一、 研究背景:
通过本次研究学习,系统地了解了蓬菜玉参(白刺参)的形态特征、受精、胚胎的发育过程及幼体发育等生物学研究。
二、研究方法:
上网浏览网页,在网上搜集图片及文字资料;查阅有关报刊;采访中国水产科学研究院黄海水产研究所陈四清研究员、刘长琳副研究员,获得宝贵的图片及文字资料。
三、研究内容:
1. 白海参形态特征
蓬莱玉参(Apostichopus sp.)隶属于棘皮动物门,是仿刺参的一种,全身纯白且发现于蓬莱,因此命名为蓬莱玉参。因其通体洁白似玉、野生数量稀少,20万只海参当中只有一只会变成白刺参,在自然界极为罕见。民间流传着海参“千年黑,万年白”的说法,受到人们的推崇。蓬莱玉参价格极高,一直受到海参养殖界的关注。
图1 蓬菜玉参成参
2. 胚胎发育
(1)卵裂期 受精卵在受精后12 min释放第一极体,24 min后释放第二极体,约1 h后首次卵裂。之后每隔30 min完成一次卵裂,依次发育为4细胞、8细胞、16细胞、32细胞、多细胞。
(2) 囊胚期 受精6
h后进入囊胚初期,此时细胞间隔紧密。受精12 h后囊胚期开始上浮旋转,体视镜下可清晰的观察到囊胚在顺时针或逆时针地旋转,转速约为16 r/min。随着囊胚的不停旋转,胚胎的一端增厚,为植物极;另一端变薄,为动物极,亦称为椭圆旋转囊胚。
(3) 原肠期 受精19 h后进入原肠胚初期。胚胎的植物极端逐渐变平,开始内陷,在植物端内侧出现原肠原基;随着内陷的不断深入,出现胚孔;胚孔发育为幼体的肛门。
图2 蓬菜玉参的胚胎发育
A.卵细胞;B.精子入卵;C.释放第一极体;D.释放第二极体;E-F.首次卵裂;G.2细胞;H.4细胞;I.8细胞;J.16细胞;K.32细胞;L.64细胞;M.128细胞;N.256细胞;O.囊胚期;P-Q.旋转囊胚期;R-S.原肠胚初期;T.原肠胚 1-极体;2-卵裂沟;3-植物极;4-动物极;5-原肠原基;6-胚孔;7-肛门;8-消化道;9-口
2.3 幼体发育
蓬莱玉参的早期幼体发育经过耳状幼体、樽形幼体、五触手幼体和稚参幼体,其中各时期出现的时间分别是受精后40 h、10 d、12 d和14 d。
(1)耳状幼体 根据耳状幼体的大小及水体腔出现时段,分为初耳状幼体、中耳状幼体和大耳状幼体。耳状幼体各个时期出现的时间分别为40 h,5 d和8 d。受精40 h后进入耳状幼体时期。①耳状幼体形成初期,只能清晰地分辨出口、食道、消化道和肛门;初耳状幼体已开口,需投放开口饵料。②
受精5 d后进入中耳状幼体时期。由于初耳状幼体已开口摄食,幼虫的个体逐渐发育长大,为初耳状幼体的1.5 ~ 2倍。③ 受精8 d后进入大耳状幼体时期。此时期幼体个体达到最大值,大小为初耳状幼体的2 ~ 3倍。水体腔处分化长出五触手原基。9日龄幼体的纤毛开始脱落,游泳能力变差,此时需投放附着基,以确保幼体不会沉到地面,影响后期的发育与变态。大耳状幼体后期消化系统萎缩,停止摄食,整体向樽形状收缩。
(2) 樽形幼体 受精10 d后幼体进入樽形幼体时期。此时期最显著的特点是个体变小,五对球状体连接五条纤毛带,呈鲜红色,为幼体神经,纤毛带上有少许纤毛。11日龄时幼虫的五对球状体相互紧挨,个体缩小至幼体期最小值,大小与初耳状幼体相似。此时五触手已经初步形成,能明显地看到它们在体内蠕动,有个别幼体已有1~3个触手伸出。
(3)五触手幼体 受精12
d后幼体进入五触手时期。此时期幼体的五个触手都已伸出,幼体开始通过五触手和第一管足进行爬行与摄食。触手呈灯笼状,主要作用是吸附爬行和往回拨动形成水流将食物引入口中。幼虫纤毛环逐渐退化,体壁上X型骨片逐渐增多。
图3 蓬莱玉参的幼体发育图
A.初耳状幼体正面观;B.初耳状幼体侧面观;C.中耳状幼体正面观;D.中耳状幼体侧面观;E.大耳状幼体前期;F.大耳状幼体中期;G.大耳状幼体后期;H.樽形幼体;I.樽形幼体后期;J.五触手幼体;K.稚参 1-口前环;2-口;3-食道;4-水体腔;5-胃; 6-肛门;7-口后环;8-石灰质骨片;9-水孔;10-排泄腔;11-球状体;12-口前臂;13-前背臂;14-间背臂;15-后背臂;16-后侧臂; 17-花环状骨片;18-五触手原基;19-纤毛;20-神经环;21-触手;22-第一管足;23-板状骨片;24-C型骨片;25-桌形骨片
(4) 稚参 受精14
d后幼体发育成稚参。稚参幼体的触手上有C形骨片,触手基部处有2 ~ 3块大型板状骨片;幼体体壁周围覆盖着大量的桌形骨片,似乎是幼体自我保护的盔甲;幼体整体呈半透明状,位于触手基部的石灰环尤其明显,其颜色较深不透明,在体视镜下可发现其肠道呈倒“α”形;稚参肛门处有3块板状骨片,随着肛门的收缩而张开合闭;幼体尾部只有一根管足,管足底部是筛板状的骨片(图3)。
图4 稚参
3 营养价值
蓬莱玉参体壁粗蛋白和灰分含量较高,水分和粗脂肪含量较低,具有高蛋白、低脂肪的特点;其氨基酸组成较全面,总氨基酸含量明显高于刺参,属于质量较好的蛋白质;蓬莱玉参体壁中各种呈味氨基酸含量均高于刺参,鲜美程度要好于刺参。蓬莱玉参体壁脂肪酸中PUFA和UFA/SFA高于刺参,脂肪酸的不饱和度较高,脂肪质量要好于刺参。蓬莱玉参DHA和EPA含量远高于刺参。蓬莱玉参体壁中常量及微量元素含量较高,Ca、P 比例适宜,可作为补钙食物,此外蓬莱玉参体壁维生素含量丰富,且VB6 和VB1含量较高,具有较好的保健作用。综上所述,蓬莱玉参营养价值优于刺参,应合理地开发利用。
图5 蓬菜玉参成鱼
四、研究成果:
通过研究,我们小组的同学认为,蓬菜玉参是新的品种,人类只要好好利用,就可以让它们成为人们餐桌上的美味。我们要努力保护好我们的环境,努力学习,争取发现更多的有价值的“海洋宝贝”,让我们的生活更加美好。