范陳偉 姜曉東 成永旭,3 吳旭干,3

(1 水產(chǎn)科學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，上海海洋大學(xué)，上海 201306；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水種質(zhì)資源重點實驗室，上海海洋大學(xué)，上海 201306；3 水產(chǎn)動物遺傳育種中心上海市協(xié)同創(chuàng)新中心，上海海洋大學(xué)，上海 201306)

中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis，以下簡稱河蟹)具有較高的經(jīng)濟價值和食用價值，是我國重要的水產(chǎn)經(jīng)濟生物[1-2]。河蟹養(yǎng)殖是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中發(fā)展最快、最具代表性的產(chǎn)業(yè)之一，其養(yǎng)殖區(qū)域已遍布全國大部分省份，2019年我國河蟹養(yǎng)殖總產(chǎn)量將近77.87萬t[3]，其中長江流域的河蟹產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的79.89%左右[4]。自20世紀末河蟹苗種人工繁育技術(shù)獲得突破以來，我國河蟹幼體培育相關(guān)企業(yè)普遍習(xí)慣采用小規(guī)格親本進行近交繁殖，導(dǎo)致河蟹種質(zhì)資源的混雜和退化，進而使商品蟹經(jīng)濟效益持續(xù)下滑，嚴重制約了我國河蟹養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5-6]。因此，開展良種培育工作對于河蟹養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展尤其重要。

為了改善國內(nèi)河蟹種質(zhì)資源混雜和退化的局面，確保優(yōu)質(zhì)河蟹種質(zhì)資源的應(yīng)用，21世紀以來，我國相關(guān)單位在國家和省部級項目的資助下陸續(xù)開展了河蟹良種選育工作，目前已經(jīng)選育出“長江1號”“長江2號”“江海21”“諾亞1號”以及“光合1號”等新品種[7]。但是，這些新品種僅僅是從生長性能方面進行選育，缺乏針對其性腺發(fā)育和抗病性能的研究[8]。本實驗室自2010年起以長江水系養(yǎng)殖的和野生中華絨螯蟹為基礎(chǔ)選育群體，進行2齡早熟和2齡晚熟品系的選育研究，至2019年已選育到奇數(shù)年G4扣蟹階段[9]，并分別從養(yǎng)殖性能[8,10-11]、性腺發(fā)育[8]、經(jīng)濟效益[12]、免疫性能[9,13]、形態(tài)學(xué)[14]和營養(yǎng)品質(zhì)[15]等方面對選育群體進行了評估，但對偶數(shù)年G4扣蟹在成蟹階段的養(yǎng)殖性能和性腺發(fā)育情況尚未進行評估。因此，本試驗從養(yǎng)殖性能和性腺發(fā)育等方面對偶數(shù)年G4扣蟹的選育效果進行評估，擬為河蟹新品種的申報及推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗用蟹

試驗用2齡早熟、2齡晚熟及對照組扣蟹均來自上海海洋大學(xué)崇明基地扣蟹試驗池塘，其中早熟和晚熟品系的扣蟹分別由規(guī)格為150、200 g對應(yīng)母蟹所繁育的大眼幼體培育而成，對照組扣蟹由規(guī)格為100 g左右未經(jīng)選育母蟹所繁育的大眼幼體培育而成。3個群體的扣蟹規(guī)格接近，早熟扣蟹的初始體質(zhì)量為(8.57±0.01)g，晚熟扣蟹為(9.13±0.01)g，對照組扣蟹為(7.46±0.01)g。養(yǎng)殖試驗于2019年2—11月在上海海洋大學(xué)崇明基地的9口土池(長×寬=12 m×8 m)中進行，每組扣蟹設(shè)置3口平行池塘，每口試驗池放扣蟹100只，雌、雄各半，初始密度約為1只/m2。

1.2 養(yǎng)殖管理

扣蟹放養(yǎng)前用漂白粉對試驗池塘進行消毒，用量為每口池塘12 kg左右。清塘消毒10～15 d后，種植伊樂藻，以供試驗蟹棲息、隱蔽，根據(jù)水草的生長情況逐漸加深水位。為了調(diào)節(jié)水質(zhì)及控制野雜魚，在每口池塘內(nèi)放養(yǎng)5尾鰱魚和5尾鱖魚魚種。5—6月，每口池塘投放6 kg左右螺螄作為河蟹的補充飼料，同時起到清除殘飼和凈化水質(zhì)的作用。當(dāng)池塘水溫升高至12 ℃后，開始投喂配合飼料(浙江澳華飼料公司生產(chǎn))，每天17:00左右投飼，投喂量為蟹體質(zhì)量的3%～5%。每口試驗塘設(shè)置1個食臺用于觀察蟹的攝食情況，根據(jù)水溫和殘飼情況及時調(diào)整投飼量。養(yǎng)殖過程中，如伊樂藻生長過于茂盛，要及時進行割除，以防在夜間和陰雨天氣河蟹缺氧。定期檢測每口試驗塘的氨氮、溶解氧、pH以及亞硝酸鹽等水質(zhì)指標。根據(jù)池塘水質(zhì)情況，每半個月左右更換30%～50%的養(yǎng)殖水體，保持試驗池塘水質(zhì)良好。

1.3 數(shù)據(jù)收集

1.3.1 生長性能

自5月15日起，每隔60 d左右用地籠網(wǎng)抓捕采樣。每口池塘隨機采集雌、雄個體各15只，用毛巾擦干體表水分后，用電子天平稱量(精確到0.01 g)，據(jù)此計算各采樣時間點河蟹的體質(zhì)量增長率(weight gain rate，WGR)和特定生長率(specific growth rate，SGR)。計算公式如下。

體質(zhì)量增長率(WGR,%)=100×(m2-m1)/m1

(1)

特定生長率(SGR,%/d)=100×(lnm2-lnm1)/(t2-t1)

(2)

式(1)、(2)中，m1和m2分別為日齡t1和t2時各組蟹的平均體質(zhì)量(g)。

1.3.2 生殖蛻殼率、性腺指數(shù)和肝胰腺指數(shù)

從7月25日開始，每隔 15 d從每口池塘中隨機采樣雌、雄蟹各15只，參照王武[1]的方法分別進行生殖蛻殼觀察,并計算生殖蛻殼率(puberty molting rate)。

當(dāng)觀察到完成生殖蛻殼蟹的比例達到 80%后，自8月30日起，每隔25 d從各池塘內(nèi)隨機采集6只蟹(雌、雄各3只)，擦干其體表水分后稱量(精確到0.01 g)。隨后解剖取出全部肝胰腺和性腺并稱量(精確到0.01 g)，據(jù)此計算肝胰腺指數(shù)(hepatosomatic index，HSI)和性腺指數(shù)(gonadosomatic index，GSI)，計算公式如下。

肝胰腺指數(shù)(HSI,%)=100×mh/m

(3)

性腺指數(shù)(GSI,%)=100×mg/m

(4)

式(3)～(4)中，mh為肝胰腺質(zhì)量，mg/為性腺質(zhì)量，m為對應(yīng)的河蟹體質(zhì)量(g)。

1.3.3 平均體質(zhì)量、成活率、產(chǎn)量和飼料系數(shù)

11月20日養(yǎng)殖試驗結(jié)束后，抽水排干試驗池塘，分別統(tǒng)計各口池塘試驗蟹雌、雄個體的存活數(shù)量。對捕獲的試驗蟹逐一稱量，據(jù)此計算每口池塘雌、雄試驗蟹的最終平均體質(zhì)量。根據(jù)每口池塘試驗蟹的初始放養(yǎng)數(shù)量及最終的捕獲數(shù)量，計算最終存活率。根據(jù)蟹的總體質(zhì)量和實際水體面積計算單位面積產(chǎn)量(g/m2)，并根據(jù)投飼量、試驗蟹的初始體質(zhì)量及終末體質(zhì)量計算飼料系數(shù)(feed coefficient rate，F(xiàn)CR)。飼料系數(shù)計算公式如下。

飼料系數(shù)(FCR)=mf/(mt-m0)

(5)

式(5)中，mf為消耗飼料的總體質(zhì)量(kg)，mt為成蟹的終末總體質(zhì)量(kg)，m0為起始放養(yǎng)扣蟹的總質(zhì)量(kg)。

1.3.4 規(guī)格分布

對最終捕獲的所有成蟹按體質(zhì)量進行分級。雄蟹分為6級：<120.00 g、120.00～144.99 g、145.00～169.99 g、170.00～194.99 g、195.00～219.99 g和≥220.00 g。雌蟹分為5級：<80.00 g、80.00～99.99 g、100.00～119.99 g、120.00～139.99 g和≥140.00 g。分別統(tǒng)計3個種群各規(guī)格成蟹所占的比例。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，所有數(shù)據(jù)均以“平均值±標準誤”表示。采用Levene法對試驗數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗，當(dāng)不滿足齊性方差時對百分比數(shù)據(jù)進行反正弦或平方根處理。采用ANOVA法對試驗結(jié)果進行方差分析，采用Duncan’s法進行多重比較，取P<0.05為差異顯著。在EXCEL和GraphPad Prism軟件上繪制相關(guān)圖表。

注：柱狀圖上標不同小寫字母表示同一時間不同群體間差異顯著(P<0.05)；下同。Note：data with different lowercase letters among different populations indicate significant differences(P<0.05).The same as below.圖1 中華絨螯蟹2齡早熟和晚熟品系選育G4在成蟹階段平均體質(zhì)量的變化情況Fig.1 Average weight of the EM,LM and control groups during the adult culture stage

2 結(jié)果

2.1 生長性能

2個選育群體和對照組在成蟹階段的平均體質(zhì)量變化情況見圖1。無論雌蟹還是雄蟹，2個選育組河蟹在整個養(yǎng)殖階段(3—11月份)的平均體質(zhì)量均高于對照組。早熟群體與晚熟群體之間，其平均體質(zhì)量大部分時間并無顯著差異(P>0.05)。就雄蟹而言，晚熟群體在5、9和11月份的平均體質(zhì)量顯著高于對照組(P<0.05)，而早熟群體與對照組之間無顯著差異(P>0.05)。就雌蟹而言，晚熟群體在7—11月份的平均體質(zhì)量均顯著高于對照組(P<0.05)，而早熟群體僅在11月份平均體質(zhì)量顯著高于對照組(P<0.05)。

3個群體在成蟹養(yǎng)殖階段體質(zhì)量增長率(WGR)的變化情況見圖2。整體上看，3個群體的WGR呈下降趨勢。9—11月，對照組雄蟹的WGR顯著高于2個選育組，而該組雌蟹的WGR顯著低于2個選育組(P<0.05)。特定生長率(SGR)的變化情況與WGR相似，但在9—11月，僅對照組雌蟹的SGR顯著低于2個選育組(P<0.05)，而此期間3個群體雄蟹的SGR無顯著差異(P>0.05)(見圖3)。

2.2 性腺發(fā)育及生殖蛻殼

隨著試驗的進行，3個群體成蟹生殖蛻殼的完成率均呈上升趨勢(見圖4)。就雄蟹而言，8月15日早熟群體的生殖蛻殼率顯著高于晚熟群體和對照組(P<0.05)，9月30日時早熟群體和對照組均全部完成生殖蛻殼，而晚熟群體仍有個別未完成生殖蛻殼。就雌蟹而言，7月25日晚熟群體的生殖蛻殼率顯著低于另外2組(P<0.05)，此外，9月15日時早熟和晚熟群體均已完成生殖蛻殼，而對照組仍有個別未完成。3個群體的河蟹在性腺發(fā)育階段性腺指數(shù)(GSI)和肝胰腺指數(shù)(HSI)的變化情況分別見圖5、圖6。結(jié)果表明，2齡早熟群體性腺發(fā)育較快，2齡晚熟群體性腺發(fā)育較慢，對照組居于二者之間，其中早熟雌蟹在9月25日的GSI顯著高于另外2組(P<0.05)。

2.3 養(yǎng)殖效果及規(guī)格分布

3個群體在成蟹階段的最終養(yǎng)殖效果見表1。無論雌蟹還是雄蟹，2齡早熟和晚熟群體的最終平均體質(zhì)量均顯著高于對照組(P<0.05)。此外，2齡晚熟群體中雄蟹的最終平均體質(zhì)量顯著高于早熟群體(P<0.05)。與最終平均體質(zhì)量的差異情況相一致，3個群體雌、雄成蟹最終單位面積產(chǎn)量由高到低依次為：晚熟G4、早熟G4、對照組，且2個選育群體的單位面積產(chǎn)量均顯著高于對照組(P<0.05)。在成活率方面，3個群體雄蟹之間成活率差異較小，均為70%左右，雌蟹中晚熟群體的成活率顯著高于對照組(P<0.05)，早熟群體介于晚熟和對照組之間。3個群體成蟹的飼料系數(shù)差異不顯著(P>0.05)。

表1 中華絨螯蟹2齡早熟和晚熟品系選育G4在成蟹階段的最終平均體質(zhì)量、成活率、單位面積產(chǎn)量和飼料系數(shù)Tab.1 Average body mass,survival rate,final yield and feed conversion ratio(FCR)of the EM,LM and control groups during the adult culture stage

3個群體成蟹的規(guī)格分布見圖7。3個群體雄蟹的體質(zhì)量主要集中于120.00～194.99 g，分別占早熟、晚熟群體和對照組雄性成蟹總數(shù)的87.52%、56.54%和88.31%；雌蟹的體質(zhì)量主要集中在80.00～139.99 g，分別占各組雌性成蟹總數(shù)的87.31%、75.94%和84.23%。就雄蟹而言，對照組在<120.00 g、120.00～144.99 g和145.00～169.99 g這3個區(qū)間內(nèi)的比例顯著高于晚熟群體(P<0.05)，晚熟群體中體質(zhì)量在195.00～219.99 g和≥220.00 g的大規(guī)格蟹所占比例顯著高于早熟群體(P<0.05)。就雌蟹而言，早熟群體中體質(zhì)量<80.00 g和80.00～99.99 g的小規(guī)格蟹所占比例顯著低于對照組，早熟群體中體質(zhì)量在100.00～119.99 g的中規(guī)格蟹的比例顯著高于另外兩組，而晚熟群體中體質(zhì)量在120.00～139.99 g和≥140.00 g的大規(guī)格蟹的比例顯著高于對照組(P<0.05)。

3 討論

群體選育是改良甲殼動物生長性能的重要手段，而體質(zhì)量和體質(zhì)量增長率是衡量選育效果的主要指標[16]。已有研究表明，甲殼動物的體質(zhì)量和體質(zhì)量增長率往往受內(nèi)部因素和外部因素的共同影響。內(nèi)部因素主要指物種經(jīng)過歷代進化演變而來形成的內(nèi)部固有遺傳特點[17]，這在日本對蝦(Penaeusjaponicus)、三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)[18]和中華絨螯蟹[19]上都有研究報道。外部因素主要有飼料營養(yǎng)[20]、放養(yǎng)密度[21]和水體環(huán)境[22]等。本試驗中，3個群體扣蟹的初始體質(zhì)量接近，并且在相同的池塘條件和管理條件下養(yǎng)殖至成蟹，因此各群體河蟹在養(yǎng)殖過程中的生長性能差異即為遺傳特征差異的表現(xiàn)。試驗結(jié)果表明，2個選育品系的雌、雄個體在成蟹養(yǎng)殖階段的平均體質(zhì)量始終高于未選育群體，尤其在9—11月，晚熟組雄蟹和雌蟹的平均體質(zhì)量均顯著高于未選育群體(P<0.05)。就2個選育品系而言，早熟品系雌、雄個體在養(yǎng)殖過程中的平均體質(zhì)量始終低于晚熟品系。本試驗中，不同群體之間河蟹的生長性能差異與其親本的體質(zhì)量相一致，驗證了前人的研究中甲殼動物體質(zhì)量遺傳力較高的結(jié)論，同時也說明通過遺傳選育可以有效提高河蟹的生長性能。此外，無論是雌蟹或是雄蟹，3個群體河蟹的WGR和SGR均隨著養(yǎng)殖時長的增加而逐漸降低，這與以往發(fā)表的文獻相一致[10,23-24]。

判斷中華絨螯蟹的性腺是否開始發(fā)育，表觀上主要通過觀察其生殖蛻殼情況。通常當(dāng)河蟹完成生殖蛻殼即表示其性腺開始發(fā)育。本試驗中，早熟品系雌、雄個體的生殖蛻殼及性腺發(fā)育均早于未選育群體，而晚熟品系雌、雄個體的生殖蛻殼及性腺發(fā)育均晚于未選育群體，這是本課題組連續(xù)多年以生殖蛻殼時間作為指標進行研究的主要成果，證明了河蟹的性腺成熟時間為可遺傳性狀，但其遺傳力有待進一步分析。此外，2個選育群體的性腺發(fā)育還可能與其最終體質(zhì)量有關(guān)，早熟品系的最終體質(zhì)量較小，其生長周期較短，相應(yīng)性腺的發(fā)育速度較快，而晚熟群體則與之相反。這種最終體質(zhì)量與性腺成熟時間之間的負相關(guān)關(guān)系在前人的選育研究中也有類似發(fā)現(xiàn)[25-26]。通常情況下，養(yǎng)殖中后期(10—11月)完成生殖蛻殼的雌、雄蟹，其性腺發(fā)育加快，積累在肝胰腺中的營養(yǎng)物質(zhì)會陸續(xù)轉(zhuǎn)移到性腺中，導(dǎo)致性腺指數(shù)不斷升高，而肝胰腺占比逐漸降低[27]，這與本研究中GSI和HSI的整體變化趨勢相一致。

飼料系數(shù)、成活率和產(chǎn)量是評價水產(chǎn)動物養(yǎng)殖性能和種質(zhì)優(yōu)劣的主要指標，也是養(yǎng)殖從業(yè)者在實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中所關(guān)注的最主要的經(jīng)濟指標[28]。與未選育組相比，許多甲殼動物選育到子一代便呈現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。例如，三疣梭子蟹新品種“黃選1號”選育到子一代時，其體質(zhì)量較未選育組提高了2.91%，成活率也提高了8.66%[29]，且全甲寬變異系數(shù)顯著降低(5.41% vs 9.58%)；凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)的快速生長品系選育1代后，其生長速度較未選育蝦提高了21.2%，在成活率方面也有較好表現(xiàn)[30]。本試驗中，早熟和晚熟品系雌、雄個體的最終平均體質(zhì)量均顯著高于未選育群體，且2個選育群體蟹的成活率均高于未選育群體，而早熟品系雌、雄個體的成活率與對照組均無明顯差異。與之相對應(yīng)，2個選育品系的最終單位面積產(chǎn)量也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。該結(jié)果與“長江1號”河蟹選育子一代平均規(guī)格比未選育組提高6.64%[31]，長江水系河蟹野生和養(yǎng)殖群體選育子一代最終養(yǎng)殖規(guī)格和成活率都大于未選育組[10]等的研究結(jié)果相一致，說明通過群體定向選育大規(guī)格、高成活率河蟹的方案是可行的。