文/ 江苏省沿海滩涂养殖鱼类饲料工程技术中心、盐城恒兴饲料有限公司 刘兴旺、江苏省沿海滩涂养殖鱼类饲料工程技术中心、上海海洋大学 许丹
笔者介绍了河蟹蜕壳的内部生理及调控机制，分析了促进河蟹蜕壳的重要外部影响因素，以期为改善河蟹养殖管理，提高养殖经济效益带来参考价值
河蟹一生可分为蚤状幼体、大眼幼体、仔蟹、幼蟹和成蟹几个阶段。在不同发育阶段，随着河蟹不断蜕壳，其个体获得生长、发育，同时自身生理形态也发生较大变化。加强对河蟹蜕壳内部生理机制及外部影响因素的研究，对改善河蟹养殖管理，提高养殖经济效益具有非常重要的指导意义。
一、河蟹蜕壳的内部生理机制及调控
对甲壳动物来说，在蜕壳的内部生理调控方面，有两个重要的因素，一是决定蜕壳何时发生，二是控制蜕皮间期的结束。一般认为，甲壳动物的蜕壳是受一对叫做Y器官腺体所分泌蜕皮激素（ecdysone）控制。蜕皮激素是一类固醇类物质，包括β-蜕皮激素、蜕皮甾酮和20-羟基蜕皮甾酮等物质。最近的研究表明，起活性作用的蜕皮激素可能仅是20-羟基蜕皮甾酮（20-hydroxyecdysone，20E），而其他成分仅是其前体。也有研究发现Y器官还能够分泌3-脱氢蜕皮激素（3-dehydroecdysone）及25-脱氧蜕皮激素（25-deoxyecdysone），但这些蜕皮激素与20E相比活性相对较弱。不同甲壳动物Y器官分泌的蜕皮激素品种和比例，以及这些激素的功能及重要性仍然还不清楚，需要进一步研究。
在家蚕培育过程中，在五龄中期蚕上使用蜕皮激素能够促进家蚕吐丝结茧、集中上簇。因此商业化的蜕皮激素在养蚕业中得到广泛使用。有研究显示，注射蜕皮激素能够启动蟹类蜕壳前期的过程。但蜕皮激素在甲壳动物中的商业化使用仍值得进一步研究和讨论。实际上，在家蚕养殖过程中，蜕皮是受蜕皮激素和保幼激素联合控制的。在幼虫蜕皮过程中，由于有保幼激素起作用，所以仍保持幼虫形态，并促进绢丝腺内丝蛋白的合成。而五龄见熟家蚕体内保幼激素的分泌已趋停顿，体内的蜕皮激素迅速增加，这时添加外源的蜕皮激素，可以加快家蚕的成熟过程，使老熟齐一，上簇集中。但养殖甲壳动物使用蜕皮激素更多的是希望获得生长（蛋白质合成），因此必需考虑摄入（摄食或注射）蜕皮激素后与其他激素间的交互作用。
蜕皮激素主要受蜕皮抑制激素（MIH）调控。MIH由甲壳动物眼柄上的神经分泌细胞分泌，储存在窦腺中。MIH是一种78个氨基酸的神经肽，其完全的氨基酸序列已经清楚，具有游离的N-和C-端，并含有3个内部的二硫键桥。目前MIH的具体作用机制仍不十分清楚，有研究显示MIH对Y器官的作用有两个阶段，一方面是通过启动一个CaM依赖的cAMP/cGMP PDE (PDE1)来抑制蜕壳的启动，另一方面是通过一种钙依赖的磷酸酶的脱磷酸作用启动NOS系统。除MIH外，在1980年代还发现了甲壳类多血糖激素（CHH）在蜕皮调控中也具有一定的功能。CHH是与MIH结构类似的一种神经肽。Webster和Keller（1986）发现其能够抑制Y器官中的蜕皮激素合成，但是作用能力低于MIH。其是通过结合Y器官细胞膜上的荷尔蒙受体并通过调节第二信使的合成来发挥作用的。两个神经肽均通过提高cGMP来抑制Y器官类固醇合成，但是通过不同的途径。
MIH能够抑制蜕皮激素的合成，蜕皮类固醇同时对X器官也具有负反馈作用。EL Haj等发现蜕皮类固醇的受体在眼柄神经组织附近，暗示其可能对MIH的分泌起到正或负的反馈作用。有研究显示，在外源添加20E的情况下，各组织对20E的羟基化是被抑制的。在龙虾上的研究发现，注射外源的20E反而导致龙虾蜕皮延迟。此外，有人发现一种非固醇的蜕皮固醇类类似物（tebufenozide苯酰肼）在体外实验中能够抑制蟹类Y器官的蜕皮激素分泌。这些结果说明甲壳动物正常的蜕皮可能不仅仅需要蜕皮激素水平的升高，可能在某些时候还需要其分泌水平的降低。按照过去的理论，MIH应该在蜕壳前水平较低，而在蜕壳后水平高。但是实际测量却发现往往蜕壳前MIH水平比蜕皮间期还更高。这说明甲壳动物蜕壳的机制非常复杂，X器官释放MIH是间断的，而不是持续的，从而导致其在血淋巴中的平均浓度水平并不高。而Y器官简单的接触MIH就会对蜕皮产生持续的影响，因此周期性释放MIH就足以保证Y器官在蜕皮间期无活性。在蜕壳前，Y器官对MIH耐受力增强，在于磷酸二酯酶（PDEs）升高而降解了神经肽的作用。以上这些研究结果，说明甲壳动物的蜕壳，绝不仅仅是通过蜕皮激素的分泌水平上升就启动这样简单。
二、促进河蟹蜕壳的重要外部影响因素分析
研究显示，一系列因素影响Y器官的活性，如应激、极端温度、密度、光照周期、营养因素等。在养殖过程中通过较好的养殖管理，改善影响Y器官活性的外部因素，从而促进河蟹的蜕壳和生长是提高养殖收益的重要手段。从目前河蟹的养殖实践来看，蟹种质量、水质因子及营养状况是有效改善河蟹蜕壳的最重要因素。
1、蟹种
以上论述，说明分泌蜕皮激素的Y器官受内外多种因素的影响。实际上，不同甲壳动物在蜕壳间隔、生长潜力等方面存在巨大的种间差异，可能与Y器官对不同影响因素的敏感程度有关。即使在种内，Y器官对影响因子的敏感程度在不同种群或个体实际上也存在差异。对河蟹来讲，通过良种选育能够培育抗逆性良好的优良品种，通过良好的幼体培育也能够培育具有更好抗逆能力的扣蟹苗种。目前，随着我国河蟹养殖产业的不断扩大，对优质种苗的需求也在不断增加。然而，河蟹良种选育及种苗培育行业的发展还不尽人意，鱼龙混珠、以次充好的现象非常严重。有研究显示，扣蟹在春季第一和第二次蜕壳过程中爆发力不足导致的高死亡率是影响成蟹产量的最重要因素。因此，优质的种苗是河蟹能够顺利蜕壳并养殖成功的基础保证。做好种质蟹苗的供应，主要应从以下几个方面入手：一是要广泛建立河蟹良种场并进行认证，并全面制订河蟹种质及育苗标准，从亲体培育到幼体培育筛选各个环节确保河蟹苗种的质量；二是要强扣蟹培育环节的养殖管理，特别是饲料投喂的营养强化；三是要制定大眼幼体和扣蟹种苗优劣的科学评判方法和标准，方便广大养殖户选择优质种苗。
2、水质因子
环境因子（如组织缺氧、极端的盐度或温度等）导致的蜕壳抑制主要受CHH调控。在目前的养殖实践中最易对河蟹蜕壳造成影响的是水体溶氧水平及水体矿物离子浓度。
（1）溶氧：溶氧是水产养殖成功的第一要素。研究显示，水体保证充足的溶氧有利于河蟹的蜕壳及蜕壳后的体重增长幅度。与鱼虾养殖的水体系统不同，我国目前河蟹养殖绝大部分采用生态养殖技术，水体溶氧更多依赖水草的光合作用。一般来说，白天水草光合作用强，产氧大于耗氧；夜晚呼吸作用较强，耗氧大于产氧。若水草过密或遇到恶劣天气条件，容易导致底层缺氧及水草烂根，并严重影响河蟹的摄食、健康及规律性蜕壳。在较大放养密度条件下，此类问题往往特别严重。此外，水草光合作用的昼夜波动，还会显着影响水体PH水平，间接影响河蟹的代谢和矿物离子吸收。因此，确保河蟹养殖池塘水体溶氧充足稳定是确保河蟹蜕壳及生长的必要条件。要保证水体稳定的溶氧水平，就不能仅仅依靠水草供氧。这是因为水草供氧时中上层水草产氧过多造成氧气过饱和，而底层氧气含量明显不足，造成底层缺氧。因此一方面要保证水草合理的密度，适当拉通风沟，减少底层缺氧现象；另一方面要合理使用增氧设备，合理安装增氧机使上下水层氧气交换、增加水体流动性，能够起到较好的增氧作用；最后，要适当发挥水体中藻类的光合作用，在养殖前期适当肥水，保持水体中一定藻类含量，对稳定水体溶氧及PH值等均有一定的积极作用。
（2）矿物离子：河蟹蜕壳有两个重要的生理过程，一是葡糖胺的快速转运形成新的外壳组织结构，另外一个就是矿物元素的有效吸收从而强化外壳组织。刚蜕壳的软壳蟹，体重比未蜕壳前增加30%-40%，主要靠鳃吸收大量的水以及水中的矿物元素。研究显示，河蟹在水体中吸收矿物离子的效率要显着高于从饲料中吸收。确保养殖水体中丰富的钙镁离子，是促进河蟹蜕壳并快速硬化的重要技术因子。因此，在河蟹养殖管理过程中，一方面要保证水体中一定硬度水平，另外要适当增强水体缓冲能力。此外，在河蟹蜕壳前期适当泼洒磷酸钾镁有利于河蟹成功蜕壳。除钙镁等离子外，其他组成河蟹外壳的矿物离子更多通过饲料进行吸收，因此应特别重视饲料矿物元素的平衡。
3、营养因素及营养调控
饥饿也会导致CHH水平升高从而抑制河蟹蜕壳。大家都知道在食物供给受限的情况下，一方面的蜕壳间期增长，另外一方面蜕壳后甲壳动物的增长率降低。试验结果显示，营养因素对前者的影响更为显着。这也说明在河蟹养殖过程中，正常适量的养殖投喂对河蟹正常蜕壳非常重要。此外，我们还应探讨不同营养素对河蟹蜕壳的影响，对饲料配方设计及指导实际养殖生产均具有非常重要的意义。
（1）碳水化合物的生理作用：一般认为，鱼类对碳水化合物的利用能力较差。但对甲壳动物特别是杂食性甲壳动物来说，碳水化合物对其生长、激素分泌及蜕皮周期等均有显着影响，是必需给予重视的营养因素。一方面，几丁质是虾蟹壳的重要组成成分，为N-乙酰葡糖胺通过β连接聚合而成的结构同多糖。人们甲壳动物中检测到几丁质酶的活性，肠道菌群也显示出消化几丁质的能力，说明甲壳动物能够消化利用几丁质作为糖源。但总体而言，饲料补充葡糖胺与代谢产生的相比是少量的。河蟹能够高效率的将血淋巴中的葡萄糖氨基化为葡糖胺从而形成几丁质，它们合成后被保存于消化腺等组织中。另一方面，有研究显示甲壳动物更倾向于利用肝脏中储存的糖原分解后形成葡糖胺，这是甲壳动物碳水化合物营养中最值得讨论的题目之一。有研究显示，在蟹类蜕壳期间血淋巴葡萄糖的水平相对较高，这可能与几丁质和5-HT（血液中的复合胺）的合成有关。因此，在河蟹蜕壳前应适当补充饵料中碳水化合物的摄入。
（2）蛋白质的营养作用：河蟹能否长成大规格蟹，很大程度上决定于每次蜕壳后的“膨胀率”。很多证据证明，优质的饲料投喂能够显着提高河蟹蜕壳后的“膨胀率”。在所有影响因素中最主要的是配合饲料的蛋白水平。河蟹实际上是偏肉食性的杂食性动物，特别是在养殖中后期，近于成熟的河蟹更为喜食动物性饵料。因此，在养殖中后期，适当增加配合饲料蛋白水平，促进河蟹组织发育，提升第四、第五次蜕壳的“膨胀率”对成功养殖大规格河蟹非常重要。此外，高蛋白饲料能够促进河蟹性腺的发育和营养物质积累，压膏压黄，从而提升河蟹的品质。
（3）河蟹蜕壳的营养调控：研究显示，平衡的营养素组成及适当的添加剂补充，能够有效促进河蟹蜕壳并增强河蟹蜕壳的爆发力。河蟹蜕壳的营养调控，一方面应从大营养素的交互作用出发，探讨河蟹不同发育阶段大营养素的合理配比；此外还应在适宜的蛋白源和糖源选择方面进行较多研究，从而给饲料生产提供更好的原料选择。
另外一方面，还应继续加强对MIH和CHH调控Y器官的基础研究，从MIH和CHH的角度进行河蟹蜕壳的营养调控。最新的研究显示， 甲基法尼酯（Methyl farnesoate，一种幼体激素类物质）能够通过促进蜕皮激素的合成来刺激甲壳动物的蜕壳。这可能是由于其影响了MIH与Y器官间的交互作用。甲基法尼酯天然存在于甲壳动物中，但是其作为幼体激素的功能还不清楚。因此，未来应该着重研究其生理代谢的相关信号通路，对开发促进河蟹及其他甲壳动物蜕壳的营养性调控添加剂将具有很高的指导意义。
