中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)俗称大闸蟹(以下简称河蟹)，随着20世纪80年代河蟹人工育苗和养殖技术的突破，其人工养殖规模迅速扩大，2013年我国成蟹养殖总产量高达72.99万吨，产值约440亿元，已经成为重要的淡水养殖品种之一^[1]。由于河蟹人工繁殖过程中的近亲繁殖、采用小规格亲本育苗、不同水系间盲目引种和无序养殖等原因，导致我国主要河蟹养殖群体种质退化和混杂严重^[2]，在很大程度上影响其养殖性能，这对河蟹养殖业造成较大的危害，如扣蟹性早熟比例升高、二龄成蟹规格变小以及抗逆境能力变差等^{[2, 3]}。

由于河蟹出现一龄性早熟现象后，若作为商品蟹上市，其规格较小，食用价值较低；若作为蟹种，其不能用于第二年的成蟹养殖，因此一龄性早熟是河蟹扣蟹养殖过程中的一个重要问题 ^[3]。目前，有关河蟹一龄性早熟的研究较多，其成因可能是环境积温过高^{[4, 5]}、水体盐度^{[5, 6]}、饵料营养不平衡^{[3, 7, 8]}、密度不当^[9]、种质退化和混杂^[7]等因素所致，有关遗传因素对河蟹一龄性早熟的影响尚存在较大争议^{[5, 10, 11]}。野外调查结果表明，河蟹一龄性早熟现象也存在于长江水系野生群体中，并且通常有5%～10%的一龄性早熟蟹^[5]，最近与河蟹一龄性早熟相关的分子标记已被陆续发现，这暗示一龄性早熟可能与遗传有关^{[11, 12, 13]}。但是，迄今为止，尚不清楚河蟹一龄性早熟个体是否能够正常交配繁殖，其后代是否具有较高的一龄性早熟率，因此，无法确定河蟹一龄性早熟的遗传因素。

动物家系具有遗传背景清晰、环境方差小、现实遗传力大、有利于最佳基因组合保留等优点，动物家系已经成为基础生物学和遗传育种重要的研究材料 ^{[14, 15, 16]}。近年来，本课题组开展了河蟹家系构建工作，发现河蟹一龄性早熟个体能够正常交配繁殖，已经建立了多个一龄性早熟(以下简称一龄早熟家系,PF)和二龄正常成熟(以下简称二龄成熟家系,NF)的河蟹家系，这为采用家系研究河蟹一龄性早熟的现象奠定了良好的基础。本文在已有研究工作的基础上，采用网箱养殖试验，综合评估了河蟹一龄早熟和二龄正常成熟家系在扣蟹养殖阶段的生长情况、早熟率、成活率、产量、早熟蟹和正常扣蟹的平均体质量及其规格分布等，以期为后续深入研究河蟹的性早熟机制、种质资源评价和良种选育等提供基础资料。

河蟹一龄早熟和二龄成熟家系亲本均选自上海海洋大学崇明基地的实验池塘。雌、雄亲本均于2014年3月运至江苏如东中华绒螯蟹遗传育种中心基地进行人工繁殖，每对家系亲本分别在500 L的水槽中进行单独交配和育苗，分别获得一龄早熟和二龄成熟家系的大眼幼体。5月中旬将培育出的两种家系大眼幼体运至上海海洋大学崇明基地进行扣蟹养殖实验。在两种家系中各挑选3个家系共6组进行对比实验，实验家系的亲本信息见表1。由于河蟹大眼幼体及早期仔蟹阶段的成活率不稳定，且不易辨别雌雄，实验前先将河蟹大眼幼体(35日龄)暂养至幼蟹(95日龄)后开始正式实验。每组随机挑选360只幼蟹，雌雄各半，一龄早熟家系的雌、雄个体初始体质量分别为(1.12±0.03) g和(1.14±0.03) g，二龄成熟家系的雌、雄个体初始体质量分别为(1.20±0.02) g和(1.25±0.02) g。

表1(Tab. 1)

表1 一龄早熟和二龄成熟家系繁殖亲本的数量及规格Tab. 1 The number and size of the broodstock E. sinensis for the one year precocious family and two-year normally mature family 类别category 性别sex 数量/只number 体质量/gbody weight 体长/mmbody length 体宽/mmbody width 一龄性早熟家系亲本broodstock of PF 雄 3 20.64±2.27 31.63±1.09 35.67±1.27 雌 3 19.74±1.69 32.04±1.21 36.09±1.27 二龄性早熟家系亲本broodstock of NF 雄 3 146.88±31.62 58.24±4.21 66.89±3.18 雌 3 98.73±1.30 54.21±0.74 60.09±0.37

表1 一龄早熟和二龄成熟家系繁殖亲本的数量及规格 Tab. 1 The number and size of the broodstock E. sinensis for the one year precocious family and two-year normally mature family

为尽量减小环境因素对河蟹家系个体表型值的影响^[16]，本研究中幼体育苗和扣蟹养殖均尽量保证环境条件和养殖密度一致。实验前，大眼幼体均按照相同密度在条件相似的网箱中养殖60 d(至95日龄)，然后开始正式实验。

正式实验时，将挑选的实验用蟹(95日龄)按家系分别置于6只网箱(长×宽×高=2 m×2 m×1 m)中，水深保持在0.7 m左右，每只网箱中放养一个河蟹家系，网箱内外均缝有30 cm高的防逃塑料板，防止幼蟹逃逸和其他野杂虾蟹等进入网箱。所有实验网箱均放置在水体联通的池塘围隔中，保证水质相似，同时网箱中放置适量水草植株供幼蟹隐蔽。养殖期间每天早、晚共投喂两次配合饲料，随着扣蟹生长依次投喂粒径分别为1.2 mm、1.6 mm和1.8 mm的扣蟹商品饲料(浙江欣欣饲料有限公司生产)，投饵率3%～6%，具体根据天气和摄食情况适时调整，投喂后3 h左右检查和记录食台上的残饵情况，以便及时调整投喂量^[17]。每隔15 d左右用聚维酮碘对池塘水体消毒一次，定期检测水体的温度、pH、溶氧、氨氮和亚硝酸盐含量，并根据水质情况适量换水，确保水质指标维持在适宜幼蟹生长的正常范围内。此外，定期梳理水草，使水草密度适中，防止过度生长影响扣蟹活动等^[18]。

在95、155、215日龄时，对每个家系网箱随机采样100只个体(雌雄各约一半)，具体操作如下：用毛巾轻拭蟹体表水分后，采用电子天平称重(精确到0.01 g)，游标卡尺(精确到0.01 mm)测量甲壳长和甲壳宽，据此统计出95日龄、155日龄和215日龄(越冬前)的生长指标，其中增重率(weight gain rate,WGR)和特定生长率(specific growth rate,SGR)的计算公式如下^[19]：

实验于12 月20 日停止(215日龄)，分别统计每个网箱中存活的正常扣蟹和一龄性早熟个体的数量和性别，雌体主要根据腹部形状及其绒毛特征区分是否性早熟，雄体根据螯足绒毛覆盖比例和交接器硬化程度区分是否性早熟^[18]。分别对每只个体进行称重，据此计算存活率、早熟率、产量和平均体质量。

根据每个网箱中最终捕捞的所有正常扣蟹和一龄早熟蟹总重和数量，分别计算雌、雄扣蟹和早熟蟹的平均体质量。对捕获的所有扣蟹按体质量进行规格分级，雄蟹和雌蟹均分为5级：≥12 g,12～9 g,9～6 g,6～3 g,≤3 g，分别统计两个家系扣蟹各规格等级所占比例。

所有数据均采用平均值±标准误表示。采用SPSS 13.0软件对实验数据进行统计分析，用Levene方法进行方差齐次性检测，当不满足使用齐性方差时进行反正弦或平方根处理，用t检验(Independent samples t-test)检查两种家系各指标间的差异性，采用Sigmaplot 10.0软件绘图，取P< 0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。

一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹养殖阶段的体质量、甲壳长和甲壳宽见表2～4。实验开始时(95日龄)两家系体质量、甲壳长和甲壳宽均无显著差异(P>0.05)；155日龄和215日龄时，一龄早熟家系后代的体质量和甲壳宽均显著低于二龄成熟家系(P< 0.05)，但两群体子代雄体在215日龄时的甲壳长无显著差异(P>0.05)。两种家系子代的增重率(WGR)与特定生长率(SGR)见图1。一龄早熟家系在95～155日龄和95～215日龄的WGR和SGR均显著低于二龄成熟家系，一龄早熟家系在155～215日龄的WGR和SGR略高于二龄成熟家系，但统计学上无显著差异。

表2(Tab. 2)

表2 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的体质量变化情况Tab. 2 The changes of body weight of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage g 采样时间sampling time 雄体 male 雌体 female 雌雄平均overall average 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 95日龄 95days-age 1.13±0.03 1.18±0.04 1.13±0.03 1.23±0.04 1.13±0.02 1.21±0.03 155日龄 155days-age 3.59±0.24 5.25±0.26** 3.60±0.32 4.64±0.38* 3.60±0.20 4.94±0.23** 215日龄 215days-age 6.65±0.38 7.85±0.39* 6.29±0.29 7.77±0.38** 6.47±0.24 7.81±0.27** 注:同行数据右上方含“*”代表差异显著(P< 0.05)，“**”代表差异极显著(P<0.01),下表同此。

表2 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的体质量变化情况 Tab. 2 The changes of body weight of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

表3(Tab. 3)

表3 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的甲壳长变化情况Tab. 3 The changes of carapace length of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two years normally mature family during the first year culture stage mm 采样时间sampling time 雄体 male 雌体 female 雌雄平均overall average 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 95日龄 95days-age 12.36±0.10 12.48±0.14 12.41±0.09 12.64±0.13 12.39±0.07 12.56±0.09 155日龄 155days-age 17.25±0.39 19.70±0.36** 17.17±0.45 18.66±0.52* 17.21±0.30 19.18±0.32** 215日龄 215days-age 21.20±0.37 22.22±0.38 21.12±0.35 22.44±0.39* 21.16±0.25 22.33±0.27**

表3 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的甲壳长变化情况 Tab. 3 The changes of carapace length of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two years normally mature family during the first year culture stage

表4(Tab. 4)

表4 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的甲壳宽变化情况Tab. 4 The changes of carapace width of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage mm 采样时间sampling time 雄体 male 雌体 female 雌雄平均overall average 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 一龄早熟 PF 二龄成熟 NF 95日龄 95days-age 13.20±0.11 13.28±0.12 13.19±0.10 13.38±0.13 13.19±0.07 13.33±0.09 155日龄 155days-age 19.29±0.45 22.12±0.46** 19.24±0.51 21.04±0.51* 19.27±0.34 21.58±0.35** 215日龄 215days-age 23.71±0.42 25.61±0.68* 23.71±0.38 25.44±0.43** 23.71±0.28 25.53±0.40**

表4 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系子代在扣蟹阶段的甲壳宽变化情况 Tab. 4 The changes of carapace width of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

图1(Fig.1)

图1 河蟹一龄早熟与二龄成熟家系子代在扣蟹养殖阶段的增重率(WGR)与特定增长率(SGR)的比较 * 说明两群体差异显著( P＜0.05)。 * indicates there was a significant difference between the two types of families． Fig.1 Mean weight gain rate(WGR)and specific growth rate(SGR)of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

对成活率而言，一龄早熟家系子代雌、雄体均略高于二龄成熟家系，但是并无显著性差异(P>0.05)；一龄早熟家系子代雄体的早熟率略高于二龄成熟家系，一龄早熟家系子代中并没有发现雌性早熟蟹，整体上，二龄成熟家系子代的早熟率略高于一龄早熟家系，见图2。

两种家系子代的单产结果比较见图3。二龄成熟家系子代的雌雄扣蟹单产均略高于一龄早熟家系，但无显著差异(P>0.05)。两种家系子代正常扣蟹和早熟蟹总的单产量与正常扣蟹单产的趋势相同。

图2(Fig.2)

图2 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系成活率与早熟率的比较 Fig.2 The percentage of survival and precocious rate of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

图3(Fig.3)

图3 河蟹一龄早熟和二龄成熟家系的扣蟹产量的比较 Fig.3 The yield of juvenile E. sinensis from one-year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

二龄成熟家系子代的正常扣蟹和早熟蟹的平均体质量均略高于一龄早熟家系，但无显著差异(P>0.05)，见图4。图5显示，两种家系正常扣蟹各规格比例基本呈正态分布，雌、雄体主要集中于3～6 g和6～9 g两个体质量范围(其中占一龄早熟家系子代比例为81.67%±7.77%，二龄成熟家系为65.00%±13.23%)。就雄体而言，一龄早熟家系的体质量小于6 g的个体比例大于二龄成熟家系，后者大于6 g的扣蟹比例高于前者；对于雌体，两种家系个体体质量小于6 g的比例情况与雄体基本相同，但二龄成熟家系仅体质量大于9 g的扣蟹比例高于一龄成熟家系，体质量6～9 g组两者比例接近。无论是雄体还是雌体，两家系子代在各体质量范围内的百分比例均无显著差异(P>0.05)。

图4(Fig.4)

图4 河蟹一龄早熟与二龄成熟家系子代正常扣蟹与早熟蟹体质量的比较 Fig.4 The mean weight of juvenile and precocious E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

图5(Fig.5)

图5 河蟹一龄和二龄性成熟家系正常扣蟹的体质量分布比较 Fig.5 Final size distribution of juvenile E. sinensis from one year precocious family and two-year normally mature family during the first year culture stage

本研究结果表明二龄成熟家系扣蟹阶段的平均体质量、增重率和特定生长率等生长性能指标均优于一龄早熟家系，这可能与一龄早熟家系繁殖亲本规格较小有关，导致其后代的生长性能退化^[19]。先前研究表明同为二龄成熟的长江水系河蟹各家系在相似的养殖条件下，各家系扣蟹的生长性能也存在一定的差异^[20]，这也暗示河蟹的生长性能与遗传有关。紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)和斑节对虾(Penaeus monodon)的研究结果表明，相关生长性状为中等遗传力，可以通过遗传选育提高其生长性能^{[21, 22]}，有关河蟹生长性状的遗传力迄今为止尚未见报道，这有待于进一步深入研究。本研究表明两种家系在扣蟹阶段的生长趋势基本一致，实验前期(95～155日龄)的增重率和特定生长率高于后期，这与之前报道的一龄河蟹的生长规律相一致^{[20, 23]}。就两种家系的生长性能差异而言，实验前期二龄成熟家系的增重率和特定增长率高于一龄早熟家系；而在实验后期(155～215日龄)，后者的增重率和特定生长率高于前者，这说明两种家系在扣蟹阶段的生长特性存在一定的差异，这可能与两方面因素有关：其一，河蟹的生物学特性。两种家系在生长过程中的成活率不一致，从而导致了养殖密度有所不同，密度较低的家系通常会表现出一定的补偿生长现象^[24]，这一现象在鱼类等水生生物中已经有所报道^[24]。其二，是两种家系自身的遗传特性，不同遗传背景的河蟹，其扣蟹阶段的生长特性可能有所不同^[25]。究竟何种原因导致一龄性早熟家系和二龄成熟家系扣蟹生长特性差异，有待进一步研究。

此外，二龄成熟家系最终平均单产较高可能是由于其最终养成的大规格扣蟹比例较多，由于不同重复间差异较大，因此统计学上差异不显著。故今后进行养殖性能研究时需要尽量增加重复数量，以提高研究的精确性。本研究中的一龄成熟家系(255.67 g/m²)和二龄成熟家系(单产280.12 g/ m²)单位面积产量低于先前的池塘养殖的产量(382.2 g/ m²)^[23]，这可能与初始放养密度、养殖环境和饵料投喂等差异有关。

河蟹在扣蟹养殖阶段的一龄性早熟是一种普遍现象，由于一龄性早熟扣蟹在第二年养成过程中基本不生长，且死亡率高，故一龄性早熟扣蟹不能作为第二年养成的蟹种，此外一龄性早熟规格较小(15～35 g)，食用价值较低，因此，河蟹一龄性早熟给河蟹养殖生产带来了巨大的危害^[27]。有关河蟹一龄性早熟的研究主要集中在环境因子和饵料对其早熟的影响，缺乏对其一龄性早熟遗传和生理机制的解析^{[4, 10]}。本研究结果表明，一龄性早熟家系的子代一龄性早熟率略低于二龄成熟家系，且没有发现早熟雌体，即使一龄性早熟的子代仅有小部分个体达到一龄性早熟，这也暗示河蟹一龄性早熟的形成原因非常复杂，作者推测认为，本研究中同一家系内出现部分性早熟个体可能与同一家系内个体间的社群行为有关，水生动物在群体养殖中出现等级分化是一种普遍现象，部分个体生长发育速度远快于其他个体乃至性早熟^[28]。先前研究表明不同水系的河蟹，在扣蟹阶段一龄早熟率可能存在着一定差异^{[18, 19]}，最近河蟹一龄性早熟相关的潜在分子标记也被陆续发现^{[11, 12, 13]}，这暗示水生动物的性早熟可能和DNA遗传或表观遗传有关^{[29, 30, 31]}。本研究中一龄早熟家系早熟子代均为雄体，而二龄成熟家系子代雌体的一龄早熟率是雄体的两倍，这不仅说明河蟹一龄性早熟现象存在性别差异，且暗示河蟹一龄性早熟可能与两种家系的遗传背景有关。

鉴于河蟹扣蟹和成蟹在室内水槽生长较慢^[4]，先前河蟹养殖性能的实验多在室外池塘中进行，由于池塘养殖存在水质不稳定、难以完全回捕、易逃逸和敌害生物干扰实验结果等不利因素，往往导致实验数据异常^[20]，且随机误差较大使得结果不准确。因此，优化扣蟹的养殖条件从而科学评估不同家系的养殖性能非常重要。本研究中设计制作了双层网箱，网箱顶部内外均设有防攀越塑料板，用来进行扣蟹养殖实验，取得较好的实验效果，该方法具有便于日常打样收集数据、可以有效防止逃逸和外部野杂蟹进入网箱干扰实验结果以及几乎完全的回捕率等优点，有利于对扣蟹的生长和养殖性能进行科学评估。为消除环境条件和密度对实验结果的影响，在实验过程中，作者多次对养殖条件和密度进行统一，如35日龄和65日龄将各家系调整为相同的养殖密度，这在很大程度上消除了环境效应影响。但是本研究中 6个实验家系的最终成活率略有差异，这可能会对其生长造成少量的影响。今后需要建立河蟹家系的亲权鉴定分子标记或者小型的射频标签植入河蟹体内，实现不同家系的同池混养，从而减少环境条件对其生长和发育的影响，科学评估不同家系或种群的养殖性能^{[16, 32]}。

在网箱养殖的条件下，河蟹二龄成熟家系子代生长性能优于一龄性早熟家系，但前者的成活率略低，二龄成熟家系大规格扣蟹的比例高于一龄性早熟家系，故最终平均体质量和单产高于一龄性早熟家系。一龄性早熟家系和二龄成熟家系子代的一龄性早熟比例和早熟性别组成存在一定的差异，但是整体上两者的一龄性早熟率并不高，均在1.5%以下。今后需要进一步研究河蟹一龄性早熟的生理机制和性别差异。