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深圳首次成功人工繁育珊瑚幼体

关注海洋的有心人肯定记得去年本报6月4日报道过深圳诞生人工环境下有性繁殖的首批珊瑚宝宝的新闻。珊瑚要从“宝宝”变成幼体,必须经过一个重要的步骤叫“附着”。附着之后的珊瑚才能吸收虫黄藻和水中钙、镁离子,再长成真正意义上的珊瑚礁。

△ 深圳东部海域生长的蜂巢珊瑚

记者6月21日从广东海洋大学深圳研究院珊瑚保育中心获悉,继去年诞生了深圳首批人工繁育的珊瑚宝宝后,今年又有重大突破,成功人工繁育出珊瑚幼体,而且附着率较自然环境下大幅提升4到8倍。科研人员透露,两个看似简单的步骤却让实验结果大不相同,究竟成功背后有什么窍门?记者前往珊瑚保育中心一探究竟。

提前半年“养”好附着板

“珊瑚是一种腔肠动物,在海洋中,受精卵孵化出来的珊瑚幼虫会附着在先辈珊瑚的‘遗骨’、石头或火山岩上。”海大深圳研究院珊瑚保育中心主任廖宝林告诉记者,自然界里只有百里挑一的珊瑚幼虫能够成功完成这一步,附着率大约为1%到2%,而在广东省此前的珊瑚人工繁育实验中,附着率较自然界更低。“去年我们虽然成功孵化出珊瑚幼虫,但附着实验不成功,只培育出零星珊瑚幼体。”

这一年里,珊瑚保育中心科研人员潜心研究,不断尝试新的实验方法,今年终于取得了重大突破。首先,科研人员利用不同材质制成附着板,有瓦片、陶瓷环、珊瑚石等,以便于比较何种材质更适合珊瑚幼虫附着。“从去年底开始,我们便在海里开始‘养’附着板。”科研人员杨小东表示,“养板”目的是增加附着板对珊瑚幼虫的吸引力,经过长时间浸泡让附着板长满钙质藻,更接近自然界附着环境。

△ 提前“养”好的附着板上长满了钙质藻

据近年观测数据显示,深圳海域珊瑚产卵期约在每年五六月,但具体产卵日期受到水温、潮汐、月光等因素影响。

“90%的珊瑚是雌雄同体,单个珊瑚虫体内既有卵子也有精子,但一般来说同株的卵子和精子不会自体结合。”杨小东说,这就是自然选择的力量,基因多样性程度越高,珊瑚越能适应外界环境的变化。每年10月底至11月初,深圳海域珊瑚性腺开始发育,约经过7个月左右发育成熟。“当我们在性腺发育成熟期观察到珊瑚口开始胀鼓鼓的或者珊瑚杯口口道变大时,预示着珊瑚很可能要排卵。”4月底,上海交通大学生命科学院科研人员便进驻海大深圳研究院,联合启动了此项研究项目。5月开始,科研人员每周潜入大鹏半岛附近的珊瑚分布区进行观测,生怕错过一年一度的排卵期。

受精后进入关键96小时

6月2日,科研人员在大鹏新区南澳大鹿湾海域进行观测,发现这里的石珊瑚性腺已发育成熟,马上就要排卵了。科研人员从大鹿湾海底采集9株蜂巢珊瑚和1株扁脑珊瑚返回保育中心开展有性繁殖实验。

石珊瑚属于国家二级重点保护动物,石珊瑚所造的珊瑚礁为四分之一的海洋生物提供栖息和觅食的场所。30年前,深圳东部海域珊瑚礁分布率曾高达70%。据2016广东珊瑚礁普查的最新统计数据显示,深圳东部海域珊瑚平均覆盖率为34%。为了提高石珊瑚的繁育能力,海大深圳研究院去年9月成立了国内首个珊瑚保育中心,更在今年3月经省海洋与渔业厅批准核发,建立国内首个珊瑚保育救护基地,正式挂牌“广东省水生野生动物救护基地”,并获得了中华人民共和国水生野生动物特许捕捉证。3月底又获得“中华人民共和国水生野生动物驯养繁殖许可证”。5月初又获得农业部渔业局同意加入全国海洋珍稀濒危海洋生物救护网络成员单位。

这10块珊瑚母株大小约直径8到10厘米,属于自然海区成体珊瑚部分芽体。“蜂巢珊瑚科珊瑚是深圳东部海域的优势品种,占深圳海域石珊瑚的一半以上,尤其在大小梅沙海域蜂巢珊瑚占比更高达80%。”杨小东表示,选择蜂巢珊瑚作为实验对象是为了人工繁育本地海域的珊瑚优势品种。

△ 搬回珊瑚保育中心的珊瑚罩在小罩子里等待排卵

科研人员便开始日夜值守。科研人员为每个珊瑚母株制作了类似缩小版的餐桌防蝇罩的小罩子,上方连接着试管,用于收集珊瑚卵子和精子。当晚好消息就传来了,珊瑚母株大量产卵排精了。三天后,珊瑚母株再次产卵,共产下十万颗以上的卵子。

△ 科研人员利用试管收集蜂巢珊瑚卵包

△ 虫黄藻进入珊瑚幼虫体内,幼虫附着在附着板上

随后,科研人员采用人工授精办法提高珊瑚卵受精率,达到85%。最让科研人员揪心的一周来到了,受精卵在96小时内完成幼虫孵化,孵化成幼虫后开始试探性附着,整个过程持续一周左右。“去年我们的人工授精、胚胎发育到幼虫孵化的过程都很顺利,但最终附着率还是很低,今年能否成功的关键就是形成幼虫后的48到96小时。”科研人员谢子强表示。

珊瑚幼虫首次进行基因测序

除了提前“养”附着板外,海大深圳研究院今年更出“新招”,将珊瑚母株与珊瑚幼虫一道放在实验缸内。“尽管海水里也存在微量的虫黄藻,但自己爸爸妈妈的虫黄藻更容易被珊瑚幼虫接受,而且数量更足。”杨小东告诉记者,实验结果证实“爱的供养”真的行得通。

△ 科研人员正用显微镜检查珊瑚胚胎发育情况

6月6日,珊瑚幼虫开始陆续附着在科研人员准备好的瓦片、陶瓷环和珊瑚石上,截至目前,附着率已达8%,较自然附着率的1%到2%高4到8倍,更远比过往实验中的附着率要高。尽管目前,珊瑚幼虫的直径最大不过1毫米,但通过体视显微镜和荧光适配器辅助观察,附着后的珊瑚幼虫开始放射出荧光,并由圆柱体变态发育成扁平状。“这证明珊瑚幼虫已经吸收了虫黄藻,成为了真正的珊瑚幼体了。”谢子强表示,虫黄藻与珊瑚虫是一种共生关系,虫黄藻可通过光合作用为珊瑚虫提供90%的能量来源,而珊瑚虫又为虫黄藻提供了住所和营养。

△ 科研人员对珊瑚幼虫进行取样

科研人员表示,珊瑚母株在珊瑚幼体期生长稳定后便会回归大海,而珊瑚幼体将继续在珊瑚保育中心培壮,至少3个月后才能开始重返大海的野驯实验。
记者还了解到,此次青岛华大基因研究院也采集了珊瑚幼虫样本进行基因测序。“珊瑚体内含有几百种微生物,这些共生体对珊瑚基因组测序干扰较强,很难完成珊瑚基因拼接,此次是国内首次采用珊瑚幼虫进行基因测序。”廖宝林表示,了解珊瑚的基因序列及功能基因对于珊瑚保育与珊瑚礁修复有着深远意义。

原文链接:深圳商报

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