Pomacea figulina (Spix in Wagner, 1827)实验室饲养营养方案的建立

《The Journal of Basic and Applied Zoology》：Development of a nutritional protocol for laboratory rearing of Pomacea figulina (Spix in Wagner, 1827)

　　

背景：Pomacea figulina是一种新热带淡水腹足类动物，因其生态学特征和对环境污染物的敏感性，已成为一种具有应用前景的本土生物监测生物（biomonitor）。然而，标准化实验室饲养方案的缺乏限制了其在生态毒理学生物测定（ecotoxicological bioassays）和环境监测中的应用。本研究旨在建立P. figulina的受控实验室培养方案，重点考察存活率和生长性能，以支持其未来在生态毒理学研究中的应用。结果：卵块采集自巴西圣保罗州索罗卡巴市（Sorocaba, S?o Paulo, Brazil），在受控条件下孵育20天。孵化后，120个个体被随机分配至40个 aquarium 中，在恒温和持续曝气条件下饲养10周。实验测试了四种饲料处理：（1）商品鱼饲料；（2）新鲜甘蓝；（3）鱼饲料与甘蓝的混合物；（4）实验室自制饲料，由鱼饲料、蛋壳、琼脂和水组成。饲喂混合饲料（TR3）和纯鱼饲料（TR1）的个体在体质量和壳长方面均表现出最大的生长性能，且两者在统计学上无显著差异。实验室自制饲料（TR4）表现出中等生长性能，与TR1和TR3均存在显著差异，但其突出之处在于所有处理中存活率最高（死亡率最低）。相反，纯甘蓝饲料（TR2）表现出最低的生长性能和最高的死亡率。总体而言，饲料被确定为影响生长和存活的关键因素，生长主要与富含蛋白质的饲料结合植物源相关，而存活率与饲料的矿物质组成密切相关，尽管水质和卵块特征也可能对处理间观察到的差异有所贡献。结论：营养组成在P. figulina实验室饲养的成功中起决定性作用。富含蛋白质的饲料可优化生长，而添加钙的实验室饲料为在受控条件下最大化存活率提供了可靠基础。这些发现增强了P. figulina作为生态毒理学生物测定和环境生物监测模式生物的适用性，有助于制定新热带淡水软体动物的标准化方法。

论文解读：Pomacea figulina实验室饲养营养方案的建立与研究

一、研究背景与科学问题

Pomacea figulina (Spix in Wagner, 1827)属于瓶螺科（Ampullariidae）淡水腹足类动物，首次报道于巴西圣保罗州索罗卡巴河流域。该属中其他物种如Pomacea canaliculata和Pomacea scalaris已被认定为入侵物种，但目前尚无公开记录表明P. figulina在其已记录分布区域之外建立种群。由于关于P. figulina的地理分布和生物学信息的公开资料十分有限，同属巴西物种的繁殖生物学和食性信息为其提供了最佳的生物学背景。巴西Pomacea属物种的繁殖通常发生在9月至次年3月，卵块产在水面以上，新鲜卵块呈粉红色，随着孵化临近逐渐变为灰白色，孵化期约15天。该属物种主要为植食性，但具有泛化觅食习性，包括腐食和摄食底栖生物。

水生环境可能受到农业、采矿、生活和工业活动产生的污染物污染。栖息于这些环境的生物持续暴露于外源化学物质（xenobiotics），包括杀虫剂和农药，这些物质可能干扰正常的生理过程并诱导多种生物反应。例如，腹足类动物暴露于内分泌干扰化合物可能导致性畸变（imposex），即雌性个体发育出雄性生殖结构。生态毒理学通过生物监测、生态毒理学生物测定和实地研究为理解污染物与生物体之间的相互作用提供了框架。这些方法依赖于理想的生物指示物种（bioindicator），其应具备丰富度高、对环境变化敏感、易于在实验室条件下维持等特点。

P. figulina作为环境生物指示物种具有多项优势：该属物种生命周期短（一至四年）、生长迅速，在索罗卡巴河流域密度较高；其低移动性的久坐习性（sedentary）确保了检测到的影响反映特定地点的状况；其生物富集能力（bioaccumulation capacity）使其即使在水中污染物浓度较低的情况下也能在组织中检测到已知和新出现的污染物，如微塑料；此外，其底栖习性使其非常适合淡水沉积物毒性试验。已有研究使用该属物种P. lineata和P. canaliculata进行了除草剂和痕量金属的毒性试验，证明这些物种对除草剂敏感，并能主要在消化道和消化腺中积累重金属。

然而，尽管已有针对同属其他物种如P. canaliculata和P. paludosa的饲养研究涉及饲料、温度和密度等因素，但物种间的生理和生态差异表明，这些方案的研究结果不能未经验证直接外推至P. figulina。目前尚不存在能使P. figulina成为可靠生物指示物种的标准化饲养方案，以确保不同研究之间的结果可比性并保障动物福利。因此，本研究旨在建立P. figulina在实验室条件下的标准化营养方案，为淡水生态系统的生态毒理学生物测定提供受控框架。通过确定最佳饲料、存活率和生长条件，促进P. figulina作为模式指示物种的应用。

二、技术方法概述

研究人员在巴西圣保罗州索罗卡巴市的Pirajibu-Mirim河（23°29'24.2"S; 47°23'06.3"W）于2025年2月（物种繁殖期）人工采集了16个卵块，在BOD型培养箱中以12小时光照/12小时黑暗光周期、24 °C ± 1 °C恒温条件孵育20天。孵化后的个体经22天适应期后，120个个体被随机分配至40个 aquarium（每个处理10个 aquarium，每个 aquarium 3个个体），在恒温24 °C ± 1 °C、持续曝气和生物过滤条件下维持10周。实验设计了四种饲料处理：TR1为粉碎商品观赏鱼饲料，TR2为干燥甘蓝粉末，TR3为鱼饲料与甘蓝粉末1:1质量比混合物，TR4为实验室自制饲料（含商品鱼饲料、粉碎蛋壳、琼脂和蒸馏水）。实验期间每4天进行系统维护，包括清洁 aquarium、清除剩余饲料、完全换水并提供标准化饲料量（0.25 g）。每周进行体质量称量和壳长测量（第4周前使用体视显微镜配合LAS v4.11软件，之后使用数字游标卡尺），同时记录死亡率。体质量数据采用线性混合效应模型（LMM）分析，壳长数据采用相同模型处理，固定效应包括饲料处理、实验周及其交互作用，随机效应为 aquarium 截距。存活分析采用Kaplan-Meier生存曲线和对数秩检验。实验期间还监测了有毒氨（NH?）含量。每周生长率（WGR）、绝对每周生长率（AWG）和每周百分比生长率（GGR）按相应公式计算。所有统计分析使用Jamovi软件（版本2.7.3.7）的GAMLj模块（版本3）完成，显著性水平设定为95%置信水平（α = 0.05）。

三、研究结果

（一）存活率分析

TR2处理（纯甘蓝）死亡率最高，达到93.3%，实验结束时仅存活2个个体。Kaplan-Meier生存分析显示各处理间存活率存在显著差异（对数秩检验，p < 0.001）。TR1（鱼饲料）和TR3（鱼饲料+甘蓝）表现出中等死亡率，实验结束时分别存活14个和11个个体，死亡率分别为53.3%和63.3%，且两个处理组的最高死亡率均出现在前3周。TR4（实验室饲料）死亡率最低（36.7%），个体数从30减少至第5周的24个，第6周为22个，第7周起为19个。高死亡率解释了TR2处理中个体平均体重和平均壳长在第7至第9周间下降的现象，这是由于较小个体在死亡率下降后存活所致。

（二）体质量与壳长生长

不同饲料处理下P. figulina的体质量和壳长在10周内表现出总体相似的增长曲线，但各处理间轨迹、斜率和大小存在显著差异。TR3在整个实验期间的平均体质量（1.90 ± 2.19 g）和平均壳长（15.30 ± 9.06 mm）最高，其次是TR1（1.82 ± 2.09 g；14.77 ± 8.75 mm）和TR4（0.89 ± 0.81 g；13.00 ± 5.78 mm）。TR2在两个变量上始终表现最低，第8周起平均体质量出现下降，总体平均体质量为0.24 ± 0.31 g，平均壳长为8.44 ± 4.37 mm。

（三）每周生长率

每周长度生长以TR3最高（2.64 mm/周），TR1次之（2.41 mm/周），TR4为1.77 mm/周，TR2最低（1.09 mm/周）。以百分比表示的每周生长率（GGR）排名不变：TR3最高（95%/周），TR1次之（86%/周），TR4为65%/周，TR2最低（39%/周）。体质量的每周对数生长率（WGR）呈现相同趋势：TR3最高（61.11%/周），TR1次之（59.70%/周），TR4为49.76%/周，TR2最低（39.86%/周）。

（四）统计模型分析

线性混合模型分析显示，体质量和壳长均存在显著的处理效应（体质量：F = 53.1，p < 0.001；壳长：F = 68.5，p < 0.001）、周次效应（体质量：F = 149.5，p < 0.001；壳长：F = 315.7，p < 0.001）以及处理与周次的交互效应（体质量：F = 20.2，p < 0.001；壳长：F = 15.6，p < 0.001），表明不同饲料处理下体质量和壳长的增长轨迹存在显著差异。简单效应分析表明，体质量的处理效应从第5周起变得显著并持续保持，壳长的处理效应从第4周起变得显著并持续保持。总体比较而言，TR2的体质量显著低于TR1（p < 0.001），TR4的体质量也显著低于TR1（p < 0.001），而TR3与TR1无显著差异（p = 0.769）。壳长方面，TR2和TR4的估计边际均值显著低于TR1（p < 0.001），TR3与TR1无显著差异（p = 0.534）。

四、讨论与结论

本研究表明，生长和存活对实验饲料的响应存在差异。生长方面，TR1和TR3表现最佳且两者无显著差异，表明向商品鱼饲料中添加甘蓝并未比单独使用鱼饲料显著改善生长。这一结果与Garr等人（2011）对Pomacea paludosa的研究一致，含有鲶鱼饲料（单独或与植物源结合）的饲料比纯植物饲料产生更好的生长表现。TR1和TR3的较好生长可能与商品鱼饲料的营养组成有关（含31%粗蛋白、6%脂质和7%矿物质），但蛋白质浓度并非唯一决定因素，Islam等人（2021）发现含有30-35%膳食蛋白的鱼饲料比蛋白质浓度更高的饲料更能促进Pila globosa的体重增加，强调了均衡营养组成的重要性。甘蓝可能为TR3提供了额外微量营养素（包括钙、硒、钾、镁、磷、铁、锰和铜），但180 °C干燥可能降低了热敏感维生素的可用性。TR2纯甘蓝饲料生长表现差，特别是在实验后期，从第8周起平均质量和长度下降，伴随存活个体大幅减少。

存活率方面，TR4表现出最高存活率，这可能与该饲料中添加了额外钙源（粉碎蛋壳）相关。钙在腹足类的壳形成和其他生理过程中发挥关键作用。已有研究显示，较高的钙浓度可增加Pomacea flagellata的壳大小、重量和硬度，含约5%钙的饲料可最大化Pila polita的体重增加和总体生产力，而钙缺乏会导致壳薄而脆、生长迟缓和死亡率增加。然而，由于钙浓度未独立于其他饲料成分进行操作，其对存活的特定贡献尚无法确定，需进一步研究。TR4较高的存活率可能反映了该饲料的综合特征，包括蛋白质-能量平衡、矿物质可用性和饲料物理稳定性的相互作用。此外，TR4中商品饲料比例较低可能减少了氮化合物的输入，有助于改善水质，但这一可能性尚未得到直接验证。

本研究还存在一些需要考虑的因素。实验中使用的高放养密度（1.2 L中3个个体）可能影响生长和存活。已有研究表明，密度大于2 ind./m2会对水流条件下的P. canaliculata生长产生负面影响，而P. paludosa在带气驱过滤器的静态系统中的适宜密度为8 ind./m2。对于静态系统实验，以单位水体积的动物生物量（g/L）表示放养密度可能比仅用个体数量更有信息量且更具可比性。此外，实验期间提供的饲料量保持恒定，而未根据存活个体数量调整，随着死亡率发生，每个个体可获得的饲料量增加，可能导致未食用有机物积累和分解增加、氨释放增加。

综上所述，本研究的结论为：饲料显著影响P. figulina在实验室条件下的生长和存活。TR1和TR3在体质量和壳长增长方面效果最优且两者无显著差异，TR4为中等生长表现，TR2生长表现最差且死亡率高，表明纯甘蓝饲料不推荐用于该物种的实验室维持和培养。与生长模式相反，TR4的存活率最高，这一结果可能与粉碎蛋壳提供的额外钙源有关。这些发现证明生长和存活对实验饲料的响应不同：生长在含有富含蛋白质商品饲料的TR1和TR3中最高，而TR4中观察到的较高存活率提示其额外矿物质补充（特别是钙）的潜在益处。本研究是标准化P. figulina实验室饲养方案的第一步，未来仍需优化放养密度、饲料量的定期调整、水pH和水中钙水平等方面。解决这些问题将提高实验室饲养方案的可重复性和适用性，支持该本土物种在生态毒理学研究中的应用及其作为生态系统健康潜在生物指示物种的评估。此外，为P. figulina等本土物种制定标准化培养方案可能提高在其自然地理分布区（特别是巴西东北部和东南部）进行的生态毒理学评估的生态相关性，并为评估污染物和环境变化对当地水生生态系统的影响提供有用基础。