摘要
太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）养殖的经济可行性日益受到钻壳管栖多毛类（Polydora spp.）的威胁，其破坏壳完整性并降低市场价值。随着韩国产业从传统的附着基-延绳（cultch-on-longline）系统向单粒（无附着基）养殖转型，了解这一管理转变如何影响Polydora侵染动态至关重要。本研究整合了分子条形码（cox1、18S rRNA基因）、现场流行病学和组织学分析，以确定与传统和野生环境相比，单粒系统是否对Polydora侵染具有保护优势。Polydora haswelli被确定为四个主要养殖区域的主要病原。单粒牡蛎表现出中等侵染率（55.83–75.42%）但侵染强度（3.10–4.57%）持续较低。相比之下，附着基养殖牡蛎、野生牡蛎和扇贝显示出更高的侵染率（81.67–83.75%）和显著更高的壳损伤强度（14.90–19.46%）。然而，在单粒幼牡蛎中观察到明显的季节性脆弱性，秋季暴发期间侵染率达到100%。除流行病学外，本研究的组织学观察首次提供了P. haswelli内部器官结构和生殖组织的详细描述，揭示了与这些侵染高峰期相吻合的特定生殖周期。总体而言，结果表明Polydora在韩国贝类养殖中具有广泛但宿主和区域特异性的影响，并表明从传统附着基生产向单粒养殖的持续转型可能有助于在Polydora压力下减少壳损伤，同时强调需要早期检测和季节性针对性监测，特别是针对幼牡蛎。
研究背景、问题与研究目的
软体贝类养殖是全球沿海粮食生产和生态系统服务的重要支撑，提供优质蛋白并参与营养循环、水体过滤和碳封存。在东亚，韩国是主要的养殖贝类生产国。历史上，太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）生产严重依赖附着在贝壳等基质（cultch）上、悬挂于延绳的系统，这种高密度悬浮养殖适合去壳肉加工。然而，近年来韩国牡蛎产业日益优先发展高价值的单粒（无附着基）生产，以供应整壳和半壳市场，提高市场性并多元化出口目的地。韩国海洋水产部（MOF）已宣布国家战略，支持传统养殖向单粒生产转型，目标是到2030年将单粒牡蛎占总产量的比例从约1%提高到30%。单粒养殖通常需要无附着基处理和基于容器（如篮子、灯笼网、笼子）的悬浮养成，以及更频繁的分级和日常管理。在韩国，近期的单粒牡蛎计划特别报告了使用灯笼网和笼式悬浮饲养系统进行整壳生产。由于这些产品以活体形式销售并经过视觉分级，在养成期间保持壳完整性是首要生产目标。
然而，近几十年来，环境和生物胁迫持续制约着韩国水产养殖的可持续性。其中，钻壳多毛类（环节动物，Spionidae科）的Polydora属在全球范围内被认为是软体动物养殖的有害生物污损者，其在东亚养殖系统的影响日益被报道。这些蠕虫在壳中挖掘U形洞穴，填满泥浆和碎屑，形成“泥疱”，这不仅影响美观而且造成结构性损伤。在活体和半壳市场中，视觉标准强烈决定市场性，泥疱的存在会大幅降低商业价值。去壳过程中泥疱破裂可能进一步污染可食肉质，降低消费者接受度和产品等级。从生理学角度，Polydora侵染会给宿主带来代谢成本，导致生长缓慢、能量储备减少和条件指数降低。
在韩国，钻壳Polydora最早由Sato-Okoshi等人（2012）记录，他们利用形态特征鉴定了寄生于Crassostrea gigas、Haliotis discus、Chlamys farreri和Pinctada fucata等宿主中的P. haswelli、P. aura和P. uncinata（后者现已归为P. hoplura的同义词）。随后的分子分析证实了P. haswelli和P. hoplura在韩国养殖场的存在。迄今为止，韩国研究主要关注传统附着基-延绳系统和野生环境中的物种发生和分布，通常依赖于单一的诊断矩阵（形态学或分子分析）。因此，对于现代单粒系统中侵染率和壳损伤严重程度的定量流行病学数据存在空白。这一空白至关重要，因为这些侵染的隐蔽性常导致其被误认为是非生物性壳缺陷，从而延误针对性监测和缓解。
从管理角度看，同属物种间的隐蔽相似性以及侵染压力的时空变化强调需要整合形态学、分子学和特定地点的流行病学评估。作为解决这些空白的初步步骤，本研究整合了形态学、分子学和组学方法以及现场评估。与国家优质牡蛎生产战略保持一致，本研究通过比较单粒养殖的流行病学特征与传统附着基牡蛎、野生种群（Crassostrea gigas）以及相关替代宿主（如养殖的海湾扇贝Argopecten irradians）作为比较基线，评估向单粒水产养殖转型对壳质量和水产养殖性能的影响。此外，本研究提供了Polydora属的详细组织学特征，包括内部器官结构和性腺组织。具体目标为：（1）验证韩国水产养殖中钻壳管栖多毛类的物种组成；（2）建立单粒系统的首个流行病学基线（侵染率和强度）；（3）评估与侵染高峰期相关的生殖状态。这些数据共同为韩国牡蛎养殖向优质整壳产品转型提供了针对性监测的基线。
主要关键技术方法
本研究在韩国南部海岸四个主要牡蛎产区（统营、巨济、高兴、南海）于2025年4月至11月每月采集单粒牡蛎样本，同时采集野生牡蛎、附着基养殖牡蛎和海湾扇贝作为比较基线。侵染评估包括通过显微镜检查计算侵染率，以及使用ImageJ软件基于图像分析量化壳损伤强度（以泥疱面积占右壳总面积的百分比表示），并应用基于泥疱覆盖内壳表面比例的半定量病理学评分系统（0-4级）。物种鉴定结合了形态学观察（关键诊断特征如前叶、肉冠、触须、刚毛结构和肛节形态）和分子分析（针对线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因cox1和核18S rRNA基因区域进行PCR扩增和测序，并进行系统发育分析）。此外，对提取的蠕虫进行了组织学处理（Davidson’s固定、石蜡包埋、切片、H&E染色），以观察内部器官和性腺结构。数据分析使用GraphPad Prism进行，侵染率比较使用卡方检验和Fisher精确检验，侵染强度比较使用Kruskal-Wallis检验和Dunn多重比较检验。
研究结果
3.1. 环境数据
记录了四个养殖区域（巨济、高兴、南海、统营）2025年4月至11月期间每月水深1米处的环境参数（水温、溶解氧、盐度、叶绿素a）。所有区域水温从春季到夏季升高，秋季下降。溶解氧浓度与温度呈反季节模式。盐度在多数站点保持相对稳定。叶绿素a浓度表现出较大的空间和季节变异。
3.2. 洞穴形态
在商业化养殖的单粒C. gigas中，初期洞穴边缘呈深色，随着成熟，洞穴变得更长、颜色更深、呈拱形隧道状隆起。单粒C. gigas中泥疱形成相对不常见。在野生和附着基C. gigas中，洞穴形态与单粒牡蛎大体相似，但泥疱结构通常更广泛、不规则。相比之下，海湾扇贝（A. irradians）表现出广泛、脆弱的泥疱。洞穴内常含有泥浆碎屑、粪便，偶尔可见由一系列囊组成的卵串，表明孵化前的育幼保留。
3.3. Polydora侵染率
单粒C. gigas的月侵染率在三个主要养殖区域（巨济、高兴、南海）表现出明显的时间变异性。总体而言，侵染率在夏末至秋季最高。总体侵染率在扇贝、野生牡蛎和附着基牡蛎中最高，其次为单粒牡蛎。侵染率在六组宿主/生产系统中存在显著差异。统营的幼单粒牡蛎在7月前未受侵染，8月达到100%并维持至11月。
3.4. 侵染强度
单粒C. gigas的平均侵染强度因区域和月份而异。巨济的强度从5月到10月呈季节性增加。高兴的整体强度最低。南海的变异最显著。将月份按季节分组后，所有三个区域的侵染强度均显示出显著的季节性差异。总体侵染强度在六组宿主和生产系统中存在显著差异。扇贝、野生牡蛎和附着基牡蛎的侵染强度显著高于三个区域的单粒牡蛎。统营幼牡蛎的侵染强度从7月出现后迅速增加，8月后超过南海和巨济同期记录的最大值。病理学评分表明，养殖牡蛎的壳损伤主要较低，大多数个体持续评为0-1级，极少达到2级。相比之下，统营幼牡蛎从季节初期的0级转变为高比例的1级，偶尔2级，且这些非零评分从夏末持续到秋季。
3.5. 蠕虫形态
从四个区域采集的标本均显示出与P. haswelli原始描述一致的诊断特征。活体标本呈浅至浅棕褐色，具有明显的色素模式。前叶弱前凹，肉冠向后延伸。鳃从第7刚节开始出现。第5刚节明显特化，背侧具上翼状毛细刚毛，腹侧具镰状大棘与羽状伴随刚毛交替排列。具柄钩从第7刚节开始出现。肛节呈杯状至盘状。色素沉着、触须带纹和第5刚节装备与P. haswelli一致，确认了韩国养殖贝类中标本的身份。
3.6. 分子鉴定
所有形态学鉴定为Polydora haswelli的标本均通过分子分析确认为P. haswelli。针对cox1和18S rRNA基因区域的测序结果显示，分离株与来自日本、中国和韩国的P. haswelli参考序列具有高度相似性（98-100%）。基于cox1和18S rRNA基因序列构建的最大似然系统发育树显示，新提交的序列与P. haswelli和P. neocaeca参考序列形成明显的分支，支持其物种身份。
3.7. Polydora haswelli的组织学特征
本研究首次提供了P. haswelli的详细组织学描述。体壁由覆盖柱状上皮层的薄角质层组成，上皮层间散布腺细胞和感觉细胞。腺囊发达。消化道遵循一般环节动物结构。肌肉组织分为环肌、纵肌和斜肌。血血管在体腔中显著。排泄系统主要由肾管组成。每个体节包含一个刚毛囊。鳃由单层柱状上皮细胞组成，包围着具有发达毛细血管的鳃腔。在雌性个体中，观察到发育早期的卵巢和充满体腔的成熟卵母细胞。在雄性个体中，体腔充满密集的成熟精子簇。在所有检查的标本中，每个个体仅存在一种配子类型，确认P. haswelli是雌雄异体，而非某些其他Polydora物种的同时雌雄同体。
讨论与结论
形态学和分子证据表明，所有分离株对应于钻壳Polydora haswelli。最近的分类学重新评估强调了Polydora复合群内未解决的问题，表明许多先前鉴定为P. haswelli的钻壳种群在遗传上与来自美国东北部的Polydora neocaeca同种，提示钻壳P. haswelli可能属于一个更广泛的隐蔽种复合群。为与先前韩国工作保持一致并避免与非钻壳管栖形式混淆，本研究保留了P. haswelli sensu Sato-Okoshi et al. (2012)这一名称。
研究结果揭示了不同宿主类型和生产系统间Polydora侵染模式的显著差异。野生牡蛎、附着基牡蛎和养殖扇贝表现出比单粒牡蛎显著更高的侵染率和壳损伤强度。扇贝中观察到更广泛和脆弱的泥疱，与宿主相关的壳微观结构、硬度和修复反应差异一致。养殖单粒牡蛎中相对较低的平均侵染强度表明，现代离底、容器化养殖可作为抵御严重病理的功能性屏障。区域特异性轨迹明显，但总体壳损伤保持在较低水平。韩国单粒牡蛎在分隔的灯笼网或浮笼中饲养，这些系统物理上分隔了壳，最大限度地减少了聚集养殖中典型的壳间接触。这些系统通常在上层水柱运行，使宿主远离Polydora幼虫的底层“储存库”，并最大限度地减少促进幼虫附着的富含有机质淤泥的积累。此外，单粒牡蛎养殖通常涉及整个生产周期的精细管理，包括定期清洁和曝露。这些管理实践可能通过去除促进附着的残留沉积物和生物膜来降低幼虫附着成功率。在巨济和统营，浮笼系统的使用通过周期性空气曝露提供了额外优势，诱导干燥胁迫，破坏蠕虫的呼吸鳃，而牡蛎则受其闭合的壳保护。同时，单粒站点之间的差异表明，仅养成装备不太可能解释壳损伤的所有差异，当地水文、沉积机制和养殖管理也可能有所贡献。高兴较低的损伤强度可能与宿主倍性有关，三倍体牡蛎更快的壳沉积可能使宿主能够“超越钙化”蠕虫，在发生显著损伤之前用珍珠质封闭洞穴。
侵染动态显示出清晰的季节和区域模式，侵染率在大部分养殖期超过50%，侵染强度从夏末到秋季达到高峰，表明是持续而非偶发性的暴露。流行率的快速增加与壳损伤强度的后期发展之间的滞后，与洞穴扩张、宿主修复和泥疱形成所需的时间一致。本研究的环境观测为这些季节性趋势提供了合理的机制背景。所有站点的水温从晚春到秋季保持在约15°C以上，与侵染率增加和后期壳损伤加剧的时期重叠。虽然未测试环境变量与侵染指标之间的正式统计关系，但季节一致性符合已知的管栖多毛类繁殖窗口，表明温度以及可能的食物可得性在驱动幼虫生产和补充方面发挥重要作用。此外，壳损伤在补充高峰后的延迟表达可能因Polydora可变的幼虫策略和延长的浮游期而增强，特别是在较冷条件下。统营的单粒幼牡蛎特别脆弱，表现出从无检测到侵染到100%侵染率的突然转变，且侵染强度超过同期其他站点成年单粒牡蛎。幼壳更薄，修复能力较差；因此，即使在幼虫供应量高时期的短期暴露也可能导致快速、普遍的侵染。然而，在本研究中，超过90%的受侵染幼体保持了1级病理学评分，表明侵染广泛但壳损伤有限。这确定了早期养成是一个关键风险阶段，但表明韩国当前的条件可能限制了向严重病理的发展。
本研究首次提供了P. haswelli的详细组织学描述，补充了先前主要基于外部特征的形态学描述。研究人员记录了腺囊、体壁和肠道组织、血管化、刚毛囊、鳃结构以及雄性和雌性配子，揭示了与钻壳生活方式相关的生理特化。广泛的腺组织与血管网络密切关联，可能促进粘液分泌和洞穴维护，以及壳腔内的营养交换和育幼，这些过程在其他管栖多毛类和龙介虫中也推断存在。在此观察到的配子发生模式表明P. haswelli是雌雄异体，每个个体具有单一配子类型，体腔密集充满卵黄发生的卵母细胞或成熟精子。洞穴内的育幼保留证据（隧道内的卵串）表明雌性可以将发育中的胚胎保留在成体蠕虫附近，这与某些管栖多毛类的亲代抚育和有限扩散一致。Polydora的组织学数据仍然稀缺，关于性腺组织的可比信息尤其有限。本研究观察结果与少数现有的相关多毛类组织学研究基本一致。
研究发现表明，钻壳P. haswelli对韩国贝类养殖具有宿主和区域特异性影响。虽然单粒牡蛎养殖场目前经历中等侵染率和普遍较低的壳损伤，但迅速升级的可能性，特别是在幼体群体中，需要采取积极主动的管理方法。因此，有必要建立一个正式的监测和缓解框架，该框架可改编自全球其他牡蛎养殖区域已建立的知识和成功策略。从实践角度来看，提出了几项管理建议。首先，常规监测应涵盖养殖和邻近的野生或非牡蛎宿主，这些宿主可能作为幼虫和再侵染的持续来源。其次，应推广可最大限度减少沉积物滞留、壳聚集和长期污损的养殖实践，如抬升装备、频繁清洁和优化养殖密度，即使完全防止附着不切实际，也可能降低侵染强度。除了韩国当前的养殖实践，该框架还应纳入针对性处理以杀死现有泥疱中的蠕虫。证据表明P. haswelli对温度极端敏感；短暂（如30秒）的40°C热水浸泡，整合到清洗周期中，可作为一个明确的清洁步骤。或者，采用饱和盐水处理，如“超咸泥泞”（SSSP）方法，提供了一个高效替代方案。然而，在如此密集处理物流困难的情况下，简单的“干燥处理”或“淡水-干燥处理”（淡水浸泡后干燥）2-3天已被证明在杀死蠕虫方面非常有效（>95%），通过在其受庇护的微生境中诱导干燥和渗透胁迫，且不影响牡蛎存活。此类空气曝露策略，包括使用“翻转袋”或周期性潮间带曝露，针对的是幼虫在受到宿主壳保护之前。第三，应通过调整投放计划和专门的育苗实践，优先保护早期
