曼氏血吸虫宿主藁杆双脐螺与几种扁蜷螺形态解剖学比较

周幼杨, 谢广龙, 周春花, 欧阳珊, 吴小平,

(1. 南昌大学 生命科学学院, 江西 南昌 330031; 2. 南昌大学 生命科学研究院流域生态研究所, 江西 南昌330031)

藁杆双脐螺(Biomphalaria straminea (Dunker 1848))隶属于软体动物门(Mollusca), 腹足纲(Gastropoda),扁蜷螺科(Planorbidae), 双脐螺属(Biomphalaria)。中国原无藁杆双脐螺分布, 1974年, Meier Brook[1]首次报道了中国香港九龙新界地区藁杆双脐螺的分布。此后, 陈佩玑等[2]、潘世定等[3]在深圳罗湖地区发现该物种。目前, 藁杆双脐螺作为外来物种, 已在当地形成淡水螺类优势种群。藁杆双脐螺是曼氏血吸虫的中间宿主螺之一, 近十几年来, 由于人口迁移和货物运输频繁, 作为传播寄生虫病媒介动物, 藁杆双脐螺已引起中国疾病预防和控制部门的高度重视。

中国有记录的扁蜷螺科种类为 8属 25种[4-14];其中多数属于医学贝类, 包括: Gyraulus、Hippeutis、Polypylis、Biomphalaria、Indoplanorbis[4]等多个属,其主要为布氏姜片虫、广州血管圆线虫、曼氏血吸虫、卷棘口吸虫等吸虫以及线虫的中间宿主[4]。由于缺少解剖学资料, 扁蜷螺科物种鉴定多依靠壳形,包括其外部形态、颜色、壳饰等, 但是由于壳形具有高度可塑性, 易受环境变化的影响, 故单纯依靠壳形对其分类和鉴定不够准确, 容易导致物种鉴定错误[15-17]。一些研究表明, 扁蜷螺齿舌、阴茎复合体等解剖学特征具有重要分类意义[18-21]。作者比较了曼氏血吸虫中间宿主螺藁杆双脐螺, 和中国常见的几种医学贝类: 大脐圆扁螺(Hippeutis umbilicalis Benson, 1836)、凸旋螺(Gyraulus convexiusculus Hutton,1849)、小旋螺(Gyraulus parvus Say, 1817), 比较其形态学和解剖学特征, 以期进一步明确几种扁蜷螺的鉴别特征, 为监测及防控部门准确鉴定物种提供依据, 同时也能丰富扁蜷螺科分类学资料。

1　材料与方法

1.1　实验材料

藁杆双脐螺标本于2016年9~12月采自广东省深圳市大沙河; 大脐圆扁螺、凸旋螺、小旋螺分别于2016年 10~11月, 采自江西省南昌市修水县和武宁县的稻田以及溪流。

1.2　实验方法

标本测量, 测量方法参照Yong等[22], 用电子数显卡尺(Guanglu, 0.01 mm)测量标本壳高、壳直径、壳口高以及壳口宽等参数。螺层计算参照Jarne 等[23]所描述方法。解剖学材料处理: 将活体标本(每种20~30只)置于玻璃杯中, 倒入 90~100℃开水, 致死后置于冷水中, 用解剖针取出软体部分, 于波恩氏液(饱和苦味酸水溶液: 75 mL; 福尔马林: 25 mL; 冰醋酸5 mL)固定, 8 h后取出置于75%酒精中保存。解剖镜下对已固定样本进行解剖, 解剖图参照尼康数码相机拍摄的照片手绘完成。

齿舌扫描电镜样品制备: 取出口球, 置于10%NaOH中以剥离齿舌带, 蒸馏水清洗后储存75%酒精中。取出齿舌带, 用蒸馏水浸洗后, 固定于样品台, 自然干燥后喷金, 于扫描电镜下观察、拍照。

2　实验结果

2.1　贝壳形态特征

(1) 藁杆双脐螺贝壳呈厚圆盘状, 右旋, 中等大小。直径4.59~8.87 mm, 壳高1.52~3.69 mm, 2.5~3.5个螺层。壳口呈宽马蹄状。螺层高度增长缓慢, 宽度增长较快。螺层背面平坦, 壳顶略下凹; 腹面具宽而深的脐孔。侧面看不到全部螺层。壳面黄褐色或深灰色, 具细密的生长线。壳面缝合线明显。体螺层外缘光滑, 无龙骨凸起。

(2) 大脐圆扁螺贝壳呈扁圆盘状, 直径 2.58~7.1 mm, 壳高0.93~2.44 mm, 4~5个螺层。壳口斜, 弯月形, 体螺层膨大, 次体螺层较小。腹面具有大而深的脐孔, 呈漏斗状。壳面呈黄色或褐色, 体螺层周缘圆。

(3) 凸旋螺贝壳呈扁圆盘状, 体型较小, 直径2.3~4.83 mm, 壳高0.68~1.46 mm, 4~5个螺层。壳口呈斜椭圆形, 多偏向一侧, 外唇呈“∧”形。螺层高度及宽度增长较均匀, 次体螺层高于体螺层, 脐孔较浅。壳面淡黄色。体螺层周缘具尖锐龙骨凸起。

(4) 小旋螺贝壳呈扁圆盘状, 直径3.38~4.97 mm,壳高0.68~1.46 mm, 3.5~4个螺层。壳口呈斜椭圆形,外唇呈半圆形。螺层高度以及宽度增长较均匀, 至壳口处迅速增长, 次体螺层略高于体螺层。体螺层周缘具弱钝的龙骨凸起。脐孔宽而浅。壳面呈褐色或黑色。

相对而言, 藁杆双脐螺直径较大, 螺壳较厚, 壳口形态易区分。与大脐圆扁螺相比, 无大而深的脐孔。与凸旋螺、小旋螺相比, 其体螺层周缘圆, 无龙骨凸起; 背腹面平整, 次体螺层不突出。

研究所用不同扁蜷螺物种壳形态特征如图 1和表 1所示, 可以观察到不同扁蜷螺壳形态大小、螺层、脐孔的差异。

图1　4种扁蜷螺贝壳形态Fig. 1 Shells of Four Species of Planorbidae

2.2　齿舌

藁杆双脐螺齿舌列数为43列。具中央齿1列, 顶端由 2个宽锥形大齿构成; 中央齿左右各具侧齿 8列, 具 3个宽钝三角形大齿; 缘齿 13列, 顶端较宽,由4~5个大齿以及2~4个小齿构成, 小齿细长。

本研究所用4种扁蜷螺各个齿舌特征如表1, 图2所示。4种扁蜷螺侧齿与缘齿列数; 中央齿形态;侧齿及缘齿齿尖数量与形态均有明显差异: 大脐圆扁螺齿舌列数为 53列, 中央齿为 2个尖锥形大齿,基部3个小齿尖, 侧齿由4个顶端呈弱弧形的齿尖构成, 基部1~4个小齿, 缘齿有4个大齿尖, 4~6个小齿。小旋螺的齿舌列数为29列, 2个指状中央齿, 基部3个小齿; 3个指状侧齿, 侧齿中间齿尖较长较宽,基部3个小齿; 缘齿由1个指状齿尖, 6~12个长方形小齿构成。凸旋螺的齿舌列数为 37列, 中央齿由 2个锥形齿尖构成, 齿尖略向内靠拢; 侧齿为3个齿尖,中间齿尖较两边齿尖长, 具1个小齿, 缘齿为3个大 齿尖, 7~9个指状小齿。

表1　4种扁蜷螺贝壳形态学及解剖学特征Tab.1 Shells and Anatomical Characteristics of Four Species of Planorbidae

图2　4种扁蜷螺齿舌电镜扫描Fig. 2 Radulae of Four Species of Planorbidae

2.3　生殖系统

扁蜷螺科种类雌雄同体。

图3　藁杆双脐螺生殖系统Fig. 3 Reproductive System of Biomphalaria straminea

藁杆双脐螺阴茎复合体位于阴道和子宫上方。阴茎外鞘隐藏于动物头部的肌肉组织中, 末端与阴茎鞘相连, 出现在阴道附近。阴茎鞘与输精管折叠盘绕在前列腺上方, 位于卵袋腺附近。阴茎外鞘呈圆柱形, 前端较粗, 逐渐变窄, 左右各附一收缩肌, 长度约1.32~2.73 mm, 前端宽度约0.40~0.91 mm, 近阴茎鞘端宽度约 0.18~0.37 mm。阴茎鞘宽度约为阴茎外鞘三分之一, 长于阴茎外鞘, 长度约 2.36~3.53 mm, 近阴茎外鞘端宽度0.16~0.23 mm; 近输精管端宽度为0.14~0.21 mm。输精管为弯曲一细管, 与子宫和输卵管相接壤, 在受精腔末端与输卵管形成两性腺, 较阴茎鞘窄, 宽度约0.08~0.16 mm。前列腺位于受精腔上方, 由10~14个盲管构成。受精腔与输精管、输卵管、两性腺、蛋白腺管相连。两性腺短而粗, 在精卵巢前端膨大形成贮精囊。精卵巢由18~25对盲管构成, 具有暂时储存精子的作用, 在繁殖季节, 被成熟卵子以及精子填充。

阴道短而宽, 外通生殖孔, 内与储精囊以及子宫相连。储精囊为一黄褐色球形, 具有一窄导管,在交配期间接收精子(以精子形式)并暂时储存。卵袋腺为一长椭圆形, 分泌一种凝胶质物质形成卵袋; 输卵管位于卵袋腺背部, 随着向后逐渐变窄。蛋白腺位于胃的上方, 为一淡黄色不规则腺体, 通过蛋白腺管与受精腔相连, 分泌蛋白颗粒, 供受精卵发育。

研究所用4种扁蜷螺阴茎复合体特征如图4, 表1所示。大脐圆扁螺阴茎外鞘呈梨状, 前端较窄。阴茎外鞘处有一收缩肌, 收缩肌前后分别有一组附属管, 且位于收缩肌前部的附属管明显较长。阴茎鞘呈圆柱形, 窄于阴茎外鞘。阴茎鞘末端有一对圆柱体状长鞭毛, 长度约为阴茎外鞘的 2~2.5 倍。具 20~25个前列腺盲管, 精卵巢具47~48对盲管; 小旋螺阴茎外鞘呈长圆柱体状, 末端近球形; 阴茎鞘呈棒状, 近阴茎外鞘端稍粗, 近输精管端细。阴茎鞘长于阴茎外鞘, 宽度两者相差无几。阴茎外鞘后端具1条收缩肌,阴茎鞘后端无收缩肌, 内有一交接刺(stylet)。前列腺盲管15~26个, 精卵巢具11~15对盲管; 凸旋螺阴茎外鞘呈圆柱体状, 末端转为球形凸起; 阴茎鞘呈棒状。阴茎外鞘长度略短于阴茎鞘, 阴茎外鞘宽于阴茎鞘。阴茎外鞘后端具 1 条收缩肌, 阴茎鞘后端无收缩肌, 内有一交接刺。前列腺盲管15~19个, 精卵巢具16~19对盲管。

图4　4种扁蜷螺阴茎复合体Fig. 4 Penial complex of Four Species of Planorbidae

表2　4种扁蜷螺贝壳形态及阴茎复合体参数比较Tab. 2 Parameters Comparison of shell and penis complex of Four Species of Planorbidae [Mean±SD (mm)]

H/D方差分析: F=64.171, P<0.01; 阴茎鞘长度/阴茎外鞘长度方差分析: F= 45.536, P<0.001。

方差分析比较种群间螺壳的高度(H)和直径(D)的平均比值(H/D), 当 P<0.05视为差异显著: F=64.171, P<0.01, 即四组不同的扁蜷螺壳高/壳直径比具有显著差异。同样, 方差分析比较阴茎鞘长度/阴茎外鞘长度平均比值: F= 45.536, P<0.001, 差异显著。

3　讨论

传统上, 螺的分类与物种鉴定多依靠螺壳外部特征[24], 然而螺壳表型具有高度可塑性, 易受环境变化的影响, 单纯依靠螺壳特征的物种分类与鉴定容易产生错误, 使物种鉴定结果混乱[15-17]。本研究中,4种扁蜷螺壳形状、颜色等特征较为相似, 从属级阶元看, 可初步判定该4种扁蜷螺隶属不同属。从物种水平看, 小旋螺与凸旋螺外形较为相似, 仅依靠贝壳特征较难区分。但本研究中 4种扁蜷螺壳高和直径的比值差异显著, 提示壳高和直径的比值对扁蜷螺种间鉴定有一定的参考价值。

齿舌对腹足类分类有重要意义[26-29]。从以往文献资料看, 不同种螺类齿舌在侧齿和缘齿的数量及齿列数, 及各齿尖的形态上差异较大, 但关于扁蜷螺科物种的属、种间齿舌差异资料不多, Baker报道了 Gyraulus albus齿舌公式为 18-1-18、Gyraulus convexiusculus为 20-1-20、Gyraulus latestomus为 20-1-20、尖口圆扁螺齿舌公式为33-1-33等[18], 均具中央齿1列, 侧齿及缘齿多列; 中央齿均为双齿型; 中央齿的齿尖形态, 侧齿及缘齿齿尖数量及形态不一。在本研究中, 4种扁蜷螺的齿舌列数、形态; 侧齿及缘齿齿尖数量均不一致。特别是入侵种藁杆双脐螺的齿舌与其他三种扁蜷螺相比, 差异明显。可见, 扁蜷螺齿舌列数可能一致, 但侧齿及缘齿齿尖数量及各齿尖的形态有区别, 这可为种间鉴定提供分类依据。

Hubendick[18]和 Baker[19]曾对扁蜷螺科种类的生殖系统作过详细解剖, 尤其将阴茎复合体的构造作为分类的重要依据。扁蜷螺科物种雌雄同体, 但是一些学者认为雌性生殖器官在不同的发育期均会有所变化, 特征不稳定, 不适合物种鉴定和系统分类。本次研究中发现类似情况, 不同种的扁蜷螺雌性生殖器官较为相似, 而雄性生殖器官尤其是阴茎复合体特征差异明显。藁杆双脐螺、大脐圆扁螺以及旋螺属物种阴茎复合体差异明显(图4、表1和表2), 4种扁蜷螺阴茎鞘长度/ 阴茎外鞘长度的方差分析(F=45.536, P< 0.001)差异显著。中国过去对藁杆双脐螺形态解剖学研究较少, 本研究所用样本阴茎复合体构造与 Pointier报道的藁杆双脐螺生殖系统解剖结果一致[30]。中国分布的扁蜷螺科圆扁螺属的物种其阴茎复合体主要差异在于其是否具有附属管以及鞭毛。大脐圆扁螺具一组附属管, 一对长鞭毛。尖口圆扁螺仅一条附属管, 一对长鞭毛[25]; 扁平圆扁螺无附属管, 具一对短鞭毛[18-25]。旋螺属物种阴茎复合体形态较为相似, 阴茎鞘与阴茎外鞘长宽比例有细微差距。而凸旋螺与小旋螺外形以及阴茎复合体构造均较为相似, 其主要解剖学特征的区别在于小旋螺肠未在胃后形成弯曲, 而凸旋螺的肠则在胃后形成一个大弯曲[7]。

旋螺属物种个体较小, 形态近似, 较难区分, 往往需要同时观察比较多个特征, 才能较准确的对其进行鉴定。研究所用4种扁蜷螺样本中, 较易区分的为藁杆双脐螺及大脐圆扁螺, 仅依靠阴茎复合体构造便可对其准确鉴定。尽管 4种扁蜷螺外部形态较为相似, 但螺壳高(H)和直径(D)比值、齿舌列数、齿尖以及生殖系统的阴茎复合体构造等特征对扁蜷螺的准确鉴定有重要价值, 尤其是齿舌以及阴茎复合体特征。作为传播寄生虫病的中间宿主螺, 其传播与扩散均有可能导致寄生虫病的传播与流行。研究明确了 4种宿主螺的形态学和解剖学特征, 为相关监测以及防控部门准确鉴定物种提供依据。

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