中國本土魚類模式生物稀有鮈鯽研究應(yīng)用的歷史與現(xiàn)狀

王劍偉，曹文宣

中國科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072

中國本土魚類模式生物稀有鮈鯽研究應(yīng)用的歷史與現(xiàn)狀

王劍偉*，曹文宣#

中國科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072

稀有鮈鯽(Gobiocypris rarus)是一種中國特有的小型鯉科魚類，從1990年開始，中國科學(xué)院水生生物研究所以培育新的實(shí)驗(yàn)魚為目的，對稀有鮈鯽開展了系列的實(shí)驗(yàn)動物化研究，并推動其在各研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著我國化學(xué)品環(huán)境管理制度的建立，稀有鮈鯽已逐漸成為我國化學(xué)品測試中最重要的受試魚類。本文綜述了稀有鮈鯽分類地位、分布、形態(tài)特征、早期發(fā)育、生長、繁殖、遺傳、對環(huán)境的適應(yīng)性等方面的生物學(xué)特點(diǎn)，分析了稀有鮈鯽作為模式生物的優(yōu)點(diǎn)，介紹了稀有鮈鯽實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)展。隨著實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)化工作的深入以及基因組測序工作的開展，稀有鮈鯽將更廣泛地應(yīng)用于相關(guān)的研究和檢定，成為一種我國具有代表性的本土模式生物。

稀有鮈鯽；模式生物；生物學(xué)特點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)化

模式生物一直是遺傳學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的基石之一。魚類作為低等的脊椎動物，大多有體外受精、體外發(fā)育、胚體透明、胚胎可大量獲得等優(yōu)點(diǎn)，在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中起著重要的作用。同時，魚類既是水生生物的代表性類群，又是水生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者，其對水環(huán)境的物理、化學(xué)變化敏感，是環(huán)境監(jiān)測、水生態(tài)毒理學(xué)研究常用的試驗(yàn)材料。從1990年開始，中國科學(xué)院水生生物研究所以培育新的實(shí)驗(yàn)魚為目的，對稀有鮈鯽開展了系列的實(shí)驗(yàn)動物化研究，并推動其在各研究領(lǐng)域中的應(yīng)用?，F(xiàn)在稀有鮈鯽已較多地應(yīng)用于遺傳學(xué)[1]、魚病學(xué)[2]、生理學(xué)[3]、生物監(jiān)測[4-5]、毒性測試[6-8]等領(lǐng)域，是我國化學(xué)品管理中推薦使用的本土受試生物。隨著實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)化研究的深入以及基因組測序工作的開展，稀有鮈鯽將更多更廣地應(yīng)用于相關(guān)的研究和檢定，成為我國重要的魚類模式生物。

1 稀有鮈鯽簡介(Brief introduction to Gobiocypris rarus)

1.1 分類地位

稀有鮈鯽(Gobiocypris rarus Ye et Fu)，俗名青魚、金白娘，是1983年四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的葉妙榮和傅天佑在《動物分類學(xué)報》上發(fā)表的新屬新種，其模式標(biāo)本采于四川省漢源縣九襄區(qū)流沙河[9]。由于形態(tài)特征與鯉科(Cyprinidae)細(xì)鯽屬(Aphyocypris)較為相似，稀有鮈鯽被歸到(魚丹)(Danioninae)亞科，但以無腹棱和背鰭起點(diǎn)位置較靠前而不同于細(xì)鯽屬，為此建立了新屬——鮈鯽屬(Gobiocypris)?！端拇~類志》[10]和《中國動物志·硬骨魚綱·鯉形目(中卷)》[11]均采用該分類觀點(diǎn)。稀有鮈鯽的英文名為rare minnow[12]，此外也有用Chinese rare minnow，raregudgeon等[13-14]。

隨著分子系統(tǒng)學(xué)的蓬勃發(fā)展，眾多的分子標(biāo)記被應(yīng)用到鯉科魚類的系統(tǒng)發(fā)育研究中。何舜平等[15]采用線粒體細(xì)胞色素b基因(cytb)研究鯉科魚類系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，稀有鮈鯽與鮈亞科(Gobioninae)的魚類聚在一起。后來Yang等[16]和Liu等[17]對鮈亞科魚類的分子系統(tǒng)發(fā)育研究時發(fā)現(xiàn)，稀有鮈鯽與鮈亞科中頜須鮈屬(Gnathopogon)有較近的親緣關(guān)系，應(yīng)歸屬于鮈亞科，支持了何舜平等[15]的觀點(diǎn)。

李小娟等[18]制作了稀有鮈鯽的透明骨骼標(biāo)本，并選取47個外部及骨骼形態(tài)特征，與其他鯉科各亞科魚類的典型特征進(jìn)行比較，建立分支分析的特征矩陣。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，稀有鮈鯽以“副蝶骨背部平坦，無明顯突起，有眶蝶骨伸出的眶間隔向下直接延伸至副蝶骨；偽鰓動脈和鰓上動脈不相連接；上眶骨不發(fā)達(dá)，第五下框骨與上眶骨不連接；三叉顏面神經(jīng)孔前孔位于前耳骨和蝶耳骨交匯處；烏喙骨骨片小，不發(fā)達(dá)，烏喙骨和匙骨之間的孔大；第2、3椎體愈合”等特征與鮈亞科魚類聚類在一起，進(jìn)一步證明稀有鮈鯽應(yīng)歸屬于鮈亞科。

1.2 分布區(qū)與生境特點(diǎn)

稀有鮈鯽野生種群分布于我國四川省的成都平原及其西部邊緣地區(qū)。1983年描述新屬新種的模式標(biāo)本僅發(fā)現(xiàn)于四川省漢源縣流沙河，此后丁瑞華[10]在都江堰市柏條河采集到標(biāo)本。在稀有鮈鯽實(shí)驗(yàn)動物化研究中，中國科學(xué)院水生生物研究所先后在四川西部采集野生個體，相繼發(fā)現(xiàn)其在雙流市、彭州市、石棉縣等地的分布。2008年，在開展稀有鮈鯽種群遺傳結(jié)構(gòu)的研究中，對成都平原近西北邊緣地區(qū)進(jìn)行了較大力度的調(diào)查，新發(fā)現(xiàn)了金馬河(岷江都江堰以下干流)、邛崍水口鎮(zhèn)(南河支流紅巖河)、雅安市大興鎮(zhèn)、樂山市夾江縣和水口鎮(zhèn)等分布點(diǎn)。至此稀有鮈鯽的分布實(shí)際已涉及岷江中游、沱江上游、大渡河中下游和青衣江中下游，呈不連續(xù)的點(diǎn)狀分布。推測稀有鮈鯽在成都平原西部曾廣泛分布過，因農(nóng)田水利等人類活動導(dǎo)致了其生境片段化[19]。

在所有已知的分布點(diǎn)中，模式產(chǎn)地即漢源縣九襄鎮(zhèn)流沙河河漫灘上其種群數(shù)量最多，其次是樂山市夾江縣，而其他分布點(diǎn)的種群數(shù)量都較小。此外，稀有鮈鯽在一些岔流河漫灘上也有分布，河底質(zhì)基本是卵石覆蓋。野外采集地的常見理化參數(shù)見表1。

綜合模式種發(fā)現(xiàn)地及長期生境研究結(jié)果，稀有鮈鯽的典型生態(tài)環(huán)境是稻田、溝渠、河流及漫灘，且環(huán)境質(zhì)量相對較高(溶解氧充沛、人為干擾較少)的自然及農(nóng)耕環(huán)境。這在我國生態(tài)系統(tǒng)中有著一定程度的普遍性和共性。

2 稀有鮈鯽的生物學(xué)特點(diǎn)(Biological features of rare minnow)

2.1 基本形態(tài)特征

小型魚類，通常全長38～45 mm達(dá)到性成熟，已知最大個體全長85 mm。體紡錘形，稍側(cè)扁，胸、腹部圓，無腹棱，頭中等大。側(cè)線不完全，吻鈍，口較小、端位，無鼻須。下咽齒2行，齒式為2.4～4.2。背鰭無硬刺，鰭式為iii-7～8；胸鰭不達(dá)腹鰭，腹鰭不達(dá)臀鰭；臀鰭鰭式為iii-6～7，肛門緊靠臀鰭起點(diǎn)。尾鰭分叉，分枝鰭條17，上下葉幾乎等長。稀有鮈鯽體側(cè)具有淡黃色寬縱紋，腹部白色，尾鰭基中部有一較明顯的黑斑，在繁殖季節(jié)成魚體側(cè)金黃色縱帶鮮艷[9, 20]。在飼養(yǎng)條件下，稀有鮈鯽的體色會隨著水族箱的顏色和光照的強(qiáng)弱而變化[21]。一般成年雌魚腹部飽滿，雄魚輕壓腹部可擠出乳白色精液。雄魚胸鰭、腹鰭的相對長度較長，胸鰭末端距離腹鰭起點(diǎn)距離較近，鰓蓋、胸鰭上有細(xì)小的棘狀珠星；雌魚胸鰭、腹鰭的相對長度較短，一般體表光滑，無珠星[12]。

2.2 胚胎發(fā)育與胚后發(fā)育

稀有鮈鯽的胚胎發(fā)育過程與多數(shù)淡水硬骨魚類相似。卵受精后不久即在動物極形成胚盤并逐漸增高，卵裂局限在動物極所在半球，分裂球及囊胚的高度約占整個卵垂徑的1/3以上，以內(nèi)卷和下包的方式形成原腸胚。在(25±1) ℃條件培育下，整個發(fā)育過程耗時約75 h，分為22個發(fā)育時期[22]。稀有鮈鯽孵化時器官分化程度較高，已發(fā)育至鰾雛形期。在(25±1)℃條件培育下，1日齡(dph)仔魚鰾充氣，2 dph仔魚具備平游模式并開始攝食，進(jìn)入混合營養(yǎng)期。隨后，仔魚先后歷經(jīng)卵黃囊吸盡、背鰭分化、臀鰭分化、鰾二室形成、腹鰭芽出現(xiàn)并形成、鱗片出現(xiàn)并形成等一系列發(fā)育事件逐步完成胚后發(fā)育，整個胚后發(fā)育階段歷時約25～30 d。溫度對稀有鮈鯽的胚胎發(fā)育和胚后發(fā)育均具有重要的影響，發(fā)育速率隨著溫度的上升而上升[20, 22,-23]。

2.3 攝食與生長

稀有鮈鯽在自然界中主要以昆蟲幼蟲、浮游生物、著生藻類、水蚯蚓等為食[20]。仔魚在24.7 ℃～31.8 ℃下，孵出后2 d的仔魚即可攝食，4 d卵黃吸盡[20]，持續(xù)饑餓或延遲初次投喂時間對仔魚的生長、發(fā)育、存活有深刻的影響，持續(xù)饑餓8～10 d達(dá)不可逆點(diǎn)[25]。在初次性成熟以前，稀有鮈鯽的長度生長較快，隨著日齡的增加與發(fā)育(90 d以后)，其生長速度逐漸減小[20- 23, 25]。除了餌料的營養(yǎng)條件[20]，養(yǎng)殖環(huán)境因子[23]、投喂頻次[24]和養(yǎng)殖密度[20, 21, 24]對稀有鮈鯽的生長也具有重要的影響。稀有鮈鯽生長效率較低，代謝耗能較多，雄魚生長速度及攝食率低于雌魚，一般情況下，雌魚食物能用于代謝的比例較雄魚低，而用于生長的比例較雄魚高[26]。

2.4 繁殖生物學(xué)特征

稀有鮈鯽的原始生殖細(xì)胞起源于內(nèi)胚層，卵巢解剖學(xué)上的分化發(fā)生在孵化后的第21日齡左右，細(xì)胞學(xué)上的分化發(fā)生在35日齡(dph)左右；精巢的分化晚于卵巢，解剖學(xué)上的分化開始于50～60 dph之間，細(xì)胞學(xué)上的分化發(fā)生在60 dph左右[27]。稀有鮈鯽的卵為球形，產(chǎn)出后吸水膨脹，透明，具粘性，卵膜徑1.25～1.70 mm，比重大于水[22]。隨著胚胎發(fā)育，卵膜粘性減弱并逐漸消失[12]。稀有鮈鯽精子主要由頭部、中片和鞭毛3部分組成，頭部前端無頂體，被有質(zhì)膜[28]。頭部長(1.246±0.083) μm，寬(1.053±0.172) μm，尾長約(37.21±2.536) μm；精子密度為(4.623±0.170)×109ind.·mL-1，精子生存的最適NaCl濃度和pH值分別為0.55%和8.0[28]。

表1 稀有鮈鯽野外生境常見理化參數(shù)值Table 1 Physical and chemical characteristics of rare minnow habitat

注：D表示大渡河流域，M表示岷江流域，Q表示青衣江流域，T表示沱江流域。

Note: D stand for Dadu River Basin; M stand for Min River Basin; Q stand for Qingyi River Basin; T stand for Tuo River Basin.

自然條件下，稀有鮈鯽的繁殖季節(jié)為3～11月[12]，在人工控制條件下可實(shí)現(xiàn)周年繁殖。一般為3～6 d產(chǎn)卵一次，產(chǎn)卵間隔眾數(shù)為4 d，屬于連續(xù)產(chǎn)卵型[12, 29]。120～150 d個體每次產(chǎn)卵平均可達(dá)100粒以上，1年齡以上的個體產(chǎn)卵量平均可達(dá)300粒以上[21]。稀有鮈鯽卵的受精率和孵化率均較高，均在75%以上[21]。對于已產(chǎn)多批的魚，產(chǎn)卵間隔時間長短和批產(chǎn)卵量大小與雌魚體長沒有顯著關(guān)系，而與水溫、餌料和個體生理狀況不同有關(guān)[21]。產(chǎn)卵間隔長，多發(fā)生在水溫較低或餌料不足時；批產(chǎn)卵量小則多發(fā)生在餌料不足或連續(xù)多次大量產(chǎn)卵之后[12]。此外，研究表明，餌料種類及其營養(yǎng)成分對稀有鮈鯽親魚的繁殖性能也具有重要的影響[24, 30]。稀有鮈鯽的產(chǎn)卵量和受精率均與體重存在顯著的正相關(guān)，但與性腺重?zé)o顯著相關(guān)[12, 21]。稀有鮈鯽對產(chǎn)卵條件要求很低，可在14.0 ℃～29.6 ℃下產(chǎn)卵繁殖[12]。在24 ℃～27 ℃條件下產(chǎn)卵規(guī)律性較強(qiáng)，高溫對繁殖有明顯抑制，對卵苗發(fā)育也有一定影響。綜合產(chǎn)卵和卵苗發(fā)育情況，稀有鮈鯽最適宜產(chǎn)卵溫度為25 ℃～26 ℃[23, 31]。

產(chǎn)卵活動一般在傍晚至午夜之間進(jìn)行，雌魚在雄魚的追逐、觸碰和貼靠下發(fā)情產(chǎn)卵，產(chǎn)卵多發(fā)生在18:00—24:00，產(chǎn)卵可持續(xù)2～4 h。夏季產(chǎn)卵時間較晚，而初春、秋末(及冬季)產(chǎn)卵時間較早。在陰雨天氣也偶見中午、下午產(chǎn)卵[12]。最近的研究表明，在光照黑暗顛倒的條件下，稀有鮈鯽產(chǎn)卵活動也隨之改變，因此可通過控制光照周期進(jìn)而控制產(chǎn)卵時間[31]。

2.5 遺傳學(xué)特征

稀有鮈鯽具有25對染色體，屬于典型的原始鯉科魚類染色體核型[32]。核型中No.1～No.9 為中著絲粒染色體；No.10～No.20為亞中著絲粒染色體；No.21～No.25為亞端部著絲粒染色體。核型組成為18 m + 22 sm + 10 st[32]。游翠紅等[33]利用雌核發(fā)育和人工性反轉(zhuǎn)技術(shù)對稀有鮈鯽性別決定可能的染色體類型進(jìn)行初步探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)稀有鮈鯽性別決定既不是典型的XY型也不是ZW型，而可能與斑馬魚(Danio rerio)相似，擁有復(fù)雜的染色體性別決定機(jī)制。

童金茍等[34]通過測定了稀有鮈鯽體細(xì)胞DNA含量平均為(2.660±0.007) pg，推測基因組大小約為1.3 Gb。最近，中國科學(xué)院水生生物研究所已完成了稀有鮈鯽全基因測序工作，但尚未發(fā)表。從初步結(jié)果看，稀有鮈鯽的基因組大小約為1.08 Gb，基因組雜合度為0.5472，屬于雜合度較高的基因組。有理由相信，稀有鮈鯽全基因組發(fā)表后會極大地推動稀有鮈鯽在各領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

2.6 對環(huán)境因子的適應(yīng)性和耐受性

3 稀有鮈鯽作為模式生物的優(yōu)點(diǎn)(The advantage of rare minnow used as model organism)

(1)生活史周期短

與OECD[38]推薦使用的斑馬魚、黑頭軟口鰷(Pimephales promelas)、青鳉(Oryzias latipes)等常用模式魚類相似，稀有鮈鯽性成熟較快，部分個體孵化后3個月性成熟，4個月即可產(chǎn)卵繁殖[39]。人工飼養(yǎng)條件下，一年可培育3代。這一特點(diǎn)使得魚類繁殖試驗(yàn)、兩代毒性試驗(yàn)等與傳代有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究變得快捷。

(2)連續(xù)產(chǎn)卵，繁殖性能優(yōu)越

在水溫適宜以及餌料充沛的條件下，室內(nèi)養(yǎng)殖稀有鮈鯽可周年繁殖，同一對魚每隔3～4 d產(chǎn)卵一次，產(chǎn)卵規(guī)律性很強(qiáng)，且產(chǎn)卵量較大。多年養(yǎng)殖發(fā)現(xiàn)，4～5月齡的稀有鮈鯽的產(chǎn)卵量在幾十粒到幾百粒之間，平均產(chǎn)卵量110～130 粒[21]。1齡多的稀有鮈鯽產(chǎn)卵量有所增加，平均產(chǎn)卵量可達(dá)300多粒[12, 21]。稀有鮈鯽的批產(chǎn)卵量(繁殖量)與斑馬魚、黑頭軟口鰷和唐魚等相當(dāng)，顯著大于青鳉和劍尾魚。

(3)卵具粘性，卵膜透明，卵膜徑較大

稀有鮈鯽產(chǎn)粘性卵，卵粒遇水后略為膨脹，飽滿且富有彈性[22]。隨著孵化的進(jìn)行，卵膜的粘性逐漸減弱。卵膜的粘性可使胚胎得以固定，進(jìn)而方便觀察。最新的研究表明，稀有鮈鯽卵的粘性也可以通過次氯酸鈉浸泡進(jìn)行消除，進(jìn)而方便胚胎轉(zhuǎn)移(蘇良霞，未發(fā)表)。稀有鮈鯽的卵外觀無極性，接近正圓形，卵膜徑1.25～1.70 mm之間[22]，卵膜徑的大小與水體的硬度(或離子濃度)有很大的關(guān)系[40]。稀有鮈鯽的卵膜徑與黑頭軟口鰷相當(dāng)，但顯著大于斑馬魚、青鳉、唐魚等模式魚類(表2)，這在一定程度上有利于實(shí)驗(yàn)操作者觀察。此外，稀有鮈鯽卵膜透明，相比于青鳉更容易看清胚體發(fā)育進(jìn)展和活動狀況，而稀有鮈鯽胚體體表的色素細(xì)胞顯著少于斑馬魚，相比于斑馬魚更容易看清胚胎的形態(tài)異常特征。

(4)個體較小，飼養(yǎng)方便

稀有鮈鯽不僅性成熟早，而且成魚個體大小也較小，適合在小型水族箱中進(jìn)行飼養(yǎng)，便于在室內(nèi)進(jìn)行批量養(yǎng)殖與實(shí)驗(yàn)，節(jié)省空間和經(jīng)費(fèi)。稀有鮈鯽可飼養(yǎng)在普通玻璃水族箱或其他類似容器內(nèi)，靜水、流水、循環(huán)水均適宜。根據(jù)多年的養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，20 L的水族箱適合于稀有鮈鯽產(chǎn)卵繁殖，該大小的水族箱也適合于飼養(yǎng)仔魚和幼魚。稀有鮈鯽產(chǎn)卵繁殖并不必須流水刺激，也不需水草或其他產(chǎn)卵基質(zhì)[12]。

稀有鮈鯽食性較廣，可攝食昆蟲幼蟲、浮游生物、著生藻類、水蚯蚓[41]。由于稀有鮈鯽初孵仔魚顯著大于斑馬魚、唐魚，初次攝食時并不需要投喂草履蟲、蛋黃等，而可直接用豐年蟲無節(jié)幼體作為開口餌料，其后可逐步投喂經(jīng)過消毒處理的水蚯蚓、搖蚊幼蟲等生物餌料，也可投喂人工配合飼料。最近的研究還表明，在不同溫度、投喂頻率、投喂量的情況下，稀有鮈鯽可通過調(diào)節(jié)腸道排空速率等生理變化適應(yīng)不同的投喂策略[24]。

(5)溫度耐受范圍廣

稀有鮈鯽是一種廣溫性魚類，能適應(yīng)0 ℃～36 ℃的養(yǎng)殖水溫[35]，其溫度耐受范圍大于黑頭軟口鰷、劍尾魚、唐魚等模式魚類，對低溫的耐受能力也顯著大于斑馬魚(表2)。稀有鮈鯽胚胎可在平均水溫13.0 ℃～31.6 ℃范圍內(nèi)完成正常的發(fā)育[22]，親魚則可在14 ℃～30 ℃下完成產(chǎn)卵活動[12]。此外，稀有鮈鯽胚胎對于溫度驟變的耐受性也比較強(qiáng)，可耐受23 ℃→35 ℃→23 ℃的溫度變化[36]。在實(shí)驗(yàn)過程中，可以通過低溫對胚胎發(fā)育的遲緩作用來延長稀有鮈鯽的發(fā)育時間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的控制[22]。

(6)耐低氧能力強(qiáng)

稀有鮈鯽具有較強(qiáng)耐低氧能力，對水體中CO2耐受性強(qiáng)[37]。根據(jù)陳寧生和施瑔芳[42]的研究，家魚在CO2濃度為80 mg·L-1時出現(xiàn)呼吸困難的現(xiàn)象，而稀有鮈鯽在130～150 mg·L-1時才出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，顯然稀有鮈鯽的耐受高CO2的能力較強(qiáng)[37]。通常認(rèn)為熱帶魚類屬于需氧量較低的魚類[43]，而稀有鮈鯽的窒息點(diǎn)為0.398～0.646 mg·L-1[37]，與熱帶模式魚類劍尾魚相當(dāng)，這說明稀有鮈鯽具有較強(qiáng)的耐低氧能力。

(7)硬度耐受范圍廣

盡管稀有鮈鯽是我國長江上游特有的一個地方種，其分布區(qū)零星地散布于我國西南地區(qū)的岷江流域、沱江流域、青衣江流域和大渡河流域，但其對水體總硬度、鈣鎂比例以及電導(dǎo)率的適應(yīng)范圍很廣。稀有鮈鯽可在水體總硬度小于480 mg·L-1CaCO3的水體中完成受精，胚胎則可以在水體總硬度為0～960 mg·L-1CaCO3(水體電導(dǎo)率為100～2 000 μS·cm-1)的水體中正常地孵化和生長發(fā)育；胚胎可在鈣鎂比例為1:20～8:1的水體中正常地孵化和生長發(fā)育[31]。由于我國的城鎮(zhèn)飲用水水體總硬度標(biāo)準(zhǔn)為小于450 mg· L-1CaCO3，同時各大城市的飲用水鈣鎂比例為3:2～7:1，因此我國大部分地區(qū)的自來水經(jīng)曝氣后均可作為飼養(yǎng)稀有鮈鯽的水源。

(8)分類學(xué)、生態(tài)學(xué)代表性

鯉科是現(xiàn)生魚類中最大的一個科，約有3 000余種[44]，也是我國淡水魚類中最大的一個科[45]。據(jù)統(tǒng)計，我國分布有鯉科魚類664種，是我國各大水系魚類區(qū)系的重要組成部[45]。如黑龍江流域有淡水魚類99種，其中鯉科魚類56種，占56.6%[46]；長江流域純淡水魚類378種，鯉科魚類190種，占50.26%[47]；珠江流域純淡水魚類357種，其中鯉科魚類205種[46]。稀有鮈鯽隸屬于鯉科，從形態(tài)學(xué)特征和系統(tǒng)發(fā)育位置看，屬于鯉科雅羅魚系鮈亞科[16-18]。鮈亞科是鯉科12個亞科中種類最多的亞科之一，分布于亞歐兩洲，廣布于東亞水域，是我國江河魚類的重要組成部分。在長期的演化和發(fā)展中，鮈亞科魚類在形態(tài)、生態(tài)上特化出一系列特征，適應(yīng)江河平原區(qū)水文、地理、氣候、生境。作為鯉科魚類的代表和喜流水生活魚類的代表，對稀有鮈鯽的研究有助于揭示鯉科魚類基本的生命過程和規(guī)律，同時稀有鮈鯽對污染等環(huán)境變化的響應(yīng)也代表了我國多數(shù)淡水魚類一般情況。

我國地域遼闊，南北跨越緯度50°左右，跨不同的溫度帶。生活在各水域的淡水魚類，在溫度適應(yīng)性上也有冷水性魚類、溫水性魚類、暖水性魚類等類型。稀有鮈鯽是一種溫水性魚類，同時也是溫度適應(yīng)范圍很廣的廣溫性魚類，從溫度適應(yīng)性來看，其可以作為我國大部分內(nèi)陸水域魚類的代表。

魚類是水生生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者，其中大部分魚類為溫和肉食性魚類，主要以無脊椎動物為食。從營養(yǎng)等級來看，像稀有鮈鯽這樣的溫和肉食性魚類是我國淡水魚類的主體，其中有部分魚類還兼食碎屑等，被稱為雜食性魚類，而植食性魚類、兇猛肉食性魚類的種類不多。因此，從水生生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級來看，稀有鮈鯽代表了水體中的次級消費(fèi)者，也代表了魚類種類數(shù)最多的營養(yǎng)級。

(9)具有較好的研究基礎(chǔ)

作為一種模式生物，清楚的基礎(chǔ)生物學(xué)背景與充足的研究工作基礎(chǔ)是必備的條件。自1990年開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動物化研究以來，稀有鮈鯽已有較多的基礎(chǔ)資料積累與應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2015年底，有關(guān)稀有鮈鯽的研究論文已有258篇，其中中文核心期刊149篇，SCI 107篇，主要涉及稀有鮈鯽基礎(chǔ)生物學(xué)、病理學(xué)、遺傳學(xué)、毒理學(xué)等領(lǐng)域。

稀有鮈鯽應(yīng)用最多的是毒理學(xué)領(lǐng)域，且呈逐年上升的趨勢(圖1)。由于稀有鮈鯽對鉻(Cr6+)、銅(Cu2+)、鋅(Zn2+)和五氯酚(PCP)的毒性測試結(jié)果重復(fù)性較好，稀有鮈鯽對于這些參比毒物的敏感性不亞于黑頭軟口鰷、虹鱒、藍(lán)鰓魚、斑馬魚等常用實(shí)驗(yàn)魚類[48]。盧玲等[49]發(fā)現(xiàn)稀有鮈鯽和劍尾魚對化學(xué)品和環(huán)境水樣的敏感性無顯著性差異，二者均是理想的毒性試驗(yàn)材料。稀有鮈鯽對水中三丁基錫具有顯著的生物富集作用，是一種靈敏的試驗(yàn)材料[50]。稀有鮈鯽對雌激素類物質(zhì)具有較高的敏感性，具備成為污染監(jiān)測的模型動物的潛質(zhì)[51]。稀有鮈鯽的卵黃蛋白原對17-乙炔基雌二醇暴露的敏感性要比斑馬魚更為敏感[52]。姜福全[53]研究發(fā)現(xiàn)稀有鮈鯽對鉻的敏感性雖略低于斑馬魚和劍尾魚，但稀有鮈鯽對五氯酚的敏感性明顯較高。稀有鮈鯽對炔雌醇的敏感性要大于青鳉，而與斑馬魚相當(dāng)，稀有鮈鯽短期繁殖試驗(yàn)是一種可行的毒性測試方法[54]。事實(shí)上，稀有鮈鯽不僅是一個優(yōu)良的急性毒性測試物種，還是一種較好的亞慢性試驗(yàn)材料[48, 55]。這在東湖底泥[56]和氮污染物[57]的毒性測試中都得到了驗(yàn)證。此外，鐘雪萍[58]研究發(fā)現(xiàn)，稀有鮈鯽是一種評價類雌激素毒性效應(yīng)的理想活體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

隨著我國對化學(xué)品環(huán)境管理制度的建立，稀有鮈鯽逐漸批量地應(yīng)用于化學(xué)品生態(tài)毒理學(xué)測試中。2003年，《化學(xué)品測試方法》[59]將稀有鮈鯽作為推薦的受試魚類之一。2003年9月原國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布《新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法》[60]后，我國相繼制訂了一系列化學(xué)品測試的國家標(biāo)準(zhǔn)，在與魚類測試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中，稀有鮈鯽均被作為受試魚類。2010年，新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法修訂后，稀有鮈鯽作為被推薦受試魚種中唯一的本土類得到了更多的應(yīng)用。2013年，國家標(biāo)準(zhǔn)“化學(xué)品稀有鮈鯽急性毒性試驗(yàn)”頒布實(shí)施，標(biāo)志著稀有鮈鯽已開始成為我國化學(xué)品測試中主要使用的本土魚類。據(jù)不完全統(tǒng)計，2012年以來僅中國科學(xué)院水生生物研究所就向各測試機(jī)構(gòu)提供測試用魚6萬余尾，極大地推進(jìn)了稀有鮈鯽作為化學(xué)品測試用魚的應(yīng)用。

4 稀有鮈鯽實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)化研究概況(General introduction to standardization of rare minnow as laboratory animal)

實(shí)驗(yàn)動物是指經(jīng)人工飼育，對其攜帶的微生物及寄生蟲實(shí)行控制，遺傳背景明確或者來源清楚的用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)、檢定以及其他科學(xué)實(shí)驗(yàn)的動物[61]。模式生物則是用于研究和展現(xiàn)普遍規(guī)律的實(shí)驗(yàn)動物。根據(jù)國家《實(shí)驗(yàn)動物管理?xiàng)l例》[62]以及相關(guān)的法規(guī)，我國實(shí)驗(yàn)動物的管理主要采取基于標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量檢測的許可認(rèn)證制度。實(shí)驗(yàn)動物要求在微生物學(xué)、寄生蟲學(xué)、遺傳學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、飼養(yǎng)環(huán)境等方面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過20多年的努力，稀有鮈鯽已基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)動物標(biāo)準(zhǔn)化，特別是在國家科技支撐項(xiàng)目的資助下，已完成了《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第1部分：微生物學(xué)等級與監(jiān)測》、《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第2部分：寄生蟲學(xué)等級標(biāo)準(zhǔn)》、《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第3部分：遺傳質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》、《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第4部分：病理診斷標(biāo)準(zhǔn)》、《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第5部分：營養(yǎng)與飼料標(biāo)準(zhǔn)》、《實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽第6部分：飼養(yǎng)環(huán)境與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)研究稿以及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范?！秾?shí)驗(yàn)動物管理與使用指南》中匯集了這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的主要內(nèi)容[63]，以下對標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵控制內(nèi)容作一簡要介紹。

圖1 稀有鮈鯽相關(guān)論文發(fā)表情況統(tǒng)計Fig. 1 Statistics of published papers in rare minnow

4.1 寄生蟲學(xué)和微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化

主要參照了GB14922[64]關(guān)于實(shí)驗(yàn)動物微生物學(xué)分類的定義，將實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽分為普通級Conventional (CV) rare minnow、清潔級Clean (CL) rare minnow和無特定病原體級Specific pathogen free(SPF) rare minnow。普通級控制4種微生物、6種寄生蟲，清潔級需增加控制5種微生物和4種寄生蟲。由于嗜水氣單胞菌實(shí)際很難排除，而且并不是所有嗜水氣單胞菌均具有致病性，標(biāo)準(zhǔn)研究稿特別指出只針對致病性氣單胞菌進(jìn)行控制。需要強(qiáng)調(diào)的是，上述病原體是針對稀有鮈鯽的病原體，而不是針對哺乳動物和人類，因此實(shí)際控制這些病原所需的環(huán)境等方面的支撐條件并不像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)動物那么高。同時由于目前尚沒有無菌稀有鮈鯽，也沒有其批量的需求，因此暫未設(shè)定無菌級。清潔級實(shí)際是我國根據(jù)需要設(shè)定的過渡級別，與SPF級差別并不大，因此在稀有鮈鯽標(biāo)準(zhǔn)頒布及動物培育時可直接按SPF級進(jìn)行控制。

4.2 遺傳質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化

實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽遺傳學(xué)分類包括近交系(inbred strain)、封閉群(closed colony)和雜交群(hybrids)。目前稀有鮈鯽已有的遺傳資源包括1個近交系和1個封閉群。HAN系是由1990年采自四川省漢源縣的1對個體通過全兄妹交配方式培育的近交系，目前已傳至第33代，具有較高的遺傳純合度[65-67]。由于近交系繁殖性能較低，作為稀有鮈鯽第一個野生型近交系，目前只是保種維持，以備將來遺傳改造等用途，未批量應(yīng)用于科研和檢測中。IHB系是由2006年采集于四川省漢源縣的50對個體按照最佳避免近交法繁育的封閉群。由中國科學(xué)院水生生物研究所保持的Ihb:IHB，目前已傳至10代。遺傳質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果表明，該品系具有較高的遺傳多樣性[68-69]，且對化學(xué)品敏感，可作為化學(xué)品生態(tài)毒理學(xué)測試的種源[70]。由于IHB系既保持了群體的遺傳穩(wěn)定性，又保持動物個體的雜合性，避免了近交衰退，其生活力、生育力都比近交系強(qiáng)，適合于大量生產(chǎn)，目前國內(nèi)科研和檢測中所用的稀有鮈鯽大部分是IHB系或引種后自行繁育的后代。

實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽遺傳質(zhì)量檢測方法主要包括形態(tài)特征檢測和以微衛(wèi)星標(biāo)記為主的分子遺傳質(zhì)量檢測[18,67]。其中封閉群遺傳質(zhì)量監(jiān)測的主要控制指標(biāo)為雜合度0.5～0.7，且群體達(dá)到哈溫平衡，這就要求各用魚單位注意封閉群的保種繁育方式，若發(fā)現(xiàn)雜合度下降、近交系數(shù)上升過快，應(yīng)重新引種。由于魚類體外受精、體外發(fā)育，這使得采用現(xiàn)代遺傳學(xué)技術(shù)快速培育品系較為方便，因此可以通過單性發(fā)育、核移植(克隆)等技術(shù)手段快速建立稀有鮈鯽近交系。

4.3 營養(yǎng)與飼料標(biāo)準(zhǔn)

與其他實(shí)驗(yàn)動物的營養(yǎng)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)相比，實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽的標(biāo)準(zhǔn)有2個特點(diǎn)。一是規(guī)范了生物飼料的使用。雖然理論上以及小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中，用人工飼料培育各個生活史階段的稀有鮈鯽均可行，但實(shí)際應(yīng)用中因無專用高質(zhì)量的飼料生產(chǎn)，且人工飼料喂養(yǎng)后對水環(huán)境管理的壓力較大，因此飼養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)中很難避免采用生物飼料喂養(yǎng)稀有鮈鯽。生物飼料指經(jīng)過人工篩選的、可進(jìn)行人工培養(yǎng)且適合稀有鮈鯽采食的飼料生物。適用于實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽的生物飼料包括輪蟲(Rotifer)、豐年蟲(Artemia spp.)、枝角類(Cladoceran)、橈足類(Copepoda)、水蚯蚓(Limnodrilus spp.)、搖蚊幼蟲(Chironomidae larvae)等，可以投喂普通級的實(shí)驗(yàn)稀有鮈鯽。而對于清潔級、SPF級稀有鮈鯽，由于基本要求是經(jīng)過滅菌處理，因此實(shí)際能使用的生物飼料主要是潔凈環(huán)境中孵化的豐年蟲無節(jié)幼體。二是根據(jù)稀有鮈鯽不同的生活史階段，分別在餌料類別、營養(yǎng)、顆粒大小等方面進(jìn)行控制。如2～7日齡的仔魚需投喂豐年蟲無節(jié)幼體或者經(jīng)120目過篩的顆粒飼料；8～30日齡的稀有鮈鯽除投喂豐年蟲無節(jié)幼體外，可投喂100～120目的顆粒飼料；30日齡以上個體則主要投喂30～75目的顆粒飼料或者其他生物飼料。此外，實(shí)驗(yàn)用稀有鮈鯽營養(yǎng)學(xué)與飼料標(biāo)準(zhǔn)還對人工配合飼料的營養(yǎng)水平、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)簽、包裝、運(yùn)輸和貯存等進(jìn)行了規(guī)范。

4.4 飼養(yǎng)環(huán)境與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)

稀有鮈鯽是水生動物，其環(huán)境條件控制實(shí)際包括室內(nèi)環(huán)境和水環(huán)境。由于稀有鮈鯽被大量應(yīng)用于毒理學(xué)研究和檢測中，該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀是主要使用普通級的稀有鮈鯽，而且今后相當(dāng)長一段時間稀有鮈鯽的主要應(yīng)用可能也是普通級的動物，因此在對普通級的室內(nèi)環(huán)境和水環(huán)境進(jìn)行規(guī)范時充分考慮了國內(nèi)大部分實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀；而對于清潔級或SPF級的動物，則根據(jù)實(shí)際需要提出了需要增加控制的基本要求。

在室內(nèi)環(huán)境要求方面，除設(shè)施建筑的一般要求外，普通級稀有鮈鯽只在室溫(14～30 ℃)、噪聲、光照等方面進(jìn)行了規(guī)范；而清潔級或SPF級則主要參照《GB 14925—2010 實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境與設(shè)施》[71]和《GB 50447—2008 實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》[72]有關(guān)的要求，按空氣潔凈度7～8級控制。

在水環(huán)境控制方面，首先對水源進(jìn)行了規(guī)范，即需滿足《GB 5749—2006 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[73]中常規(guī)指標(biāo)的要求，即排除了重金屬、農(nóng)藥等污染的可能性。養(yǎng)殖用水既可以是脫氯自來水也可以是符合要求的再造水，但需要在水溫、硬度、電導(dǎo)、pH、溶解氧、氨氮、非離子氨、亞硝酸鹽、硝酸鹽等方面進(jìn)行控制，這些指標(biāo)在飼養(yǎng)過程中是可能發(fā)生變化的，因此也對監(jiān)測頻率進(jìn)行了規(guī)范。普通環(huán)境與潔凈環(huán)境中的水質(zhì)指標(biāo)是相近的，只是潔凈環(huán)境中對溫度、電導(dǎo)和溶氧的控制要求稍高。實(shí)驗(yàn)用稀有鮈鯽飼養(yǎng)環(huán)境與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)還對養(yǎng)殖缸與用具、養(yǎng)殖密度、廢棄物及動物尸體處理、實(shí)驗(yàn)魚運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行了規(guī)范。

5 結(jié)語(Conclusion)

稀有鮈鯽在我國已有20年多年的系統(tǒng)研究，數(shù)以百計的研究文獻(xiàn)覆蓋了遺傳學(xué)、基礎(chǔ)生物學(xué)、毒理學(xué)、病理學(xué)等關(guān)鍵標(biāo)定模式生物的學(xué)科領(lǐng)域。在遺傳標(biāo)記、生物形態(tài)標(biāo)記、飼養(yǎng)環(huán)境及微生物控制等關(guān)鍵領(lǐng)域的研究均達(dá)到了國際上生態(tài)毒性研究模式生物的基本要求。

稀有鮈鯽作為鯉科魚類，是我國水生生態(tài)系統(tǒng)中具有代表性的魚種，其自然分布的生境環(huán)境質(zhì)量良好、少污染，代表我國溪流、溝渠等小水體的健康狀態(tài)。在我國20年來的環(huán)境毒理學(xué)研究實(shí)踐中，其繁殖周期短、卵透明、對多種化學(xué)品敏感且試驗(yàn)重復(fù)性好等普適性受試生物特征得到了充分體現(xiàn)。因此，在化學(xué)品測試領(lǐng)域，稀有鮈鯽作為我國代表性的本土模式生物，具有廣泛的應(yīng)用前景。

致謝：中國科學(xué)院水生生物研究所唐瓊英、羅思、蘇良霞、邱寧等同志收集整理有關(guān)資料，上海市檢測中心殷浩文、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所何勇鳳同志提出寶貴意見，一并致謝。

[1] He Y, Wang J. Temporal variation in genetic structure of the Chinese rare minnow (Gobiocypris rarus) in its type locality revealed by microsatellite markers [J]. Biochemical Genetics, 2010, 48(3-4): 312-325

[2] 王鐵輝, 陳宏溪, 劉沛霖, 等. 草魚出血病病毒人工感染稀有鮈鯽出血病魚主要器官組織的超薄切片觀察[J]. 水生生物學(xué)報, 1993(4): 343-346

Wang T H, Chen H X, Liu P L, et al. Observations on the ultra-thin sections of the main organs and tissues of hemorrhagic Gobiocypris rarus artificially infected by grass carp hemorrhagic virus (GCHV) [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1993(4): 343-346 (in Chinese)

[3] 邵燕, 吳志強(qiáng), 王劍偉, 等. 稀有鮈鯽血液學(xué)指標(biāo)的研究[J]. 水生生物學(xué)報, 2006, 30(2): 232-235

Shao Y, Wu Z Q, Wang J W, et al. Studies on the haemotological indices of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2006, 30(2): 232-235 (in Chinese)

[4] Zhong X, Xu Y, Liang Y, et al. The Chinese rare minnow (Gobiocypris rarus) as an in vivo model for endocrine disruption in freshwater teleosts: A full life-cycle test with diethylstilbestrol [J]. Aquatic Toxicology, 2005, 71(1): 85-95

[5] Zhong X, Xu Y, Liang Y, et al. Vitellogenin in rare minnow (Gobiocypris rarus): Identification and induction by waterborne diethylstilbestrol[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2004, 137(3): 291-298

[6] Liao T, Guo Q L, Jin S W, et al. Comparative responses in rare minnow exposed to 17β-estradiol during different life stages [J]. Fish Physiology and Biochemistry, 2009, 35(3): 341-349

[7] Zhang Y, Wu L, Zhang G, et al. Effect of low-dose malathion on the gonadal development of adult rare minnow Gobiocypris rarus[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2016, 125: 135-140

[8] Liang X, Zha J. Toxicogenomic applications of Chinese rare minnow (Gobiocypris rarus) in aquatic toxicology [J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics, 2016, 19: 174-180

[9] 葉妙榮, 傅天佑. 亞科魚類一新屬新種記述 (鯉形目: 鯉科)[J]. 動物分類學(xué)報, 1983, 8(4): 434-437

Ye M R, Fu T Y. Description of a new genus and species of Danioninae from China (Cypriniformes: Cyprinidae) [J]. Acta Zootaxonomica Sinica, 1983, 8(4): 434-437 (in Chinese)

[10] 丁瑞華. 四川魚類志[M]. 成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社, 1994

[11] 陳宜瑜等. 中國動物志, 硬骨魚綱, 鯉形目 (中)[M]. 北京： 科學(xué)出版社，1998

[12] 王劍偉. 稀有鮈鯽的繁殖生物學(xué)[J]. 水生生物學(xué)報, 1992(2): 165-174

Wang J W. Reproductive biology of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1992(2): 165-174 (in Chinese)

[13] Zhong X, Xu Y, Liang Y, et al. The Chinese rare minnow (Gobiocypris rarus) as an in vivo model for endocrine disruption in freshwater teleosts: A full life-cycle test with diethylstilbestrol [J]. Aquatic Toxicology, 2005, 71(1): 85-95

[14] 樂佩琦，陳宜瑜. 中國瀕危動物紅皮書[M]. 北京：科學(xué)出版社，1998

Le P Q, Chen Y Y. China Red Data Book of Endangered Animals [M]. Beijing: Science Press, 1998 (in Chinese)

[15] 何舜平, 劉煥章, 陳宜瑜, 等. 基于細(xì)胞色素 b 基因序列的鯉科魚類系統(tǒng)發(fā)育研究 (魚綱: 鯉形目)[J]. 中國科學(xué): C 輯, 2004, 34(1): 96-104

He S P, Liu H Z, Chen Y Y, et al. Based on cytochrome b gene sequences of Cyprinidae fish phylogenetic studies (fishes: carp shape mesh) [J]. Chinese Science: C Series, 2004, 34(1): 96-104 (in Chinese)

[16] Yang J, He S, Freyhof J, et al. The phylogenetic relationships of the Gobioninae (Teleostei: Cyprinidae) inferred from mitochondrial cytochrome b gene sequences[J]. Hydrobiologia, 2006, 553(1): 255-266

[17] Liu H Z, Yang J Q, Tang Q Y. Estimated evolutionary tempo of East Asian gobionid fishes (Teleostei: Cyprinidae) from mitochondrial DNA sequence data [J]. Chinese Science Bulletin, 2010, 55(15): 1501-1510

[18] 李小娟, 唐瓊英, 劉煥章. 稀有鮈鯽(Gobiocypris rarus)的骨骼特征及系統(tǒng)發(fā)育地位[J]. 動物學(xué)研究, 2013, 34(4): 379-386

Li X J, Tang Q Y, Liu H Z. Skeletal anatomy and phylogenetic position analysis of Gobiocypris rarus [J]. Zoological Research, 2013, 34(4): 379-386 (in Chinese)

[19] He Y F, Wang J W, Blanche S, et al. Genetic structure of an endangered endemic fish (Gobiocypris rarus) in the upper Yangtze River [J]. Biochemical Systematics and Ecology, 2012, 43: 214-225

[20] 王劍偉, 宋天祥, 曹文宣. 稀有鮈鯽胚后發(fā)育和幼魚生長的初步研究[J]. 水生生物學(xué)報, 1998(2): 128-134

Wang J W, Song T X, Cao W X. Postembryonic development and growth of cultured rare minnow, Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1998(2): 128-134 (in Chinese)

[21] 顧黨恩, 于學(xué)穎, 王劍偉. 稀有鮈鯽封閉群Ihb: IHB 生長和繁殖性能的監(jiān)測[J]. 中國實(shí)驗(yàn)動物學(xué)報, 2014, 22(1): 71-75

Gu D E, Yu X Y, Wang J W. Monitoring of the growth and reproduction performance of a rare closed colony of Gobiocypris rarus Ihb:IHB [J]. Acta Laboratorium Animalis Scientia Sinica, 2014, 22(1): 71-75 (in Chinese)

[22] 常劍波, 王劍偉, 曹文宣. 稀有鮈鯽胚胎發(fā)育研究[J]. 水生生物學(xué)報, 1995(2): 97-103

Chang J B, Wang J W, Cao W X. The embryonic development of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1995(2): 97-103 (in Chinese)

[23] 甘小平. 溫度對稀有鮈鯽(Gobicypris rarus)繁殖、胚胎發(fā)育和仔魚生長的影響[D]. 重慶：西南大學(xué), 2012

Gan X P. Effects of temperature on reproduction, embryonic development and growth of Gobicypris rarus[D]. Chongqing: Southwest University, 2012 (in Chinese)

[24] 吳本麗. 稀有鮈鯽對飼料中主要營養(yǎng)素的需求及飼養(yǎng)策略的研究[D]. 北京：中國科學(xué)院大學(xué)，2015

Wu B L. The dietary requirements of main nutrients and optimal rearing strategy for rare minnow (Gobiocypris rarus)[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2015 (in Chinese)

[25] 王劍偉, 喬曄, 陶玉嶺. 稀有鮈鯽仔魚的攝食和耐饑餓能力[J]. 水生生物學(xué)報, 1999, 23(6): 648-654

Wang J W, Qiao Y, Tao Y L. Feeding and starvation tolerance of the yolk-sac larvae of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1999, 23(6): 648-654 (in Chinese)

[26] 朱曉鳴, 解綬啟, 崔奕波, 等. 攝食水平和性別對稀有鮈鯽生長和能量收支的影響[J]. 海洋與湖沼, 2001, 32(3): 240-247

Zhu X M, Xie S Q, Cui Y B, et al. Effect of ration level on growth and energy budget of male and female rare minnow Gobiocypris rarus [J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2001, 32(3): 240-247 (in Chinese)

[27] 代麗, 劉彬, 王志堅. 稀有鮈鯽性腺分化的組織學(xué)觀察[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版, 2013(1): 55-61

Dai L, Liu B, Wang Z J. Histological observation of gonadal differentiation in Gobiocypris rarus [J]. Journal of Southwest China Normal University: Natural Science Edition, 2013(1): 55-61 (in Chinese)

[28] 王永明, 史晉絨，蒲德永，等. 稀有鮈鯽精子主要生物學(xué)特性及活力的觀察[J]. 淡水漁業(yè), 2011(1): 68-72

Wang Y M, Shi J R, Pu D Y, et al. Observation on the main biological characteristics and the motility of Gobiocypris rarus (Ye et Fu) sperm [J]. Freshwater Fisheries, 2011(1): 68-72 (in Chinese)

[29] 王劍偉. 稀有鮈鯽產(chǎn)卵頻次和卵子發(fā)育的研究[J]. 水生生物學(xué)報, 1999(2): 161-166

Wang J W. Spawning performance and development of oocytes in Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1999(2): 161-166 (in Chinese)

[30] 吳志強(qiáng), 王劍偉, 常劍波, 等. 人工飼料對稀有鮈鯽繁殖影響的研究[J]. 四川動物, 2001(4): 174-176

Wu Z Q, Wang J W, Chang J B, et al. Effect of artificial feed in breeding Gobiocypris rarus [J]. Sichuan Journal of Zoology, 2001(4): 174-176 (in Chinese)

[31] 羅思. 主要飼養(yǎng)環(huán)境因子對稀有鮈鯽生長、發(fā)育和繁殖的影響[D]. 北京：中國科學(xué)院大學(xué)，2016

Luo S. Effects of main environmental factors on growth, development, and reproduction of rare minnow (Gobiocypris rarus) [D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2016 (in Chinese)

[32] 賈方鈞, 魏蕓. 稀有鮈鯽的染色體核型初報[J]. 水生生物學(xué)報, 2001(4): 425-426

Jia F J, Wei Y. A preliminary study of the karyotype of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2001(4): 425-426 (in Chinese)

[33] 游翠紅, 童金茍, 王劍偉, 等. 稀有鮈鯽性別決定類型初探[J]. 水生生物學(xué)報, 2010, 34(1): 225-228

You C H, Tong J G, Wang J W, et al. Preliminary study on the sex determination in rare minnow (Gobiocypris rarus) [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2010, 34(1): 225-228 (in Chinese)

[34] 童金茍, 俞小牧, 張菁, 等. 稀有鮈鯽與其他模式實(shí)驗(yàn)魚類基因組大小的比較[J]. 水生生物學(xué)報, 2003(2): 208-210

Tong J G, Yu X M, Zhang J, et al. Comparison of genome size of rare minnow (Gobiocypris rarus) with other model fishes [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2003(2): 208-210 (in Chinese)

[35] 王劍偉. 稀有鮈鯽臨界溫度的研究[J]. 四川動物, 1996, 15(4): 153-155

Wang J W. Studies on critical temperature of Gobiocypris rarus [J]. Sichuan Animal, 1996, 15(4): 153-155 (in Chinese)

[36] 陳冬明, 焦平, 楊調(diào)燕, 等. 溫度驟變對稀有鮈鯽胚胎及仔魚畸死率的影響[J]. 淡水漁業(yè), 2014(4): 96-100

Chen D M, Jiao P, Yang T Y, et al. The effect of abrupt temperature change on deformity-mortality rate of embryo and larva of Gobiocypris rarus[J]. Freshwater Fisheries, 2014(4): 96-100 (in Chinese)

[37] 王劍偉. 稀有鮈鯽對高濃度二氧化碳和低溶氧的急性反應(yīng)[J]. 水生生物學(xué)報, 1995(1): 84-88

Wang J W. Acute effects of high concentration of dissolved free carbon dioxide and low dissolved oxygen on rare minnow [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1995(1): 84-88 (in Chinese)

[38] OECD. Guidelines for Testing of Chemicals, 215: Fish, Juvenile Growth Test [S]. Paris: OECD, 2000

[39] 王劍偉, 曹文宣. 稀有鮈鯽與魚類實(shí)驗(yàn)動物[C]// 魚類學(xué)論文集 (第六輯). 北京: 科學(xué)出版社, 1997: 144-152

Wang J W, Cao W X. Gobiocypris rarus and fishes as laboratory animals [C]// Transaction of the Chinese Ichthyological Society (No.6). Beijing: Science Press, 1997: 144-152 (in Chinese)

[40] Luo S, Wu B, Xiong X, et al. Effects of total hardness and calcium: magnesium ratio of water during early stages of rare minnows (Gobiocypris rarus) [J]. Comparative Medicine, 2016, 66(3): 181-187

[41] 王劍偉. 稀有鮈鯽對庫蚊幼蟲攝食量的研究[J]. 水生生物學(xué)報, 1993(3): 290-292

Wang J W. Predation of Gobiocypris rarus on culex larvae[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1993(3): 290-292 (in Chinese)

[42] 陳寧生, 施瑔芳. 飼養(yǎng)魚窒息現(xiàn)象的研究[J]. 水生生物學(xué)集刊, 1955(1): 1-6

Chen N S, Shi C F. Asphyxiation point determination of some farmfishes [J]. Hydribiology of Colloquium, 1955(1): 1-6 (in Chinese)

[43] 殷名稱. 魚類生態(tài)學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社, 1995

Yin M C. Fish Ecology [M]. Beijing: China Agriculture Press, 1995 (in Chinese)

[44] Nelson J S, Grande T C, Wilson M V H. Fishes of the World [M]. John Wiley & Sons, 2016

[45] 張春光, 邢迎春, 趙亞輝, 等. 中國內(nèi)陸魚類物種與分布[M]. 北京：科學(xué)出版社, 2016

Zhang C G, Xing Y C, Zhao Y H, et al. Species Diversity and Distribution of Inland Fishes in China [M]. Beijing: Science Press, 2016 (in Chinese)

[46] 隋曉云. 中國淡水魚類分布格局研究[D]. 北京：中國科學(xué)院大學(xué), 2010

Sui X Y. Study of freshwater fishes distribution in China[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2010 (in Chinese)

[47] 于曉東, 羅天宏, 周紅章. 長江流域魚類物種多樣性大尺度格局研究[J]. 生物多樣性, 2005, 13(6): 473-495

Yu X D, Luo T H, Zhou H Z. Large-scale patterns in species diversity of fishes in the Yangtze River Basin [J]. Biodiversity Science, 2005, 13(6): 473-495 (in Chinese)

[48] 周永欣, 成水平, 胡煒, 等. 稀有鮈鯽——一種新的魚類毒性試驗(yàn)材料[J]. 動物學(xué)研究, 1995, 16(1): 59-63

Zhou Y X, Cheng S P, Hu W, et al. A new toxicity test organism—Gobiocypris rarus[J]. Zoological Research, 1995, 16(1): 59-63 (in Chinese)

[49] 盧玲, 沈英娃. 酚類、烷基苯類、硝基苯類化合物和環(huán)境水樣對劍尾魚和稀有鮈鯽的急性毒性[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2002, 15(4): 57-59

Lu L, Shen Y W. Acute toxicity of phenol, alkyl benzene, nitrobenzene and water sample to sword fish (Xiphophorus helleri) and rare minnow(Gobiocypris rarus)[J]. Research of Environmental Sciences, 2002, 15(4): 57-59 (in Chinese)

[50] 周群芳, 江桂斌, 劉稷燕. 三丁基錫化合物對稀有的鮈鯽的急慢性毒理研究[J]. 中國科學(xué): B 輯, 2003, 33(2): 150-156

Zhou Q F, Jiang G B, Liu J Y. Acute and chronic toxicitical studies on tributyltin compounds of rare minnow (Gobiocypris rarus) [J]. Science China: B Series, 2003, 33(2): 150-156 (in Chinese)

[51] 馬陶武, 王子健, 陳劍鋒, 等. 乙炔基雌二醇對稀有鮈鯽腎臟的毒性效應(yīng)[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2004, 24(3): 487-491

Ma T W, Wang Z J, Chen J F, et al. Toxic effects of 17α-ethinylestradiol to the kidney of rare minnow (Gobiocypris rarus) [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2004, 24(3): 487-491 (in Chinese)

[52] 廖濤, 徐盈, 鐘雪萍, 等. EE2 對稀有鮈鯽和斑馬魚幼魚體內(nèi)卵黃蛋白原誘導(dǎo)的比較[J]. 水生生物學(xué)報, 2005, 29(5): 513-517

Liao T, Xu Y, Zhong X P, et al. Comparative vitellogenic responses in zebrafish (Brachydanio rerio) and rare minnow (Gobiocypris rarus) exposed to 17α-ethinylestradiol[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2005, 29(5): 513-517 (in Chinese)

[53] 姜福全. 稀有鮈鯽急性, 亞慢性毒性試驗(yàn)方法及其在東湖底泥毒性研究中的應(yīng)用[D]. 北京: 中國科學(xué)院研究生院, 2006

Jiang F Q. Methods of acute and subchronic toxicity test using Gobiocypris rarus and their application in toxicity study of sediment in Donghu lake [D]. Beijing: Graduate School of Chinese Academy of Sciences, 2006 (in Chinese)

[54] Zha J M, Sun L W, Spear P A, et al. Comparison of ethinylestradiol and nonylphenol effects on reproduction of Chinese rare minnows (Gobiocypris rarus) [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2008, 71(2): 390-399

[55] Zhou Y, Hu W, Cheng S. Gobiocypris rarus and Misgurnusmizolepis: New organisms for 7-day subchronic toxicity test [J]. Research of Environmental Sciences, 1997, 10(3): 26-29

[56] 姜福全, 王劍偉, 邵燕, 等. 東湖茶港排污口底泥對稀有鮈鯽的毒性[J]. 水生生物學(xué)報, 2007, 31(6): 829-835

Jiang F Q, Wang J W, Shao Y, et al. Toxicity of sediment in Chagang sewage entrance of Donghu lake on Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2007, 31(6): 829-835 (in Chinese)

[57] Luo S, Wu B, Xiong X, et al. Short-term toxicity of ammonia, nitrite and nitrate to early life stages of the rare minnow, Gobiocypris rarus [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2015, 35(6): 1422-1427

[58] 鐘雪萍, 徐盈, 梁勇, 等. 稀有鮈鯽生命早期的己烯雌酚暴露對生長發(fā)育與繁殖的影響[J]. 水生生物學(xué)報, 2005(6): 69-74

Zhong X P, Xu Y, Liang Y, et al. Effects of diethylstilbestrol exposure in early life stage on development and reproduction in rare minnow, Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2005(6): 69-74 (in Chinese)

[59] 國家環(huán)境保護(hù)總局《化學(xué)品測試方法》編委會. 化學(xué)品測試方法[M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2004: 188-193

The Editorial Committee of State Environmental Protection Administration. The Guidelines for the Testing of Chemicals [M]. Beijing: China Environmental Sciences Press, 2004: 188-193 (in Chinese)

[60] 環(huán)境保護(hù)部. 新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法[R]. 北京：環(huán)境保護(hù)部, 2010

[61] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB14923—2010實(shí)驗(yàn)動物-哺乳類實(shí)驗(yàn)動物的遺傳質(zhì)量控制[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2010

The State Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of People's Republic of China. GB14923-2010 Animal - Genetic quality control of mammalian laboratory animals [S]. Beijing: China Standard Press, 2010 (in Chinese)

[62] 國家科學(xué)技術(shù)委員會. 國家科委2號令, 實(shí)驗(yàn)動物管理?xiàng)l例(國家)[S]. 北京：國家科學(xué)技術(shù)委員會, 1988

[63] 賀爭鳴, 李根平, 朱德生, 等. 實(shí)驗(yàn)動物管理與使用指南[M]. 北京：科學(xué)出版社, 2016

He Z M, Li G P, Zhu D S, et al. Laboratory Animal Management and Use Guidelines[M]. Beijing: Science Press, 2016 (in Chinese)

[64] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 14922.2—2011 實(shí)驗(yàn)動物微生物學(xué)等級及監(jiān)測[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2011

The State Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of People's Republic of China. GB 14922.2-2011 Animal-Microbiological Standards and Monitoring [S]. Beijing: China Standard Press, 2011 (in Chinese)

[65] 王劍偉, 王偉, 崔迎松. 野生和近交稀有鮈鯽的遺傳多樣性[J]. 生物多樣性, 2000(3): 241-247

Wang J W, Wang W, Cui Y S. Genetic diversity of three Gobiocypris rarus population and one inbreeding stock [J]. Chinese Biodiversity, 2000(3): 241-247 (in Chinese)

[66] 邵燕. 稀有鮈鯽近交系的遺傳質(zhì)量檢測[D]. 北京：中國科學(xué)院研究生院, 2007

Shao Y. Genetic quality control of an inbred strain of Gobiocypris rarus [D]. Beijing: Graduate School of Chinese Academy of Sciences, 2007 (in Chinese)

[67] 邵燕, 王劍偉, 何勇鳳, 等. 稀有鮈鯽近交系微衛(wèi)星多態(tài)性分析[J]. 水生生物學(xué)報, 2009(4): 649-655

Shao Y, Wang J W, He Y F, et al. The application of microsatellite markers on genetic quality control of an inbred strain of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2009(4): 649-655 (in Chinese)

[68] 顧黨恩, 王劍偉. 應(yīng)用微衛(wèi)星標(biāo)記對稀有鮈鯽封閉群建群過程的遺傳監(jiān)測[J]. 水生生物學(xué)報, 2012(2): 197-204

Gu D E, Wang J W. Application of microsatellite marker in genetic monitoring on the foundation of a closed colony of Gobiocypris rarus [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2012(2): 197-204 (in Chinese)

[69] 李慧慧. IHB 系稀有鮈鯽遺傳結(jié)構(gòu)研究[D]. 北京: 中國科學(xué)院大學(xué)，2016

Li H H. Genetic structure of IHB rare minnow [D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2016 (in Chinese)

[70] 吳本麗, 曹巖, 羅思, 等. 封閉群稀有鮈鯽對幾種常見化學(xué)品的敏感性[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014, 34(4): 1059-1066

Wu B L, Cao Y, Luo S, et al. Sensitivity of rare minnow (Gobiocypris rarus, IHB) to several common chemicals [J]. China Environmental Science, 2014, 34(4): 1059-1066 (in Chinese)

[71] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 14925—2010 實(shí)驗(yàn)動物環(huán)境及設(shè)施[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2010

The State Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of People's Republic of China. GB 14925-2010 Animal-Environment and Facilities [S]. Beijing: China Standard Press, 2010 (in Chinese)

[72] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 50447—2008 實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)劃[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2008

The State Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of People's Republic of China. GB 50447-2008 Animal Facilities Construction Technology Plan [S]. Beijing: China Standard Press, 2008 (in Chinese)

[73] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 5749—2006 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006

The State Administration of Quality Supervision Inspection and Quarantine of People's Republic of China. GB 5749-2006 Standards for Drinking Water Standard [S]. Beijing: China Standard Press, 2006 (in Chinese)

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Gobiocyprisrarusas a Chinese Native Model Organism: History and Current Situation

Wang Jianwei*，Cao Wenxuan#

Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China

26 November 2016 accepted 17 January 2017

Rare minnow, Gobiocypris rarus is a small cyprinid fish endemic to China. From the beginning of 1990, researchers in the Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, did a series of studies on this fish for the purpose of establishment of a new laboratory animal and to promote its application in various research fields. With the establishment of rules and regulations on environmental management of chemicals in China, rare minnow has gradually become the most important test fish species. In this paper, biological characteristics of this fish were reviewed, including systematic position, geographical distribution, habitat, morphological characteristics, ontogenesis, growth, reproduction, genetic features, and adaptability to environment. The merits of rare minnow as model organism were summarized. In addition, a brief introduction on standardization of experimental rare minnow was given. Along with the advance of works on laboratory animal standardization and genome sequencing, rare minnow will be more widely used as a representative model organism with Chinese characteristics.

Gobiocypris rarus; model organism; biological characteristic; laboratory animal standardization

國家科技支撐計劃(2011BAI15B01-41)；湖北省科技支撐計劃(2015BCE098)

王劍偉(1967-)，男，研究員，博士，研究方向?yàn)轸~類生態(tài)學(xué)和實(shí)驗(yàn)動物，E-mail: wangjw@ihb.ac.cn

# 共同通訊作者(Co-corresponding author)， E-mail: wxcao@ihb.ac.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20161126001

2016-11-26 錄用日期：2017-01-17

1673-5897(2017)2-020-14

X171.5

A

王劍偉(1967—)，男，研究員，主要從事魚類生態(tài)學(xué)和實(shí)驗(yàn)動物學(xué)研究。

共同通訊作者簡介：曹文宣(1934—)，男，研究員，中國科學(xué)院院士，主要從事魚類學(xué)研究。

王劍偉,曹文宣. 中國本土魚類模式生物稀有鮈鯽研究應(yīng)用的歷史與現(xiàn)狀[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報，2017, 12(2): 20-33

Wang J W, Cao W X. Gobiocypris rarus as a Chinese native model organism: History and current situation [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017, 12(2): 20-33 (in Chinese)