Effect of salinity on embryonic development and post-embryonic larval growth of Pramisgurnus dabryanus
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摘要: 为了解大鳞副泥鳅 (Paramisgurnus dabryanus) 胚胎及仔鱼对盐度的适应性，将发育至原肠期的胚胎分别放置于盐度为0、2、4、6、8、10的水体中培育，统计胚胎的孵化时间、孵化率以及仔鱼的畸形率、成活率、特定生长率及卵黄囊吸收率，并测定初孵仔鱼的不投饵存活系数 (Survival activity index, SAI)。结果显示：1) 盐度为2~4时，胚胎孵化时间显著短于对照组 (P<0.05)；孵化率在盐度为4时最高，但与对照组差异不显著 (P>0.05)；2) 初孵仔鱼的畸形率随盐度升高而逐渐增加；3 日龄 (Days after hatching, dah) 仔鱼成活率则随盐度升高逐渐降低；3) 初孵仔鱼全长随盐度升高先下降后上升，而3 dah仔鱼的则随盐度升高而下降，其特定生长率和卵黄囊吸收率呈现先升后降的趋势；4) 随盐度升高，SAI先升后降，盐度为4时达最大。综上，大鳞副泥鳅胚胎发育及仔鱼生长的适宜盐度为0~4。Abstract: In order to understand the adaptability of embryo and larvae of Paramisgurnus dableanus to salinity, we bred the gastrula embryos in water at salinity of 0, 2, 4, 6, 8 and 10, then investigate the effect of salinity on the hatching period, hatching rate, abnormality rate, survival rate, specific growth rate (SGR), yolk sac absorption and survival activity index (SAI). The results show that: 1) The incubation period was significantly shorter than that of the control group at salinities of 2 and 4 (P<0.05). The incubation rate was highest at salinity of 4, not significantly different from the control group (P>0.05). 2) The abnormality rate of the newly hatched larvae increased with the increase of salinity, while the survival rate of larvae of 3 dah (Days after hatching) decreased. 3) The total length of newly hatched larvae decreased first and then increased, while that of larvae of 3 dah decreased with the increasing salinity. The SGR and yolk sac absorption rate increased first and then decreased. 4) The survival activity index (SAI) of the larvae increased first and then decreased with the increase of salinity, and reached the maximum at salinity of 4. These results indicate that the optimal salinity for embryo development and larval growth of P. dableanus is 0−4.
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Keywords:
- Paramisgurnus dabryanus /
- Salinity /
- Embryonic development /
- Larvae /
- Survival activity index (SAI)
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盐度是与鱼类生活密切相关的非生物环境因子之一，对鱼类正常生理活动具有重要影响[1-2]。当水体盐度发生变化时，鱼体内渗透压平衡将被打破，从而对鱼类胚胎发育[3]、幼鱼存活[4]、体内酶活性[5]及激素水平[6]等产生影响。研究表明，过高[7]或过低[8-9]的水体盐度均不利于鱼类胚胎正常发育，导致孵化时间延长，孵化率降低及畸形率升高等。水体盐度的变化也与鱼类生长性能和成活率存在紧密联系，适当盐度 (3和5 ng·L−1) 有利于提高斑点叉尾鮰 (Ictalurus punctatus) 幼鱼的生长性能和成活率，但当盐度达9 ng·L−1时，其成活率急剧下降[10]。江黄颡鱼 (Pseudobagrus vachelli Richardson) 的生长率和成活率均随胁迫盐度升高而下降[11]。盐度的急性变化对鱼类的影响则更为严重，会引起鱼类的应激反应，造成其内环境的不稳定，能量消耗大增，甚至导致鱼类死亡。何燕富等[12]研究显示马来西亚红罗非鱼 (Oreochromis mossambicus×O. niloticus) 幼鱼在盐度25的急性盐度胁迫下死亡率达100%。
大鳞副泥鳅 (Paramisgurnus dabryanus)隶属于鲤形目、鳅科、副泥鳅属，为底栖小型鱼类，是我国特种淡水养殖品种，具有环境适应性强、养殖周期短、营养丰富等特点。目前，有关大鳞副泥鳅的报道主要集中在系统分类[13]、摄食规律[14]、繁殖生物学[15-16]、免疫反应[17]、转录组测序[18]以及成鳅耐盐性[19]等方面。研究显示，鳅科鱼类具有一定的耐盐特性，其耐盐能力高于大多数淡水鱼类，可作为盐碱水域的增养殖鱼类[19]，但有关盐度对大鳞副泥鳅胚胎及仔鱼阶段影响的报道较少；此外，我国拥有大量的盐碱水域资源，该水域的盐碱度高于淡水，不利于鱼类等水生生物的生存[20]，极大地限制了盐碱水域资源的利用，造成大量水域资源荒废。本研究探讨了盐度对大鳞副泥鳅胚胎及仔鱼发育的影响，深入了解其对盐度的适应性，以期为选育盐碱水域养殖品种提供参考。
1. 材料与方法
1.1 实验材料
从本地泥鳅产业园挑选健康、活力强的成鳅作为亲鳅 [体长 (20±2.2) cm，体质量(142.5±26.4) g]，通过注射催产药物后进行人工授精获得受精卵。
1.2 实验方法
1.2.1 盐度对胚胎孵化及仔鱼生长的影响
依据预实验结果设置盐度0 (对照)、2、4、6、8、10组，每组设3个平行。各盐度组试液均用充分曝气的自来水与过滤的海水配制并用盐度计校正。实验所用容器为长 300 mm×宽200 mm×高147 mm的塑料箱，每个塑料箱中盛入3 L相应盐度的实验用水，随机放入100枚发育至原肠期的胚胎开始实验，直至仔鱼卵黄囊完全吸收为止。实验期间，每12 h更换1/3相应盐度的水体，水温为23~24 ℃。实验过程中用Nikon体视镜观察并拍摄胚胎及仔鱼的形态特征，计算各组孵化率、畸形率、仔鱼成活率、孵化时间、仔鱼全长及特定生长率 (SGR) 和卵黄囊吸收率 (R)。
$$ {\rm {SGR}}=({\rm {ln}}L_{{\rm T}}-{\rm {ln}}L_{0})/t \times 100{\text{%}} $$ 式中：LT为仔鱼最终全长 (µm)；L0为初孵仔鱼全长 (µm)；t为仔鱼孵化到实验结束所经历的时间 (d)。
$$ R=(V_{0}-V_{t})/t $$ 式中：V0为初孵仔鱼卵黄囊体积；Vt为实验结束时仔鱼卵黄囊体积；t为经历的时间 (h)。
由于大鳞副泥鳅发育不同时期卵黄囊形状不同，分别选取2种不同形状时卵黄囊体积的计算公式[21-22]。当卵黄囊成锤形时，其体积分为两部分，即膨大部分和狭长部分，计算公式为V=L1H12π/6+L2H22π/12；当卵黄囊成柱状时，为V=LH2π/12。两式中：L1为卵黄囊膨大部分长径；L2为卵黄囊狭长部分长径；H1为卵黄囊膨大部分短径；H2为卵黄囊狭长部分短径；L为卵黄囊长径；H为卵黄囊短径。
1.2.2 不同盐度下不投饵存活系数 (Survival activity index, SAI) 的测定
仔鱼活力以SAI作为衡量指标[23]。仔鱼完全孵出后，挑选无畸形的正常仔鱼50尾，放入不同盐度 (0、2、4、6、8、10)、直径为20 cm的圆形桶中静水培育，每组设3个平行。实验期间不投饵，每天更换1/2相应盐度的水体，发现死鱼及时捞出，每日统计仔鱼死亡情况，直至仔鱼全部死亡，比较其 SAI。SAI计算公式为：
$$ {\rm{SAI}} = \sum\limits_{i = 1}^k {(N - h_i} ) \times i/N $$ 式中：N为起始的仔鱼数；k为仔鱼全部死亡所需时间 (d)；hi为第i天时仔鱼的累计死亡数。
1.3 数据处理
实验数据均以“平均值±标准差 (
$\overline { X}\pm { \rm {SD}} $ )”表示，利用SPSS 26.0软件对实验数据进行单因素方差分析 (One-way ANOVA) 和LSD多重比较分析组间的差异性，P<0.05为差异显著。柱状图由Origin 2018软件绘制，图片处理使用Photoshop 2020软件。2. 结果
2.1 盐度对胚胎孵化时间和孵化率的影响
胚胎在不同盐度水体中的孵化情况见表1。胚胎孵化时间在盐度为2和4时显著短于其他组 (P<0.05)，之后随着盐度的升高其孵化时间延长并显著长于对照组 (P<0.05)。胚胎孵化率在低盐度 (2和4) 时略有增加，之后则随着盐度的增加而下降，但不同盐度组间差异不显著 (P>0.05)。
表 1 不同盐度下大鳞副泥鳅胚胎的孵化时间和孵化率 ($\overline {\boldsymbol X}{\bf {\pm} } {\bf{SD}} $ )Table 1. Incubation time and hatching rate of P. dabryanus at different salnities指标
Index盐度组 Salinity group 对照 Control 2 4 6 8 10 孵化时间
Incubation time/h26.1±0.1d 22.2±0.2e 22.1±0.3e 28.8±0.0c 31.3±0.64b 31.2±0.17a 孵化率
Hatching rate/%50.67±2.5ab 51.00±4.36ab 53.67±2.1a 47.33±7.57ab 43.67±4.04b 43.33±3.79b 注：同行中不同字母表示差异显著 (P<0.05)。 Note: Values with different letters within the same column have significant difference (P<0.05). 2.2 盐度对仔鱼畸形率和成活率[3日龄 (Days after hatching, dah)]的影响
仔鱼畸形率随盐度的升高而逐渐增加，其中盐度10组畸形率最高，为对照组的6.08倍 (图1)。通过对仔鱼形态的观察发现，在盐度胁迫下仔鱼主要出现尾部弯曲、短小，脊柱弯曲、围心腔水肿及卵黄囊异常等畸形现象 (图2)。仔鱼出膜3 dah后，盐度0、2、4组成活率均达90%以上，而从盐度6组开始显著降低，在盐度10时几乎全部死亡 (图1)。
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图 1 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼畸形率和成活率的影响注：同一系列方柱上不同字母表示差异显著 (P<0.05)。后图同此。Figure 1. Effects of different salnities on abnormality rate and survival rate of P. dabryanus larvaeNote: Different letters on the same series of columns indicate significant difference (P<0.05). The same case in the following figures.![]()
图 2 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼发育的影响Figure 2. Effects of different salinities on development of P. dabryanus larvae2.3 不同盐度对仔鱼生长的影响
在盐度为2、4和6时，初孵仔鱼全长显著低于对照组 (P<0.05)，之后随着盐度上升而增加，其中盐度10组的全长高于对照组 (图3)。3 dah仔鱼的全长则随着盐度升高而下降，其中盐度8组的全长显著低于对照组 (P<0.05)。大鳞副泥鳅仔鱼特定生长率呈现先升后降的趋势 (图4)，其中盐度2和4组显著高于对照组 (P<0.05)，而盐度8组则显著降低 (P<0.05)。
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图 3 不同盐度对大鳞副泥鳅初孵仔鱼和最终仔鱼(3 dah) 全长的影响Figure 3. Effects of different salinities on total length of newly hatched larvae and larvae (3 dah) of P. dabryanus![]()
图 4 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼特定生长率的影响Figure 4. Effects of different salinities on specific growth rate of P. dabryanus larvae2.4 不同盐度对仔鱼卵黄囊吸收率的影响
随着盐度的升高，仔鱼卵黄囊吸收率呈现先升后降的趋势，其中盐度2和4组仔鱼卵黄囊吸收率显著高于对照组 (图5，P<0.05)。
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图 5 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼卵黄囊吸收率的影响Figure 5. Effects of different salinities on yolk absorption rate of P. dabryanus larvae2.5 不同盐度对仔鱼SAI的影响
仔鱼SAI随着水体盐度的升高先增后降 (图6)。当盐度为4时SAI最高；而在盐度8和10时SAI显著下降 (P<0.05)。盐度≤6时仔鱼存活时间最长 (9 d)；盐度8时仔鱼存活4~5 d，而盐度10时仔鱼在第3天时全部死亡。
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图 6 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼活力的影响Figure 6. Effects of different salinities on survival activity index of P. dabryanus3. 讨论
3.1 大鳞副泥鳅胚胎发育与盐度的关系
盐度是影响鱼类胚胎发育的重要生态因子之一。环境盐度的变化将影响鱼类受精卵膜内外渗透压平衡，尽管鱼类受精卵本身具有一定的渗透压调节能力，但能力有限[24]。盐度过高或过低会造成卵膜内外渗透压差变化剧烈，使膜与周围环境之间正常的物质交换受阻，导致发育中的胚胎细胞不能正常分裂或存活[25]，引起胚胎发育畸形甚至死亡，最终影响到胚胎孵化率[26-27]。本研究中，胚胎孵化率在低盐度 (2和4) 时略有增加，之后随着盐度增加而下降，这可能是在适盐范围内，通过卵内原生质层调节使受精卵内渗透压保持相对稳定[28]，从而使胚胎具有较高的孵化率；但随着水体盐度的升高，卵膜内外渗透压差超过胚胎的调节能力范围，导致其胚胎孵化率下降。
鱼类胚胎孵化出膜主要依靠孵化酶作用和胚体运动，前者使卵膜溶解减薄[29]。有研究表明，孵化酶的活性受环境因子的影响，如底鳉 (Fundulus grandis) 孵化酶具有嗜盐性，当钠离子(Na+)强度低于0.05 mol·L−1时，在18 h内酶的活力便会丧失50%，但添加氯化钠 (NaCl) 可使其在48 h内恢复活性[30]。本研究中，在较低盐度时胚胎孵化时间缩短，而随着盐度升高其孵化时间则明显延长。这种情况在尖鳍鲤 (Cyprinus acutidorsalis)[31]和广东鲂 (Megalobrama hoffmanni)[32]中也存在，适当的水体盐度能够缩短孵化时间，但当盐度超过一定范围时，其胚胎发育则受到抑制，从而导致胚胎孵化时间延长。这种现象可能是低盐度环境有利于激活孵化酶活性，而在较高的盐度环境中孵化酶的活性受到破坏所致。
3.2 大鳞副泥鳅仔鱼畸形率和成活率与盐度的关系
研究表明，盐度对早期仔鱼生长有一定影响，盐度升高可能造成仔鱼畸形率上升，进而导致成活率下降[33]。本研究中，从盐度6开始大鳞副泥鳅仔鱼的成活率显著下降，在盐度10时几乎全部死亡；仔鱼畸形率也随盐度的升高而逐渐增加。这说明盐度对大鳞副泥鳅仔鱼发育和成活产生一定影响，在适当盐度范围内仔鱼成活率较高，盐度进一步升高则不利于发育及成活。这可能由于低盐度更接近鱼类等渗点，此时仔鱼用于调节体内渗透压平衡所消耗的能量较少；而在较高盐度的水体中，由于仔鱼出膜后失去了卵膜的保护作用，其渗透压调节机制尚不完善，对环境变化的耐受力差，而且仔鱼需要消耗更多能量用于维持体内渗透压的稳定，导致其活动能力减弱，从而引起死亡率急剧上升[34]。
3.3 盐度对大鳞副泥鳅仔鱼生长发育的影响
仔鱼的体生长与其发育程度密切相关[35]，早期发育阶段是鱼类的各种器官系统、生理机能形成和完善的重要时期，此时环境因子的变化极易影响其发育程度，从而影响仔鱼生长[36]。本研究中，盐度8组的3 dah仔鱼全长和特定生长率均显著降低，说明较高盐度对大鳞副泥鳅仔鱼的生长具有一定的抑制作用。这主要是因为水体盐度升高，使仔鱼发育过程中需要动用更多的能量来维持体内渗透压平衡，而用于仔鱼生长的能量则相应减少，从而减缓仔鱼全长的增加。
仔鱼在开口摄食前通过吸收卵黄囊中的营养维持机体发育需要，卵黄囊吸收的快慢能反映出仔鱼的生长发育状况。本研究中，盐度2和4组仔鱼卵黄囊消耗速度最快，而盐度8低于对照组。这可能是因为低盐度 (2和4) 有利于大鳞副泥鳅仔鱼的生长发育，其生长速度相对较快，从而需要消耗更多的能量来满足机体生长，而盐度的升高则延迟了卵黄囊期仔鱼发育，导致其卵黄囊吸收减慢。
初孵仔鱼出膜后，在不投饵的情况下依靠卵黄囊可以存活一段时间，其存活时间长短与受精卵质量、卵黄囊营养物质数量和质量以及仔鱼生活环境等因素有关[37-38]。SAI是判断仔鱼活力、质量好坏的常用指标之一[39-40]。通常来说，仔鱼存活时间越久，SAI越大，表明仔鱼活力越好。本研究中，盐度为0~6时，仔鱼SAI较高，活力较好；而盐度8~10时，SAI 下降明显，表明盐度偏高不利于大鳞副泥鳅仔鱼生存，这与冯广鹏等[41]及王宏田和张培军[25]的研究结果相似。可能是因为低盐度条件下，仔鱼用于维持体内环境稳定所消耗的能量较小，而更多的能量可用于机体正常生长发育。
4. 结论
本研究结果表明，适当的水体盐度对大鳞副泥鳅胚胎孵化及仔鱼生长有一定的促进作用，但当盐度高于6时则不利于其胚胎及仔鱼发育。综合各项指标，大鳞副泥鳅胚胎发育及仔鱼生长的适宜盐度为0~4。因此，在大鳞副泥鳅苗种繁育生产实践中使用适宜盐度的孵化用水可获得更佳的苗种生产效果。
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图 1 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼畸形率和成活率的影响
注：同一系列方柱上不同字母表示差异显著 (P<0.05)。后图同此。
Figure 1. Effects of different salnities on abnormality rate and survival rate of P. dabryanus larvae
Note: Different letters on the same series of columns indicate significant difference (P<0.05). The same case in the following figures.
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图 2 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼发育的影响
Figure 2. Effects of different salinities on development of P. dabryanus larvae
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图 3 不同盐度对大鳞副泥鳅初孵仔鱼和最终仔鱼(3 dah) 全长的影响
Figure 3. Effects of different salinities on total length of newly hatched larvae and larvae (3 dah) of P. dabryanus
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图 4 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼特定生长率的影响
Figure 4. Effects of different salinities on specific growth rate of P. dabryanus larvae
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图 5 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼卵黄囊吸收率的影响
Figure 5. Effects of different salinities on yolk absorption rate of P. dabryanus larvae
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图 6 不同盐度对大鳞副泥鳅仔鱼活力的影响
Figure 6. Effects of different salinities on survival activity index of P. dabryanus
表 1 不同盐度下大鳞副泥鳅胚胎的孵化时间和孵化率 (
$\overline {\boldsymbol X}{\bf {\pm} } {\bf{SD}} $ )Table 1 Incubation time and hatching rate of P. dabryanus at different salnities
指标
Index盐度组 Salinity group 对照 Control 2 4 6 8 10 孵化时间
Incubation time/h26.1±0.1d 22.2±0.2e 22.1±0.3e 28.8±0.0c 31.3±0.64b 31.2±0.17a 孵化率
Hatching rate/%50.67±2.5ab 51.00±4.36ab 53.67±2.1a 47.33±7.57ab 43.67±4.04b 43.33±3.79b 注：同行中不同字母表示差异显著 (P<0.05)。 Note: Values with different letters within the same column have significant difference (P<0.05). 
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