基于扫描电镜的纹虾属Cinetorhynchus rigens首期蚤状幼体再描述及科级幼体形态特征新视角

《Acta Zoologica》：Redescription of the First Zoeal Stage of Shrimp Cinetorhynchus rigens (Gordon, 1936) (Decapoda: Rhynchocinetidae) and New Perspectives Including Scanning Electron Microscopy

　　

摘要 纹虾属（Cinetorhynchus）主要分布于温带至热带地区的浅水水域。在红螯虾科（Rhynchocinetidae）的28个物种中，仅有6个物种的幼体形态学特征已知，且纹虾属Cinetorhynchus rigens的幼体描述较为简略。因此，研究人员对C. rigens的首期蚤状幼体（zoea I）进行了再描述，补充了扫描电镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）观察结果，并对该科的幼体特征进行了综述。研究人员在巴西费尔南多·迪诺罗尼亚群岛（Fernando de Noronha archipelago）采集了一只抱卵雌虾，并饲养至首期蚤状幼体孵化。随后对幼体进行了解剖、描述和绘图。本研究所观察的首期蚤状幼体与早期描述存在差异，这可能表明它们属于不同的物种。C. rigens的首期蚤状幼体可通过其后部背中乳头突、翼口棘以及颚足（maxillule）和小颚（maxilla）上的感觉毛（aesthetascs）、刚毛和棘的数量，以及颚足（maxillipeds）上的刚毛和分节数，与该属其他物种相区分。扫描电镜观察揭示了颚足内肢（endopods）及尾节（telson）刚毛表面的齿突（denticles）。此外，扫描电镜有助于确认在光学显微镜下难以观察的特征。本研究结果表明，扫描电镜是一种优秀的辅助工具，能够实现更详尽的幼体形态描述。

一、研究背景与科学问题

红螯虾科（Rhynchocinetidae）隶属十足目（Decapoda），包含纹虾属（Cinetorhynchus）和红螯虾属（Rhynchocinetes）两个属，共计28个有效物种。该科物种的单系性已得到多基因座系统发育分析的有力支持。纹虾属物种主要栖息于温带至热带浅水区域的珊瑚礁和岩礁的深缝隙及海底洞穴中，昼伏夜出，夜间在珊瑚头部及岩石表面觅食。在巴西，已记录到该属两个物种：印度-西太平洋种C. erythrostictus及跨大西洋种C. rigens。后者最初发现于马德拉群岛（Madeira Islands），其分布范围涵盖西大西洋的百慕大至巴西，以及东大西洋的亚速尔群岛至圣多美等地。

幼体形态学为分类学、系统发育学和生态学研究提供重要信息，有助于物种判别及理解生活史模式。然而，红螯虾科的幼体形态学知识仍十分匮乏，在28个已描述物种中，仅有6个物种具有幼体描述，其中仅3个属于纹虾属。C. rigens的幼体最初由Gurney和Lebour（1940）在百慕大进行过描述，但该描述较为简略。此外，仅依靠光学显微镜难以细致观察某些幼体特征。扫描电镜（SEM）技术已被证明能够有效促进这些特征的观察，例如在鼓虾属（Alpheus）及短尾类（brachyuran）物种的幼体研究中已有成功应用。鉴于上述问题，本研究旨在利用光学显微镜和扫描电镜对C. rigens首期蚤状幼体进行详细再描述，并对红螯虾科的幼体特征进行综述，以填补该科幼体形态学知识的空白。

二、研究内容与主要结论

研究人员在巴西费尔南多·迪诺罗尼亚群岛通过夜间水肺潜水采集了一只C. rigens抱卵雌虾（头胸甲长11.4 mm），在实验室中饲养至幼体孵化。对10只首期蚤状幼体（头胸甲长0.48 ± 0.04 mm）进行了测量和绘图，利用光学显微镜和扫描电镜对附肢进行解剖观察，并对红螯虾科已知的首期蚤状幼体文献进行了系统综述。

研究发现，C. rigens首期蚤状幼体具有以下特征：头胸甲具额角、前后背中乳头突和翼口棘；复眼无柄；第一触角柄不分节，外肢具4根末端感觉毛（3长1短）和1根羽状刚毛；第二触角柄分节，具1个内侧末端锯齿状刺状突起，内肢不分节，外肢（鳞片）6节，具12根羽状刚毛；大颚无触须；颚足基内肢具5根羽状锯齿刚毛和2根远端刚毛，基内肢具2根羽状齿状尖刚毛和2根具顶端小刺冠的刺状突起，内肢2节，外肢具2根末端羽状刚毛；小颚基内肢双叶，内肢4叶，外肢（颚舟叶）具5根羽状刚毛；第一至第三颚足内肢均4节，外肢均3节，分别具3、3、5根游羽状刚毛；胸足缺失；腹肢6节（第6腹节与尾节愈合），无侧棘和肛棘；尾节三角形，具7+7根刚毛。

与百慕大早期描述相比，本研究的C. rigens幼体在多个特征上存在差异，包括颚足基内肢刚毛和棘的数量（百慕大5根vs.本研究4根）、颚足外肢刚毛数（3根vs.2根）、小颚基内肢刚毛数（11根vs.9根）和基内肢刚毛数（7根vs.8根）、第一颚足基节刚毛数（2根vs.6根）和基节刚毛数（10根vs.12根）等。这些差异可能反映西大西洋种群内的种内变异，也可能是早期描述的疏漏，甚至可能表明它们属于不同的物种。由于该物种的模式产地为东大西洋的马德拉群岛，且尚无该产地的幼体数据，研究人员建议结合成体形态学数据和分子数据对该物种进行审慎的分类修订。

本研究首次在红螯虾科幼体描述中应用扫描电镜。扫描电镜揭示了三对颚足内肢表面的齿突，以及尾节6对内侧刚毛边缘的齿突列和5对最内侧刚毛之间的缘棘，这些特征在光学显微镜下难以观察。此外，扫描电镜确认了头胸甲前背中乳头突的存在，证实了第二触角外肢为6节（光学显微镜下疑似5节），并强化了第二触角柄内侧末端锯齿状刺状突起及第三颚足基节背部远端稀疏羽状刚毛的存在。

三、关键技术方法

本研究采用的主要技术方法包括：光学显微镜观察与绘图（使用Zeiss Stemi DV4解剖镜和配备camera lucida的Olympus CX31显微镜，并利用Adobe Illustrator进行矢量绘图）；扫描电镜（SEM）观察（样品经超纯水清洗、梯度乙醇脱水、临界点干燥、喷金处理后，使用Zeiss Evo MA10扫描电镜观察）；以及文献综述法（系统梳理红螯虾科已知的首期蚤状幼体形态数据，参照Pasinatto等提出的方法，对日文文献尽可能从摘要和图中提取数据）。样本来源为巴西费尔南多·迪诺罗尼亚群岛采集的抱卵雌虾及其孵化的幼体，凭证标本保存于巴西南里奥格兰德联邦大学动物学系甲壳动物收藏室（DZ/UFRGS，登录号7428）。

四、研究结果

4.1 Cinetorhynchus rigens首期蚤状幼体的形态描述

研究人员对来自巴西费尔南多·迪诺罗尼亚群岛的C. rigens首期蚤状幼体进行了详细的形态再描述，涵盖头胸甲、第一触角、第二触角、大颚、颚足、小颚、三对颚足、胸足、腹肢和尾节等全部外部形态结构，提供了各附肢的刚毛类型、数量和排列方式。扫描电镜观察进一步揭示了颚足内肢表面的齿突、尾节刚毛边缘的齿突列和缘棘等微细结构。

4.2 红螯虾科首期蚤状幼体综述

研究人员对红螯虾科6个已知幼体物种（纹虾属3种、红螯虾属3种）的首期蚤状幼体特征进行了系统比较。结果显示，该科首期蚤状幼体具有一系列共有的特征组合：复眼无柄、额角和前背中乳头突存在、第一触角内肢呈羽状刚毛、第二触角柄具刺状突起、第二触角内肢不分节、小颚基内肢双叶、所有颚足内肢4节、颚足外肢分别具3、3、5根游羽状刚毛、6个腹肢节且第6节与尾节愈合、无腹肢侧棘和肛棘、尾节无刚毛和尾肢。两个属可通过尾节中凹的深度进行区分：纹虾属中凹浅，不达最外对后刚毛基部；红螯虾属中凹深，达最外对后刚毛基部。在纹虾属内，C. rigens首期蚤状幼体可通过后部背中乳头突、翼口棘、第一触角外肢感觉毛数量、颚足和小颚的刚毛与棘数量、颚足外肢分节数等特征与其他两种区分。在红螯虾属内，R. uritai的日本和韩国两个描述在多个特征上存在显著差异，可能指示不同物种。与其它四个真虾下目（Caridea）科（鼓虾科、藻虾科、眼虾科和玻璃虾科）相比，红螯虾科首期蚤状幼体主要通过头胸甲前背中乳头突的存在、第一触角内肢具长羽状刚毛以及腹肢无刚毛和无腹肢棘、肛棘等特征组合加以区分。

五、讨论与结论

讨论部分首先分析了C. rigens新旧描述之间的差异，指出这些差异可能源于种群内变异、早期描述的疏漏或隐存种的存在，并建议结合成体形态与分子数据对该物种进行修订。其次，研究强调了扫描电镜在幼体形态学研究中的重要价值，它不仅能揭示光学显微镜下无法观察的微细结构（如齿突），还能确认和纠正光学显微镜下的观察结果（如第二触角外肢分节数）。在科级综述方面，研究确认了红螯虾科首期蚤状幼体的共有特征组合，并提出了区分两个属的可靠依据（尾节中凹深度），同时指出了各物种间的鉴别特征。研究还发现R. uritai的日本和韩国标本在多个特征上存在显著差异，可能为不同物种，建议进行修订。最后，研究将红螯虾科幼体与其他四个真虾下目科进行了比较，明确了其鉴别特征。

研究结论：本研究提供了C. rigens首期蚤状幼体的详细再描述，首次在该科幼体研究中应用扫描电镜，揭示了齿突等微细结构并确认了光学显微镜下难以观察的特征。研究证实了红螯虾科两个属可通过尾节中凹深度进行区分，并明确了各物种间的鉴别特征。研究结果拓展了该科幼体形态学知识，为未来分类学研究提供了重要数据，同时提示C. rigens和R. uritai可能需要进行分类修订。本研究强调扫描电镜是幼体形态分析的重要辅助工具。