魚(yú)類(lèi)性腺發(fā)育研究進(jìn)展

劉晨斌 ，徐革鋒 ，黃天晴 ，谷偉 ，張玉勇 ，相福生 ，王炳謙

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070；2.哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

目前魚(yú)類(lèi)性腺發(fā)育的研究主要集中在原始性腺的形成和分化、精巢和卵巢的分化、不同發(fā)育階段性腺形態(tài)特征與時(shí)相劃分以及環(huán)境因素對(duì)于性腺發(fā)育的影響等[1]。本文通過(guò)綜述近年來(lái)有關(guān)魚(yú)類(lèi)原始生殖細(xì)胞、性別分化和性腺發(fā)育的研究進(jìn)展，以期為深度研究提供參考。

1 原始生殖細(xì)胞的起源、遷移和分化

原始生殖細(xì)胞（PGC）是魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞的最初形式，在胚胎發(fā)育早期與體細(xì)胞分離，之后遷移到生殖原基，與周?chē)掀ぜ?xì)胞相互作用形成原始性腺，最終在原始性腺中分化為配子細(xì)胞[2,3]。

1.1 魚(yú)類(lèi)PGC細(xì)胞的特征

掌握魚(yú)類(lèi)PGCs的外部和內(nèi)部特征是研究其起源、遷移和分化的基礎(chǔ)。魚(yú)類(lèi)PGC細(xì)胞呈梨形、卵圓形或圓形，體積較體細(xì)胞大，細(xì)胞直徑在不同種屬間差異較大，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)界線明顯；細(xì)胞核呈卵圓形或分葉狀，體積大，核膜清晰，核仁明顯，有1～2個(gè)核仁；細(xì)胞質(zhì)呈弱酸性，核質(zhì)比較高，細(xì)胞質(zhì)染色較淺[4]。有些種類(lèi)魚(yú)的PGCs中還存在卵黃塊，如在革胡子鲇[5,6]Clarias leather早期胚胎的PGCs細(xì)胞質(zhì)中觀察到了卵黃塊。該物質(zhì)隨著胚胎發(fā)育而逐漸減少，直至消失。眾多研究結(jié)果表明，魚(yú)類(lèi)發(fā)育成熟卵子的大小與PGCs的大小之間并沒(méi)有明顯聯(lián)系[6-10]。

胚胎發(fā)育早期，魚(yú)類(lèi)PGCs具有獨(dú)特的形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)。Saton[11]發(fā)現(xiàn)和描述了一種存PGCs細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的電子致密物：無(wú)被膜包圍，由原纖維組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直接與線粒體外膜接觸，與線粒體群聯(lián)系緊密。劉少軍[6]研究發(fā)現(xiàn)，革胡子鲇PGCs細(xì)胞質(zhì)中也存在這種電子致密物。Hogan[12]不僅在青鳉Orizias latipes的PGCs中觀察到了這種電子致密物，還發(fā)現(xiàn)了一種特殊的彎曲內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種超微結(jié)構(gòu)與細(xì)胞核膜相聯(lián)系。對(duì)這種電子致密物的來(lái)源有兩種解釋?zhuān)阂环N是因?yàn)樵诤丝字車(chē)l(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)的存在，所以認(rèn)為這種電子致密物產(chǎn)生于細(xì)胞核內(nèi)，而后經(jīng)由核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)當(dāng)中；而另一種是因?yàn)榫€粒體與電子致密物相互聯(lián)系，常同時(shí)出現(xiàn)，所以認(rèn)為電子致密物的產(chǎn)生與其附近的線粒體有所關(guān)聯(lián)[12]。除了上述研究以外，劉少軍[6]發(fā)現(xiàn)，在革胡子鲇PGCs胞質(zhì)中存在伸出的偽足；而Johnston[13]在大口黑鱸Micropterus Salmoides PGCs細(xì)胞質(zhì)內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了絲狀偽足。

1.2 魚(yú)類(lèi)原始生殖細(xì)胞的起源

早在20世紀(jì)初，在光學(xué)顯微鏡觀察PGCs的組織學(xué)形態(tài)特征時(shí)，對(duì)PGCs的起源得出了兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為，魚(yú)類(lèi)PGCs起源于胚胎細(xì)胞的內(nèi)胚層。如Hogan[12]在中華鱘Acipenser sinensis腸的內(nèi)胚層鑒別出PGCs；劉少軍[6]對(duì)革胡子鲇的研究發(fā)現(xiàn)，PGCs起源于原腸期早期的內(nèi)胚層；宋卉等[9]在對(duì)泰山螭霖魚(yú)Varicorhinus macrolepis的研究中觀察到，PGCs最早出現(xiàn)在原腸早期靠近卵黃囊的內(nèi)胚層中。另一種認(rèn)為，魚(yú)類(lèi)PGCs起源于中胚層，如高書(shū)堂等[7]最早在泥鰍Misgurnus anguillicaudatus原腸晚期的中胚層發(fā)現(xiàn)了PGCs；Okkelberg[14]在普氏七鰓鰻Lampetra planeri的早期尾芽期側(cè)板中胚層發(fā)現(xiàn)了PGCs。而 Hamaguchi等[15]研究發(fā)現(xiàn)，青鳉的 PGCs產(chǎn)生于內(nèi)胚層和中胚層之間的區(qū)域；Shinomiya等[16]最早在青鳉原腸末期的胚盾中發(fā)現(xiàn)了PGCs。

研究技術(shù)的發(fā)展使對(duì)PGCs起源的研究也更深入。vasa基因作為第一個(gè)魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞標(biāo)記基因，在斑馬魚(yú)Barchydanio rerio var中的分離鑒定開(kāi)創(chuàng)了魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞研究的新篇章。對(duì)斑馬魚(yú)vasa基因的研究顯示：PGCs最早出現(xiàn)在32細(xì)胞期，此時(shí)體細(xì)胞和生殖細(xì)胞分離成幾簇，位于不同部位，在原腸期進(jìn)入內(nèi)胚層[17-20]。之后陸續(xù)在金魚(yú)[21]Carassius auratus、泥鰍[22]和鮐魚(yú) Scomber japonicas[23]中發(fā)現(xiàn)這種模式，表明硬骨魚(yú)類(lèi)PGCs形成的普遍模式可能是先成論，但并非所有魚(yú)類(lèi)都適用這種模式，例如青鳉的PGCs形成模式并不符合先成論[24]，表明青鳉存在一種新的PGCs形成模式。

綜合對(duì)不同物種的研究，人們認(rèn)為PGCs的形成方式有兩種：一種是先成論，認(rèn)為母源性的生殖質(zhì)決定PGCs的形成，在卵裂期的卵裂溝中可以檢測(cè)到PGCs標(biāo)記基因，隨后PGCs標(biāo)記基因定位在32細(xì)胞期的4個(gè)細(xì)胞中，這4個(gè)細(xì)胞之后分化為PGCs細(xì)胞[18]；另一種是后成論，認(rèn)為PGCs是在胚胎發(fā)育的早期由其他細(xì)胞誘導(dǎo)形成，因?yàn)樵谠缙谂咛ブ胁⑽窗l(fā)現(xiàn)特異的生殖質(zhì)[25]。

1.3 魚(yú)類(lèi)原始生殖細(xì)胞的遷移

在胚胎發(fā)育的早期，PGCs的起源位置離性腺體細(xì)胞組織相距較遠(yuǎn)，需要穿過(guò)各種體細(xì)胞組織到達(dá)生殖嵴。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，魚(yú)類(lèi)在原腸胚之后，PGCs的遷移方式主要有3種：一是PGCs從內(nèi)胚層進(jìn)入臟壁中胚層之后到達(dá)腸系膜，再?gòu)哪c系膜遷移到生殖嵴；二是PGCs到達(dá)生殖嵴途中經(jīng)過(guò)體壁或體節(jié)中胚層；第三種是PGCs借助血液循環(huán)遷移到生殖嵴[26]。如細(xì)鱗大麻哈魚(yú)Oncorhynchus gorbuscha胚腎小管中存在PGCs；在真骨魚(yú)類(lèi)肝臟中也發(fā)現(xiàn)了PGCs。這些研究結(jié)果表明，魚(yú)類(lèi)PGCs可以在除性腺外的其他器官中存在，并證實(shí)PGCs能借助血液循環(huán)遷移到生殖嵴[27]。

關(guān)于PGCs的遷移機(jī)制，一些學(xué)者認(rèn)為是PGCs周?chē)慕M織細(xì)胞發(fā)生形態(tài)變化，細(xì)胞間相互作用，推動(dòng)其被動(dòng)遷移[28]；另一些學(xué)者在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)PGCs能夠伸出偽足，認(rèn)為其通過(guò)偽足來(lái)主動(dòng)遷移[6,13]。

2 魚(yú)類(lèi)性別的分化

魚(yú)類(lèi)性別主要由性染色體基因型決定，其性別決定類(lèi)型多樣。魚(yú)類(lèi)的性染色體決定類(lèi)型主要有（1）XX/XY型，雌性為同配，雄性為異配，多數(shù)魚(yú)類(lèi)屬于這種類(lèi)型；（2）ZW/ZZ型，雄性為同配，雌性為異配；（3）ZO/ZZ與XX/XO型，前后分別為雌性和雄性配子異配，雌性或雄性缺少一條性染色體；（4）X1X1X2X2/X1X2Y型，復(fù)性染色體，Y染色體與常染色體發(fā)生了融合；（5）常染色體型，主要由常染色體決定性別[29]。大多數(shù)硬骨魚(yú)類(lèi)性腺的分化受遺傳控制，但也存在一些種類(lèi)受環(huán)境因子所控制。例如，近年來(lái)報(bào)道較多的溫度影響魚(yú)類(lèi)性別表型的研究。溫度影響性別比例有三種類(lèi)型：第一種為高溫使雄性增多，低溫使雌性增多；第二種是高溫產(chǎn)生較多雌性，低溫產(chǎn)生較多雄性；第三種是在適宜的溫度下，性別比例為1∶1，而在極限的高溫或低溫下雄性較多[30,31]。Baroiller等[32]發(fā)現(xiàn)，常溫27℃下尼羅羅非魚(yú)Oreochromis niloticus雌雄比例為1∶1；受精后14～24d用36℃高溫持續(xù)處理一段時(shí)間，其雄性比例上升到81%，而在34℃下處理，雄性比例增加效果不明顯。

2.1 性腺分化時(shí)間

不同種的魚(yú)類(lèi)及性別之間，性腺分化時(shí)間差異較大，這與其發(fā)育規(guī)律和繁殖周期有關(guān)。例如，青鳉[15]性腺分化較早，在胚胎的孵化期就已完成；黑頭呆魚(yú)[33]Pimephales promelas在受精后10～25d卵巢解剖學(xué)開(kāi)始分化；黑口新蝦虎魚(yú)[34]Round goby和非洲鯰[35]Clarias gariepinus的性腺在孵化后第15～30d完成分化；泥鰍[7]和革胡子鲇[6]的性腺分化時(shí)間在孵化后的40～60d；文鳊[36]Vimba的性腺在71日齡時(shí)開(kāi)始分化；黑海鯔[37]Liza saliens孵出后2～3個(gè)月性腺分化；西伯利亞鱘[38]Acipenser baerii在7月齡時(shí)性腺開(kāi)始分化；中華鱘[39]9月齡出現(xiàn)雌雄分化；黃顙魚(yú)[40]Pelteobagrus fulvidraco卵巢分化早于精巢，13日齡卵巢開(kāi)始分化，而精巢分化始于55日齡；泰山螭霖魚(yú)[9]的卵巢分化開(kāi)始于60日齡，而其精巢分化較卵巢晚，在70日齡時(shí)開(kāi)始；半滑舌鰨[41]Cynoglossus semilaevis Gunther雌魚(yú)在120日齡開(kāi)始分化，而雄魚(yú)則在150日齡；也有雄性分化早于雌性的，例如牙鲆[42]Paralichthys olivaceus卵巢在65日齡才開(kāi)始分化，而精巢在50日齡就開(kāi)始分化。

2.2 性腺分化標(biāo)志

判斷魚(yú)類(lèi)早期性腺分化方向的方法可分為形態(tài)學(xué)與細(xì)胞學(xué)兩種。前者通過(guò)觀察早期性腺組織的形態(tài)特征變化來(lái)判斷，如卵巢腔和輸精管的形成、微血管的分布、原始性腺體積大小以及生殖細(xì)胞數(shù)目等[43]。原始性腺開(kāi)始出現(xiàn)卵巢腔可判斷為向卵巢分化，而判斷精巢分化主要依據(jù)輸精管原基的出現(xiàn)，如半滑舌鰨[41]、黃顙魚(yú)[40]和牙鲆[42]Paralichthys olivaceus泰山螭霖魚(yú)[9]。而不同魚(yú)類(lèi)的卵巢腔形態(tài)特征、形成方式和時(shí)間不同。NaKamura等將卵巢腔的形成分為三種類(lèi)型：第一種是在生殖腺的腹部和背部各形成一個(gè)組織突起，沿體壁側(cè)面?zhèn)认蜓由欤恢蛏?，一支向下，最終這兩個(gè)突起在側(cè)面沿著一致的邊緣融合形成卵巢腔；第二種是性腺腹部體腔膜形成組織突，延伸至背部，與背部的性腺延伸物融合形成卵巢腔；第三種是性腺側(cè)壁向體腔背部延伸，延伸部分端部最終于背部體壁融合形成卵巢腔[44]。與上述三種類(lèi)型不同，南方鲇[45]Silurus meridionalis在生殖腺腹面形成縱向組織突，向腹面延伸融合形成卵巢腔。

彼爾索夫?qū)α_非魚(yú)Oreochromis spp的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微血管出現(xiàn)在生殖腺背部位置，生殖腺有向精巢發(fā)育的趨勢(shì)；當(dāng)微血管出現(xiàn)在生殖腺的中央位置，生殖腺有向卵巢發(fā)育的趨勢(shì)[46]。有部分魚(yú)類(lèi)的雌性原始性腺體積比雄性大，如黑頭軟口鰷[47]Pimephales promelas，其性腺橫切面積大的向著卵巢分化，橫切面積小的向著精巢分化；半滑舌鰨雌性性腺的橫切面積比雄性大，且形狀不同。許多魚(yú)類(lèi)雌性的早期性腺中生殖細(xì)胞的數(shù)量比雄性多[41]，出現(xiàn)密集生長(zhǎng)的生殖細(xì)胞群，可用這一特征來(lái)判斷卵巢發(fā)育的開(kāi)始，如虹鱒Oncorhynchus mykiss[48]。

判斷魚(yú)類(lèi)早期性腺分化方向的細(xì)胞學(xué)方法以性原細(xì)胞的出現(xiàn)以及有絲分裂和減數(shù)分裂開(kāi)始的時(shí)間作為依據(jù)[49]。向卵巢發(fā)育的性腺中，有絲分裂開(kāi)始得早且快速，形成較多的生殖細(xì)胞，隨后在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)始減數(shù)分裂，其減數(shù)分裂開(kāi)始的時(shí)間比向雄性發(fā)育的性腺早，如半滑舌鰨[41]。在魚(yú)類(lèi)早期個(gè)體發(fā)育中，生殖細(xì)胞在開(kāi)始減數(shù)分裂階段之前要經(jīng)歷較長(zhǎng)一段時(shí)間，各個(gè)發(fā)育階段生殖細(xì)胞的內(nèi)含物、大小和體積變化很大[46,50]。如劉少軍[6]對(duì)革胡子鯰的研究表明，PGCs所含生殖質(zhì)多為顆粒狀，則原始性腺向卵巢分化；如果多為線狀，則原始性腺向精巢分化。

2.3 性腺分化類(lèi)型

硬骨魚(yú)類(lèi)性腺分化方式復(fù)雜，總體分為三種類(lèi)型：一是雌雄異體型，這種類(lèi)型魚(yú)類(lèi)從早期性腺直接發(fā)育成精巢或卵巢，終生不變。這種類(lèi)型在魚(yú)類(lèi)中最常見(jiàn)[51,52]；二是雌雄同體型，同時(shí)具有兩性腺體，兩性腺體同步或不同步行使功能；三是性逆轉(zhuǎn)型，如黃鱔[53]Monopterus albus和石斑魚(yú)[54]Epinephelus。

Yamamoto根據(jù)性別穩(wěn)定性，將雌雄異體型又分為分化型和未分化型兩種[55]。未分化型魚(yú)類(lèi)的原始性腺先發(fā)育成類(lèi)卵巢樣組織，然后一半左右的個(gè)體發(fā)育成雄性，其他的發(fā)育成雌性，例如斑馬魚(yú)[56]。更特殊的如七鰓鰻[57]Lampetra japonica的精巢80%左右是由原始性腺直接發(fā)育形成，其余的由卵巢樣組織先退化再發(fā)育而來(lái)。分化型魚(yú)類(lèi)，其原始性腺直接發(fā)育成卵巢或精巢，例如銀大馬哈魚(yú)[52]Oncorhynchus keta。分化型魚(yú)類(lèi)在自然情況下性逆轉(zhuǎn)發(fā)生的可能性很小，兩性魚(yú)也很少存在，所以說(shuō)分化型性別更穩(wěn)定[55]。

2.4 性腺發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制

魚(yú)類(lèi)性腺的組織發(fā)生過(guò)程復(fù)雜，發(fā)育涉及眾多的分子信號(hào)調(diào)控和信號(hào)通路和基因參與。

DMRT家族的dmy是第一個(gè)被確認(rèn)的性別決定基因，與精巢分化相關(guān)，見(jiàn)于青鳉的Y染色體上[58]。在青鳉的演化過(guò)程中dmy出現(xiàn)較晚，故在其他魚(yú)類(lèi)中不存在[59]。斑馬魚(yú)中存在與sf-1同源的ff1d基因，可能調(diào)控參與精細(xì)胞增殖與分化的amh基因的表達(dá)，amh基因在精巢支持細(xì)胞上表達(dá)較高，而ff1d基因除了在精巢支持細(xì)胞外，在間質(zhì)細(xì)胞中也有較高表達(dá)[60,61]。魚(yú)類(lèi)cyp19基因編碼芳香化酶P450，其中cyp19a1直接參與卵巢發(fā)育，cyp19a2可能通過(guò)下丘腦-垂體-性腺軸（hypothalamic-pituitary-gonadal axis,HPG軸）參與性別分化[62]。Zhou等獲得了10多個(gè)與斜帶石斑魚(yú)Epinephelus coioides性反轉(zhuǎn)有關(guān)的基因，其中sox3基因夠調(diào)控卵子的發(fā)生[63]。Alam等[64]研究發(fā)現(xiàn)，蜂巢石斑魚(yú)Epinephelus merra由雌轉(zhuǎn)雄過(guò)程中，卵巢的降解與foxl2的下調(diào)有關(guān)。除與性別分化有關(guān)的基因外，還有一些與魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞發(fā)育有關(guān)的基因，例如dnd基因與PGC的遷移有關(guān)，可以使用dnd morpholino干擾dnd基因的表達(dá)，使PGC遷移能力下降、凋亡，控制育性[65]。在對(duì)斑馬魚(yú)和狼鱸Dicentrarchus labrax等魚(yú)類(lèi)的研究中，發(fā)現(xiàn)多數(shù)魚(yú)類(lèi)的性別決定基因未充分特化，多個(gè)基因調(diào)控性別分化，性別分化分子機(jī)制呈現(xiàn)多樣化[59]。

魚(yú)類(lèi)的性腺發(fā)育除受基因調(diào)控外，還受內(nèi)分泌的影響，其中HPG軸起主導(dǎo)作用。丘腦分泌并釋放的促性腺激素釋放激素（GnRH），通過(guò)神經(jīng)元到達(dá)垂體，使垂體合成促性腺激素（GtH）；促性腺激素通過(guò)血液進(jìn)入性腺，生成性激素，調(diào)節(jié)性腺發(fā)育[59]。促黃體生成素（luteinizing hormone,LH）和促卵泡激素（follicle-stimulatinghormone,FSH）是促性腺激素的主要成員，分別受促黃體生成素釋放激素（LH-RH）和促卵泡激素釋放激素（FSH-RH）的調(diào)控[66]。LH和FSH的受體位于卵巢內(nèi)顆粒細(xì)胞、卵泡膜細(xì)胞、精巢的支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞等細(xì)胞的細(xì)胞膜表面。細(xì)胞外液中的LH與FSH與靶器官細(xì)胞表面的受體結(jié)合，使α亞單位上的鳥(niǎo)苷二磷酸被鳥(niǎo)苷三磷酸替換，從βγ復(fù)合體上脫落，再與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，催化腺苷三磷酸，產(chǎn)生cAMP。細(xì)胞內(nèi)大量的cAMP能激活蛋白激酶A，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白的功能[66]。促性腺激素之間互相頡頏或是協(xié)同，也可以單獨(dú)作用于性腺。例如FSH在LH的協(xié)同下促使卵泡細(xì)胞產(chǎn)生其他激素[66]。另一方面，性腺產(chǎn)生的性激素通過(guò)反饋調(diào)節(jié)GnRH的生成。還有些分子影響HPG軸具，調(diào)控性腺的發(fā)育。例如多巴胺具有抑制硬骨魚(yú)GtH釋放的功能[59]。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展，對(duì)魚(yú)類(lèi)促性腺激素基因面的研究不斷深入。此外還分析了促性腺激素在魚(yú)類(lèi)性腺發(fā)育各個(gè)階段的表達(dá)。如GtH的受體在5日齡尼羅羅非魚(yú)性腺發(fā)育中開(kāi)始表達(dá)[67]；GtH隨著大菱鲆Scophthalmus maximus卵巢發(fā)育從I期到V期過(guò)程中，表達(dá)逐漸增加[68]；黃鰭短須石首魚(yú)Umbrina roncador在精子和卵黃發(fā)生期間FSH基因表達(dá)量高，而LH基因則是在精子排放期表達(dá)量高[69]。除了不同時(shí)期，魚(yú)類(lèi)促性腺激素在不同組織中的表達(dá)也不同。研究發(fā)現(xiàn)，GtH在對(duì)史氏鱘Acipenser schrenckii腦垂體中表達(dá)強(qiáng)烈，在性腺中也有強(qiáng)烈的表達(dá)，但低于腦垂體[70]。對(duì)魚(yú)類(lèi)促性腺激素功能的研究表明，缺乏高純度的激素蛋白是一大障礙，但隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，基因工程技術(shù)幫助研究人員突破了這一障礙。構(gòu)建了越來(lái)越多的魚(yú)類(lèi)促性腺激素基因重組表達(dá)體系，例如在大腸桿菌中構(gòu)建的鯉Cyprinus carpio LH和FSH表達(dá)載體[71]；在畢赤酵母中構(gòu)建的斑馬魚(yú)FSH表達(dá)載體[72]；在變形蟲(chóng)中構(gòu)建的非洲鯰FSH和LH表達(dá)載體[73]。這些研究成果都為魚(yú)類(lèi)促性腺激素功能研究提供了理論依據(jù)。

3 硬骨魚(yú)類(lèi)性腺的發(fā)育

魚(yú)類(lèi)的生殖系統(tǒng)包括性腺（精巢、卵巢）和生殖導(dǎo)管（輸卵管、輸精管），其中性腺是生殖系統(tǒng)重要的組成部分。了解魚(yú)類(lèi)性腺的形態(tài)結(jié)構(gòu)是研究魚(yú)類(lèi)性腺的發(fā)育基礎(chǔ)。魚(yú)類(lèi)性腺發(fā)育的研究方法主要有組織學(xué)、組織化學(xué)和分子生物學(xué)等。

3.1 硬骨魚(yú)類(lèi)性腺的基本結(jié)構(gòu)

硬骨魚(yú)類(lèi)性腺一般左右成對(duì)排列，懸系于鰾的腹面、腹腔兩側(cè)的腹腔系膜上。

3.1.1 精巢

硬骨魚(yú)類(lèi)精巢結(jié)構(gòu)分為小管型和小葉型[58,75]。小葉型精巢由很多的精小葉構(gòu)成，在精小葉中存在精小囊，精細(xì)胞在精小囊中發(fā)育成熟，之后從精小囊釋放到小葉腔中，最終成熟精子存在于小葉腔和輸精管中；小管型精巢不具有精小葉，精小管與中央腔相通，精小囊在精小管中逐漸發(fā)育并向輸出管移動(dòng)[75]。根據(jù)精小葉的排列方式將小葉型精巢分為輻射型和壺腹型[76]。在輻射型精巢中精小葉呈現(xiàn)規(guī)則的輻射狀排列，而壺腹型精巢則是無(wú)規(guī)則的排列。

精小葉中的精原細(xì)胞通過(guò)有絲分裂形成精小囊，在精小囊的外層是支持細(xì)胞，生殖細(xì)胞在小囊內(nèi)進(jìn)行同步發(fā)育。精原細(xì)胞有絲分裂期間，先是無(wú)定向排列，之后多個(gè)精原細(xì)胞組合成不具有管腔的精細(xì)小管，類(lèi)肌細(xì)胞排列在精細(xì)小管周?chē)?，形成精胞。精?xì)小管的雛形是精胞，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步發(fā)展，精胞轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷木?xì)小管。在精細(xì)小管中產(chǎn)生精子，精子匯集到壺腹腔內(nèi)，壺腹腔起輸精管和儲(chǔ)精囊的作用。精小葉之間有成纖維細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、淋巴管與血管[50]。

3.1.2 卵巢

根據(jù)有無(wú)卵巢腔和卵巢是否與輸卵管相通，魚(yú)類(lèi)卵巢分為封閉卵巢和游離卵巢[77]。

游離卵巢的外圍無(wú)卵巢腔，后端未形成輸卵管，卵子成熟后突破濾泡膜進(jìn)入體腔，再由泄殖孔釋放到體外。游離卵巢被認(rèn)為代表原始類(lèi)型，卵巢屬于這種類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)有圓口類(lèi)、全頭類(lèi)、肺魚(yú)類(lèi)、硬鱗類(lèi)等[77]。

硬骨魚(yú)類(lèi)多數(shù)為封閉卵巢，即腹膜形成的卵巢囊包圍在卵巢周?chē)?。卵巢在體腔后端相遇，形成與泄殖孔相連的輸卵管。卵巢壁由外層的腹膜和內(nèi)層的白膜構(gòu)成，從卵巢壁上向卵巢內(nèi)部延伸出許多成束的板狀結(jié)構(gòu)。該板狀結(jié)構(gòu)由結(jié)締組織、微血管和生殖上皮組成，稱(chēng)為產(chǎn)卵板。卵母細(xì)胞周?chē)臑V泡細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生雌性激素，加快形成成熟卵子；當(dāng)成熟卵子由濾泡層釋放出來(lái)，遺留的濾泡細(xì)胞將組成黃體，由此產(chǎn)生孕酮[50]。

3.2 硬骨魚(yú)類(lèi)性腺發(fā)育分期

3.2.1 卵巢發(fā)育分期

對(duì)于卵巢的分期當(dāng)前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在實(shí)際研究過(guò)程中采用較多的是Мeйeи[78]、施瑔芳[79]和劉筠[50]的卵巢分期標(biāo)準(zhǔn)，主要特征如下：

Ⅰ期性腺緊貼在鰾腹側(cè)腸系膜兩側(cè)，呈淡肉色、透明線狀，血管較少。性腺中主要是卵原細(xì)胞，細(xì)胞體積較小，核質(zhì)比較大。

Ⅱ期卵巢變寬，呈肉紅色，卵巢表面及組織內(nèi)部密布微血管，卵巢中初級(jí)卵母細(xì)胞居多。

Ⅲ期卵巢隨著發(fā)育，體積逐漸變大，變成較膨脹的囊狀，呈青灰色，血管密布且清晰，肉眼可見(jiàn)卵粒，但不能分離。解剖學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的初級(jí)卵母細(xì)胞開(kāi)始積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，細(xì)胞體積變大。

Ⅳ期卵巢接近成熟，積累了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，體積繼續(xù)增大，近乎充滿整個(gè)體腔。血管發(fā)達(dá)，變粗，在卵巢膜上網(wǎng)狀分布。卵母細(xì)胞基本完成了卵黃積累，細(xì)胞體積顯著增大。

Ⅴ期卵巢體積達(dá)到最大，卵子成熟，呈青灰色松軟狀，卵巢壁變薄，濾泡膜破裂，卵母細(xì)胞釋放到腹腔，卵子呈圓形，處于游離狀態(tài)，通過(guò)輕壓魚(yú)體腹部和提起魚(yú)體，卵子可以從泄殖孔流出。

Ⅵ期卵巢體積縮小呈松散狀，表面密布血管，呈紫紅色。只產(chǎn)卵一次的類(lèi)型，產(chǎn)后卵巢萎縮，卵巢內(nèi)殘留的卵母細(xì)胞、卵粒被吸收；多次產(chǎn)卵的類(lèi)型，卵巢退化到Ⅲ期。

3.2.2 精巢發(fā)育分期

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于精巢的發(fā)育分期觀點(diǎn)不同，尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)大多數(shù)學(xué)者依據(jù)精巢發(fā)育的解剖學(xué)、細(xì)胞學(xué)特征，將精巢的發(fā)育分為6個(gè)時(shí)期[50]。

Ⅰ期精巢成對(duì)的緊貼于腹腔兩側(cè)，呈透明細(xì)線狀，經(jīng)過(guò)組織學(xué)觀察，可以看到精原細(xì)胞無(wú)規(guī)律分散在結(jié)締組織間。

Ⅱ期精巢呈半透明細(xì)線狀，較扁，血管不明顯，顏色稍淡，肉眼可以區(qū)別精巢和卵巢（具產(chǎn)卵板）。增多的精原細(xì)胞成束排列組成壺腹的雛形。

Ⅲ期精巢呈淡紅色圓棒狀，血管廣泛分布。壺腹中央出現(xiàn)管腔，在壺腹中以初級(jí)精母細(xì)胞為主，精原細(xì)胞占少數(shù)。

Ⅳ期精巢進(jìn)一步發(fā)育，體積增大，呈灰白色袋狀，血管分部明顯。在壺腹中出現(xiàn)不同發(fā)育階段的精細(xì)胞，這些精細(xì)胞在精小囊中同步發(fā)育。

Ⅴ期精巢呈乳白色塊狀，血管進(jìn)一步發(fā)育，分部更加明顯，精巢飽滿，達(dá)到完全成熟。成熟精子充滿了精細(xì)小管和壺腹腔。提起魚(yú)體或輕壓魚(yú)腹，精液從泄殖孔流出。

Ⅵ期精巢為退化或排精后精巢，其體積減小、萎縮，呈弱紅色。壺腹中僅剩結(jié)締組織、精原細(xì)胞和少量初級(jí)精母細(xì)胞，管腔中尚存少量退化的精子。

3.3 硬骨魚(yú)類(lèi)配子發(fā)生

3.3.1 精子發(fā)生

魚(yú)類(lèi)精子發(fā)生經(jīng)過(guò)增殖、生長(zhǎng)、成熟和變態(tài)四個(gè)時(shí)期，精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程，發(fā)育到成熟精子。精原細(xì)胞發(fā)育到成熟精子需經(jīng)歷精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞、精子細(xì)胞和精子5個(gè)主要階段[80]。在增殖期，精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)不斷地有絲分裂，產(chǎn)生A型和B型兩種精原細(xì)胞，其中B型在后期開(kāi)始分化，A型則保持分裂能力；在生長(zhǎng)期，B型精原細(xì)胞停止有絲分裂，開(kāi)始為后期成熟分裂吸收和儲(chǔ)備營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，復(fù)制DNA，原生質(zhì)增多，細(xì)胞變大；在成熟期，初級(jí)精母細(xì)胞完成物質(zhì)積累，開(kāi)始向精子細(xì)胞轉(zhuǎn)化，先是通過(guò)第一次減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化為次級(jí)精母細(xì)胞，之后再經(jīng)過(guò)第二次減數(shù)分裂分化形成精子細(xì)胞，染色體數(shù)減半。在變態(tài)期，精子細(xì)胞經(jīng)過(guò)核、質(zhì)分化和重組，產(chǎn)生成熟的精子[77]。

3.3.2 卵子發(fā)生

魚(yú)類(lèi)的卵子發(fā)生分為增殖、生長(zhǎng)及成熟三個(gè)時(shí)期。隨著卵巢發(fā)育，可以觀察到不同發(fā)育階段的卵細(xì)胞。對(duì)于卵母細(xì)胞發(fā)育階段的劃分，國(guó)內(nèi)外意見(jiàn)不同，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者習(xí)慣根據(jù)卵細(xì)胞大小、體積、卵黃和濾泡發(fā)育等特征，將卵細(xì)胞發(fā)育分為六個(gè)時(shí)相，這種方法既體現(xiàn)了卵細(xì)胞發(fā)育的本質(zhì)區(qū)別，又結(jié)合了卵巢發(fā)育分期特征[50]。

Ⅰ時(shí)相卵原細(xì)胞進(jìn)行多次有絲分裂，染色質(zhì)交會(huì)，之后停止分裂向初級(jí)卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)變。此階段細(xì)胞體積小，細(xì)胞質(zhì)少，細(xì)胞核大，呈橢圓形，核內(nèi)細(xì)絲狀的染色質(zhì)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。頻繁分裂的卵原細(xì)胞，形成細(xì)胞團(tuán)。

Ⅱ時(shí)相進(jìn)入初級(jí)卵母細(xì)胞小生長(zhǎng)階段，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)增加，體積增大，在核旁的細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)卵黃核。細(xì)胞核體積變大，呈卵圓形，多個(gè)核仁排列在核膜內(nèi)壁。濾泡細(xì)胞在卵母細(xì)胞外先是形成稀疏的濾泡膜，之后隨著濾泡細(xì)胞的增多，濾泡膜逐漸完整。

Ⅲ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞由小生長(zhǎng)階段進(jìn)入大生長(zhǎng)階段。在質(zhì)膜的外側(cè)，濾泡膜由單層增為雙層，在濾泡膜和卵細(xì)胞膜之間形成放射膜。隨著卵黃和脂肪的積累，卵母細(xì)胞體積顯著增加，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)靠近細(xì)胞膜處出現(xiàn)液泡，液泡隨著卵細(xì)胞的生長(zhǎng)不斷發(fā)育，數(shù)目增加，卵黃沉積，在液泡間形成卵黃顆粒。

Ⅳ時(shí)相進(jìn)入初級(jí)卵母細(xì)胞的發(fā)育晚期。核外空間幾乎被卵黃充滿，細(xì)胞質(zhì)被擠到核的周?chē)约凹?xì)胞膜邊緣。中央的細(xì)胞核開(kāi)始偏向動(dòng)物極受精孔下方，細(xì)胞質(zhì)也隨之向受精孔移動(dòng)，最終進(jìn)入原生質(zhì)盤(pán)內(nèi)。濾泡膜和放射膜變得更加明顯。

Ⅴ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞在釋放第一極體之后，完成第一次減數(shù)分裂，轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭?jí)卵母細(xì)胞，處于第二次減數(shù)分裂中期，細(xì)胞核向成熟方向發(fā)展。核膜溶解，細(xì)胞核變形，出現(xiàn)染色體。細(xì)胞質(zhì)中的卵黃顆粒逐漸融合成塊狀。卵黃與原生質(zhì)發(fā)生極化現(xiàn)象。成熟卵母細(xì)胞脫離濾泡膜，進(jìn)入卵巢腔，成為游離卵。

Ⅵ時(shí)相為停留在卵巢腔中的未排出卵子，并逐漸進(jìn)入生理死亡或自然退化的卵母細(xì)胞。卵黃顆粒變?yōu)橐簯B(tài)，呈塊狀，顏色昏暗，放射膜明顯增厚。

4 展望

隨著技術(shù)的進(jìn)步，在斑馬魚(yú)中得到分離、鑒定了第一個(gè)魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞標(biāo)記基因vasa[20]，為魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞的研究開(kāi)創(chuàng)了新紀(jì)元。目前，被分離鑒定的魚(yú)類(lèi)生殖細(xì)胞標(biāo)記基因日益增多，隨之關(guān)于PGCs的研究和利用日益增多。研究表明，利用供體生物得到的生殖細(xì)胞，移植到受體生物中，可以產(chǎn)生生殖系嵌合體，之后產(chǎn)生來(lái)自供體的配子或后代，這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為生殖細(xì)胞移植技術(shù)（germ celltransplantation,GCT）[81]。隨著研究的深入，這種技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，不僅可應(yīng)用于研究轉(zhuǎn)基因和干細(xì)胞生物學(xué)特性，還對(duì)魚(yú)類(lèi)的苗種繁育、瀕危魚(yú)種的保護(hù)以及魚(yú)類(lèi)性別選擇育種等具有重要意義。目前已在部分魚(yú)種中成功移植，相信隨著研究的深入，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在更多種魚(yú)類(lèi)中得到應(yīng)用。