中華絨螯蟹三齡群體的生物學可塑性初探

彭飛，方弟安，周彥鋒，唐永凱，徐東坡，劉凱，蘇勝彥，尤洋,*

（1.南京農業(yè)大學漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081；2.中國水產科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇 無錫 214081）

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）的生活史具有生態(tài)可塑性，生活史縮短的性早熟現象并不鮮見[1]；在資源調查中，發(fā)現長江自然繁殖洄游群體中有零星未成熟個體現象。2005 年，史為良[2]在東北黑龍江蝦蟆通水庫（46°30′62″N，132°50′48″E，7 月水溫21.6 ℃）中發(fā)現有批量大規(guī)格中華絨螯蟹產出，認為是三齡性成熟蟹，并提出性成熟受溫度閾值制約的假設。在自然繁殖季節(jié)中，發(fā)現青海省可魯克湖（海拔2 817 m）等草型湖泊的繁殖群體存在一定比例的二齡未成熟群體。高緯度和高海拔區(qū)域條件都會使中華絨螯蟹晚熟的比例較長江流域明顯增加，有利于批量收集和后續(xù)利用。

水產動物的生長性能和可食組織中的營養(yǎng)組成是種質資源評價和遺傳選育中的重要評價指標[3]。在長江、遼河、黃河和閩江[4?8]等中華絨螯蟹主要產地水域中，其生長性能和營養(yǎng)組成均存在差異，不同的養(yǎng)殖方式對于其成熟后的規(guī)格和營養(yǎng)品質也會造成影響[9]。本研究中，中華絨螯蟹三齡蟹的生活史，包含了歷經高原湖泊冰封期的低溫脅迫以及返回長江流域池塘生長后的夏季高溫期，既有地理位置的變更，又有養(yǎng)殖方式的改變。對于水產動物而言，水體溫度是影響生長發(fā)育的重要環(huán)境因素。水溫的變化直接干擾著中華絨螯蟹胚胎、幼蟹的發(fā)育[10]。例如，水體積溫升高會導致中華絨螯蟹蟹種更易性早熟[11]。而處于低溫脅迫下的水產動物會發(fā)生滯育，等待溫度正常時恢復生長，從而提高成活率[12?13]。最適宜中華絨螯蟹生長的溫度為28～30 ℃[11]，可魯克湖夏季水溫不超過20 ℃，湖中的中華絨螯蟹存在著明顯的發(fā)育停滯階段。已有研究證實，由于環(huán)境脅迫而發(fā)生滯育的水產動物，待恢復正常的生長條件后，會出現不同程度的補償生長現象[14]。

此前研究聚焦于不同區(qū)域、不同養(yǎng)殖模式的中華絨螯蟹正常成熟和性早熟群體，缺乏對性晚熟群體的關注和系統(tǒng)研究。因此，本研究旨在驗證三齡性晚熟蟹在人工培育條件下的可利用性，并描述分析其生長性能、繁殖力和營養(yǎng)成分特征，為其后續(xù)的選育和進一步研究等積累種質資源。

1 材料與方法

1.1 人工培育三齡蟹的獲得和采樣

青海省可魯克湖（草型湖泊）所投放的中華絨螯蟹大眼幼體來源于江蘇沿海土池育苗；翌年9 月大部分成熟，開始捕撈上市，其中有二齡未成熟群體的存在（超過10%）。本實驗所使用的蟹種為第3年4 月在湖中收集的未成熟個體（二冬齡），重新運回江蘇省，在中國水產科學研究院淡水漁業(yè)研究中心揚中基地于4—12 月養(yǎng)殖獲得中華絨螯蟹三齡蟹。在每次實際觀察到蛻殼完成后1周采集雌雄蟹各5只，分別統(tǒng)計形態(tài)學指標。在鮮樣狀態(tài)下，擦干中華絨螯蟹體表水分，稱量（電子天平，精確到0.01 g）；采用游標卡尺測量其形態(tài)規(guī)格，精確到0.01 mm。并與同一基地養(yǎng)殖的長江蟹（常規(guī)蟹）作對比。在性成熟后取鮮樣（雌雄蟹各5只）進行營養(yǎng)成分分析。

養(yǎng)殖三齡群體的蟹種階段歷經了北方高原湖泊2 個冬季的冰封期，成蟹階段又經歷了南方的1個夏季高溫期，生活史較為復雜（圖1）。

圖1 中華絨螯蟹三齡群體生活史示意圖Fig.1 Life cycle diagram of the third-year-old population of Chinese mitten crab

1.2 生長指標分析方法

測量三齡雌雄蟹的頭胸甲長、頭胸甲寬、體高和體質量，計算增重率（weight gain rate,WGR）、特定增長率（specific growth rate,SGR），并繪制成圖；使用FISAT Ⅱ軟件中的電子體長頻率分析法（electronic length frequency analysisⅠ,ELEFANⅠ）擬合Von Bertalanffy 生長方程，對中華絨螯蟹漸進頭胸甲寬（L∞）、生長參數（K）和理論生長起點（t0）進行估算，模擬頭胸甲寬與體質量（W）之間的關系。

1.3 營養(yǎng)成分組成分析方法

氨基酸含量測定采用6 mol/L鹽酸水解法（參考GB/T 5009.124—2016），用Agilent 1100 高效液相色譜儀檢測17種氨基酸（色氨酸在水解過程中受到破壞，未被檢測出）；使用氣相色譜儀檢測分析脂肪酸含量（參考GB/T 5009.168—2016）；采用微波消解法對礦質元素進行前處理，消解完成后采用火焰原子吸收光譜儀測定礦質元素含量[15]。

1.4 數據處理與分析

數據經Excel 2019初步處理后，采用SPSS 26.0進行統(tǒng)計分析，采用獨立樣本t檢驗分析不同性別間的差異性，運用方差分析確定不同特征指標差異性。結果以平均值±標準差表示，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義，P＜0.01 表示差異有高度統(tǒng)計學意義。使用Origin 2017繪圖。

2 結果與分析

2.1 三齡蟹的生長性能

2.1.1 主要生長參數

對青海省可魯克湖區(qū)的二齡蟹種、三齡成蟹，池養(yǎng)三齡蟹以及對照池塘常規(guī)蟹的形態(tài)學指標進行測量，結果如表1 所示。池養(yǎng)三齡蟹在2018 年5月處于蟹種階段，12月為成蟹，養(yǎng)殖期間共觀察到4次蛻殼。三齡蟹蛻殼時生長速率較快，在8 月觀察到最后一次蛻殼后，到12 月起捕，其體質量差異極顯著（P=0.006）。

表1 不同中華絨螯蟹群體的形態(tài)學指標（2018年）Table 1 Morphological indexes of different populations of Chinese mitten crab in 2018

增重率與特定增長率的變化趨勢相似（圖2），三齡蟹在池塘養(yǎng)殖階段的生長有明顯的加速期和平緩期，但雌、雄蟹的生長高峰期略有不同，雄蟹的增長峰值出現在6—7 月，增重率為73.73%，雌蟹則出現在5—6 月，增重率為71.80%。雄蟹平均特定生長率為1.09%，雌蟹為1.11%。而在徐佳倩等[16]的研究中，池塘養(yǎng)殖的二齡雄蟹在6—7月（夏季高溫）時的生長明顯減緩。與長江下游養(yǎng)殖常規(guī)蟹[16]和東營池塘養(yǎng)殖蟹[17]相比，三齡蟹的平均特定生長率較低。同時，三齡蟹群體與常規(guī)蟹的形態(tài)特征指標無顯著差異。

圖2 三齡蟹的增重率和特定生長率Fig.2 Weight grain rate and specific growth rate of the third-year-old crab

2.1.2 頭胸甲寬-體質量擬合曲線

對三齡蟹頭胸甲寬與體質量的關系進行曲線擬合（圖3）。雌、雄蟹的頭胸甲寬與體質量擬合的冪函數的冪指數（b值）均大于3，說明三齡蟹的生長為正異速增長，體質量的生長優(yōu)于頭胸甲寬的生長。擬合結果顯示，三齡蟹的頭胸甲寬?體質量呈指數相關，符合中華絨螯蟹形態(tài)的普遍特征[18?19]。

圖3 三齡蟹頭胸甲寬與體質量的回歸曲線Fig.3 Regression curves between carapace width and body mass of the third-year-old crab

2.1.3 生長方程模擬結果

根據Snedecor和Sturges計算分組組距的方法，得出的組距為3或6 mm，經過驗證，當間距為6 mm時，所得的K值和漸進頭胸甲寬（L∞）在生物學上能接受[20]。因而三齡蟹生長方程如下。

雄 蟹：Lt=84.00[1－e－2.0(t＋0.097)]，L∞=84.00 mm，K=2.0，a=0.54；

雌 蟹：Lt=77.70[1－e－2.4(t＋0.082)]，L∞=77.70 mm，K=2.4，a=0.63。

式中：L表示頭胸甲寬，mm；t表示日齡，d；a表示估算擬合優(yōu)度的指數。

實際捕撈到的最大個體的頭胸甲寬為85.09 mm，說明本生長方程的模擬有一定可靠性。雌、雄蟹模擬極限頭胸甲寬大于黃河口野生蟹（雄蟹，68.25 mm；雌蟹，69.30 mm）[18]，生長系數也略高于黃河口野生蟹（雄蟹，1.8；雌蟹，1.9）。

2.2 三齡蟹的繁殖性能

比較三齡蟹和常規(guī)蟹的繁殖力指標（表2）發(fā)現，其繁殖力之間無顯著差異，表明二者繁殖能力相當。

表2 三齡蟹與常規(guī)蟹的繁殖力比較Table 2 Comparisons of fecundity between the third-year-old crab and the conventional crab

2.3 營養(yǎng)組成分析結果

2.3.1 氨基酸組成與分析

在三齡蟹可食部位共檢測出17種氨基酸，包括9 種必需氨基酸和8 種非必需氨基酸（表3）。性腺和肌肉這2個主要可食部位均表現為谷氨酸含量最高，其次是天冬氨酸，與朱清順等[6]對太湖蟹、陽澄湖蟹等8個中華絨螯蟹群體的研究結果相似。

表3 三齡蟹可食部位氨基酸組成Table 3 Amino acid compositions of edible parts of the third-year-old crab %

水產動物的呈味氨基酸比例是影響其風味的重要因素[21]。三齡蟹肌肉的呈味氨基酸比例高于性腺，總呈味氨基酸比例（46.65%）高于太湖蟹（46.40%）、滆湖蟹（45.70%）、固城湖蟹（45.26%）和大縱湖蟹（46.43%）[6]。在適宜的鹽度范圍內，鹽度的增加能夠在一定程度上提高蟹肉的鮮度和風味[22]，呈味氨基酸含量偏高可能與蟹種生活階段水體中的鹽堿度有關。

三齡雌蟹性腺和肌肉中的氨基酸總量均高于雄蟹，其中雄蟹性腺中的氨基酸總量與雌性性腺和肌肉中的含量相比顯著偏低，遼河自然種群中的氨基酸組成也出現了類似現象[5]。高海拔、低溫環(huán)境可能是該現象的原因之一，因此，應在養(yǎng)殖前期通過高蛋白飼料的強化喂養(yǎng)，以進一步提高三齡蟹的存活率。

根據世界衛(wèi)生組織/聯合國糧食及農業(yè)組織/聯合國大學（World Health Organization/Food and Agriculture Organization of the United Nations/United Nations University, WHO/FAO/UNU）制定的氨基酸評分模式[23]對三齡蟹性腺和肌肉的氨基酸進行評價，主要可食部位氨基酸的評分如表4 所示。從中可知：雌蟹可食部位的氨基酸評分均大于100，說明雌蟹可食部位中不存在限制性氨基酸；雄蟹性腺中蘇氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、亮氨酸和賴氨酸評分均低于100，為限制性氨基酸，其中賴氨酸為第一限制性氨基酸，亮氨酸為第二限制性氨基酸。與常規(guī)蟹的研究結果[4]相似。

表4 必需氨基酸評分情況Table 4 Essential amino acid score(EAAS)

2.3.2 脂肪酸的組成與分析

三齡蟹脂肪酸測定結果如表5 所示。從中可知：實驗共檢測出23 種脂肪酸，其中飽和脂肪酸（saturated fatty acid, SFA）8 種，單不飽和脂肪酸（mono-unsaturated fatty acid,MUFA）4 種，多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid,PUFA）11 種。性腺中的總不飽和脂肪酸比例低于肌肉，性腺中以MUFA 為主（49.28%～51.53%），以油酸（C18：1）比例最高，肌肉中的脂肪酸以PUFA 為主（47.18%～50.02%），與成永旭等[24]研究結果相似。

表5 三齡蟹可食部位脂肪酸組成Table 5 Fatty acid compositions of edible parts of the thirdyear-old crab %

三齡雌、雄蟹肌肉中PUFA 含量高于MUFA。水產動物在不飽和脂肪酸利用過程中優(yōu)先利用MUFA，中華絨螯蟹在高原湖泊越冬時受到低溫和饑餓的雙重脅迫，會大量消耗脂肪酸，甚至影響越冬后的蛻殼成功率[25]，池塘套養(yǎng)的中華鱉與溫室養(yǎng)殖的相比也有類似現象[26]。三齡蟹肌肉中的脂肪酸組成差異可能與其蟹種歷經了2個冰封期生活環(huán)境相關。

三齡蟹性腺和肌肉中的二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid,EPA）和二十二碳六烯酸（docosa hexaenoic acid, DHA）含量與池塘精養(yǎng)蟹[3?4]相比均較低。EPA和DHA必須從食物脂肪中獲取[27]，提示了養(yǎng)殖過程中也應通過脂類功能性飼料的強化來為三齡蟹補充脂肪酸營養(yǎng)，以進一步提高其存活率。

2.3.3 礦質元素的含量與分析

實驗共檢測了5種常量元素和3種微量元素在可食部位中的含量。結果（表6）顯示：三齡雌、雄蟹不同可食部位的礦質元素含量差異顯著，鈉（Na）、鉀（K）是可食部位中含量最高的元素，K元素在雌、雄蟹的可食部位中含量分布一致（肌肉＞肝胰腺＞性腺），Na的含量在雌、雄蟹不同可食部位中的含量存在差異，其中雌蟹中的含量順序為肝胰腺＞肌肉＞性腺，雄蟹中則為肌肉＞肝胰腺＞性腺；肌肉中的微量元素含量顯著高于性腺和肝胰腺[除錳（Mn）外]。與長江、遼河和黃河等水域的二齡蟹相比，三齡蟹可食部位的Na、K 和鋅（Zn）元素含量較高[5]。Na、K元素含量受滲透壓影響[15]，Zn在中華絨螯蟹性腺發(fā)育中具有重要作用[28]，這幾種元素的含量差異可能與三齡蟹高原湖泊生活史有關。

表6 三齡蟹礦質元素含量對比Table 6 Comparisons of mineral element contents of the third-year-old crab mg/kg

3 討論與結論

根據以上分析結果可知，經高原湖泊低溫脅迫而發(fā)生滯育的二齡未成熟蟹種，返回長江流域池塘養(yǎng)殖后，可以正常地生長并繁殖后代。三齡蟹成熟后的規(guī)格接近長江和遼河流域的常規(guī)蟹[8]，形態(tài)判別指標對比無明顯差異，生長方程模擬和實際捕撈的最大規(guī)格數值顯示其具有較好的生長潛力。池塘條件下三齡蟹的生長性能明顯優(yōu)于可魯克湖區(qū)成蟹，說明補償生長假說可能同樣適用于中華絨螯蟹三齡階段。對可食部位營養(yǎng)組成的測定和分析結果顯示：三齡蟹具有正常的營養(yǎng)價值；但在氨基酸評價中，雄蟹性腺的氨基酸總量、呈味氨基酸含量，以及脂肪酸評價中的MUFA總量和EPA＋DHA含量等指標與常規(guī)蟹相比存在差異。已有研究顯示，地理位置與中華絨螯蟹脂肪酸組成存在一定關聯，并提出了以脂肪酸組成作為生物標志物的構想[29]。營養(yǎng)沉積特征、礦質元素含量、階段性生長和積溫差異等提示了復雜生境對中華絨螯蟹生活史的諸多影響，為進一步揭示中華絨螯蟹滯育?補償生長機制的研究提供了參考依據。

中華絨螯蟹在其生活史中僅繁殖一次。利用其生活史的可塑性，已有學者成功構建了中華絨螯蟹一齡性早熟自交家系、一齡性早熟與二齡正常成熟雜交家系[30]，證實了一齡性早熟中華絨螯蟹群體（生活史縮短）的育種可利用性。三齡蟹具有生活史延長的特點，若利用其同源親本子代繁殖周期的差異，可為構建中華絨螯蟹回交系（圖4）提供一種可能。此外，三齡蟹與一齡蟹是否能夠正常繁育等問題尚需后續(xù)研究進一步驗證。

圖4 回交組合示意圖Fig.4 Backcross combination diagram