徐曄，楊國(guó)梁，夏正龍，蔡繆熒，楊杰，李景芬，高權(quán)新，陳書(shū)暢，程漢良，唐瓊英

（1.江蘇海洋大學(xué) 海洋生命與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇 連云港 222000；2.湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 湖州 313000；3.江蘇數(shù)豐水產(chǎn)種業(yè)有限公司，江蘇 高郵 225654）

羅氏沼蝦Macrobrachium rosenbergii 又名馬來(lái)西亞大蝦、淡水長(zhǎng)臂蝦等，廣泛分布于東南亞、印度洋、太平洋的熱帶和亞熱帶地區(qū)，是淡水養(yǎng)殖中個(gè)體最大的”蝦王”和目前世界上養(yǎng)殖量最高的三大蝦種之一[1]。羅氏沼蝦食性廣、生長(zhǎng)快、養(yǎng)殖周期短、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[2]而被廣泛養(yǎng)殖。羅氏沼蝦具生殖洄游，雌蝦孵化出的蚤狀幼體必須在鹽度14 左右的咸淡水中經(jīng)過(guò)11 次蛻殼變態(tài)成仔蝦后，才能洄游到淡水中生長(zhǎng)[3]。1976 年中國(guó)引進(jìn)該蝦，在江蘇、浙江、廣東等省進(jìn)行了大規(guī)模養(yǎng)殖，現(xiàn)已成為我國(guó)主要經(jīng)濟(jì)蝦類之一，養(yǎng)殖產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的50%～60%，但養(yǎng)殖生產(chǎn)中常存在規(guī)格不均、個(gè)體小型化[4]、產(chǎn)量低等問(wèn)題[5]。

羅氏沼蝦具有明顯的性別二態(tài)性，雌雄個(gè)體的生長(zhǎng)差異顯著，成體階段的雄性尤為明顯，表現(xiàn)出異質(zhì)的個(gè)體生長(zhǎng)（heterogeneous individual growth,HIG）現(xiàn)象，而雌性個(gè)體的生長(zhǎng)相對(duì)較為一致[6,7]。根據(jù)相對(duì)生長(zhǎng)速率，可將雄性仔蝦分為兩種類型：快速生長(zhǎng)型和滯后生長(zhǎng)型?？焖偕L(zhǎng)型將轉(zhuǎn)變成為橙螯型或藍(lán)螯型，滯后生長(zhǎng)型將變?yōu)樾⌒畚r[8]，個(gè)體大小差異顯著。相同養(yǎng)殖時(shí)間內(nèi)個(gè)體間的大小差異可達(dá)15 倍，在高密度養(yǎng)殖中，雄性個(gè)體的生長(zhǎng)異質(zhì)現(xiàn)象尤為明顯[9]。

1 雄性個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)現(xiàn)象

目前大多數(shù)研究將性成熟的雄性羅氏沼蝦分為3 種基本的形態(tài)型：藍(lán)螯型（blue claw）、橙螯型（orange claw）和小雄蝦（small male）[10]。雄性羅氏沼蝦一般是從小雄蝦發(fā)育到橙螯型，再到藍(lán)螯型。這3種形態(tài)型出現(xiàn)在同一年齡組，形成一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)等級(jí)結(jié)構(gòu)。它們的形態(tài)特征、繁殖活動(dòng)、社會(huì)地位、生長(zhǎng)速率等差異較大[8,11,12]。小雄蝦個(gè)體小，具有細(xì)弱、半透明的螯，繁殖行為活躍，但主要是通過(guò)雌蝦和其他藍(lán)螯型雄蝦交配時(shí)偷偷在旁邊排精的形式進(jìn)行繁殖。橙螯型個(gè)體處于快速生長(zhǎng)階段，螯為金黃色或橙色。藍(lán)螯型個(gè)體的螯大而藍(lán)色，處于統(tǒng)治者地位，同齡群體中個(gè)體最大，占有更多的領(lǐng)地，利用了最多的生存、繁殖空間和食物等資源，繁殖交配能力最強(qiáng)。藍(lán)螯型的社會(huì)地位優(yōu)于橙螯型，橙螯型優(yōu)于小雄蝦。占據(jù)統(tǒng)治地位的藍(lán)螯雄蝦抑制其它低等級(jí)雄蝦的生長(zhǎng)。有研究報(bào)道，當(dāng)橙螯個(gè)體生長(zhǎng)至大于其附近最大的藍(lán)螯個(gè)體時(shí)，橙螯就變?yōu)樗{(lán)螯[10,13,14]。隨后，這個(gè)新的藍(lán)螯型個(gè)體也將抑制其它橙螯個(gè)體的螯色及形態(tài)轉(zhuǎn)變。橙螯是3 種雄性形態(tài)型中生長(zhǎng)速率最快的類型[11]，其在養(yǎng)殖群體中的比例決定了羅氏沼蝦的養(yǎng)殖效益。

雄性羅氏沼蝦的個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)嚴(yán)重影響了其養(yǎng)殖效益。在高密度養(yǎng)殖下，群體中高等級(jí)個(gè)體對(duì)從屬等級(jí)個(gè)體的生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。雄性羅氏沼蝦各形態(tài)型間存在過(guò)渡階段，這對(duì)初期的統(tǒng)計(jì)分析造成了困難。1987 年，Kuris 等[15]詳細(xì)總結(jié)了根據(jù)頭胸甲、第二步足的掌節(jié)、腕節(jié)等長(zhǎng)度比例特征并結(jié)合螯色及刺狀突等來(lái)識(shí)別雄性的3 種形態(tài)型，為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)。

2 影響個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)的因素

Malecha 等[6]認(rèn)為，內(nèi)、外界因素共同影響雄性羅氏沼蝦個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)現(xiàn)象。內(nèi)在因素包括基因遺傳差異、孵出順序差異等；外界因素如有限的空間和食物資源的競(jìng)爭(zhēng)、個(gè)體大小差異產(chǎn)生的社會(huì)地位和領(lǐng)域差異等。

2.1 社會(huì)因素影響

已有一些研究表明，養(yǎng)殖初期社交互動(dòng)顯著影響羅氏沼蝦的個(gè)體生長(zhǎng)。Fujimura 等[16]將大個(gè)體蝦移出池塘養(yǎng)殖群體中，剩余群體中的小個(gè)體蝦則會(huì)產(chǎn)生補(bǔ)償性生長(zhǎng)。單獨(dú)飼養(yǎng)的幼蝦（singly raised individuals）比群體養(yǎng)殖的幼蝦（communally reared populations）個(gè)體大小更為均勻，不會(huì)產(chǎn)生快速生長(zhǎng)型和滯后生長(zhǎng)型[17]?？焖偕L(zhǎng)型和滯后生長(zhǎng)型個(gè)體單獨(dú)或成對(duì)飼養(yǎng)時(shí)，蛻殼間隔時(shí)間不同[18]。隔離后，生長(zhǎng)緩慢的小雄蝦迅速成長(zhǎng)為橙螯型[19]。大小分級(jí)養(yǎng)殖在一定程度上可減少個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)現(xiàn)象[20]。

Segal 等[21]將8 尾單獨(dú)標(biāo)記的羅氏沼蝦在同一水族箱內(nèi)飼養(yǎng)3～4 個(gè)月，以單獨(dú)飼養(yǎng)的羅氏沼蝦為對(duì)照組，首次研究了羅氏沼蝦生長(zhǎng)的社會(huì)控制機(jī)制。結(jié)果表明：所有蝦的蛻皮頻率相似，但單獨(dú)飼養(yǎng)的蝦生長(zhǎng)更均勻。Segal 等[21]認(rèn)為，直接競(jìng)爭(zhēng)食物是一種生長(zhǎng)控制機(jī)制。競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)的蝦驅(qū)使競(jìng)爭(zhēng)性弱的蝦遠(yuǎn)離食物，甚至從它們的口中取出食物。優(yōu)勢(shì)個(gè)體攝食更多，每個(gè)蛻皮周期的體重增加更多，生長(zhǎng)更快。體型在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用[22]，且隨著時(shí)間的推移，大個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)獲取資源[23]。Li[24]進(jìn)行了三個(gè)實(shí)驗(yàn)以確定羅氏沼蝦競(jìng)爭(zhēng)性、攝食量和生長(zhǎng)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，當(dāng)食物量受限時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)的個(gè)體攝食量更多，生長(zhǎng)更快；食物充足時(shí)，羅氏沼蝦競(jìng)爭(zhēng)性與攝食量之間沒(méi)有相關(guān)性，但競(jìng)爭(zhēng)性與生長(zhǎng)之間呈正相關(guān)；在提供過(guò)量食物的條件下，劣勢(shì)蝦的攝食量沒(méi)有減少，但其生長(zhǎng)速度較慢。這一發(fā)現(xiàn)表明，除了對(duì)食物的直接競(jìng)爭(zhēng)，食物轉(zhuǎn)化效率可能也是羅氏沼蝦的生長(zhǎng)控制機(jī)制之一。

Karplus 等[25]將小雄蝦分別與完整的藍(lán)螯、去除螯的藍(lán)螯一起飼養(yǎng)，以一組孤立的小雄蝦為對(duì)照。結(jié)果表明：完整的藍(lán)螯個(gè)體抑制小雄蝦生長(zhǎng)，使其停留在小雄蝦階段。去除螯的藍(lán)螯型個(gè)體對(duì)小雄蝦的生長(zhǎng)無(wú)明顯影響，其生長(zhǎng)與對(duì)照組相似，小雄蝦均轉(zhuǎn)為橙螯型。隨后，Karplus 等[26]又實(shí)驗(yàn)探討了直接食物競(jìng)爭(zhēng)、食欲抑制和食物轉(zhuǎn)化效率三種機(jī)制在生長(zhǎng)控制中的作用。結(jié)果表明，食物轉(zhuǎn)化效率似乎是控制小雄蝦生長(zhǎng)的主要機(jī)制，去除藍(lán)螯個(gè)體后，小雄蝦的食物轉(zhuǎn)化效率明顯提高。藍(lán)螯型對(duì)橙螯型同樣也存在生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象，橙螯個(gè)體在生長(zhǎng)至比藍(lán)螯個(gè)體更大后就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)螯型，生長(zhǎng)變緩，這被Ra’anan 等[19]稱為“跨越式”增長(zhǎng)模式。橙螯型向藍(lán)螯型轉(zhuǎn)變的同時(shí)，其螯長(zhǎng)、螯刺也發(fā)生變化[15]。

螯在甲殼動(dòng)物的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中起著十分重要的作用，去除螯可在一定程度上減少蝦的競(jìng)爭(zhēng)和對(duì)從屬等級(jí)蝦的生長(zhǎng)抑制，但死亡率升高。這與美洲螯龍蝦Homarus americanus 的螯去除后的研究結(jié)果相似。有關(guān)甲殼動(dòng)物的能量代謝研究表明，相互打斗和競(jìng)爭(zhēng)顯著提高有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的速率[27,28]。在某些情況下，限制新陳代謝可降低個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)能力[29]。個(gè)體間靜息耗氧量（resting oxygen consumption）差異可能是決定甲殼類動(dòng)物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果的因素之一。Brown 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，羅氏沼蝦優(yōu)勢(shì)個(gè)體的靜息代謝率明顯高于從屬等級(jí)個(gè)體。

目前大多數(shù)研究都集中在性成熟個(gè)體的行為和形態(tài)型之間的聯(lián)系上，缺乏幼蝦的研究。Silva 等[31]研究了羅氏沼蝦幼蝦個(gè)體行為差異與社會(huì)等級(jí)地位的關(guān)系。社會(huì)等級(jí)高的個(gè)體獲取食物更多，增重更快，更易成為藍(lán)螯型個(gè)體，但無(wú)法識(shí)別幼蝦個(gè)體行為與社會(huì)等級(jí)間的聯(lián)系。

2.2 內(nèi)在因素影響

羅氏沼蝦個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)相關(guān)基因研究起步較晚。目前，有關(guān)羅氏沼蝦雄性不同形態(tài)型的遺傳差異及其遺傳基礎(chǔ)已有一些研究報(bào)道。Dinh 等[32]收集了培育5 代的羅氏沼蝦高生長(zhǎng)率選育群體21 459個(gè)體的體征數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，雄性的不同形態(tài)型可遺傳。Banu 等[33]通過(guò)8 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)，研究了3 種形態(tài)型的雄蝦遺傳多樣性。結(jié)果表明：3 種形態(tài)型雄蝦的遺傳差異顯著，藍(lán)螯型和小雄蝦遺傳距離最大，藍(lán)螯型和橙螯型遺傳距離最小。

Aziz 等[34]采用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法從腹部肌肉、肝胰腺、胃、第二步足、眼柄和性腺中識(shí)別出40 個(gè)影響雄性形態(tài)型分化的候選基因，并在后來(lái)研究了其中12 個(gè)候選基因在3 種雄性形態(tài)型的肝胰腺、眼柄及精巢中的表達(dá)模式[35]，解釋了不同表型差異的遺傳基礎(chǔ)。他們的結(jié)果表明，lw opsn、strpc 和bdp 基因可能對(duì)個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)影響較大[35]。他們還研究了化學(xué)信號(hào)和視覺(jué)信號(hào)對(duì)雄蝦形態(tài)型的影響，表明視覺(jué)在雄蝦的社會(huì)優(yōu)勢(shì)等級(jí)中起重要作用，可能抑制橙螯型向藍(lán)螯型的轉(zhuǎn)變[36]。

促雄性腺（androgenic gland,AG）在幾種甲殼類動(dòng)物的性別和形態(tài)分化中起關(guān)鍵作用[37-41]。胰島素樣促雄激素（insulin-like androgenic gland,IAG）是羅氏沼蝦[42]和斑節(jié)對(duì)蝦Penaeus monodon[43]中AG 特異性表達(dá)的激素。雄羅氏沼蝦幼蝦的AG 消融導(dǎo)致雌性化[39]。iag 基因在羅氏沼蝦不同雄性形態(tài)型的AG 中差異表達(dá)，其表達(dá)水平在生殖活躍的藍(lán)螯雄蝦和小雄蝦中較高，而在生殖不活躍的橙螯蝦中較低。Priyadarshi 等[44]用RNA 干擾法使橙螯個(gè)體的iag 基因沉默，在群體養(yǎng)殖條件下完全抑制了橙螯型向藍(lán)螯型的轉(zhuǎn)變；iag 基因表達(dá)增強(qiáng)，橙螯型轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)螯型的比例增加。但在單獨(dú)飼養(yǎng)條件下，iag 基因沉默的橙螯型仍可轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)螯型。因此，個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)現(xiàn)象可能不單由基因控制。戴習(xí)林等[7]利用8 對(duì)微衛(wèi)星引物分析了不同發(fā)育速度的羅氏沼蝦幼體的遺傳多樣性和遺傳變異。結(jié)果表明：各群體間的遺傳分化系數(shù)和遺傳距離均非常接近，認(rèn)為基因?qū)τ左w發(fā)育速度的影響微弱，而胚胎中的卵黃蛋白含量可能是主要影響因素。

3 總結(jié)與展望

目前，有關(guān)羅氏沼蝦個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)的研究較少，可供參考的文獻(xiàn)年代較為久遠(yuǎn)。個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)是提高羅氏沼蝦養(yǎng)殖效益的主要障礙之一，雖養(yǎng)殖初期便有研究，但仍未探清。其控制機(jī)制較為復(fù)雜，可能由多個(gè)因素共同影響。除目前已確定的3 種形態(tài)型外，還存在幾種過(guò)渡形態(tài)，包括弱橙螯型、強(qiáng)橙螯型、老藍(lán)螯型。老藍(lán)螯型又稱老頭蝦、鐵殼蝦，其螯呈深藍(lán)色，較正常藍(lán)螯型更為發(fā)達(dá)，螯長(zhǎng)為體長(zhǎng)的1.5 倍以上。唐瓊英等[45]將老頭蝦作為一種獨(dú)立的形態(tài)型，分析了其表型性狀，認(rèn)為其形成可能與性腺發(fā)育有關(guān)，但真正原因還需結(jié)合分子等證據(jù)深入分析。

目前在社會(huì)因素和基因遺傳影響的研究取得了一定成果，但應(yīng)用至生產(chǎn)實(shí)踐仍有困難。Karplus等[8]將藍(lán)螯型大個(gè)體雄蝦人為引入養(yǎng)殖群體，抑制橙螯型向藍(lán)螯型的轉(zhuǎn)變，延長(zhǎng)快速生長(zhǎng)期，可能會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生更大個(gè)體雄蝦。后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證此法的可行性，或改變羅氏沼蝦的養(yǎng)殖和收獲方式。

胚胎的卵黃蛋白含量和孵化順序等可能是個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)的控制機(jī)制之一，但目前相關(guān)的研究較少，是未來(lái)的研究方向之一。

近年來(lái)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析已識(shí)別出大量與雄性羅氏沼蝦不同形態(tài)型分化相關(guān)的候選基因，可對(duì)其進(jìn)行敲除和過(guò)量表達(dá)。同時(shí)，基于轉(zhuǎn)錄組序列數(shù)據(jù)，可開(kāi)發(fā)識(shí)別雄性不同形態(tài)型的分子標(biāo)記，為羅氏沼蝦分子標(biāo)記輔助育種提供基礎(chǔ)。

Ventura 等[46]采用注射Mr-IAG 基因的dsRNA干擾方法，成功實(shí)現(xiàn)雄性羅氏沼蝦的性逆轉(zhuǎn)并獲得偽雌個(gè)體，與正常雄性個(gè)體雜交后，獲得全雄子代。Lezer 等[47]用性逆轉(zhuǎn)技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)全雄羅氏沼蝦，產(chǎn)量較雌雄混養(yǎng)高17%[48]。但雄蝦性情兇殘，個(gè)體異質(zhì)生長(zhǎng)現(xiàn)象也限制了養(yǎng)殖產(chǎn)量，而雌蝦性情溫順，無(wú)領(lǐng)地意識(shí)，全雌養(yǎng)殖效益或?qū)?yōu)于全雄蝦養(yǎng)殖。以色列采用移植AG 方法替代傳統(tǒng)方法獲得超雌蝦群體（WW 型），率先研發(fā)出羅氏沼蝦全雌養(yǎng)殖技術(shù)[49]，具體細(xì)節(jié)及操作規(guī)程仍需進(jìn)一步摸索完善。