虾具有明显的性别二态性，雌雄个体的生长差异显著，成体阶段的雄性尤为明显，表现出异质的个体生长（heterogeneous individual growth,HIG）现象，而雌性个体的生长相对较为一致[6,7]。根据相对生长速率，可将雄性仔虾分为两种类型：快速生长型和滞后生长型。快速生长型将转变成为橙螯型或蓝螯型，滞后生长型将变为小雄虾[8]，个体大小差异显著。相同养殖时间内个体间的大小差异可达15 倍，在高密度养殖中，雄性个体的生长异质现象尤为明显[9]。

1 雄性个体异质生长现象

目前大多数研究将性成熟的雄性罗氏沼虾分为3 种基本的形态型：蓝螯型（blue claw）、橙螯型（orange claw）和小雄虾（small male）[10]。雄性罗氏沼虾一般是从小雄虾发育到橙螯型，再到蓝螯型。这3种形态型出现在同一年龄组，形成一个复杂的社会等级结构。它们的形态特征、繁殖活动、社会地位、生长速率等差异较大[8,11,12]。小雄虾个体小，具有细弱、半透明的螯，繁殖行为活跃，但主要是通过雌虾和其他蓝螯型雄虾交配时偷偷在旁边排精的形式进行繁殖。橙螯型个体处于快速生长阶段，螯为金黄色或橙色。蓝螯型个体的螯大而蓝色，处于统治者地位，同龄群体中个体最大，占有更多的领地，利用了最多的生存、繁殖空间和食物等资源，繁殖交配能力最强。蓝螯型的社会地位优于橙螯型，橙螯型优于小雄虾。占据统治地位的蓝螯雄虾抑制其它低等级雄虾的生长。有研究报道，当橙螯个体生长至大于其附近最大的蓝螯个体时，橙螯就变为蓝螯[10,13,14]。随后，这个新的蓝螯型个体也将抑制其它橙螯个体的螯色及形态转变。橙螯是3 种雄性形态型中生长速率最快的类型[11]，其在养殖群体中的比例决定了罗氏沼虾的养殖效益。

雄性罗氏沼虾的个体异质生长严重影响了其养殖效益。在高密度养殖下，群体中高等级个体对从属等级个体的生长抑制现象尤为严重。雄性罗氏沼虾各形态型间存在过渡阶段，这对初期的统计分析造成了困难。1987 年，Kuris 等[15]详细总结了根据头胸甲、第二步足的掌节、腕节等长度比例特征并结合螯色及刺状突等来识别雄性的3 种形态型，为后续研究提供了基础。

2 影响个体异质生长的因素

Malecha 等[6]认为，内、外界因素共同影响雄性罗氏沼虾个体异质生长现象。内在因素包括基因遗传差异、孵出顺序差异等；外界因素如有限的空间和食物资源的竞争、个体大小差异产生的社会地位和领域差异等。

2.1 社会因素影响

已有一些研究表明，养殖初期社交互动显著影响罗氏沼虾的个体生长。Fujimura 等[16]将大个体虾移出池塘养殖群体中，剩余群体中的小个体虾则会产生补偿性生长。单独饲养的幼虾（singly raised individuals）比群体养殖的幼虾（communally reared populations）个体大小更为均匀，不会产生快速生长型和滞后生长型[17]。快速生长型和滞后生长型个体单独或成对饲养时，蜕壳间隔时间不同[18]。隔离后，生长缓慢的小雄虾迅速成长为橙螯型[19]。大小分级养殖在一定程度上可减少个体异质生长现象[20]。

Segal 等[21]将8 尾单独标记的罗氏沼虾在同一水族箱内饲养3～4 个月，以单独饲养的罗氏沼虾为对照组，首次研究了罗氏沼虾生长的社会控制机制。结果表明：所有虾的蜕皮频率相似，但单独饲养的虾生长更均匀。Segal 等[21]认为，直接竞争食物是一种生长控制机制。竞争性强的虾驱使竞争性弱的虾远离食物，甚至从它们的口中取出食物。优势个体摄食更多，每个蜕皮周期的体重增加更多，生长更快。体型在竞争过程中发挥重要作用[22]，且随着时间的推移，大个体有更多的机会获取资源[23]。Li[24]进行了三个实验以确定罗氏沼虾竞争性、摄食量和生长之间的关系。结果表明，当食物量受限时，竞争性强的个体摄食量更多，生长更快；食物充足时，罗氏沼虾竞争性与摄食量之间没有相关性，但竞争性与生长之间呈正相关；在提供过量食物的条件下，劣势虾的摄食量没有减少，但其生长速度较慢。这一发现表明，除了对食物的直接竞争，食物转化效率可能也是罗氏沼虾的生长控制机制之一。

Karplus 等[25]将小雄虾分别与完整的蓝螯、去除螯的蓝螯一起饲养，以一组孤立的小雄虾为对照。结果表明：完整的蓝螯个体抑制小雄虾生长，使其停留在小雄虾阶段。去除螯的蓝螯型个体对小雄虾的生长无明显影响，其生长与对照组相似，小雄虾均转为橙螯型。随后，Karplus 等[26]又实验探讨了直接食物竞争、食欲抑制和食物转化效率三种机制在生长控制中的作用。结果表明，食物转化效率似乎是控制小雄虾生长的主要机制，去除蓝螯个体后，小雄虾的食物转化效率明显提高。蓝螯型对橙螯型同样也存在生长抑制现象，橙螯个体在生长至比蓝螯个体更大后就会转变为蓝螯型，生长变缓，这被Ra’anan 等[19]称为“跨越式”增长模式。橙螯型向蓝螯型转变的同时，其螯长、螯刺也发生变化[15]。

螯在甲壳动物的竞争过程中起着十分重要的作用，去除螯可在一定程度上减少虾的竞争和对从属等级虾的生长抑制，但死亡率升高。这与美洲螯龙虾Homarus americanus 的螯去除后的研究结果相似。有关甲壳动物的能量代谢研究表明，相互打斗和竞争显著提高有氧呼吸和无氧呼吸的速率[27,28]。在某些情况下，限制新陈代谢可降低个体的竞争能力[29]。个体间静息耗氧量（resting oxygen consumption）差异可能是决定甲壳类动物竞争结果的因素之一。Brown 等[30]研究发现，罗氏沼虾优势个体的静息代谢率明显高于从属等级个体。

目前大多数研究都集中在性成熟个体的行为和形态型之间的联系上，缺乏幼虾的研究。Silva 等[31]研究了罗氏沼虾幼虾个体行为差异与社会等级地位的关系。社会等级高的个体获取食物更多，增重更快，更易成为蓝螯型个体，但无法识别幼虾个体行为与社会等级间的联系。

2.2 内在因素影响

罗氏沼虾个体异质生长相关基因研究起步较晚。目前，有关罗氏沼虾雄性不同形态型的遗传差异及其遗传基础已有一些研究报道。Dinh 等[32]收集了培育5 代的罗氏沼虾高生长率选育群体21 459个体的体征数据。结果表明，雄性的不同形态型可遗传。Banu 等[33]通过8 个微卫星位点，研究了3 种形态型的雄虾遗传多样性。结果表明：3 种形态型雄虾的遗传差异显著，蓝螯型和小雄虾遗传距离最大，蓝螯型和橙螯型遗传距离最小。

Aziz 等[34]采用转录组测序方法从腹部肌肉、肝胰腺、胃、第二步足、眼柄和性腺中识别出40 个影响雄性形态型分化的候选基因，并在后来研究了其中12 个候选基因在3 种雄性形态型的肝胰腺、眼柄及精巢中的表达模式[35]，解释了不同表型差异的遗传基础。他们的结果表明，lw opsn、strpc 和bdp 基因可能对个体异质生长影响较大[35]。他们还研究了化学信号和视觉信号对雄虾形态型的影响，表明视觉在雄虾的社会优势等级中起重要作用，可能抑制橙螯型向蓝螯型的转变[36]。

促雄性腺（androgenic gland,AG）在几种甲壳类动物的性别和形态分化中起关键作用[37-41]。胰岛素样促雄激素（insulin-like androgenic gland,IAG）是罗氏沼虾[42]和斑节对虾Penaeus monodon[43]中AG 特异性表达的激素。雄罗氏沼虾幼虾的AG 消融导致雌性化[39]。iag 基因在罗氏沼虾不同雄性形态型的AG 中差异表达，其表达水平在生殖活跃的蓝螯雄虾和小雄虾中较高，而在生殖不活跃的橙螯虾中较低。Priyadarshi 等[44]用RNA 干扰法使橙螯个体的iag 基因沉默，在群体养殖条件下完全抑制了橙螯型向蓝螯型的转变；iag 基因表达增强，橙螯型转变为蓝螯型的比例增加。但在单独饲养条件下，iag 基因沉默的橙螯型仍可转变为蓝螯型。因此，个体异质生长现象可能不单由基因控制。戴习林等[7]利用8 对微卫星引物分析了不同发育速度的罗氏沼虾幼体的遗传多样性和遗传变异。结果表明：各群体间的遗传分化系数和遗传距离均非常接近，认为基因对幼体发育速度的影响微弱，而胚胎中的卵黄蛋白含量可能是主要影响因素。

3 总结与展望

目前，有关罗氏沼虾个体异质生长的研究较少，可供参考的文献年代较为久远。个体异质生长是提高罗氏沼虾养殖效益的主要障碍之一，虽养殖初期便有研究，但仍未探清。其控制机制较为复杂，可能由多个因素共同影响。除目前已确定的3 种形态型外，还存在几种过渡形态，包括弱橙螯型、强橙螯型、老蓝螯型。老蓝螯型又称老头虾、铁壳虾，其螯呈深蓝色，较正常蓝螯型更为发达，螯长为体长的1.5 倍以上。唐琼英等[45]将老头虾作为一种独立的形态型，分析了其表型性状，认为其形成可能与性腺发育有关，但真正原因还需结合分子等证据深入分析。

目前在社会因素和基因遗传影响的研究取得了一定成果，但应用至生产实践仍有困难。Karplus等[8]将蓝螯型大个体雄虾人为引入养殖群体，抑制橙螯型向蓝螯型的转变，延长快速生长期，可能会诱导产生更大个体雄虾。后续应进一步验证此法的可行性，或改变罗氏沼虾的养殖和收获方式。

胚胎的卵黄蛋白含量和孵化顺序等可能是个体异质生长的控制机制之一，但目前相关的研究较少，是未来的研究方向之一。

近年来转录组测序分析已识别出大量与雄性罗氏沼虾不同形态型分化相关的候选基因，可对其进行敲除和过量表达。同时，基于转录组序列数据，可开发识别雄性不同形态型的分子标记，为罗氏沼虾分子标记辅助育种提供基础。

Ventura 等[46]采用注射Mr-IAG 基因的dsRNA干扰方法，成功实现雄性罗氏沼虾的性逆转并获得伪雌个体，与正常雄性个体杂交后，获得全雄子代。Lezer 等[47]用性逆转技术大规模生产全雄罗氏沼虾，产量较雌雄混养高17%[48]。但雄虾性情凶残，个体异质生长现象也限制了养殖产量，而雌虾性情温顺，无领地意识，全雌养殖效益或将优于全雄虾养殖。以色列采用移植AG 方法替代传统方法获得超雌虾群体（WW 型），率先研发出罗氏沼虾全雌养殖技术[49]，具体细节及操作规程仍需进一步摸索完善。