齊口裂腹魚耳石早期生長發(fā)育與日輪特征研究

劉小帥 何 智蔡躍平 胡佳祥 熊 森 嚴(yán)太明

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院， 雅安 625014）

齊口裂腹魚耳石早期生長發(fā)育與日輪特征研究

劉小帥 何 智*蔡躍平 胡佳祥 熊 森 嚴(yán)太明

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院， 雅安 625014）

文章研究了在實(shí)驗(yàn)室條件下齊口裂腹魚仔稚魚耳石早期形態(tài)發(fā)育與生長特點(diǎn)、第一輪紋出現(xiàn)時(shí)間和輪紋沉積規(guī)律。結(jié)果表明: 在13.5—17.2℃孵化條件下， 微耳石和矢耳石在出膜前形成， 而星耳石于出膜后第12天出現(xiàn)。在仔稚魚生長過程中， 微耳石由近圓形發(fā)育成貽貝形， 矢耳石經(jīng)歷近圓形、鍥形后發(fā)育為箭矢狀，星耳石形狀由近圓形發(fā)育為星芒狀。微耳石的前區(qū)、背區(qū)和腹區(qū)及矢耳石的背區(qū)和腹區(qū)生長呈冪函數(shù)關(guān)系，而微耳石的后區(qū)、矢耳石前區(qū)和后區(qū)生長以及兩對(duì)耳石的前后區(qū)半徑之和與全長均呈線性相關(guān)。在（18.5±0.5）℃和（15.6±1.1）℃條件下， 50%矢耳石樣本第一輪紋均在出膜后第 2 天形成（分別為出膜后18h和19h）， 以后每天形成一輪。微耳石和矢耳石輪紋數(shù)均與日齡呈線性相關(guān)， 方程斜率均與1差異不顯著（P＞0.05），表明兩對(duì)耳石的輪紋沉積均為日周期性。這些結(jié)果為研究齊口裂腹魚野生種群繁殖期和早期生活史特征等生態(tài)學(xué)問題提供了重要依據(jù)。

耳石； 形態(tài)發(fā)育； 日輪； 生長； 齊口裂腹魚

魚類耳石記錄了個(gè)體成長的大量信息［1—4］， 廣泛應(yīng)用于年齡與種屬鑒定、種群特征、生長研究［4，5］。盡管大多數(shù)淡水硬骨魚類耳石早期形態(tài)變化具有很大的相似性， 輪紋沉積具有日周期性特點(diǎn)，但受遺傳因素和環(huán)境因子的共同作用， 耳石的形態(tài)發(fā)育特征和輪紋沉積規(guī)律也表現(xiàn)出一定的物種特異性［1，6—9］。因此， 將耳石日輪技術(shù)應(yīng)用于早期生活史特點(diǎn)、產(chǎn)卵期或產(chǎn)卵場位置推算等研究［10—12］之前， 還需要通過養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)對(duì)其耳石微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行有效評(píng)估。

齊口裂腹魚（Schizothorax prenanti）是裂腹魚亞科的一種重要經(jīng)濟(jì)魚類， 分布在水溫較低、水流湍急的長江上游、金沙江、大渡河及岷江等水域［13］。由于水利水電工程建設(shè)導(dǎo)致大量適宜生境喪失［14］， 加之過度捕撈和環(huán)境污染影響， 野生資源明顯衰退［15］。目前， 人工增殖放流是補(bǔ)充和恢復(fù)資源群體的有效手段。借助耳石標(biāo)記形成的獨(dú)特的輪紋特征， 可較好地實(shí)現(xiàn)規(guī)模化群體標(biāo)記和放流種群的有效監(jiān)測。本文擬通過室內(nèi)養(yǎng)殖的齊口裂腹魚仔稚魚研究其耳石形態(tài)變化、生長和輪紋沉積規(guī)律， 為研究其野外群體的生活史特點(diǎn)和標(biāo)記放流等提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 耳石形態(tài)發(fā)育及生長研究

2013年4月， 將在蘆山寶劍漁業(yè)有限公司養(yǎng)殖場人工授精的齊口裂腹魚受精卵帶回四川農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室常溫（13.5—17.2℃）靜水孵化， 充氧泵增氧。選擇1h內(nèi)出膜的仔魚置于白色塑料盆（36.0 cm× 28.0 cm×12.0 cm）內(nèi)， 每日9:00時(shí)和21:00時(shí)分別置于20℃和12℃生化培養(yǎng)箱中培育， 進(jìn)行常規(guī)飼養(yǎng)管理。

出膜后前12天（days post hatching， dph）每日隨機(jī)取樣10—15尾， 15—39 dph間隔2d—3d取樣1次，45—88 dph間隔4—6d取樣1次， 每次10尾。實(shí)驗(yàn)魚用鹽酸利多卡因（濃度為30 ml/L）麻醉后， 用游標(biāo)卡尺測量魚體全長（Total length， TL）（精確度0.02 mm）。仔稚魚斷頭后， 在光學(xué)顯微鏡下挑取3對(duì)耳石， 無水乙醇清洗后用中性樹膠固定于載玻片上， 備用。

用Olympus CKX41照相系統(tǒng)對(duì)耳石樣本拍照觀察耳石形態(tài)發(fā)育過程， 同時(shí)選取255 dph幼魚耳石樣本為對(duì)照， 以確定耳石形態(tài)發(fā)育穩(wěn)定期。參考嚴(yán)太明等［16］測量微耳石和矢耳石各區(qū)半徑。參照Song等［17］于光學(xué)顯微鏡下統(tǒng)計(jì)微耳石和矢耳石輪紋數(shù)， 以及微耳石和矢耳石的中心核和原基類型及比例。因星耳石的輪紋不清晰， 本實(shí)驗(yàn)只對(duì)其形態(tài)特征變化過程進(jìn)行描述。

1.2 耳石輪間距研究

2014年4月， 將在雅安市大渡河黑馬魚類增殖放流站內(nèi)人工授精的齊口裂腹魚受精卵帶回實(shí)驗(yàn)室， 參照2013年的研究方法（見1.1）， 改變培育溫度（18℃和12℃）， 在研究耳石中心核類型及比例、輪紋數(shù)與日齡的關(guān)系以及耳石生長的基礎(chǔ)上， 增加測量微耳石和矢耳石輪間距（測量起點(diǎn)為耳石原基中心位置）， 測量方法參照Song等［17］。

1.3 第一日輪沉積規(guī)律研究

材料來源同1.2。1h內(nèi)出膜的初孵仔魚分別置于18℃和15℃的生化培養(yǎng)箱恒溫孵化培育， 每隔1h隨機(jī)取樣30尾， 連續(xù)取樣25h， 用于統(tǒng)計(jì)第一輪紋出現(xiàn)時(shí)間。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果

2.1 耳石形態(tài)發(fā)育

水溫在13.5—17.2℃下， 2013年齊口裂腹魚受精卵在受精后126h聽囊出現(xiàn)， 呈橢圓形。受精后136h， 聽囊中出現(xiàn)分散的細(xì)小顆粒， 即微耳石和矢耳石耳石前體。受精后146h， 細(xì)小顆粒聚集形成2—5個(gè)結(jié)晶， 隨后（受精后166h）結(jié)晶融合發(fā)育為近圓形。受精卵歷時(shí)173h出膜， 初孵仔魚全長［（12.10±0.68） mm］， 此時(shí)微耳石和矢耳石仍為近圓形。

耳石形態(tài)發(fā)育結(jié)果表明， 微耳石和矢耳石在出膜之前均已出現(xiàn)， 星耳石在出膜后12d開始出現(xiàn)，3對(duì)耳石形態(tài)隨仔稚魚發(fā)育逐漸變化（圖 1）。微耳石在仔魚開口攝食時(shí)［12 dph， TL=（15.14±0.75） mm］，形態(tài)變化不大， 仍為近圓形。到臀鰭形成時(shí)［25 dph， TL=（19.70±1.97） mm）］， 微耳石由近圓形發(fā)育為貽貝形。當(dāng)微耳石發(fā)育成后區(qū)突出明顯的腎形時(shí)［70 dph， TL=（32.78±1.48） mm］， 稚魚尾柄部側(cè)線處開始出現(xiàn)鱗片。而當(dāng)峽部鱗片出現(xiàn)時(shí)［88 dph，TL=（39.27±1.95） mm］， 微耳石形態(tài)變化不明顯。

矢耳石在仔魚開口攝食時(shí)發(fā)育為鍥形， 在臀鰭形成時(shí)， 發(fā)育為明顯的箭矢狀。在稚魚尾柄部側(cè)線處開始出現(xiàn)鱗片時(shí)， 矢耳石背區(qū)隆起。之后在峽部鱗片出現(xiàn)時(shí)， 除背部出現(xiàn)明顯的凹陷外， 形態(tài)變化不明顯。星耳石在發(fā)育過程中， 缺刻凹入數(shù)量有所增加， 但形態(tài)變化不明顯。

到實(shí)驗(yàn)結(jié)束， 88 dph稚魚微耳石形態(tài)與255日齡幼魚接近， 但矢耳石形態(tài)與其差異較大， 主要表現(xiàn)在背區(qū)隆起不明顯， 腹區(qū)翼葉未出現(xiàn)， 星耳石的差異主要表現(xiàn)在星芒狀不明顯。

2.2 耳石微結(jié)構(gòu)

微耳石和矢耳石中心核及原基 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， 微耳石（2013年， n=280； 2014年， n=517）和矢耳石（2013年， n=293； 2014年， n=485）中心核（N）及原基（P）類型基本一致， 主要為1N1P、1N2P、1N3P和2N2P（圖 2）。其中， 微耳石1N1P和矢耳石1N2P類型所占比例最高。

耳石第一輪紋出現(xiàn) 耳石第一輪紋完成率（Completion rate， CR）與出膜時(shí)間（Hours post hatching， H）的關(guān)系如圖 3所示。出膜時(shí)間為20:00—21:00的仔魚在水溫（15.6±1.1）℃條件下， 完成第一輪沉積需19.0h （理論值為18.49h， n=1050）， 此后每天形成一輪。而出膜時(shí)間為08:00—09:30的仔魚在水溫（18.5±0.5）℃條件下， 第一輪紋形成需要18.0h （理論值為17.75h， n=1020）， 以后每天形成一輪。經(jīng)過計(jì)算， 50%耳石樣本出現(xiàn)第一輪所需有效積溫為1286.18 ℃ h。

耳石輪紋數(shù)與日齡 2013—2014年微耳石（n=280， n=517）和矢耳石（n=293， n=485）的輪紋數(shù)（微耳石， IL； 矢耳石， IS）與日齡差異不顯著（P=0.124，P=0.053）。耳石輪紋數(shù)（IL， IS）與出膜天數(shù)（D）均呈線性相關(guān)（圖 4）， 方程斜率與1差異均不顯著（P＞0.05）， 表明兩對(duì)耳石的輪紋沉積均呈日周期性，生長輪為日輪。

輪間距 對(duì)40 dph仔魚微耳石（n=35）和矢耳石（n=51）樣本統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)， 矢耳石的第一輪間距［（21.25±3.98） μm］大于微耳石［（18.90±2.04） μm］， 但此后二者在第一個(gè)峰值處均出現(xiàn)同樣的變化趨勢［（5.70±0.80） μm， （4.63±0.72） μm］。此后， 微耳石輪紋間距呈持續(xù)縮小趨勢， 而矢耳石間距呈現(xiàn)波動(dòng)變化， 后期則趨于穩(wěn)定。

圖 1 齊口裂腹魚耳石形態(tài)發(fā)育Fig. 1 Otoliths development in Schizothorax prenanti

2.3 耳石生長特征

耳石生長 2013年（n=280）和2014年（n=517）齊口裂腹魚微耳石樣本前、后、背、腹的生長差異顯著（P=0.000）， 但各區(qū)域的生長趨勢均一致， 前區(qū)、背區(qū)和腹區(qū)的生長為對(duì)數(shù)關(guān)系（圖 6A、C和D）， 后區(qū)的生長呈現(xiàn)線性相關(guān)（圖 6B）。

矢耳石（2013年， n=293； 2014， n=485）的生長表現(xiàn)與微耳石相似（P=0.000）。但與微耳石不同， 矢耳石前、后區(qū)生長呈線性相關(guān)（圖 7A、B）， 背、腹區(qū)生長呈對(duì)數(shù)相關(guān)（圖 7C、D）。

耳石長度與魚體全長 2013年齊口裂腹魚仔稚魚微耳石（OLL）（圖 8A）和矢耳石（OLS）（圖8B）長度（前區(qū)和后區(qū)半徑之和）與仔稚魚全長（TL）呈線性相關(guān)， 方程分別為: OLL=0.01178TL-0.1109 （R2=0.9033， n=280， P＜0.001）， OLS= 0.02095TL-0.2272 （R2=0.9120， n=293， P＜0.001）。

圖 2 齊口裂腹魚微耳石（A）和矢耳石（B）樣本中不同中心核和原基類型比例Fig. 2 The proportions of otoliths with different numbers of nucleus and primordium in lapilli （A） and sagittae （B） of Schizothrax prenanti

圖 3 不同溫度下齊口裂腹魚仔魚耳石第一輪紋完成率Fig. 3 Completion rates of the first increment in lapilli and sagittae of Schizothrax prenanti larvae at different temperatures

3 討論

本研究表明， 齊口裂腹魚仔稚魚微耳石形態(tài)變化不大， 由近圓形發(fā)育成貽貝形， 但矢耳石變化最為劇烈， 由近圓形發(fā)育成箭矢狀。耳石形態(tài)的變化過程總體上與已報(bào)道的淡水魚類很相似， 如叉尾斗魚（Macropodus opercularis）［18］、唐魚（Tanichthys albonubes）［19］、鰱（Hypophthalmichthys molitrix）［20］、草魚（Ctenopharynodon idellus）［20］、鳙（Aristichthys nobilis）［20］、胭脂魚（Myxocyprinus asiaticus）［17］和骨唇黃河魚（Chuanchia labiosa）［16］等。受遺傳和環(huán)境因素影響， 不同魚類耳石的形態(tài)發(fā)育特征也表現(xiàn)出一定的物種特異性。在本實(shí)驗(yàn)中， 齊口裂腹魚微耳石經(jīng)歷的貽貝形和腎形發(fā)育時(shí)期， 與叉尾斗魚的近橢圓形和菱形［18］， 胭脂魚的卵圓形、橢圓形和貽貝形［17］以及同屬于裂腹魚亞科的骨唇黃河魚的橢圓形和扇形［16］等表現(xiàn)出一定的差異。此外， 齊口裂腹魚矢耳石形態(tài)變化的典型特征與其他魚類存在較大差別， 如胭脂魚的中間發(fā)育過程包括紡錘形、后端梨形、前端鈍圓等幾個(gè)階段［17］， 唐魚發(fā)育經(jīng)歷了前端較尖、后端圓鈍、中間呈卡腰狀的發(fā)育階段［19］， 骨唇黃河魚經(jīng)歷了橢圓形、菱形以及長箭矢形［16］。這些結(jié)果表明， 在早期耳石形態(tài)發(fā)育過程中，耳石形態(tài)已表現(xiàn)出明顯的物種特異性， 將有助于仔稚魚的分類鑒定等。

圖 4 齊口裂腹魚微耳石（A）和矢耳石（B）輪紋數(shù)與日齡的關(guān)系Fig. 4 The relationship between daily age and the number of increment of lapilli （A） and sagittae （B） in Schizothorax prenanti

圖 5 齊口裂腹魚微耳石（A）和矢耳石（B）上前40個(gè)生長輪紋寬度變化Fig. 5 Trajectory of the width of the first 40 daily increments in lapilli （A） and sagittae （B） of Schizothrax prenanti

研究表明， 小眼綠鰭魚（Chelidonichthys spinosus）體長達(dá)到161—216 mm時(shí)， 形態(tài)才相對(duì)穩(wěn)定， 可見耳石形態(tài)與個(gè)體大小關(guān)系密切［21］。在本研究中，88日齡稚魚［TL=（39.27±1.95） mm］微耳石形態(tài)與255日齡幼魚［TL=（76.67±1.47） mm］差異不大， 但是矢耳石因翼葉未出現(xiàn)和前區(qū)的突出不明顯而表現(xiàn)出了較大的差異。這提示我們， 在應(yīng)用早期耳石形態(tài)進(jìn)行齊口裂腹魚形態(tài)判別時(shí)， 將微耳石作為研究材料， 全長達(dá)到近40 mm個(gè)體可基本滿足實(shí)驗(yàn)要求，若選擇矢耳石則需要選擇更大個(gè)體。

圖 6 齊口裂腹魚微耳石半徑與日齡的關(guān)系Fig. 6 The relationship between daily age and otoliths radius of lapilli in Schizothorax prenanti

圖 7 齊口裂腹魚矢耳石半徑與日齡的關(guān)系Fig. 7 The relationship between daily age and otoliths radius of sagittae in Schizothorax prenanti

在本研究中齊口裂腹魚仔魚在（15.6±1.1）℃水溫條件下， 矢耳石第一輪紋出現(xiàn)需19.0h， 在水溫（18.5±0.5）℃條件下， 則需要18.0h， 這與胭脂魚［17］、唐魚［19］等魚類在出膜后第2天內(nèi)形成第一輪的觀察結(jié)果一致， 但與藍(lán)羅非魚（Oreochromis aureus）［22］和白鮭屬（Coregonidae spp.）魚類［23］孵化前形成， 黑鯛（Acanthopagrus schlegeli）［24］和狹鱈（Theragra chal-cogramma）［25］孵化時(shí)形成， 南方鲇（Silurus meridionalis）［26］和仔鰻（Anguilla japonica elvers）［27］于孵化后24h內(nèi)出現(xiàn)， 梭魚（Chelon haematocheilus）第3天出現(xiàn)的結(jié)果［28］不同。由此可以看出， 第一輪紋的形成時(shí)間存在物種差異， 這可能和環(huán)境條件與個(gè)體發(fā)育等因素相關(guān)。如裘氏鱷頭冰魚（Champsocephalus gunnari）和大西洋鯡（Clupea harengus）耳石第一日輪形成受攝食等因素的影響［29，30］， 遮目魚（Chanos chanos）［31］與內(nèi)源性營養(yǎng)轉(zhuǎn)換有關(guān)， 竹莢魚（Trachurus japonicus）與開口攝食有關(guān)［32］。此外， 本研究對(duì)齊口裂腹魚的微耳石和矢耳石輪紋數(shù)進(jìn)行逐日取樣觀察發(fā)現(xiàn)， 耳石生長輪均為日輪， 故其日齡（N）可用日輪數(shù)D+1表示， 這與大部分魚類［26，27，33］的報(bào)道一致， 研究結(jié)果可直接應(yīng)用于繁殖期推算和早期生長等方面的研究。

圖 8 齊口裂腹魚微耳石（A）和矢耳石（B）長度與全長的關(guān)系Fig. 8 The relationship between otoliths radius of lapilli （A） or sagittae （B） and the total length of Schizothorax prenanti

研究結(jié)果表明， 在養(yǎng)殖條件下的齊口裂腹魚微耳石和矢耳石輪間距第2輪到第5輪為增寬的趨勢，第5個(gè)輪紋處達(dá)到最大值， 此后微耳石呈逐漸變窄的趨勢， 矢耳石波動(dòng)變化， 二者在后期逐漸穩(wěn)定。第2—5輪紋間距的增寬與仔魚卵黃的快速吸收、全長和體重等生長變化顯著關(guān)系密切（本實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果）。此后， 耳石輪間距的變化可能是其生長發(fā)育過程、環(huán)境因子如水溫、餌料可獲得性等綜合影響的結(jié)果。長江口鳳鱭（Coilia mystus）幼魚矢耳石前20條輪紋間距有逐漸變窄的趨勢， 20輪到第50個(gè)輪紋寬度顯著升高， 之后生長較為平穩(wěn)， 推測這種變化可能是個(gè)體發(fā)育和環(huán)境因子共同作用的結(jié)果［34］。香魚（Plecoglossus altivelis）矢耳石輪紋間距經(jīng)歷了變窄、穩(wěn)定到后期變寬的趨勢， 這與其生活環(huán)境中餌料生物的豐度、自身的洄游以及繁殖活動(dòng)關(guān)系密切［35］。太湖新銀魚（Neosalanx taihuensis）在110日齡之前， 由于餌料生物較豐富， 輪紋沉積速度加快， 之后因食性轉(zhuǎn)變和食物可得性差日輪

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STUDIES ON THE ONTOGENY， GROWTH AND DAILY INCREMENT OF OTOLITHS IN LARVAE AND JUVENILES OF SCHIZOTHORAX PRENANTI

LIU Xiao-Shuai， HE Zhi， CAI Yue-Ping， HU Jia-Xiang， XIONG Sen and YAN Tai-Ming
（College of Animal Science and Technology， Sichuan Agricultural University， Ya’an 625014， China）

We performed observation and analysis on the development of the otoliths of larvae and juveniles of Schizothorax prenanti in the laboratory from 2013 to 2014. The procedures were carried out at the hatching temperature 13.5—17.2℃. Lapilli and sagittae formed before hatching， and the asteriscus first appeared on the 12th day post hatching （DPH 12）. Lapilli and sagittae had rounded shapes at hatching. As developed the shape of lapilli finally changed into reniform， whereas sagittae became wedge-shaped， the long ellipse shape， and eventually changed into long pointed posterior. The shape of the asteriscus remained mussel-like during the development. The growth of the anterior， dorsal and ventral areas of lapilli， and ventral and dorsal areas of sagittae showed an exponential pattern. The growth of the posterior area of lapilli， and the anterior and posterior areas of sagittae was linear. Furthermore， the summed length of anterior and posterior radius in sagittae and lapilli were linearly related to the total length of the larvae and juveniles. The first increment on the sagittae of larvae appeared on DPH 2 （18 hours post hatching and 19 hours post hatching） at（18.5±0.5）℃ and （15.6±1.1）℃. Then one more increment of lapilli and sagittae was formed each day. The number of increments on lapilli and sagittae was linearly related to the age， and the slopes of the equations were close to 1.0（P＞0.05）. These results demonstrated a daily formation of otoliths increments. Furthermore， our study provided more clues on the ecological characteristics of Schizothorax prenanti， including breeding seasons and the development at early stage.

Otoliths； Morphology development； Daily increment； Growth； Schizothorax prenanti

10.7541/2016.37

Q954.5

A

1000-3207（2016）02-0268-09

2015-05-24；

2015-08-13

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31402286）； 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科建設(shè)雙支計(jì)劃（03570822）資助 ［Supported by the National Natural Science Foundation of China （31402286）； Double Support Plan of Discipline Construction of Sichuan Agricultural University（03570822）］

劉小帥 （1990—）， 男， 山西省原平市人； 碩士研究生； 主要研究方向?yàn)轸~類生態(tài)學(xué)。E-mail: 414087828@qq.com *何智對(duì)本文的貢獻(xiàn)等同于第一作者

嚴(yán)太明， E-mail: yantaiming@sina.com