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3.3.孵化無(wú)節(jié)幼體和橈足類(lèi)的大小差異和特征
從大卵孵化的無(wú)節(jié)幼體顯著大于從正常大小的卵孵化的個(gè)體,并且在各自的發(fā)育階段差異仍然存在(圖4)。事實(shí)上,來(lái)自各個(gè)卵子的個(gè)體或多或少遵循相同的生長(zhǎng)模式(圖4)。從正常卵和大卵孵化的C1–C2橈足類(lèi)的平均±SD大小分別比相應(yīng)的N1無(wú)節(jié)幼體長(zhǎng)65%和69%(圖4)。將長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為生物量(Berggreen等人,1988)得出N1無(wú)節(jié)幼體的平均±SD值分別為24.3±3.8 ng(n=33)和39.9±7.5 ng(n=29)C,從正常卵和大卵孵化的C1-C2橈足類(lèi)的平均±SD值分別為292±99.4 ng(n=29)和602±285 ng(n=31)C,所有值均顯著不同(圖5)。
圖4。第1階段無(wú)節(jié)幼體(比例尺:200μm)和第1階段和第2階段橈足類(lèi)(比例尺:400μm)由正常大?。ˋ和C)和大型(B和D)卵孵化而成。從正常和大型卵子(E)孵化的個(gè)體的平均±SD卵子直徑、無(wú)節(jié)幼體(N1)和橈足類(lèi)(C1–C2)長(zhǎng)度。星號(hào)表示顯著差異。
圖5。從正常和大型卵孵化的無(wú)節(jié)幼體(N1)和橈足類(lèi)(C1-C2)的平均±SD生物量(ng C)。星號(hào)表示顯著差異。
最初從大卵孵化的成年橈足類(lèi)是可育的,所產(chǎn)卵的平均±SD直徑為95.6μm±6.6μm(n=121)。該值顯著大于正常大小的雞蛋,但也顯著小于親本雞蛋。這些第一代卵在48小時(shí)后孵化成功率為73%(溫度24°C;鹽度25),在形態(tài)上與大型親本卵沒(méi)有差異。
大卵的罕見(jiàn)可能解釋了為什么這項(xiàng)研究是第一次報(bào)告由同一種群的A.tonsa或據(jù)我們所知的任何其他橈足類(lèi)產(chǎn)生的卵之間存在如此大小的差異。然而,我們不能排除這些實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的橈足類(lèi)與野生橈足類(lèi)的行為不同(Mauchline,1998),因此,大卵型的產(chǎn)生可能只發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)中,具有最佳和恒定的生長(zhǎng)條件。
研究表明,溫度和鹽度都可以改變橈足類(lèi)卵的密度和大?。∕iller和Marcus,1994)。由于滲透調(diào)節(jié),耐鹽性增加通常與卵密度呈正相關(guān)(Hansen等人,2012年;Roddie等人,1984年),而溫度通常與卵大小呈負(fù)相關(guān)(Hansen等人,2010年;Uye和Fleminger,1976年),因?yàn)闇厮畼镒泐?lèi)物種通常產(chǎn)生的卵缺乏越冬所需的能量?jī)?chǔ)存(Guisande和Harris,1995年)。雖然培養(yǎng)箱中的環(huán)境條件保持穩(wěn)定,但研究表明,來(lái)自同一種群的橈足類(lèi)能夠產(chǎn)生不同密度和直徑的卵(Marcus和Fuller,1986;Wang等人,2005)。此外,研究表明,即使沒(méi)有周期性季節(jié)波動(dòng),滯育也可能發(fā)生(Coach等人,2001年)。因此,我們對(duì)大卵型的最初假設(shè)是休眠。然而,盡管DHE和滯育孵化過(guò)程明顯密集且尺寸較大,但在DHE和滯育孵化過(guò)程后,似乎可以存活的大雞蛋上沒(méi)有觀察到孵化,這表明DHE和滯育都不是大雞蛋類(lèi)型的典型特征。正常卵和大卵之間的絨毛膜厚度沒(méi)有顯著差異這一事實(shí)進(jìn)一步支持了大卵是亞鈦卵的說(shuō)法。
本研究中觀察到的橈足類(lèi)卵密度相對(duì)較高,但與之前使用類(lèi)似技術(shù)進(jìn)行的研究(Marcus和Fuller,1986;Miller和Marcus,1994;Knutsen等人,2001;Wang等人,2005)相比,未發(fā)現(xiàn)異常值(p N 0.05)。大卵型的密度表明沒(méi)有內(nèi)部特征,因?yàn)槁阎睆皆酱螅芏仍礁摺?
4.1.耗氧量
在兩種卵型上觀察到的呼吸速率的初始增加可能反映了胚胎發(fā)生的能量成本(Romano等人,1996年)。大雞蛋的耗氧率高于正常大小的雞蛋,但考慮雞蛋體積時(shí),大雞蛋和正常大小雞蛋的耗氧率相似。
大多數(shù)正常大小的雞蛋在前24小時(shí)內(nèi)孵化,在接下來(lái)的24小時(shí)內(nèi)孵化成功率約為1%。大雞蛋的孵化成功率從24小時(shí)后的51%上升到48小時(shí)后的60%,這與整個(gè)研究中觀察到的大雞蛋的孵化時(shí)間更長(zhǎng)是一致的。這表明胚胎發(fā)生較慢,正如Berrill(1935)報(bào)道的有囊胚胎,其與直徑或半徑呈負(fù)相關(guān),而與卵子的體積或表面積無(wú)關(guān)。如果橈足類(lèi)也有同樣的趨勢(shì),那么這可以解釋似乎孵化時(shí)間更長(zhǎng),以及大卵型觀察到的孵化成功率相對(duì)較低。大卵型較長(zhǎng)的胚胎發(fā)生期本身不利于大規(guī)模培養(yǎng),因?yàn)檩^長(zhǎng)的孵化期意味著孵化的可控性較差。然而,可以開(kāi)發(fā)一種由大無(wú)節(jié)幼體組成的產(chǎn)品,用于大口幼魚(yú)。
由于未知原因,本研究中獲得的耗氧率比其他研究在類(lèi)似條件下使用相同納米呼吸測(cè)量技術(shù)在同一橈足類(lèi)上觀察到的耗氧率低10倍。Hansen和Drillet(2013)觀察到亞鈦質(zhì)卵子的初始耗氧率與Nielsen等人(2007)和Hansen等人(2012)的報(bào)告相當(dāng)。7天齡DHE的測(cè)得耗氧率顯著降低,平均±SD值為0.021±0.013 nlO2?1個(gè)雞蛋?1小時(shí)?1,這與本研究中大雞蛋觀察到的值相似。如果隊(duì)列內(nèi)的表型變化可以解釋個(gè)體耗氧量的變化(Nielsen等人,2007年),那么耗氧量和來(lái)自同一橈足類(lèi)菌株的卵子批次之間的變化也可能得出相同的結(jié)論。
4.2.孵化成功
正常大小的雞蛋通常孵化成功率約為90%,這支持了以下說(shuō)法:這些雞蛋是健康的亞鈦質(zhì)雞蛋(Hansen等人,2012年),并且作為水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品有效。大卵型的孵化成功率通常在60%左右,這仍然與羅斯基爾德大學(xué)(Roskilde University)連續(xù)培養(yǎng)a.tonsa的亞鈦卵孵化成功率為45–95%一致(Hansen等人,2012)。然而,孵化成功率較低確實(shí)表明,大卵型的行為與正常健康的亞卵型不同。事實(shí)上,從大卵型孵化到成年的橈足類(lèi)都能夠繁殖,并且它們的卵孵化正常,這表明Harding和Marshall(1955)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何染色體異常,例如在長(zhǎng)鰭烏賊的三倍體無(wú)節(jié)幼體上發(fā)現(xiàn)的染色體異常。
4.3.大卵型是亞種群還是卵大小連續(xù)統(tǒng)的上尾端?
大多數(shù)雞蛋測(cè)量是在兩個(gè)雙峰種群上進(jìn)行的,對(duì)應(yīng)于兩種雞蛋類(lèi)型的大?。▓D1E和F)。然而,隨后從整個(gè)種群中隨機(jī)抽取202個(gè)卵,平均卵徑為83.3μm,其中最大卵徑為92.6μm(圖1D)。這表明,整個(gè)種群的真實(shí)卵徑不是一個(gè)子種群,而是遵循經(jīng)典正態(tài)分布描述的連續(xù)統(tǒng),大卵型是分布的上尾端。然而,奇怪的是,大雞蛋在培養(yǎng)物中持續(xù)存在。這是由母親決定的還是只是一個(gè)隨機(jī)事件?Alajmi等人(2014)通過(guò)選擇觀察到的粗莢小蜂的較大卵直徑比對(duì)照組的卵大16.5%。我們研究中發(fā)現(xiàn)的大雞蛋直徑比正常大小的雞蛋大22.7%。兩項(xiàng)研究都表明,兩種代表性的卵子大小之間存在顯著的大小差異,但Alajmi等人(2014)選擇了產(chǎn)卵,研究表明,這與雌性體型呈正相關(guān)(Mauchline,1998)。這表明,Alajmi等人(2014年)觀察到的較大卵是較大親本的結(jié)果,而我們的研究表明,由于選擇了較大的卵,橈足類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)生的較大卵似乎由正常大小的親本組成。雖然兩項(xiàng)研究中雞蛋的大小差異具有可比性,但大小差異的原因并非如此。
一種假設(shè)是,大卵子類(lèi)型是一種相對(duì)罕見(jiàn)的突變,可能對(duì)生物體有益,因?yàn)橛捎谖粗?,即使每天都?huì)選擇大卵子,它仍然以低頻率出現(xiàn)。盡管菌株起源于1982年,但可能在培養(yǎng)物中持續(xù)存在的突變(St?ttrup等人,1986)。然而,這種特性可能會(huì)在從大卵孵化出來(lái)的橈足類(lèi)的連續(xù)幾代中消失?在本研究中,第一代比其親本稍小但顯著較小,因此大卵性狀可能最終消失。大雞蛋的罕見(jiàn)頻率對(duì)大規(guī)模養(yǎng)殖計(jì)劃沒(méi)有危害,盡管胚胎發(fā)生時(shí)間較長(zhǎng),但雞蛋仍然是亞皮質(zhì)醇的,并導(dǎo)致在幾天內(nèi)孵化,因此不會(huì)降低活飼料產(chǎn)品的整體質(zhì)量。相反,由于大卵世代相傳,卵大小的差異為設(shè)計(jì)活飼料獵物提供了一個(gè)有趣的視角。這可能使人們能夠選擇非常大的橈足類(lèi)獵物。這為在水產(chǎn)養(yǎng)殖中設(shè)計(jì)特定物種的活飼料產(chǎn)品,即用于有鰭魚(yú)幼體飼料的大無(wú)節(jié)幼體提供了有趣的前景。然而,需要通過(guò)橈足類(lèi)培養(yǎng)中無(wú)數(shù)代的單向選擇努力進(jìn)行徹底研究。我們打算在未來(lái)的研究中繼續(xù)研究這一點(diǎn),以開(kāi)發(fā)新的活性飼料產(chǎn)品。
我們要感謝實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員Anni Glud在實(shí)驗(yàn)室工作期間提供的協(xié)助,生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Tora Bardal的拍照和測(cè)量,以及高級(jí)工程師Yngve Attramadal對(duì)該項(xiàng)目的支持和提供一般性討論。這項(xiàng)工作得到了丹麥獨(dú)立研究理事會(huì)(12-125843)、丹麥國(guó)家研究基金會(huì)(DNRF53)、歐洲研究理事會(huì)(ERC-2010-AdG20100224)、格陵蘭科學(xué)研究委員會(huì)(KVUG;GCRC6507)和丹麥國(guó)家戰(zhàn)略研究理事會(huì)IMPAQ第10-093522號(hào)撥款的資助。