額爾齊斯河尖鰭鮈寄生舌狀絳蟲裂頭蚴的種群動態(tài)及空間分布研究

劉豆豆，郝翠蘭，魏念文， 張斐，穆妮熱·喀迪爾，馮龍基，劉彥君，賈舒安，買買提·艾孜子，岳 城*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)動物疫病預(yù)防控制中心，新疆烏魯木齊 830063)

額爾齊斯河(Irtysh river)全長約4 248 km，國內(nèi)河長約633 km，是我國唯一一條注入北冰洋水系的國際河流[1]，孕育著大量極寒質(zhì)優(yōu)的冷水性魚類，其中包括小型底棲的鮈亞科魚類在額爾齊斯河分布廣、數(shù)量大。尖鰭鮈，地方名為花棒子，隸屬于鯉形目(Cypriniformes)、鯉科(Cyprinidae)、鮈屬(Gobio),是額爾齊斯河特有的土著魚類，具有生物多樣性的意義。

舌狀絳蟲隸屬于絳蟲綱(Cestoidea)、假葉目(Pseudophyllidea)、裂頭科(Diphyllobothridea)、舌形絳屬(Ligula)，俗稱“面條蟲”[2]，其裂頭蚴呈乳白色，蟲體扁平，肉質(zhì)肥厚，帶狀不分節(jié)。舌狀絳蟲的生活史是由第二中間宿主魚類吞食帶有原尾蚴的水蚤，在其體內(nèi)發(fā)育成裂頭蚴，病魚被水鳥捕食，裂頭蚴在水鳥腸內(nèi)發(fā)育為成蟲并產(chǎn)卵，蟲卵隨糞便排入水中，進(jìn)行新一輪的循環(huán)。

舌狀絳蟲病是一種廣泛流行的全球性魚類疾病。歐洲、亞洲、非洲及大洋洲的許多國家都有記錄。據(jù)報道有上百種的經(jīng)濟(jì)魚類被感染。Ivankov V N等[3]首次在濱海邊疆區(qū)Razdolnaya河的箱根三齒雅羅魚(Tribolodonhakonensis)腹腔中發(fā)現(xiàn)了舌狀絳蟲裂頭蚴；Gabagambi N P等[4]報道了尼亞薩湖沙丁鯷波魚(Engraulicyprissardella)腹腔內(nèi)舌狀絳蟲的感染率在空間和時間上的變化，發(fā)現(xiàn)上層水位的魚顯示出較高的感染率，隨著水深的增加，其感染率下降。在調(diào)查舌狀絳蟲種群動態(tài)方面，Rouis S O等[5]探討了舌狀絳蟲對卡倫魮(Barbuscallensis)的影響，發(fā)現(xiàn)春季時舌狀絳蟲的數(shù)量達(dá)到最多，Sohn W M等[6]發(fā)現(xiàn)感染了舌狀絳蟲裂頭蚴的紅鰭鮊(Chanodichthyserythropterus)冬季時偏好于河邊活動，Kennedy C R等[7]報道了舌狀絳蟲對擬鯉(Rutilusrutilus)的感染大多發(fā)生在夏季，并且和Wyatt R J等[8]都發(fā)現(xiàn)舌狀絳蟲對擬鯉的感染率是小魚高于大魚。國內(nèi)有關(guān)舌狀絳蟲的研究主要集中在分布區(qū)域的調(diào)查[9]，廖翔華等研究結(jié)果表明，僅在青藏高原及其周圍地區(qū)的魚類會感染舌狀絳蟲；楊廷寶等[10]研究了青海湖裸鯉(Gymnocyprisprzewalskii)寄生舌狀絳蟲的空間分布。目前，我國對舌狀絳蟲裂頭蚴的空間分布研究知之甚少，因此本研究擬運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法，以額爾齊斯河流域野生尖鰭鮈作為研究對象，分析了舌狀絳蟲裂頭蚴的感染情況及空間分布特點(diǎn)，旨在為舌狀絳蟲病的防治及尖鰭鮈的生態(tài)保護(hù)和生物多樣性研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品 于2020年10月對額爾齊斯河(哈巴河段)進(jìn)行隨機(jī)采樣，捕獲尖鰭鮈共346尾。

1.1.2 主要試劑 40 mg/mL多聚甲醛固定液、蘇木素伊紅(HE)染色試劑盒，Solarbio公司產(chǎn)品；瓊脂糖、EasyPure?Genomic DNA Kit(DNA 提取試劑盒)、ddH2O、6×DNA Loading buffer、2 × Super Master Mix、DNA 標(biāo)準(zhǔn)DL 2 000、EasyPure?PCRPurification Kit(PCR 產(chǎn)物純化試劑盒)、EasyPure?Quick Gel Extraction Kit(膠回收試劑盒)，均為北京全式金(TRANSGEN)生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.1.3 主要儀器設(shè)備 尺子、電子秤、烘箱、包埋機(jī)、石蠟切片機(jī)、光學(xué)顯微鏡；數(shù)顯三用恒溫水箱、離心機(jī)、冷凍水浴恒溫振蕩器、Bio-Rad T100 PCR 儀、DYY-ⅠⅠ電泳儀、Bio-Rad 凝膠成像儀。

1.2 方法

1.2.1 鑒定 魚體的編號、測量、檢查、蟲體采集、保存等參照《魚病調(diào)查手冊》的方法進(jìn)行。在魚類宿主腹腔中采集到絳蟲，用生理鹽水進(jìn)行清洗后放入750 mL/L的酒精里固定，接著將蟲體制成石蠟切片，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。尖鰭鮈和絳蟲根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分子生物學(xué)方法鑒定[11-12]。

1.2.2 尖鰭鮈體長分組 依據(jù)年齡和體長[1]將346尾尖鰭鮈以間隔2 cm分為4個體長組(L)：L≤6 cm、6 cm10 cm。

1.2.3 統(tǒng)計分析方法 運(yùn)用Margolis L等[13]和Bush A O等[14]定義的生態(tài)學(xué)術(shù)語，統(tǒng)計不同體長組尖鰭鮈的感染率、感染強(qiáng)度、感染豐度、方差(S2)、均值(X)等數(shù)據(jù)，分析舌狀絳蟲在尖鰭鮈體內(nèi)的感染情況；計算方均比S2/X、負(fù)二項(xiàng)參數(shù)K、擴(kuò)散性指數(shù)I[10]等數(shù)據(jù)，分析舌狀絳蟲在尖鰭鮈體內(nèi)的分布類型。魚類宿主各體長組感染舌狀絳蟲裂頭蚴的感染豐度差異顯著性由獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)確定。

由于單指標(biāo)方法往往受密度等因素的影響，因而使用雙指標(biāo)分析的Taylor冪法則[15]，即根據(jù)種群樣本的方差S2與平均密度M的關(guān)系：S2=a·Mb相關(guān)數(shù)據(jù)處理和構(gòu)圖分別在SPSS21.0、Excel、Origin 2018、Graphpad prism 8軟件中完成。

1.2.4 頻率分布統(tǒng)計 統(tǒng)計感染0、1條～3條、4條～6條、7條～9條蟲體的各個體長組宿主受感染的百分率。

1.2.5 種群空間分布格局判斷指標(biāo) 方均比：S2/X<1，均勻分布；S2/X=1，隨機(jī)分布；S2/X>1，聚集分布，(其中S2為樣本方差，X為均值)。擴(kuò)散性指數(shù)：

nI?=∑Xi(Xi-1)/N(N-1) i=0

I>1，聚集分布；I=1，隨機(jī)分布；I<1，均勻分布。

負(fù)二項(xiàng)分布參數(shù)：K=X2/(S2-X)，此參數(shù)中K值在0～1范圍內(nèi)數(shù)值越低，表示其聚集程度越高。08時(K值趨向無窮大，一般為8以上)，則為隨機(jī)分布。

冪函數(shù)：Taylor冪法則S2=a·Mb(S2為樣本方差，M為平均密度，a，b為參數(shù)，Taylor稱b為聚集指數(shù))低密度下：a>1，b<1，M≤1，聚集分布；a>1，b<1，M>1，可能為均勻分布；01，M≤1，均勻分布；01，M>1，可能為聚集分布。

2 結(jié)果

2.1 尖鰭鮈寄生舌狀絳蟲裂頭蚴的感染情況

通過對346尾尖鰭鮈進(jìn)行剖檢，有181尾尖鰭鮈被舌狀絳蟲裂頭蚴感染，共檢獲裂頭蚴320只，單尾檢出蟲體最多為9只，其中裂頭蚴體長最長達(dá)16.5 cm；總感染率為52.30%，平均感染強(qiáng)度為1.77只±0.08只，平均感染豐度為0.92只±0.06只。結(jié)果表明，在4個體長組中，610體長組的感染率和平均感染豐度最低，分別為35.94%和0.67±0.17。尖鰭鮈4個體長組感染率和平均感染豐度均呈先上升后下降趨勢；各體長組之間平均感染強(qiáng)度相差較小(圖1)。

2.1.1 尖鰭鮈各體長組感染豐度差異顯著性檢驗(yàn) 尖鰭鮈不同體長組感染豐度差異顯著性檢驗(yàn)見表1。結(jié)果顯示，魚類宿主各體長組之間具有顯著性差異(F=6.319，P<0.05)。610體長組之間皆具有顯著性差異(P<0.05)，其他體長組之間差異性均不顯著。

2.1.2 尖鰭鮈各體長組舌狀絳蟲裂頭蚴的頻率分布 通過對尖鰭鮈不同體長組感染舌狀絳蟲裂頭蚴的研究，結(jié)果由表2所示，多數(shù)宿主不感染或感染1只～3只裂頭蚴，只有較少宿主感染4只～6只、7只～9只裂頭蚴。4個體長組中，L≤6和610兩個體長組。610體長組未感染裂頭蚴的占比最大，為64.06%。4個體長組中感染4只～6只、7只～9只裂頭蚴的占比均較低。

2.2 尖鰭鮈各體長宿主感染舌狀絳蟲裂頭蚴的種群空間分布

舌狀絳蟲裂頭蚴在尖鰭鮈腹腔內(nèi)的空間分布格局由表3所示，4個體長組均為聚集分布(S2/X>1)；根據(jù)各體長組的擴(kuò)散性指數(shù)表明4個體長組均為聚集分布(I>1)；負(fù)二項(xiàng)參數(shù)K顯示L>10體長組聚集程度最強(qiáng)(0

圖1 尖鰭鮈不同體長組(cm)的感染率(左)、平均感染強(qiáng)度及平均感染豐度(右)

表1 尖鰭鮈各體長組之間感染豐度差異顯著性檢驗(yàn)

2.3 尖鰭鮈各體長組感染舌狀絳蟲裂頭蚴的樣本方差與平均密度的關(guān)系

根據(jù)Taylor冪法則，種群的樣本方差S2與平均密度M的關(guān)系為:S2=a·Mb,經(jīng)對數(shù)變換及回歸分析得：loga=0.341 7，a=1.407 32，b=0.028 08，r=-0.498 64，方差與平均密度的關(guān)系可表示為S2=1.407 32M0.028 08。由Taylor判斷法則，a>1，b<1，且M≤1，說明在各密度下，舌狀絳蟲裂頭蚴在宿主各體長組中呈聚集分布，但是61，b<1，且M>1則有可能判斷裂頭蚴在尖鰭鮈腹腔內(nèi)為均勻分布。

表2 尖鰭鮈不同體長組感染舌狀絳蟲裂頭蚴的頻率分布

表3 尖鰭鮈各體長組感染舌狀絳蟲裂頭蚴的空間分布格局

3 討論

3.1 尖鰭鮈腹腔寄生舌狀絳蟲裂頭蚴的感染情況

本研究中，在尖鰭鮈腹腔中共檢獲絳蟲320只，均為舌狀絳蟲裂頭蚴，感染率為52.30%，平均感染強(qiáng)度為1.77只±0.08只，平均感染豐度為0.92只±0.06只，與丁金水[16]報道的東大灘水庫黃河裸裂尻(Schizopygopsispylzovi)體內(nèi)舌狀絳蟲的感染率相似，卻比南門峽水庫麥穗魚(Pseudorasboraparva)的感染率較高，可能是因?yàn)樯酄罱{蟲的第一中間宿主水蚤主要棲息在水底、洞穴等地，尖鰭鮈和黃河裸裂尻的食性是以底棲小型無脊椎動物為主，所以會增加其受感染的風(fēng)險，而麥穗魚的小稚魚以輪蟲等為食，喜歡在湖的中上層游動，可能會導(dǎo)致其感染率較低。目前，國內(nèi)外有關(guān)寄生舌狀絳蟲的報道主要集中在鯉科魚類方面，發(fā)現(xiàn)鯉科魚類為易感魚類[17-18]。此外，鳥類作為舌狀絳蟲的終末宿主，為舌狀絳蟲完整的生活史提供至關(guān)重要的作用，MaxEnt模型推測阿勒泰地區(qū)，尤其是額爾齊斯河流域下游的綠洲帶寬闊，共記錄鳥類344種，鳥類數(shù)量與魚類感染率和平均感染強(qiáng)度大體呈對應(yīng)關(guān)系。然而，丁金水[16]報道了池沼公魚(Hypomesusolidus)體內(nèi)舌狀絳蟲的感染率為0，該學(xué)者認(rèn)為池沼公魚的消化道較短，消化食物相對較快或者食物未完全消化就被排出體外，腸壁上不易附著舌狀絳蟲原尾蚴，而本研究的尖鰭鮈腸道有兩個“S”型攀結(jié)，前粗后細(xì)[1]，原尾蚴易附著在腸壁上，造成尖鰭鮈大量感染，魚類消化道的結(jié)構(gòu)差異也可能是造成舌狀絳蟲感染率不同的原因之一。舌狀絳蟲的感染率和感染強(qiáng)度可能還與水溫、浮游生物量、魚類攝食強(qiáng)度等因素相關(guān)。

3.2 尖鰭鮈各體長組腹腔寄生舌狀絳蟲裂頭蚴的感染情況

關(guān)于尖鰭鮈各體長組的研究中發(fā)現(xiàn)，尖鰭鮈隨著體長的增加其舌狀絳蟲裂頭蚴的感染率和平均感染豐度均呈先上升后下降的趨勢，但是平均感染強(qiáng)度相差不大，這與Harris M T等[19]研究的舌狀絳蟲在年齡較小的鲌魚(Alburnusalburnus)腹腔內(nèi)感染率逐漸增加，在年齡較大的鲌魚中逐漸降低的結(jié)果較為相似。本研究中尖鰭鮈在1齡～2齡內(nèi)感染率較高，與Szalai A J等[20]研究的加拿大湖斑尾美洲鱥(Notropishudsonius)在1齡～4齡魚類宿主中舌狀絳蟲的感染率呈指數(shù)形式增長有差異，這可能與魚類宿主的生態(tài)行為、食性的改變、生活環(huán)境[19]有關(guān)。造成以上現(xiàn)象的原因可能是較小的魚主要以甲殼動物為食，而較大的魚僅僅攝食部分甲殼動物，所以這可能是小魚的感染率較高的原因之一；不同體長的鱥魚感染舌狀絳蟲后在湖中的活動范圍也不同，患病的小鱥魚喜歡在湖周邊活動，水鳥也習(xí)慣在湖周邊聚集，導(dǎo)致患病的小魚極易被水鳥捕食，同時，被感染的小鱥魚比較大的鱥魚死亡率高，因而能保持鱥魚體內(nèi)舌狀絳蟲的感染率在1齡～4齡內(nèi)呈指數(shù)型增長。

頻率分布的方法在近幾年的寄生蟲宿主相互關(guān)系的研究中得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。任皓[21]運(yùn)用頻率分布的方法描述寄生蟲在宿主種群中的分布。本研究中，L≤6和6

3.3 尖鰭鮈腹腔寄生舌狀絳蟲裂頭蚴的空間分布

大多數(shù)寄生蟲的分布類型為聚集分布，該分布類型具有重要的生態(tài)學(xué)意義，即大量的寄生蟲寄生于少數(shù)宿主內(nèi)，因此寄生蟲對宿主種群的危害可以降低到最低程度，從而維持了宿主-寄生蟲系統(tǒng)的相對平衡[23]。本研究結(jié)果顯示舌狀絳蟲裂頭蚴種群在額爾齊斯河尖鰭鮈腹腔中呈聚集分布，這與Anderson R M[24]研究的舌狀絳蟲在歐鳊中呈現(xiàn)聚集分布的結(jié)果相符合，聚集分布是寄生蟲在宿主種群中最普遍的分布模式，宿主的易感性、寄生蟲在宿主體內(nèi)的直接繁殖、宿主通過免疫反應(yīng)或其他的反應(yīng)消滅寄生蟲的能力等都可能呈現(xiàn)聚集分布[25]。根據(jù)負(fù)二項(xiàng)參數(shù)的判定標(biāo)準(zhǔn)，K值在0～1內(nèi)，越趨近于0，聚集強(qiáng)度越高，L>10體長組的聚集程度在4個體長組中最強(qiáng)(0