塔里木裂腹魚性腺形態(tài)學(xué)與組織學(xué)的研究

魏杰,聶竹蘭,李杰,劉宇,艾則孜,魏新明

(1.塔里木大學(xué)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆阿拉爾843300;2.阿克蘇地區(qū)水利局漁政站,新疆阿克蘇843000;3.烏什縣水利局漁政站,新疆烏什縣843400)

塔里木裂腹魚性腺形態(tài)學(xué)與組織學(xué)的研究

魏杰1,聶竹蘭1,李杰1,劉宇2,艾則孜2,魏新明3

(1.塔里木大學(xué)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆阿拉爾843300;2.阿克蘇地區(qū)水利局漁政站,新疆阿克蘇843000;3.烏什縣水利局漁政站,新疆烏什縣843400)

用解剖學(xué)、組織學(xué)方法,對(duì)塔里木裂腹魚Schizothorax biddulphi性腺的形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)及產(chǎn)卵類型進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:塔里木裂腹魚性腺發(fā)育可分為6個(gè)時(shí)期,其繁殖期為4—6月份;已達(dá)性成熟年齡的個(gè)體不是每年都參與繁殖活動(dòng),但參與繁殖活動(dòng)的個(gè)體性腺發(fā)育同步,屬于一次性產(chǎn)卵類型。

塔里木裂腹魚;性腺發(fā)育;形態(tài)學(xué);組織學(xué)

塔里木裂腹魚Schizothorax biddulphi又名“塔里木弓魚”,屬鯉形目、鯉科、裂腹魚亞科、裂腹魚屬,是中國(guó)乃至世界上唯一分布在新疆的特有種[1-2]。塔里木裂腹魚分布于塔里木河水系,適應(yīng)高原地區(qū)生活,棲息在高原地區(qū)的河流中,也進(jìn)入湖泊。其肉味鮮美,深受當(dāng)?shù)厝罕娝矏邸?960年之前,塔里木裂腹魚是新疆的主要經(jīng)濟(jì)魚類之一。1970年之后,由于過度捕撈、外來種的引進(jìn)、大量開墾荒地、引水灌田、興修水利設(shè)施等外界條件的影響,以及塔里木裂腹魚生長(zhǎng)緩慢、性成熟年齡較遲等自身原因,其資源量逐年下降,目前已臨近瀕危[1]。塔里木裂腹魚于1998年被列入《中國(guó)瀕危動(dòng)物紅皮書——魚類卷》,2004年被列為新疆維吾爾自治區(qū)二級(jí)保護(hù)動(dòng)物。

為了漁業(yè)發(fā)展的需要,多年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者報(bào)道了較多魚類性腺發(fā)育的規(guī)律[3-14],但目前尚未見塔里木裂腹魚性腺發(fā)育方面的報(bào)道。為此,作者對(duì)塔里木裂腹魚的性腺發(fā)育狀況進(jìn)行了研究,旨在豐富塔里木裂腹魚的繁殖生物學(xué)內(nèi)容,為塔里木裂腹魚的人工繁殖、苗種培育、增殖放流以及資源保護(hù)提供參考資料。

1 材料與方法

于2008年7月—2009年6月在新疆托什干河亞曼蘇閘下按月捕撈塔里木裂腹魚,共采樣12次,捕獲樣本356尾,其中雌魚112尾,雄魚244尾,樣本的具體采樣時(shí)間和數(shù)量見表1。對(duì)所有新鮮樣本進(jìn)行常規(guī)生物學(xué)測(cè)定,采用脊椎骨鑒定年齡。將性腺固定于Bouin氏液中,用常規(guī)石蠟連續(xù)切片,切片厚度為5 μm,用蘇木精-伊紅(HE)染色,中性樹膠封片,在Olympus顯微鏡下觀察并拍照。性腺分期主要參照施瑔芳等[4]的方法。

2 結(jié)果

244尾塔里木裂腹魚雄魚中有75尾性成熟,其體長(zhǎng)為(148.5±17.9)mm,體質(zhì)量為(53.66± 20.66)g,最小性成熟年齡為3+齡。112尾雌魚中有80尾性成熟,其體長(zhǎng)為(176.1±36.5)mm,體質(zhì)量為(84.78±59.68)g,最小性成熟年齡為4+齡。塔里木裂腹魚性腺成對(duì),外被黑色腹膜,位于鰾的腹面兩側(cè)并緊貼體腔背面,彼此分開,末端合而為一,共同開口于泄殖孔。

2.1 卵巢發(fā)育的外部形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)

卵巢表面的被膜由兩層構(gòu)成,外層為腹膜,內(nèi)層是結(jié)締組織的白膜。白膜向卵巢內(nèi)部伸進(jìn),與生殖上皮組成板層狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)卵巢中生殖細(xì)胞的發(fā)育程度將卵巢分為6期。

第Ⅰ期卵巢:未采集到樣本。

第Ⅲ期卵巢:卵巢呈透明的灰白色、扁平帶狀,肉眼不能分辨卵粒。在第一次性周期內(nèi)由Ⅰ期卵巢發(fā)育而來的Ⅲ期卵巢致密;以后性成熟的雌魚

Ⅲ期卵巢,或是由Ⅴ期卵巢產(chǎn)卵后形成,或是由Ⅵ期卵巢自然退化而成,產(chǎn)卵后或退化進(jìn)入Ⅲ期的卵巢較松軟,卵巢內(nèi)具有少數(shù)大的卵粒,卵巢膜上具明顯血管。顯微鏡下可見卵巢中多角形或圓形的Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞占絕大多數(shù)。細(xì)胞核中的核仁數(shù)增加,靠近核膜內(nèi)側(cè)分布,較大的核仁通常位于核膜內(nèi)緣,小核仁位于核質(zhì)中,胞質(zhì)中有染色不均勻的顆粒分布。大部分卵母細(xì)胞外面有一層濾泡細(xì)胞。細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)卵黃核(圖1-a)。

表1 樣本的采集時(shí)間和數(shù)量Tab.1 The number of Schizothorax biddulphi samples and when they were collected尾

第Ⅲ期卵巢:卵巢呈淡黃色、棒狀,卵巢明顯增大并且增厚,卵巢膜上出現(xiàn)黑色素,血管密布,肉眼能分辨卵粒,但卵粒不容易被分離。顯微鏡下可見大量Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞,靠近卵膜周圍的皮質(zhì)層中出現(xiàn)大小不一、嗜酸性的液泡(圖1-b),隨后液泡從皮層向中心移動(dòng),層數(shù)也略有增加,最后充滿整個(gè)皮質(zhì)層。核仁向細(xì)胞核中心移動(dòng),數(shù)目急劇增加,分散在核內(nèi)。核周細(xì)胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)染色較深的卵黃顆粒,并逐漸向細(xì)胞質(zhì)外周擴(kuò)散;卵母細(xì)胞核大,外周出現(xiàn)輻射帶(圖1-c)。

第Ⅳ期卵巢:體積增大呈長(zhǎng)囊狀,充滿整個(gè)腹腔的一半以上。卵巢內(nèi)充滿橙黃色的卵粒,粒粒飽滿,不易同卵巢分離,此時(shí)擠壓魚體腹部,尚不能從泄殖孔流出,卵細(xì)胞由于擠壓呈不規(guī)則的多角形。切片顯示,整齊的第Ⅳ時(shí)相卵母細(xì)胞占據(jù)整個(gè)卵巢空間,僅少數(shù)第Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞穿插其中(圖1-d)。第Ⅳ時(shí)相卵母細(xì)胞體積增大,輻射帶增厚。卵黃顆粒幾乎充滿核外空間(圖1-e),只有在核周圍及靠近卵膜的邊緣有較多的細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞核及周圍細(xì)胞質(zhì)開始由中央移向動(dòng)物極,核仁向核中央移動(dòng),逐漸溶解在核漿中,細(xì)胞核由胚泡狀態(tài)過渡到成熟狀態(tài)。

第Ⅴ期卵巢:卵巢松軟。卵粒為圓形、橙黃色,透明,游離在卵巢中,粒粒分離。輕壓魚體腹部,卵粒便從生殖孔中流出。卵粒具有微黏性。5月份絕大多數(shù)成熟塔里木裂腹魚的卵巢均處于此期。低倍顯微鏡下可見大量的第Ⅴ時(shí)相卵母細(xì)胞,但其中仍有少數(shù)的第Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞和少數(shù)的第Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞(圖1-f)。第Ⅴ時(shí)相卵母細(xì)胞質(zhì)中充滿粗大的卵黃顆粒,在成熟過程中逐漸融合成塊狀。在卵質(zhì)邊緣仍有液泡。細(xì)胞核失去原形(圖1 -g),最后核膜消失。

第Ⅵ期卵巢:卵巢松弛,體積縮小,呈囊狀。7月份以后所采樣本中達(dá)性成熟的所有個(gè)體卵巢都處于該期。切片顯示,卵巢中有大量已排出卵的空濾泡和Ⅲ、Ⅲ時(shí)相的卵母細(xì)胞(圖1-h),第Ⅲ時(shí)相的卵母細(xì)胞膜和細(xì)胞核都變的不規(guī)則(圖1-i)。

2.2 精巢發(fā)育的外部形態(tài)與組織結(jié)構(gòu)

在顯微鏡下可見,精巢由間介組織、精小葉和輸出管組成,其中間介組織是精小葉之間的一種結(jié)締組織。精小葉在橫切面上呈圓形,像小管的斷面。在每個(gè)小葉的邊緣內(nèi)側(cè)分布有由生殖細(xì)胞聚集而成的精小囊。在精小囊的外面覆蓋著一層薄的濾泡細(xì)胞。在小葉中,不同精小囊的生殖細(xì)胞發(fā)育先后不一致,但是同一個(gè)精小囊的生殖細(xì)胞的發(fā)育同步,它們處在形同的發(fā)育階段。精小葉的中央是空腔,是精子排出的通路。依據(jù)精巢不同生殖細(xì)胞形態(tài)將精巢分為6期。

第Ⅰ期精巢:精巢呈細(xì)線狀,外被黑色腹膜,肉眼難辨雌、雄,見于未成熟個(gè)體。切片顯示,精巢中分散有大的精原細(xì)胞。精原細(xì)胞為圓形,體積較大,胞質(zhì)呈弱嗜堿性。細(xì)胞核比較大,為嗜堿性,位于細(xì)胞的中央(圖1-j)。

第Ⅲ期精巢:精巢呈細(xì)帶狀,白色半透明,血管不發(fā)達(dá)。繁殖期后再成熟的個(gè)體或初次進(jìn)入生殖周期的個(gè)體都處于該期。切片中仍見精巢中有大的精原細(xì)胞分布,只是數(shù)量比第Ⅰ期精巢中的精原細(xì)胞多,體積比第Ⅰ期精巢中的精原細(xì)胞大(圖1-k)。

第Ⅲ期精巢:精巢呈白色棒狀,前端鈍圓,其后逐漸變細(xì),血管較Ⅲ期時(shí)豐富,表面富有彈性。此期的生殖細(xì)胞有精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞和少量精子細(xì)胞。初級(jí)精母細(xì)胞呈圓形或橢圓形,直徑比精原細(xì)胞小,胞核染色比精原細(xì)胞

深,沒有明顯的核仁。次級(jí)精母細(xì)胞呈圓形,較小,細(xì)胞質(zhì)很少,核嗜堿性比初級(jí)精母細(xì)胞強(qiáng)。精子細(xì)胞小,無明顯的細(xì)胞質(zhì),只含有強(qiáng)嗜堿性的細(xì)胞核(圖1-l)。

第Ⅳ期精巢:精巢為乳白色,前端肥大飽滿,隨后逐漸變細(xì),表面有皺紋并有明顯的血管分布。約占整個(gè)體腔的一半。提起魚頭,輕壓腹部有少量精液流出。切片顯示,精小葉腔內(nèi)充滿大量染色很深的精子(圖1-m)。

第Ⅴ期精巢:精巢為乳白色,膨脹,充分成熟。提起魚頭輕壓腹部有大量精液流出。切片顯示,精小葉腔內(nèi)充滿大量精子,被染成紫色(圖1 -n)。

第Ⅵ期精巢:排精后精巢呈松弛的細(xì)帶狀,精巢膜寬松堅(jiān)韌。切片顯示,精巢壁增厚,精小葉邊緣的精小囊萎縮,精小葉腔中只有少量精子。

圖1 塔里木裂腹魚性腺發(fā)育的分期Fig.1 The gonadal development of Schizothorax biddulphi

2.3 塔里木裂腹魚性腺發(fā)育的分期

2.3.1 未達(dá)性成熟年齡的塔里木裂腹魚性腺發(fā)育的分期 整個(gè)采樣過程中,塔里木裂腹魚雄性最小性成熟年齡為3+齡,雌性最小性成熟年齡為4+齡, 4+齡以下的雌性個(gè)體有32尾,3+齡以下雄性個(gè)體有169尾。未達(dá)性成熟年齡的塔里木裂腹魚數(shù)量及性腺發(fā)育分期見表2。性腺的分期特征與“2.1”和“2.2”相同。

2.3.2 達(dá)性成熟年齡的塔里木裂腹魚性腺發(fā)育的分期 4+齡及其以上的雌性個(gè)體80尾,3+齡及其以上雄性個(gè)體有75尾。達(dá)到性成熟年齡個(gè)體不同月份性腺發(fā)育分期見表3。性腺的分期特征與“2.1”和“2.2”相同。

表2 未達(dá)性成熟的樣本中性腺發(fā)育的分期Tab.2 The developmental stages of gonads in immature Schizothorax biddulphi

表3 不同月份達(dá)性成熟年齡樣本中雌性卵巢和雄性精巢的發(fā)育分期Tab.3 The ovary and testis development of the mature fish samples at various months

3 討論

3.1 卵黃核和核仁

塔里木裂腹魚的卵巢中,從第Ⅲ時(shí)相晚期卵母細(xì)胞開始,在細(xì)胞核的旁邊或在細(xì)胞質(zhì)中有一個(gè)能被堿性染料染色的卵黃核,該卵黃核的存在持續(xù)到第Ⅲ時(shí)相液泡出現(xiàn)為止。研究表明,卵黃核內(nèi)含有氧化酶,是脂肪形成中心[15]。林鼎等[16]也認(rèn)為,卵黃核與脂肪卵黃-脂肪泡的出現(xiàn)關(guān)系密切。卵黃核內(nèi)有大量的線粒體和高爾基復(fù)合體,這用Alimann氏液和Da Fano氏固定切片染色都可證實(shí),這些線粒體可能是卵黃的前身物質(zhì)。塔里木裂腹魚的卵黃核與卵黃顆粒出現(xiàn)的位置一致,這與對(duì)香魚性腺發(fā)育的研究結(jié)果相同[17]。

塔里木裂腹魚的卵巢中,從第Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞開始,在核膜內(nèi)側(cè)邊緣有幾個(gè)至幾十個(gè)粗大、圓形的核仁,能被堿性染料染成深色。這些核仁物質(zhì)逐漸脫離卵母細(xì)胞的核進(jìn)入核周圍的細(xì)胞質(zhì)中。龔啟祥等[17]在研究香魚性腺發(fā)育時(shí)證明:卵母細(xì)胞的核仁排出物是核周的第二套卵黃的前身物質(zhì),或者與第二套卵黃形成有關(guān)。塔里木裂腹魚卵母細(xì)胞核仁物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的時(shí)間和位置與核周的顆粒卵黃形成的時(shí)間一致,因此推測(cè)核仁物質(zhì)與核周顆粒卵黃形成有關(guān),具體情況還需進(jìn)一步探討。

3.2 性腺發(fā)育的分期

塔里木裂腹魚精卵巢均分6個(gè)時(shí)期,在繁殖期后,卵巢中少數(shù)Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞退化被吸收后進(jìn)入Ⅲ期,開始新的發(fā)育周期。Ⅲ期卵巢維持時(shí)間為7月份至翌年2月份。而精巢發(fā)育與卵巢發(fā)育有所不同,Ⅵ期精巢在7月份恢復(fù)到Ⅲ期,11月份至翌年2月份以Ⅳ期精巢越冬,翌年3月份便有部分個(gè)體的精巢發(fā)育到Ⅴ期,4—6月份為其繁殖期。本研究結(jié)果表明,塔里木裂腹魚雄魚多、雌魚少,尤其在初次性成熟前的個(gè)體中這種現(xiàn)象尤為突出,這與水體中餌料的豐歉有關(guān)。6—10月份天山雪融化,塔里木水系開始進(jìn)入洪水期,該水系中的托什干河亦漲水;另一方面,托什干河的水溫低、流速大、含沙量大,且為砂石底質(zhì),河水中餌料生物較少,所以塔里木裂腹魚攝食困難,此期捕獲的塔里木裂腹魚基本為空腸。11月份至翌2月份不僅是塔里木水系枯水期還是其冰封期,水溫下降,魚類活動(dòng)亦減弱。3月份雖然仍為枯水期,但水溫開始上升,魚類攝食強(qiáng)度增大,其性腺迅速達(dá)Ⅲ期。4月份后卵巢急速發(fā)育進(jìn)入Ⅳ期,對(duì)于第一次產(chǎn)卵個(gè)體來說已能進(jìn)行繁殖活動(dòng)。7月份至翌年2月份,塔里木裂腹魚性腺中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能及時(shí)補(bǔ)充,導(dǎo)致卵巢一直維持在重新發(fā)育的Ⅲ期。當(dāng)魚類生活條件發(fā)生變化時(shí),特別是食物保障改變時(shí),種群中雄魚

的數(shù)量增加[18]。這也是塔里木裂腹魚雄魚精巢7月份迅速修復(fù)開始新的發(fā)育周期,11月份至翌年2月份以Ⅳ期精巢越冬的原因所在。

3.3 產(chǎn)卵類型

對(duì)塔里木裂腹魚性腺的組織學(xué)觀察和野外解剖的結(jié)果表明,部分塔里木裂腹魚卵巢處于Ⅳ期時(shí)已能順利產(chǎn)卵,產(chǎn)卵后Ⅵ期卵巢中有大量的空濾泡和Ⅲ、Ⅲ時(shí)相的卵母細(xì)胞,少數(shù)沒有產(chǎn)出的Ⅳ、Ⅴ時(shí)相卵母細(xì)胞被吸收。這說明塔里木裂腹魚一次會(huì)產(chǎn)完所有的卵。魚類生殖的產(chǎn)卵類型有3種[19]:完全同步型、分批同步型和分批非同步型。塔里木裂腹魚的產(chǎn)卵類型屬于完全同步型,這與青海湖裸鯉[14]、納木錯(cuò)裸鯉[11]、色林錯(cuò)裸鯉等均不同[10];另一部分塔里木裂腹魚雖然其性腺在4月份已達(dá)Ⅳ期,但經(jīng)催產(chǎn)始終不能產(chǎn)卵,說明已達(dá)性成熟的塔里木裂腹魚個(gè)體并不是每年都參與產(chǎn)卵。這種現(xiàn)象與青海湖裸鯉[14]和色林錯(cuò)裸鯉一致[11],但具體產(chǎn)卵間隔時(shí)間還有待進(jìn)一步研究。

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Morphological and histological observation of gonadal development of Tarim schizothoracin Schizothorax biddulphi

WEI Jie1,NIE Zhu-lan1,LI Jie1,LIU Yu2,AI Ze-zi2,WEI Xin-ming3
(1.Key Laboratory of Tarim Animal Husbandry Science&Technology,Xinjiang Production and Construction Group,Alaer 843300,China; 2.Fishery Administration,Water Bureau of Akesu area,Akesu 843000,China;3.Fishery Administration,Water Bureau of Wushi Country, Wushi 843400,China)

The morphological and histological development of gonads and reproductive pattern were observed in Tarim schizothoracin Schizothorax biddulphi.The development of the ovary and testis was divided into six stages,and the fish spawn from April to June.In a spawning season,not all mature fish spawn,and the spawners had synchronous developmental gonads.

Schizothorax biddulphi;gonadal development;morphology;histology

2095-1388(2011)03-0227-05

S965.199

A

2010-08-27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30960299);塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金資助項(xiàng)目(TDZKSS07007)

魏杰(1981-),男,碩士,講師。E-mail:weijiedky@126.com

聶竹蘭(1979-),女,碩士,講師。E-mail:niezhl2004@163.com