高效诱导出三倍体海扇（Argopecten irradians irradians），其在幼体和成体阶段均表现出更强的生长优势

《Aquaculture Reports》：Efficient induction of autotriploid bay scallop Argopecten irradians irradians with growth advantages in larvae and adults

三倍体诱导及生长优势分析：采用正交实验优化细胞松解素B（CB）浓度（0.5 mg/L）和作用时间（15分钟），成功实现海湾扇贝（Argopecten irradians irradians）三倍体诱导率75.75%。结果显示，三倍体幼虫早期发育延迟但中后期生长显著优于二倍体，成体三倍体总重、软体重及肌肉重分别提升67.24%、60.67%和52.17%，肌肉日增重达0.12 g，较二倍体快。该技术降低育苗成本约10%，为扇贝产业可持续发展提供新路径。

　　近年来，随着全球对可持续发展和高产高效水产养殖模式的重视，多倍体育种技术在海洋经济物种中的应用日益广泛。这一技术不仅能够提高养殖生物的生长速度和抗逆性，还能通过其独特的生理特性，如不育性和耐高温能力，提升其在市场上的竞争力。本文聚焦于一种重要的经济贝类——海湾扇贝（*Argopecten irradians irradians*），探讨如何通过多倍体诱导技术实现其高效繁殖，并评估其在实际养殖中的应用潜力。

海湾扇贝作为中国乃至全球重要的扇贝养殖种类之一，具有快速生长和较高的经济价值。然而，其养殖过程中也面临一些挑战，例如关键经济性状的退化和较高的死亡率。这些问题限制了该物种的可持续发展，因此，寻找一种高效的多倍体诱导方法成为提高海湾扇贝养殖效益的关键。本研究通过优化实验设计，确定了使用细胞毒素B（CB）诱导海湾扇贝自体三倍体的最佳条件，为该物种的遗传改良提供了重要的技术支持。

### 1. 研究背景与意义

海洋贝类养殖在21世纪的全球食品供应体系中占据重要地位，尤其在沿海经济和生态保护方面发挥了不可替代的作用。贝类养殖不仅能够满足全球对优质蛋白的需求，还因其低环境影响和高资源利用效率，成为解决全球粮食安全问题的重要途径。其中，双壳纲贝类的养殖占海洋贝类养殖总量的80%以上，而海湾扇贝作为其中的代表，因其生长快、营养价值高，在中国乃至全球市场中具有重要地位。

然而，随着海湾扇贝养殖规模的扩大，其生产性能和抗逆性逐渐下降，尤其是在生长速度和存活率方面，给养殖业带来了挑战。因此，采用多倍体育种技术来提升海湾扇贝的生长潜力和抗逆能力，成为当前研究的重点。多倍体技术在多种贝类中已取得显著成果，如牡蛎和鲑鱼等，其在提高生产性能方面的优势已被广泛验证。在海湾扇贝中，尽管已有部分研究涉及多倍体诱导，但尚未找到系统性强、可规模化应用的高效方法。

本研究的目的是建立一种高效、可重复的三倍体诱导技术，通过优化CB浓度和处理时间，提高三倍体海湾扇贝的诱导效率，同时评估其在幼体和成体阶段的生长性能和存活率。这项研究不仅为海湾扇贝的多倍体育种提供了理论和技术支持，也为推动该产业的可持续发展奠定了基础。

### 2. 材料与方法

为了进行本研究，研究人员首先从中国烟台市的海湾扇贝养殖区选取了一批健康的亲本个体，这些个体在实验前已经完成了人工成熟处理。亲本的体长超过55毫米，具有较高的繁殖能力。在人工成熟过程中，水温被逐步提升至20℃，并配合适当的饲料和水质管理，以确保亲本的生理状态适合产卵。

在产卵后，研究人员对受精卵进行了处理，通过不同浓度的CB（0.3至0.6毫克/升）和不同处理时间（10至25分钟）的组合，诱导三倍体胚胎的形成。实验中，CB溶液被稀释为不同浓度，并通过精确控制处理时间和浓度，以达到最佳的三倍体诱导效果。处理后的胚胎被转移到新的培养系统中，以防止CB残留影响其后续发育。

在实验过程中，研究人员对胚胎和幼虫的发育过程进行了系统的观察和统计分析。包括发育速率、形态异常率、孵化率等指标。通过显微镜观察，研究人员能够判断胚胎是否成功诱导为三倍体，并进一步通过流式细胞术对成体扇贝的倍性进行检测。此外，还对幼虫的运动能力、形态变化和发育阶段进行了详细的记录，以评估三倍体扇贝的生长优势。

### 3. 实验结果与分析

通过综合评估指数（*I_e*）的分析，研究人员确定了最佳的CB处理条件：0.5毫克/升的CB在24℃下处理15分钟。这一条件下，三倍体胚胎的诱导率达到75.75%，显著高于其他处理组。同时，三倍体幼虫的孵化率也达到了65.00%，表明该处理方案在提高三倍体诱导效率方面具有明显优势。

在幼虫发育的早期阶段，三倍体幼虫的发育速率较慢，且形态异常率略高于二倍体幼虫。然而，在中后期阶段，三倍体幼虫表现出显著的生长优势，尤其是在壳长、体重和肌肉重量等方面。在9月10日到10月24日的生长阶段中，三倍体海湾扇贝的壳长和体重增长速度显著高于二倍体，显示出其在生长方面的潜力。

此外，研究人员发现，三倍体幼虫在D型幼虫阶段能够提前约两天进行附着培养，从而显著降低了种苗生产成本。这种提前附着现象可能是由于三倍体幼虫在发育过程中对环境适应性更强，使得其能够更快地完成从浮游幼虫到附着幼虫的转变。在成体阶段，三倍体海湾扇贝的总重量、软体重量和闭壳肌重量分别比二倍体提高了67.24%、60.67%和52.17%，显示出其在经济价值上的优势。

### 4. 讨论

本研究中，三倍体海湾扇贝的诱导过程面临一定的挑战，尤其是在处理时间和CB浓度的优化方面。由于海湾扇贝为雌雄同体，其在产卵过程中同时释放精子和卵子，使得精确控制受精时间变得困难。因此，研究人员选择在受精卵中约30%出现第一极体后立即进行CB处理，以抑制第二极体的排出，从而诱导三倍体形成。

尽管CB处理在一定程度上提高了三倍体的诱导效率，但其在幼虫发育早期阶段对胚胎的毒性作用仍不可忽视。例如，处理后的幼虫在发育初期表现出较慢的发育速度和较高的形态异常率。然而，随着发育的推进，CB的毒性逐渐减弱，三倍体幼虫的生长优势开始显现。这表明，CB的处理时间与浓度需要在合适的范围内进行优化，以平衡诱导效率与幼虫的健康发育。

在成体阶段，三倍体海湾扇贝表现出明显的生长优势。其细胞大小、异质性以及闭壳肌发育等特征均优于二倍体。这可能是由于三倍体在能量分配上更倾向于生长而非繁殖，从而使得其能够获得更高的体重和肌肉质量。此外，三倍体扇贝的不育性使其在养殖过程中可以全年销售，提高了其市场价值。

尽管本研究成功诱导了三倍体海湾扇贝，并在多个指标上显示出其生长优势，但三倍体成体的完全不育性也带来了一些问题。例如，部分三倍体个体可能在成年后表现出不完全的性腺发育，这可能影响其在自然环境中的适应性。因此，未来的研究需要进一步探索三倍体扇贝的生殖调控机制，以实现更全面的遗传改良。

此外，本研究还发现，在CB处理时间较长的条件下，部分幼虫可能会出现四倍体现象。这可能是由于CB处理时间过长，同时抑制了两个极体的排出，导致染色体数量翻倍。然而，四倍体成体并未在实验中出现，这可能与二倍体卵子无法支持四倍体细胞的正常发育有关。因此，在实际应用中，需注意控制CB的处理时间和浓度，以避免不必要的四倍体形成。

### 5. 结论

本研究通过系统优化CB的处理条件，成功建立了诱导海湾扇贝自体三倍体的高效技术。该技术不仅显著提高了三倍体诱导效率，还为海湾扇贝的遗传改良和规模化养殖提供了可行的方案。三倍体海湾扇贝在生长速率、体重和闭壳肌质量等方面均表现出明显优势，有助于提高其在水产养殖业中的经济价值。

此外，三倍体幼虫的提前附着特性，使其在种苗生产过程中具有更高的效率，降低了养殖成本。这些优势表明，三倍体海湾扇贝具有广阔的应用前景，未来可以进一步推广该技术，以实现更高的养殖效益和可持续发展。

总的来说，本研究不仅为海湾扇贝的多倍体诱导提供了理论和技术支持，还揭示了三倍体在生长和经济性状方面的优势，为该物种的遗传改良和产业发展提供了新的思路和方向。随着多倍体技术的不断进步，预计未来将在更多贝类物种中推广这一技术，以提高整体水产养殖的效率和可持续性。