紫海胆(Anthocidaris crassispina)种群判别和增殖放流苗种规格密度研究

摘要

紫海胆（Anthocidaris crassispina(A. Agassiz)）主要分布于我国东南沿海和日本南部沿海，是我国东南沿海的重要渔业品种。由于紫海胆的海胆黄肉质鲜美以及营养价值和药用价值高，近年来成为广受欢迎的美食，也成为了渔民大量捕捞的对象。由于受到过度捕捞、环境污染和气候变化等因素的影响，紫海胆的资源严重衰退，故以增殖放流等方式恢复和养护紫海胆资源迫在眉睫。研究紫海胆增殖放流相关技术，是保障紫海胆增殖放流效果和渔业资源养护效果的必要手段。本论文从形态学特征和遗传学特征的增殖放流种群判别、增殖放流苗种最佳规格和最佳密度试验等方面，对紫海胆增殖放流相关的关键技术进行了研究，以期为今后紫海胆渔业资源保护和合理利用，为紫海胆增殖放流和研究提供参考资料。
　　本研究采集了福建的宁德和广东的南澳岛、大亚湾、鹅公湾、海陵岛以及广西的涠洲岛等6个沿海地区的的紫海胆，进行种群形态特征分析和DNA序列分析，探讨其群体间的亲缘关系和遗传结构，建立紫海胆野生基因库，为增殖放流种群分子标记追踪提供基础。设计海上实验装置，按照紫海胆苗种不同规格、密度，放置于实验装置进行海上增殖放流实验，探究了增殖放流规格和密度的紫海胆苗种随时间变化的成活率和生长状况。本研究的主要内容以及结果如下：
　　（1）基于形态学特征的增殖放流种群判别技术研究
　　从广东大亚湾、鹅公湾、海陵岛、南澳岛和广西涠洲岛以及福建宁德的附近海域，分别采集紫海胆样本47、51、50、48、50和50粒。测量了紫海胆的壳径、口径、壳高、口器质量、体质量和壳质量共6个参数指标，运用单因子方差分析、差异系数法、聚类分析和判别分析4种分析方法进行比较研究。单因子方差分析得出涠洲岛群体与各群体间的6个形态指标具有显著差异；聚类分析结果表明，大亚湾群体、鹅公湾群体和南澳岛群体形态最接近，涠洲岛群体与宁德群体与其他群体形态相差最远；判别分析结果中，判别准确率为47.8％-86％，综合判别率为65.3％。4种多元分析结果均表明，亚湾群体、鹅公湾群体和南澳岛群体的形态最为接近，其次是海陵岛群体。涠洲岛群体与其他5个群体的形态差异最大。本论文研究的6个地理群体的紫海胆形态已达到一定差异，可依照本论文研究的判别公式和基础形态学数据，通过对增殖放流苗种的紫海胆亲体的地理种群进行判别，从而判断拟增殖放流的紫海胆苗种是否适合在当地放流。
　　（2）基于遗传学特征的增殖放流种群判别技术研究
　　从广东大亚湾、鹅公湾、海陵岛、南澳岛和广西涠洲岛以及福建宁德的附近海域，分别采集紫海胆样本47、51、50、48、50和50粒。采用线粒体DNA细胞色素 C氧化酶亚基I（mtDNACOI）基因片段作为遗传标记，分析了6个不同紫海胆群体的遗传结构，判断其为一个种群。序列分析显示，在772bp的同源序列中共检测到93个变异位点，89个单倍型，表明紫海胆群体中具有丰富的多态性，较高的遗传多样性和环境适应能力。6个群体的野生紫海胆群体内遗传距离为0.001052~0.001686，群体间遗传距离为0.005406~0.007649，遗传分化指数为-0.01885~0.01244。遗传分化型呈现出单倍型多样性较高（>0.93），核苷酸多样性较低（除大亚湾群体的Pi为0.00841，其他地方群体均小于0.007）的特点。应用MEGA6的邻近距离法NY，最大简约法MP构建紫海胆种群的亲缘关系树，结果显示种群间并未能达到不同种之间显著的遗传分化。采用线粒体DNA细胞色素 C氧化酶亚基I（mtDNA COI)基因片段作为遗传标记的研究显示，6个地理群体的紫海胆属于同一种群，其线粒体 COI的基因片段相似度高，故无法利用此片段区分各群体，基于遗传学特征的增殖放流种群判别技术还需进一步深入开展研究。
　　形态学研究结果显示6个紫海胆群体达到了较高程度的差异，呈现了明显的分支现象。但是分子生物学分析结果表明并未出现显著的遗传分化现象。说明6个群体间的形态差异很可能是由栖息地海洋环境影响，基因水平上未达差异水平。另外，不同群体的增殖放流是否对野生资源的种群结构和遗传多样性有影响还需进一步研究。
　　（3）基于最佳规格和最佳密度的紫海胆苗种增殖放流技术研究
　　本研究设计试验装置，于2013年9月～2014年5月，在大亚湾海域进行增殖试验。试验装置的表面积均为0.473m2，紫海胆苗初始苗种壳径范围为3mm～9mm，初始苗种数量密度梯度范围为3～25ind/装置（6～52 ind/m2），初始苗种重量密度梯度范围为1.48～13.32g/m2。共设3种苗种规格、各5个数量密度梯度、3个平行试样的试验组共45组，进行了8个月的海上试验。试验结果表明，增殖放流规格和数量密度对紫海胆苗种的存活率具有显著影响，高数量密度、低规格组死亡率高。在试验初期，壳径5mm～7mm和7mm～9mm两种规格紫海胆苗种的壳径特定增长率、壳径增长率、以及壳径净增长率与增殖数量密度有显著的负相关。增殖重量密度对紫海胆的产量也有显著影响，其中10g/m2为紫海胆产量的临界最佳增殖重量密度。紫海胆苗种在11月到次年3月生长速度缓慢，壳径特定增长率较小。
　　在本研究中，密度对增殖放流的紫海胆苗种生长存在一定的影响，主要表现在高密度导致死亡率较高，壳径特定增长率、壳径增长率、净增长率以及体重增长率较低。综合死亡率和增长率分析，在本研究的密度范围内（数量密度范围为6～52 ind/m2，重量密度范围为1.48～13.32g/m2），初步认为壳径规格为3～5mm、5～7mm和7~9mm的紫海胆苗种的最佳增殖数量密度分别为31 ind/m2、17 ind/m2和6ind/m2。10g/m2为紫海胆产量的临界最佳增殖重量密度，6g/m2～10g/m2为紫海胆产量最大化的最佳密度范围。为确保较高的存活率，增殖放流紫海胆苗种应选取壳径应大于5mm的个体。

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引言

第一章紫海胆生理生态和增殖放流技术研究进展

1.1 紫海胆资源现状

1.2紫海胆生理生态等方面的研究进展

1.3紫海胆增殖放流技术研究进展

1.4海胆种群判别进展

1.5 本论文选题的目的和意义

第二章基于形态学特征的增殖放流种群判别技术研究

2.1材料与方法

2.2 结果

2.3讨论

第三章基于遗传学特征的增殖放流种群判别技术研究

3.1材料与方法

3.2结果

3.3 讨论

第四章基于苗种最佳规格和密度的大亚湾紫海胆增殖放流技术研究

4.1材料与方法

4.2 结果

4.3 紫海胆的生长特性

4.4 讨论

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

附录一 攻读硕士研究生期间参加的科研项目

附录二 攻读硕士研究生期间参加的学术会议、发表的论文和申请的专利

一、参加的学术会议

二、发表论文

三、授权专利

附录三 资助论文研究的科研项目

致谢