陳沈雪,丁理法
(溫嶺市水產(chǎn)技術(shù)推廣站,浙江 溫嶺 317500)
雙齒圍沙蠶(Perinereis aibuhitensis)也稱海蜈蚣、海螞蝗、海蟲、沙蟲等,是一種重要的經(jīng)濟(jì)類海洋無脊椎動(dòng)物,其具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,含有豐富的粗脂肪、粗蛋白、不飽和脂肪酸,人體必需的八種氨基酸以及多種礦物質(zhì)和維生素,享有海中“冬蟲夏草”的美稱[1],此外,其氨基酸組成獨(dú)特,對(duì)魚、蝦、蟹類具有強(qiáng)烈的誘食作用,通常用作海水魚、蝦、蟹的親本培育及垂釣等的餌料,因此也被稱為“萬能餌料”[2]。隨著海水養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,雙齒圍沙蠶已成為我國出口量最多的沙蠶品種之一。目前,國內(nèi)外對(duì)雙齒圍沙蠶開展的研究已有不少報(bào)道,該文主要對(duì)雙齒圍沙蠶的最新研究成果和進(jìn)展加以綜述,并就未來雙齒圍沙蠶開展的工作進(jìn)行展望,以期為其進(jìn)一步研究和開發(fā)利用提供參考。
雙齒圍沙蠶隸屬于環(huán)節(jié)動(dòng)物門(Annelids),多毛綱(Polychaete),游走目(Erranta),沙蠶科(Nereidae),圍沙蠶屬(Perinereis)。雙齒圍沙蠶為兩側(cè)對(duì)稱的長柱體,背腹稍扁平,體呈肉紅色或藍(lán)綠色并具有閃光,體表具角質(zhì)膜,一般體長為15~19 cm,對(duì)應(yīng)體節(jié)約180~220個(gè)剛節(jié)[3]。雙齒圍沙蠶為同律分節(jié),每個(gè)體節(jié)兩側(cè)具疣足和背腹須,疣足富肌肉和血管,是其運(yùn)動(dòng)和呼吸的器官,疣足上有剛毛,可供爬行和附著用,蟲體最后一節(jié)或幾個(gè)無疣足的體節(jié)稱尾或肛節(jié),具肛門和1對(duì)腹位的肛須[3-4]。
雙齒圍沙蠶是我國潮間帶河口泥沙灘上區(qū)的優(yōu)勢種,在我國渤海、黃海、東海和南海均有分布,另外,在韓國、菲律賓、印度尼西亞、泰國、印度等地也有廣泛分布[5]。雙齒圍沙蠶自然條件下生活在灘涂中,受氣溫、鹽度等的影響很大,研究發(fā)現(xiàn)其在5~40℃均能成活,而其生存的最適溫度范圍為20~30℃,其能夠耐受5~45的漸變鹽度,而最適的鹽度范圍為20~30[2]。另外,王資生等[6]研究發(fā)現(xiàn),雙齒圍沙蠶在23℃時(shí)受精卵的孵化率和幼蟲的存活率最高,受精卵孵化的最佳溫度為23℃,幼蟲存活的適宜溫度為23~26℃;受精卵孵化的適宜鹽度為23~26,幼蟲存活的適宜鹽度為23~35;受精卵孵化的最佳pH值為7.0,幼蟲存活的最適pH值7.0~8.0。
雙齒圍沙蠶幼蟲食性為草食性,幼蟲和個(gè)體較小的沙蠶主要攝食以底棲硅藻、扁藻等為主的單細(xì)胞藻類,待蟲體長到3~4 cm后,開始攝食腐屑以及動(dòng)植物碎片,并能有效利用污泥中的蛋白質(zhì),食性主要為雜食性[4]。
雙齒圍沙蠶為雌雄異體,無明顯的生殖系統(tǒng),僅在生殖器前由中胚層的體腔膜形成生殖腺,精巢多在一定的體節(jié)中形成,而卵巢多出現(xiàn)于體中、后部體節(jié)內(nèi),精卵成熟后都落于體腔中,在體腔內(nèi)繼續(xù)成熟后,由腎孔或體壁裂開及生殖時(shí)特開的孔排出體外,以體外受精為主[4,7]。
雙齒圍沙蠶受精卵為螺旋式卵裂,第1次分裂成大小不等的2細(xì)胞,第2次分裂成大小不等的4個(gè)分裂球;第3次分裂后形成8個(gè)細(xì)胞;然后,經(jīng)多次卵裂發(fā)育到多細(xì)胞期,并繼續(xù)發(fā)育進(jìn)入囊胚期和原腸胚期。隨著發(fā)育,胚體逐漸拉長,依次進(jìn)入擔(dān)輪幼蟲期、疣足幼蟲期,最后逐漸發(fā)育為成蟲[3]。
雙齒圍沙蠶是我國出口創(chuàng)匯的重要來源,但由于需求量的逐年增長,其自然資源日漸匱乏,嚴(yán)重影響了雙齒圍沙蠶的可持續(xù)發(fā)展,因此,為了解決其苗種來源問題,眾多學(xué)者展開了相關(guān)研究。丁理法等[8]采取親體移植蓄養(yǎng)、強(qiáng)化培育、集中同步產(chǎn)卵技術(shù),運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)采取綜合生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù),綜合先進(jìn)的海洋監(jiān)測手段人為控制沙蠶生境技術(shù),實(shí)現(xiàn)了雙齒圍沙蠶苗種培育與生態(tài)養(yǎng)殖的規(guī)?;a(chǎn),平均每667 m2產(chǎn)量約134.9 kg;楊大佐等[9]對(duì)雙齒圍沙蠶進(jìn)行人工繁育、養(yǎng)殖技術(shù)的集成和產(chǎn)業(yè)化開發(fā),每667 m2產(chǎn)量約44 kg;梁伍氣等[10]報(bào)道了雙齒圍沙蠶工廠化育苗及養(yǎng)殖技術(shù),單位面積出苗量2.34萬尾/m2,平均產(chǎn)量約1.89 kg/m2;丁理法等[11]通過水泥池進(jìn)行親體蓄養(yǎng)、苗種繁育,催產(chǎn)孵化率達(dá)64.63%,平均附苗密度2.65萬尾/m2。
雙齒圍沙蠶具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,其組織中含有三烯酸α-亞麻酸、α-亞油酸和二十碳五烯酸(EPA)等多種不飽和脂肪酸以及谷氨酸、精氨酸、賴氨酸等多種人體必需氨基酸和維生素,還含有Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 等多種微量元素,對(duì)人體健康具有重要的生理作用[12]。陳顥等[13]從雙齒圍沙蠶體內(nèi)提取出一種溶血栓纖溶酶,可用于生產(chǎn)治療腦血栓、心肌梗塞等引起的血栓性疾病的口服藥;馬睿霄等[14]對(duì)雙齒圍沙蠶進(jìn)行熱浸提后,發(fā)現(xiàn)其組織中含有抑制血管緊張肽I轉(zhuǎn)化酶(ACE)成分和抑菌成分;潘衛(wèi)東等[15]從雙齒圍沙蠶中發(fā)現(xiàn)一種新的堿性蛋白,該堿性蛋白抗菌效果好,抗癌作用明顯,可應(yīng)用于制備對(duì)大腸埃希氏菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌或節(jié)桿菌有抑制作用的抗菌藥物,以及應(yīng)用于制備抑制人肝癌細(xì)胞株增殖和產(chǎn)生甲胎蛋白的抗癌藥物。海洋無脊椎動(dòng)物因其特殊的生活環(huán)境,代謝產(chǎn)物具有結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特、生物活性強(qiáng)的特點(diǎn),因此,對(duì)雙齒圍沙蠶組織成分進(jìn)一步開發(fā)利用,能夠充分發(fā)揮其在海洋藥物方面的巨大潛力。
在生態(tài)毒理方面,雙齒圍沙蠶能夠耐受重金屬及有機(jī)毒物,能作為一種良好的指示生物應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測[16]。Wang等[17]研究了石油烴(PHCs)、銅(Cu)、鎘(Cd)對(duì)雙齒圍沙蠶的毒性作用及其乙酰膽堿酯酶(AChE)活性的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn) PHCs、Cu、Cd 對(duì)其均有較強(qiáng)的毒性作用,而PHCs的毒性作用較Cu和Cd強(qiáng)。此外,由于部分環(huán)境污染物能夠誘導(dǎo)海洋生物在新陳代謝過程中產(chǎn)生過氧化氫、羥基自由基和超氧陰離子等活性氧簇的氧化應(yīng)激反應(yīng),而抗氧化物酶如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶在防衛(wèi)機(jī)體抵抗活性氧類介導(dǎo)的毒性作用中扮演重要的角色,因此,雙齒圍沙蠶抗氧化物酶可作為監(jiān)測重金屬污染的潛在生物標(biāo)記[18]。
在生態(tài)修復(fù)方面,雙齒圍沙蠶可以通過攝食養(yǎng)殖生物剩餌、排泄物及動(dòng)植物殘?bào)w而改善養(yǎng)殖系統(tǒng)的底部環(huán)境,也可以通過自身的生物擾動(dòng)增加養(yǎng)殖池底部沉積物和溶解氧的接觸面積,促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的礦化分解,而其自身則通過合成金屬硫蛋白、分泌粘液等方式進(jìn)行解毒,具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值[19-20]。江小桃等[21]利用雙齒圍沙蠶和馬尾藻組成的立體修復(fù)系統(tǒng),有效了改善養(yǎng)殖區(qū)域的水體和底泥環(huán)境;徐永健等[19]通過在魚藻混養(yǎng)系統(tǒng)中引入雙齒圍沙蠶,有效修復(fù)了系統(tǒng)的沉積物環(huán)境,顯著提升了魚的品質(zhì)和產(chǎn)量。
雙齒圍沙蠶是重要的海洋多毛類無脊椎動(dòng)物,在餌料應(yīng)用、海洋藥物研發(fā)、生物監(jiān)測、環(huán)境修復(fù)等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。然而,隨著雙齒圍沙蠶資源的深入開發(fā)與研究,如何保護(hù)并最大限度利用好這一資源,實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)健康發(fā)展將成為當(dāng)前雙齒圍沙蠶研究的主題。雖然近幾年對(duì)雙齒圍沙蠶的相關(guān)研究取得了很大的進(jìn)步,但仍有很多問題有待解決,概括起來主要包括以下幾個(gè)方面。
雙齒圍沙蠶含有多種不飽和脂肪酸、氨基酸、維生素和多種微量元素,具有潛在的降低血栓生成,改善心腦血管的藥理活性,補(bǔ)充人體必須氨基酸和維生素等多種功能,因此,其在保健品開發(fā)方面具有非常大的潛力。同時(shí),因其含有抑菌成分、纖溶活性成分和抗腫瘤成分等,在治療血管性疾病、具有重要意義,但目前其有效活性成分提取率不高,今后的研究可以通過高通量篩選法、藥物修飾技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)等方法大量制備該類蛋白。此外,一些研究僅提取了雙齒圍沙蠶組織的有效成分并進(jìn)行功能的初步鑒定,并未確定該有效成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu),并且在溶栓抗栓、抑菌抗菌機(jī)理及抗癌機(jī)理等方面也缺乏深入的研究與探討,同時(shí)缺乏藥代動(dòng)力學(xué)、毒理學(xué)和臨床方面等相關(guān)研究,并沒有充分發(fā)揮其在海洋藥物研究方面的潛力,在一定程度上阻礙了其在海洋藥物研究方面的快速發(fā)展。因此,未來雙齒圍沙蠶在海洋藥物研究方面應(yīng)當(dāng)重視基礎(chǔ)研究、新技術(shù)研究,加快研究與開發(fā)的步伐,真正促進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合,使科研成果及時(shí)有效轉(zhuǎn)化成市場產(chǎn)品,并促進(jìn)醫(yī)藥企業(yè)的新陳代謝,充分發(fā)揮其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人類健康的重要意義。
隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,因此,開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作顯得尤為重要。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測方法不能有效反映環(huán)境污染物對(duì)生物體產(chǎn)生的效應(yīng),而生物監(jiān)測能夠利用污染物對(duì)生物體產(chǎn)生的反應(yīng)進(jìn)行有效監(jiān)測和評(píng)價(jià),并具有長期性、多樣性、綜合性和靈敏性等優(yōu)點(diǎn)[22]。雙齒圍沙蠶是生態(tài)毒理學(xué)研究的模式生物,已有較多用于環(huán)境監(jiān)測的文獻(xiàn)報(bào)道,但其在生境修復(fù)方面開展的研究屈指可數(shù),目前主要有雙齒圍沙蠶與魚、蝦綜合養(yǎng)殖模式中雙齒圍沙蠶對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的修復(fù)作用以及雙齒圍沙蠶對(duì)灘涂環(huán)境、沉積環(huán)境修復(fù)的報(bào)道[23-24],因此,今后對(duì)雙齒圍沙蠶在環(huán)境監(jiān)測及生境修復(fù)方面的研究與應(yīng)用應(yīng)從以下幾個(gè)方面開展:①研究雙齒圍沙蠶與不同品種魚、蝦混合養(yǎng)殖模式中,其對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的改良作用并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),同時(shí)確定該種養(yǎng)殖模式下,最適的投放密度、投放時(shí)間等參數(shù),有效提高養(yǎng)殖品種的產(chǎn)量和質(zhì)量,并將該養(yǎng)殖模式進(jìn)行推廣應(yīng)用;②研究雙齒圍沙蠶對(duì)不同污染物情況下沉積環(huán)境的改善效果,并深入探討其環(huán)境監(jiān)測及修復(fù)機(jī)制,另外,也可建立雙齒圍沙蠶與其他修復(fù)種共同組成的修復(fù)系統(tǒng),綜合評(píng)價(jià)并分析其在該修復(fù)系統(tǒng)中扮演的角色。
雖然近些年,研究人員對(duì)雙齒圍沙蠶的生態(tài)習(xí)性、繁殖與個(gè)體發(fā)育、人工育苗與養(yǎng)殖技術(shù)、遺傳多樣性等方面的研究都取得了顯著成果,極大程度地促進(jìn)了雙齒圍沙蠶資源的健康可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益多贏的局面,但這些方面的研究應(yīng)當(dāng)更加全面和深入,例如,在遺傳多樣性方面,應(yīng)廣泛地對(duì)各個(gè)區(qū)域的雙齒圍沙蠶進(jìn)行研究,并建立系統(tǒng)的雙齒圍沙蠶種質(zhì)資源庫;在人工育苗方面,應(yīng)當(dāng)建立雙齒圍沙蠶種質(zhì)資源保存與選育中心,選育出具有優(yōu)良性狀的親代,同時(shí)建立雙齒圍沙蠶良種場;在人工養(yǎng)殖方面,則可以尋找更加高效的養(yǎng)殖技術(shù)和養(yǎng)殖模式,進(jìn)一步提升養(yǎng)殖產(chǎn)量。
綜上所述,雙齒圍沙蠶的深入研究將有利于人們最大限度保護(hù)和開發(fā)利用這一寶貴的海洋生物資源。