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广西北部湾管角螺性腺发育与繁殖规律研究



全 文 : 
第45卷 第11期 
2015年11月
中 国 海 洋 大 学 学 报
PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA
45(11):020~028
Nov.,2015
广西北部湾管角螺性腺发育与繁殖规律研究
区小玲1,苏翔驹1,何俊锋1,王文杰1,2,潘奕达1,2,吴雪萍1,2,陈德金1,唐甜甜1,潘 英1,2
(1.广西大学动物科学技术学院,广西 南宁530004;2.广西高校水生生物健康养殖与营养调控重点实验室,广西 南宁530005)
摘 要: 本文对广西北部湾海域管角螺(Hemifusus tuba)的生殖系统进行了解剖和观察,采用组织切片技术对其生殖腺
发育和生殖细胞的发生过程进行研究。结果表明:广西北部湾管角螺为雌雄异体,雌雄比例接近1∶1。雄性生殖系统主要
由精巢、贮精囊、前列腺、输精管和阴茎(阴茎囊和交接器)构成,精巢发育分为增殖期、生长期、成熟与排放期、退化期4个
时期。雌性生殖系统由卵巢、输卵管、囊腺体(蛋白腺和缠卵腺)、生殖孔和腹足口组成,卵巢的发育分为增殖期、生长期、成
熟与排放期、休止期4个时期。精细胞发生经过精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞期和成熟精子期5个阶
段。卵细胞发生经过卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、成熟卵子4个阶段。管角螺生殖腺在1周年内具有2个繁
殖周期,且卵巢与精巢的周年变化规律相吻合。此外,观测的全部雌性个体除了雌性生殖系统外,还具有雄性生殖器官输
精管和阴茎。广西北部湾管角螺雌性个体均存在性畸变现象,性畸变率为100%。
关键词: 管角螺;性腺发育;精子发生;卵子发生;繁殖规律
中图法分类号:S968     文献标志码: A     文章编号: 1672-5174(2015)11-020-09
DOI: 10.16441/j.cnki.hdxb.20130354
   基金项目:国家自然科学基金项目(31060353);广西科技攻关项目(11107012-9);南宁市科技开发计划项目(201102045B);广西海洋生物技术
重点实验室开放基金项目(GLMBT-201201)资助
收稿日期:2013-09-22;修订日期:2014-07-19
作者简介:区小玲(1988-),女,硕士生,主要从事海洋贝类遗传育种研究。E-mail:417550015@qq.com
  通讯作者:E-mail:yingpan@gxu.edu.cn
  管角螺(Hemifusus tuba Gmelin)俗称响螺、角螺,
隶属软体动物门(Molusca)腹足纲(Gastropoda)新腹
足目(Neogastropoda)盔螺科(Melongenidae)角螺属
(Hemifusus),是一种大型的浅海经济腹足类[1](最大
壳高达300mm以上)。管角螺是西北太平洋的地方性
物种,广泛地分布在中国东南沿海,北起浙江南至广
西、海南,栖息在近海深为11~42m的泥沙或软泥底
质的海底[2],其软体部肥大,味美且营养丰富。由于近
年来过度采捕加上环境污染日益恶化等原因,造成渔
区自然资源遭受严重破坏,亟待发展管角螺的人工增
养殖。
目前,国内外对管角螺的研究已涉及摄食、繁殖、
摄食及饥饿对其幼体的影响、幼螺生长及种内残
杀[3-5]、呼吸和循环方面的动力学[6]以及人工育苗及养
殖[7-8]、生态习性[9-10]、营养成分分析[11-13]和生化代
谢[14-17]、染色体核型[18]、群体遗传学研究[19-21]等方面。
对管角螺的繁殖生物学研究主要集中在繁殖习性[22]、
胚胎发育[23]及环境因子对胚胎发育的影响[24],而对生
殖系统发育方面的研究极少[25]。本研究利用组织切片
技术对广西北部湾自然海区管角螺的生殖系统组织学
及性腺发育规律进行研究,旨在为管角螺的人工育苗、
增养殖、资源保护和开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1材料
管角螺样品取自广西北部湾涠洲岛附近海区(见
图1),自2011年1—12月,每月采集5~15个个体作
为实验材料,其中1、6月采样2次,其余每月采样1次。
共解剖103个个体,雌雄比例接近1∶1。其中雄性个
图1 样品采集地点示意图 (比例尺1∶2 100 000)
Fig.1 The sketch map of the experimental samples
colected(bar 1∶2 100 000)
11期 区小玲,等:广西北部湾管角螺性腺发育与繁殖规律研究
体平均壳高(114.66±9.28)mm,平均壳宽(51.67±
8.78)mm,平均体重(79.01±15.83)g,平均软体重
(22.64±5.46)g;雌性个体平均壳高(121.26±17.26)
mm,平均壳宽(53.49±10.47)mm,平均体重(91.71±
29.84)g,平均软体重(29.22±14.91)g。
1.2方法
管角螺样品低温保鲜运回实验室后,室温恢复其
活性并检查个体活力,暂养1d至其消化道食物排空。
用软毛刷除去贝壳表面附着物,用干净滤纸吸干多余
水分,对管角螺称重并测量贝壳形态指标,活体解剖,
去壳后取出软体部,观察其构造和区分雌雄个体,称重
并记录。快速剪下生殖系统及肝脏、囊腺体,将精巢或
卵巢与肝脏剥离并分别称重。生殖腺经Bouin氏液固
定后,采用常规石蜡切片法与 H·E染色制片[26],中性
树脂封片,Nikon Eclipse E100显微镜观察,Axioskop
40显微摄影仪拍照。
在确定雌、雄性和性畸变个体后,根据Gibbs[27]的
方法计算其性畸变率(IOI:性畸变雌性个体占雌性个体
总数的百分数,IOI=性畸变个体数/雌性个体总数×
100%)、相对阴茎大小指数(RPSI=(雌体阴茎平均长
度/雄体阴茎平均长度)3×100%)、输精管发育程度指
数(VDSI:所有雌性个体 VDS的平均数)和性比指数
(SRI= 雌性个体数/雄性个体数),用这4项指标对该
种群的性畸变程度进行综合评价。
2 结果
2.1管角螺生殖系统形态结构观察
2 1.1雄性生殖系统  管角螺雄性生殖系统主要由
精巢、输精管、贮精囊、前列腺和阴茎(阴茎囊和交接
器)构成,活体解剖观察如图2a所示。
精巢 精巢紧贴肝脏表面,位于内脏团顶部,靠近螺壳
一侧,一层薄膜包裹着表面,并随肝脏旋转成螺旋状。
在非繁殖季节,精巢只有薄薄的一层,为黄色和橙黄
色;繁殖季节精巢变得肥大,大小可增至与肝脏相同,
颜色逐渐变浅,一般为黄色和浅黄色。若将繁殖期的
精巢与肝脏剥离放平,精巢呈月牙状。
贮精囊 贮精囊是一膨大的囊状结构,紧贴于精巢后部
内侧,附着在外套膜上。在非繁殖季节呈土白色,在繁殖
季节成熟个体的贮精囊内因充满精液而呈乳白色。
前列腺 前列腺与输精管相连,是一球状突出结构,体
积较贮精囊小,呈黄白色。
输精管 输精管是贯穿外套腔壁的一段细长的管道。
上连前列腺,末端与阴茎相连。连接前列腺的一端的
输精管附着在外套膜上,与肠平行,并沿着外套膜向前
伸;输精管中段及连接阴茎的一端则附着在肌肉表层,
中间高度弯曲,后端又呈直线状,皆为乳白色。
阴茎 阴茎由阴茎囊和交接器构成。阴茎囊是一扁平
弯角状突起,呈黑色,位于足部右侧。连接输精管的一
端较宽,末端窄。交接器是阴茎囊末端伸出的白色突
出,呈弯钩状。
2.1.2雌性生殖系统  雌性生殖系统主要由卵巢、输
卵管、囊腺体(蛋白腺和缠卵腺)、生殖孔和腹足口组成
(见图2b、图3)。
(a.雄性生殖系统:L:肝脏,S:精巢,Sv:贮精囊,Pr:前列腺,D:输精
管,Ps:阴茎囊,P:阴茎;b.雌性生殖系统:L:肝脏,O:卵巢,Oi:输
卵管,Ag:蛋白腺,Ng:缠卵腺,Ra:生殖孔,Dd:性畸变输精管,Dp:
性畸变阴茎。a.The male reproductive system:L:Liver,S:Spermary,
Sv:Seminal vesicle,Pr:Prostate,D:Ductus deferens,Ps:Penial
sheath,P:Penis.b.The female reproductive system:L:Liver,O:O-
vary,Oi:Oviduct,Ag:Albumen gland,Ng:Nidamental gland,Ra:
Reproductive aperture,Dd:Distortion of ductus deferens,Dp:Distor-
tion of penis.)
图2 管角螺的生殖系统
Fig.2 Reproductive system of H.tuba
(Op:厣 Operculum;PI:腹足Pleopod;Gm:腹足口 Gastropod mouth)
图3 管角螺的腹足口
Fig.3 Gastropod mouth of H.tuba
12
中 国 海 洋 大 学 学 报 2 0 1 5年
卵巢 卵巢的颜色与精巢有较大差别,在位置、形状、
结构则与精巢相同。在非繁殖季节,卵巢只有薄薄的一
层,呈土白色;繁殖季节卵巢体积迅速增大,并占据肝脏
螺旋层的一半,颜色逐渐变深,一般呈褐色和灰褐色。
输卵管 输卵管为土灰色透明状,短小。输卵管一端
始于卵巢螺旋底部,并与直肠平行,一端连接囊腺体。
囊腺体 囊腺体在繁殖季节为乳白色长圆筒状结构,
附着在外套膜上,由蛋白腺和缠卵腺组成。靠近卵巢
较小的一端是蛋白腺,在非繁殖季节为半透明状,繁殖
季节变得肥大而明显,颜色加深呈乳白色。缠卵腺在
非繁殖季节为一特粗的管状结构,呈黄白色;繁殖季节
继而变得肥大,里面充满着白色膏状物质,呈乳白色。
生殖孔 生殖孔是囊腺体的末端的一短管状结构,开
口于外套膜右方最前端。
腹足口(产卵孔) 腹足口位于足部前端,由足部表面
上皮组织反复凹陷所形成,外表为一突出开口。腹足
口与卵囊的形成有关[28-29],管角螺交配时,雄性管角螺
将阴茎伸入雌性个体的生殖孔进行交配,受精卵在卵
囊腺内形成卵囊雏形,然后从生殖孔产出,到达足面的
腹足口(即产卵孔),再经腹足口的成形作用形成特定
形状的卵囊附着于基质上[22-23,30]。
此外,本研究还发现,每个雌性个体除了具有正常
雌性生殖器官外,还具有一套输精管和阴茎,但仍表现
为雌性。雌性个体的输精管与阴茎相对于正常雄性个
体中的输精管与阴茎要细小。管角螺雌性个体所具有
的这套雄性生殖器官,其输精管从生殖孔与囊腺体交
接点开始向前端延伸,在足部右侧与正常雄性个体阴
茎相同的位置形成阴茎,输精管与阴茎大小比正常的
雄性个体要小得多,已经接近Gibbs[27]提出VDS(Vas
deferens sequences)指数中第4阶段,即小阴茎形成,
同时从其基部开始形成输精管前段。
2.2管角螺生殖系统的组织学
2.2.1雄性生殖系统
精巢的发育分期 管角螺的精巢由外膜及内部的生精
小管和输精小管构成。研究表明,随着季节和个体成
熟程度,精巢的丰满度、颜色和生精小管形态结构、生
殖细胞形态和数量等会发生周期性变化。根据精巢生
精小管的形态、不同发育阶段的各种生殖细胞的数量
比例以及间质细胞的多少,将精巢发育划分为增殖期、
生长期、成熟与排放期、退化期4个时期。
精细胞的发生 根据生殖细胞的形态结构、大小、发育
程度及分布特点,将管角螺精细胞的发生划分为精原
细胞期、初级精母细胞期、次级精母细胞期、精子细胞
期和成熟精子期等5个时期。各时期的雄性生殖细胞
特征如表1及图4所示。
表1 管角螺各期雄性生殖细胞特征
Table 1 The male reproductive cel of H.tuba
分期Stage 出现时期及位置Time and location 细胞特点Cytological characteristic 细胞核特点Nucleus characteristics
精原细胞期
Spermatogonium
在增长期以及休止期的精巢中数
目最多,位于生精小管管壁四周的
基底膜上或陷于基膜间
体 积 较 大,直 径 约 为 10.1~
12.3μm,呈椭圆形或圆形,界限不
明显,胞质不着色
核膜清晰,核质分散,体积较大,直
径约为4.9~5.2μm,有1个较小
的核仁
初级精母细胞期
Primary spermat-
ocyte
在生长期、成熟与排放期的精巢中
数目最多,位于生精小管管壁边缘
近圆形,比精原细胞稍小,直径约
为7.1~8.3μm,细胞膜不明显,胞
质染色浅
核膜清晰,染色质着色较深,未见
核仁
次级精母细胞期
Secondary  sper-
matocyte
在生长期、成熟与排放期精巢中较
容易观察到且数目较多,出现时间
较短
较初级精母细胞小,形态与初级精
母细 胞 相 似,直 径 约 为 5.1~
5.7μm
核膜清晰,染色质着色较深,未见
核仁
精子细胞期
Sperm cels
在成熟和排放期的生精小管内成
批出现
前期多为圆球形,分布密集,直径
约3.2~3.4μm;中期两端变长变
细,成椭圆形;后期逐渐演变呈新
月形,发育为成熟精子
高度浓缩,染色最深
精子期
Sperm
在成熟与排放期的精巢中数目最
多,充满生精小管和输精小管的中
央腔
呈均匀细线状,大量聚集在一起呈
纤维束状
高度浓缩,染色最深
2.2.2雌性生殖系统
卵巢的发育分期 卵巢滤泡型(滤泡壁和滤泡腔组
成),内含嗜酸性颗粒。研究表明,随着季节和个体成
熟程度,卵巢的丰满度、颜色和滤泡形态结构、生殖细
胞形态和数量等会发生周期性变化。依据卵巢内滤泡
的大小、不同发育阶段的各种雌性生殖细胞的数量比
例及嗜酸性颗粒的大小与数量,以及雌性生殖细胞的
边成熟边排放的特点,将卵巢的发育划分为增殖期、生
长期、成熟与排放期、休止期等4个时期。
卵细胞的发生 依据生殖细胞的形态结构、大小、发育
22
11期 区小玲,等:广西北部湾管角螺性腺发育与繁殖规律研究
程度以及卵黄颗粒的含量,将管角螺卵细胞的发生划
分为卵原细胞期、初级卵母细胞期、次级卵母细胞和成
熟卵母细胞期4个时期。各时期的雌性生殖细胞特征
见表2及图5。
(1.精原细胞期:L:肝脏,E:外膜,Rt:网状结缔组织,St:生精小管,Sp:精子细胞;2.初级精母细胞期:Ps:初级精母细胞,Ss:次级精母细胞;3.
次级精母细胞期:Spe:精细胞;4.精子细胞期和精子期:Sip:精细胞前期,Sim:精细胞中期,Ms:成熟精子。1.spermatogonium stage:L:Liver,E:
Extima,Rt:Reticular connective tissue,St:Seminiferous tubule,Sd:Seminiferous duct,Sp:Sperm;2.primary spermatocyte phase:Ps:Primary
spermatocyte,Ss:Secondary spermatocyte;3.secondary spermatocyte phase:Spe:Spermatid;4.sperm cels period and Sperm phase:Sip:Spermatid
in prophase,Sim:Spermatid in metaphase,Ms:Mature sperm.)
图4 管角螺各期雄性生殖细胞(比例尺1∶0.01mm)
Fig.4 The male reproductive cel of H.tuba(bar 1∶0.01mm)
表2 管角螺各期雌性生殖细胞特征
Table 2 The female reproductive cel of H.tuba
分期Stage 出现时期及位置Time and location 细胞特点Cytological characteristic 细胞核特点Nucleus characteristics
卵原细胞期
Oogonium
在滤泡壁中全年可见,在增长期以
及生长期的卵巢中数目最多,附于
滤泡壁基底膜上
体 积 较 小,直 径 约 为 13.86~
17.49μm,呈圆球形或扁圆形,界
限不明显,排列紧密数量多
核膜明显,核质清晰,有1个核仁,
位于核中央或稍偏,细胞核较小,
呈球形或椭圆形
初级卵母细胞期
Primary oocyte
在增长期以及生长期的卵巢中数
目最多
体积较卵原细胞期的大,呈不规则
圆形,直径约为26.07~30.36μm
染色质出现凝集现象,染色较深,
核膜界限不明显
次级卵母细胞期
Secondary oocytes
在生长期、成熟与排放期的卵巢中
数目最多,由初级卵母细胞发育分
化而成,大量聚集于滤泡壁边缘
据卵黄颗粒的有无,分为卵黄合成
前期和卵黄合成期。卵黄合成前
期进行营养物质积聚,体积增大,
直径约为57.09~64.02μm,呈椭
球形和圆形;卵黄合成期体积稍微
增大,直径约为82.83~84.81μm,
胞质内出现并大量积累卵黄颗粒
卵黄合成前期核膜清晰可见,核直
径约为27.93~32.01μm,有1个
核仁,大而明显,直径约为7.26~
7.92μm;卵黄合成期胞核增大,并
逐渐向中央移动,核膜模糊不清,
有1个核仁
成熟卵母细胞期
Mature oocyte
次级卵母细胞脱落滤泡壁进入滤
泡腔内,逐渐发育为成熟卵母细
胞,在成熟与排放期大量出现
因互相挤压导致形状多变,多呈圆
状、椭圆状、梨状或者多边形等不
规则形状,体积达到最大,直径约
为141.24~151.47μm,卵膜清晰
可见,胞质含有大量的卵黄颗粒
染色较浅,圆形,一般位于细胞中
央,直径约为56.43~62.37μm;核
膜明显,有1个核仁,大而明显,偏
离于胞核中央,直径约为16.83~
17.49μm
32
中 国 海 洋 大 学 学 报 2 0 1 5年
(1.卵原细胞期:F:滤泡,Og:卵原细胞;2.初级卵母细胞期:Po:初级卵母细胞,So:次级卵母细胞;3.次级卵母细胞期:Vso:卵黄合成前期次级卵
母细胞,Vo:卵黄合成期卵母细胞;4.成熟卵母细胞期:Ov:成熟卵细胞,Vi:卵黄颗粒,A:嗜酸性颗粒。1.oogonium period:F:Folicle,Og:Oo-
gonium;2.primary oocyte:Po:Primary oocyte,So:Secondary oocyte;3.secondary oocytes:Vso:Vitelogenic stage of oocyte,Vo:Vitelogenic of o-
ocyte;4.mature oocyte:Ov:Ovum,Vi:Viteline,A:Acidophilic granule.)
图5 管角螺各期雌性生殖细胞(比例尺1∶0.01mm)
Fig.5 The female reproductive cel of H.tuba(bar 1∶0.01mm)
2.3性畸变现象
本研究共解剖103个管角螺个体,雄性51个,雌性
52个,雌雄比例(SRI)接近1∶1,其中在雌性52个个
体中,性畸变现象个体为52个,性畸变率(IOI)为
100%(见表3)。
表3 广西北部湾管角螺的性畸变程度
Table 3 The degree of imposex of H.tubafrom Beibu Gulf in Guangxi
采样地点①
雄性阴茎长②
/mm
雌性阴茎长③
/mm
性畸变率④
/%
相对阴茎大小指数⑤
/%
输精管发育程度指数⑥ 性比指数⑦
广西北部湾
Beibu Gulf in Guangxi
18.6±3.2  9.0±4.2  100  11.3  3.64  1.02
Note:①The sampling sites;②Male penis length;③Female penis length;④Incidence of imposex;⑤Relative penis size index;⑥Vas deferens sequence in-
dex;⑦Sex ratio index
2.4管角螺性腺的周年繁殖发育特征
2.4.1精巢的周年发育规律  本研究发现,广西北部
湾海区管角螺精巢在周年内具有2次生长发育繁殖周
期,每次生长发育期间精细胞有多次成熟多次排放现
象。其规律为:9月为增殖期,10月为生长期Ⅰ,11—
12月为成熟与排放期Ⅰ,次年1—2月精巢发育停滞,
在2—3月进入生长期Ⅱ,4—5月为成熟与排放期Ⅱ,6
月精母细胞排空,精巢严重退缩,进入退化期。其中,
精巢的繁殖高峰期为4、5月,表明精巢的周年繁殖发
育以上半年为主。
2.4.2卵巢的周年发育规律  卵巢和囊腺体的体积
与形态随着月份的不同而发生显著的变化,统计雌性
囊腺体与性腺的每月重量,求出各个月份的囊腺体重/
软体重与性腺/软体重的比值(见图6)。结果显示,3—
5月管角螺的性腺与囊腺体可达到最大值,而在7、8月
则达到最小值。结合这2个比值在各月份的变化规律
42
11期 区小玲,等:广西北部湾管角螺性腺发育与繁殖规律研究
与各月份卵巢组织变化规律来推测管角螺的卵巢繁殖
发育规律,发现广西北部湾海区管角螺卵巢繁殖规律
与精巢相似,在周年内具有2个发育繁殖周期,且在每
个发育周期内雌性生殖细胞具有一边成熟一边排放现
象。其规律为:9月中下旬至10月上旬为增殖期,10
月中旬至11月为生长期Ⅰ,12月到次年1月上旬为成
熟与排放期Ⅰ,1月中旬卵巢发育停滞进入休止期Ⅰ,
在2月中下旬进入生长期Ⅱ,3月中下旬直到5月为成
熟与排放期Ⅱ,6月卵母细胞排空卵巢严重萎缩,进入
休止期Ⅱ。其中,卵巢的繁殖高峰期为4、5月,表明卵
巢的周年繁殖发育以上半年为主。因此,卵巢的周年
发育规律与精巢的周年变化规律情况相吻合。
图6 北部湾管角螺雌性囊腺体与性腺的周年变化规律
Fig.6 Changes of cystadenoma and ovary of H.tuba
in Beibu Gulf within an annual cycle
3 讨论
3.1管角螺雌雄个体的辨别和性比
管角螺为雌雄异体,雌雄个体在贝壳和厣上不易
区别,但在繁殖季节雄性个体在外套腔右侧具发达的
交接突起,而雌性个体具有交接囊和腹足口[22-23]。研
究表明,广西北部湾海域管角螺雌雄个体在软体部存
在以下差异:(1)雄性在足部右侧有一肥大的扁平弯角
状的阴茎,雌性在足部前端有一个突出的腹足口;(2)
雄性有一细长的输精管,在相同部位上雌性则是长筒
状的囊腺体;(3)精巢为黄色或橙黄色且组织均匀,而
卵巢为褐色、土灰色或土白色,外表呈细微颗粒状;(4)
雄性个体的阴茎、前列腺和输精管发达,雌性个体的囊
腺体肥大丰满。
此外,本研究首次报道了广西北部湾海域管角螺
每个雌性个体都含有一套雄性生殖系统,但仍表现为
雌性。有关角螺属生殖系统组织学的研究中,广东湛
江细角螺(H.ternatanus)群体[29]发现部分雌性个体
具有雄性生殖器官,而广东湛江管角螺群体[25]中却未
见报道。针对管角螺雌性个体中含有一套雄性生殖系
统的现象,作者推测有以下2种可能性:一种是性逆转
(Sex change)现象。性逆转的前提是动物体内既有雌
性生殖器官又有雄性生殖器官,一般情况下只会表现
出其中一种性别,当某些时候被抑制的另一套生殖系
统被激发从而表现出另一种性别。性逆转现象在鱼类
中多有发生,其中以黄鳝(Monopterus albus Zuiew)[31]
最为常见。近20年来,海洋双壳类中性逆转现象的报
道越来越多,在牡蛎科、珍珠贝科和贻贝科[32]中特别明
显,主要表现为生活周期某阶段出现性逆转,并在短时
间内存在雌雄同体现象[33]。性逆转现象在腹足类中少
有报道,曹伏君等[29]认为细角螺的特殊个体为雌性个
体向雄性个体的性转变现象。
另一种则是性畸变现象。贝类有很多存在性畸变
现象,主要是腹足类,如狗岩螺(Nucella lapillus)[34]、
滨螺 (Littorina littorea)[35]、泥 螺 (Hydrobia ul-
vae)[36]、方斑东风螺(Babylonia areolata)和波部东风
螺(B.formosaehabei)[37]、疣荔枝螺(Thais clavig-
era)[38]等皆有报道。Blaber[34]1970年首次在狗岩螺
发现海产腹足类的性畸变现象。1980年代初陆续证实
了英国西南海岸狗岩螺和其它一些海产腹足类普遍存
在性畸变现象。随后,大量实验证明海产腹足类性畸
变与有机锡污染有关,尤以三丁基锡(tributyltin,
TBT)的影响最为显著[39-41]。自1960年代开始使用含
有机锡化合物的船舶防污漆,对海洋生态系统造成严
重的影响,甚至造成不可逆转的破坏。有关研究表
明[42],有机锡可导致海产腹足类雌性个体产生雄性的
特征,也就是所谓的性畸变(Imposex),严重时导致雌
性个体生殖失败,其中三丁基锡能直接导致腹足类雌
性个体产生雄性生殖器官,严重时会导致输卵管堵塞,
使雌性成体不育而导致种群生存能力下降,甚至区域
性绝种。江桂斌等[43]在1999年对大连、天津、青岛和
广西北海等地港口海区的调查结果表明,有机锡中的
三丁基锡浓度范围平均达到151ng/L,这一浓度远远
高于目前各国制定的三丁基锡限制标准(20ng/L)。
由于底泥对有机锡化合物的高吸附性,而在浅海营底
栖生活的管角螺长期生活在有机锡污染的海洋环境
中,有机锡化合物通过食物链在其体内富积,从而受到
污染。这也是肉食性的管角螺容易发生性畸变的原因
之一。
本研究中,管角螺的性畸变发生在雌性个体,性畸
变个体除了具有正常雌性生殖器官外,还具有输精管
和阴茎,但略细小于正常雄性个体。因此,根据以上的
特征初步推测,广西北部湾管角螺雌性个体具有雄性
生殖器官为性畸变现象。广西北部湾管角螺的性畸变
52
中 国 海 洋 大 学 学 报 2 0 1 5年
已达到几乎所有雌体都产生阴茎的严重程度,性畸变
率为100%。在输精管发育指数(VDSI)上,当种群
VDSI高于4时,就会影响性畸变雌性的正常繁殖功
能。广西北部湾管角螺的VDSI达到3.64,接近4,说
明该种群雌性个体生殖功能和种群延续能力开始受到
影响。然而只根据阴茎的有无和发达程度却无法判断
雌体是否有生殖能力,因为生殖能力的丧失是由输精
管的形成,并最后导致输卵管阻塞所引起的,与阴茎有
无没有直接关系。
本研究自2011年1—12月总共取材103个,其中
雌性个体52个,雄性个体51个,雌雄比例接近1∶1。
这与林志华等[22]1992年在浙江海区采集到的108个
管角螺雌雄比98∶10(约10∶1)及罗杰等[25]2007年
在广东湛江取材179个,管角螺雌雄比102∶56(约
2∶1)的结果有较大差异。虽然根据阴茎的有无和发
达程度并不能直接说明雌性管角螺不具生殖能力,但
是从1992年、2007年与在2011年采样的管角螺雌雄
性比例呈下降趋势来看,有机锡污染直接或间接地使
雌性个体数量大大减少。Horiguchi[44]也发现日本东
风螺(B .japonica)发生了性畸变,并认为性畸变可能
是导致日本近年来东风螺产卵量和捕获量下降的主要
原因。此外,不排除不同的地理种群之间个体年龄大
小和种的地理分布差异等因素所造成的误差。广西北
部湾海域管角螺雌体性畸变的诱变因子、机理及其对
种群衰退的影响有待今后深入研究。
3.2 管角螺性腺成熟的影响因素及周年发育规律
影响腹足类生长的环境因素有很多,比如季节变
化、海区的温度、海水的盐度、饵料的丰富程度等。大
量研究表明[10,22-23],管角螺在水温23~28℃条件下生
长速度快,当水温下降到20℃以下时,生长速度明显
变慢,下降至13℃基本不摄食,下降至6℃少有爬行活
动;当温度达到28℃以上时,生长速度明显变慢,高于
34℃时则反应迟钝,极少爬行。管角螺为广盐性贝类,
最适生长盐度范围是28.1~32.2。本实验材料取自广
西北海涠洲岛附近海区,北部湾位于我国南海西北部,
向西凸出的半封闭性浅海,涠洲岛位于北部湾北部浅
水区并靠近东岸。该海区的水温年变化为Ⅰ型[45],水
温年变幅达到12~15℃,最低水温出现在1—2月,约
15.5~18.5℃,最高水温在8月,约30℃。全年出现
两个时段最适合管角螺生长:一是4月上旬到5月下
旬,温度为22~28℃,呈上升趋势;二是10月中旬到12
月中旬,温度为28~22℃,呈下降趋势。该海区年盐度
变化为Ⅱ型[45],盐度年变幅小,约2.5左右,最高盐度
出现在6月,约33.4,最低盐度出现在11月,约31.0。
组织学观察表明,管角螺的精巢和卵巢在周年内
具有2个发育繁殖期:第一次出现在10月—翌年1月
上旬,第二次出现在2月中下旬至5月。这个繁殖规律
与该海区的温度变化情况相吻合。因此,本文认为管
角螺在周年内具有2个繁殖周期的现象主要是由该海
区温度所决定的。在1—2月时管角螺性腺发育的停
滞可能是由于温度过低,而导致生长速度变慢甚至停
止摄食有关,并不是真正发育学意义上的退化期或休
止期。周年内上半年管角螺肥满度达到高峰,这可能
与北部湾的周年环流模式[45]有关。春夏季的复杂环流
模式可能给贝类带来丰富的饵料,而导致贝类在上半
年的生长发育比下半年更优,这与本文中的雌性囊腺
体与性腺2种腺体指标趋势相吻合。根据周年内广西
北部湾海区管角螺的2次生长繁殖发育情况,我们将
上半年的繁殖期命名为大繁殖期,下半年的繁殖期命
名为小繁殖期。周年内具有2个繁殖期现象在粤西海
区管角螺也有类似报道[46]。
3.3 管角螺性腺发育分期
有关管角螺的生殖系统研究国内已有报道。罗杰
等[25]的研究表明,管角螺精巢发育分为增殖期、生长
期、成熟与排放期、退化期4个时期,精细胞发生经历
精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和
精子4个阶段;卵巢发育分为增殖期、生长期、成熟期、
排放期和休止期,卵细胞发生过程分为增殖期、生长期
和成熟期。本研究观察得到的管角螺精巢和卵巢发育
分期与罗杰等[25]的研究结果基本一致。腹足类的性腺
发育分期至今仍没有统一的依据或标准。本文依据性
腺的形态学表现及生殖泡的发育程度,泡腔中的生殖
细胞等变化规律将管角螺雌性的生殖腺发育分为增殖
期、生长期、成熟与排放期和休止期4个时期,精巢的
发育分为增殖期、生长期、成熟与排放期、退化期4个
时期。由于管角螺卵子或精子的排出是以多次成熟、
多次排放的生殖方式,导致了性腺的成熟期和排放期
难以区分,故本文将成熟期与排放期合并在一起,其它
分期则与大多数双壳类和腹足类生殖腺的发育过程基
本相同。组织切片观察结果表明,精卵子成熟或排放
的时间间隔不大,这2个时期没有明显界限。在繁殖
期,管角螺卵巢中滤泡的数目会大量增加,可见管角螺
卵巢的发育程度与卵巢内滤泡细胞的数量有关。
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72
中 国 海 洋 大 学 学 报 2 0 1 5年
Studies on the Gonadal Development and Reproductive Patern of
Hemifusus tuba (Gmelin)Inhabiting Beibu Gulf,Guangxi,China
OU Xiao-Ling1,SU Xiang-Ju1,HE Jun-Feng1,WANG Wen-Jie1,2,PAN Yi-Da1,2,
WU Xue-Ping1,2,CHEN De-Jin1,TANG Tian-Tian1,PAN Ying1,2
(1.Colege of Animal Science and Technology,Guangxi University,Nanning 530004,China;2.Provincial Coleges and Uni-
versities Key Laboratory of Aquatic Healthy Breeding and Nutrition Regulation of Guangxi,Nanning 530005,China)
Abstract: In this paper,the reproductive system of Hemifusus tuba inhabiting Beibu Gulf,Guangxi,
China,was dissected and observed,and the process of the development of the genital gland and the germ
cels was studied by tissue slicing technique.The results showed that H.tuba was gonochorism,and the
ratio of female and male was close to 1∶1.The male reproductive system was mainly composed of sperma-
ry,seminal vesicle,prostate,ductus deferens and the penis(penial sheath and copulatory organ).The
spermary development was divided into 4stages:multiplication,growth,maturity and emission,catagen.
The female reproductive system was mainly composed of ovary,oviduct,capsule gland(albumen gland
and nidamental gland),reproductive aperture and gastropod mouth.The ovary development was divided
into 4stages:multiplication,growth,maturity and emission,rest.The spermatogenesis could be divided
into 5stages:spermatogonium,primary spermatocyte,secondary spermatocyte,sperm cels and mature
sperms.The oogenesis was divided into 4stages:oogonium,primary oocyte,secondary oocyte and mature
oocytes.The genital gland of H.tubahad 2reproductive cycles in the year,and the anniversary change of
ovary coincided with spermary.In addition,according to the observation,al female individuals had the fe-
male reproductive system,also had the male reproductive organs of the ductus deferens and penis.Al fe-
males H.tubafrom Beibu Gulf,Guangxi were found to be imposex,and incidence of imposex was 100%.
Key words: Hemifusus tuba;gonadogenesis;spermatogenesis;oogenesis;reproductive pattern
责任编辑 朱宝象
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