不同體色草金魚（Carassius auratus）鱗片色素細胞的觀察

馮 彩， 胡 菊， 李俊茹， 劉廣勤， 關(guān)銘軒， 何一晴， 王良炎＊

（1 河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453007；2 濮陽縣水利局水產(chǎn)站，河南 濮陽457100；3 長垣市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南 長垣453400）

體色是魚類主要的外部特征之一，在其繁衍后代、躲避敵害、同類認知等過程中扮演重要角色。不同色素細胞的存在以及魚體體表的鱗片決定了魚類體色的色彩斑斕[1-3]。不同種類的色素細胞包含不同的色素顆粒，經(jīng)光反射呈現(xiàn)出不同的色彩[4]。目前研究顯示色素細胞可以分為黑色素細胞、紅色素細胞、黃色素細胞、白色素細胞、藍色素細胞和虹彩細胞，這6種色素細胞的組成類別、體積大小、形態(tài)規(guī)則及在魚體的差異分布都會影響魚類體色的形成[5,6]。黑色素細胞形態(tài)變化多樣，有菊花狀或者網(wǎng)絡(luò)狀，胞體偏大，內(nèi)含酪氨酸激酶可將酪氨酸轉(zhuǎn)變成黑色素；黑色素細胞體積略大于紅色素細胞和黃色素細胞的體積，紅色素細胞和黃色素細胞由中心向四周呈蜘蛛網(wǎng)狀散發(fā)，分支清晰可見。紅/黃色素細胞內(nèi)含有呈紅色或者橙色的類胡蘿卜素和喋啶；白色素細胞是光反射細胞，晶體較小，經(jīng)過光反射可以產(chǎn)生整體白/乳脂色的光澤；藍色素細胞晶體較小，呈現(xiàn)鮮艷的藍色；虹彩細胞與其它五種色素細胞形態(tài)不同，呈圓棒、橢圓形、紡錘形等，內(nèi)含鳥嘌呤顆粒，利用結(jié)晶狀平板來反射光線[7,8]。

草金魚（Carassius auratus）屬于鯉科（Cyprinidae）、鯽屬（Carassius），是鯽（Carassius auratus）的一個變種，因體色豐富且組合形式多樣化深受人們喜愛，具有十分重要的觀賞價值[8]。草金魚的體色有紅色、黑色、白色、紅白和五花等，鱗片較透明且易于觀察，是研究魚類乃至脊椎動物體色變化的重要實驗材料[9]。目前為止，所有的草金魚品系表型性狀差異主要集中在尾鰭及體表色澤上，遠不及其它觀賞魚，如金魚、錦鯉的種類豐富，而且具有較高觀賞價值的草金魚個體很少[8]。因此，研究其體色發(fā)生和形成機理，是草金魚遺傳育種中亟待解決的問題。本文旨在通過對不同體色草金魚的鱗片色素細胞組成的基礎(chǔ)性觀察，總結(jié)和歸納草金魚鱗片色素細胞的組成，為草金魚的體色形成進一步奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗魚

實驗對象所用草金魚取自河南師范大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖基地。選擇純紅、純白、純黃和純黑草金魚背部鱗片即紅鱗、白鱗、黃鱗和黑鱗進行鱗片色素細胞觀察實驗。

1.2 草金魚鱗片色素細胞觀察

用丁香酚將草金魚麻醉后，在草金魚側(cè)線上接近背鰭部分用鑷子摘取4-5片鱗片放入盛有1%PBS溶液的培養(yǎng)皿中，然后將鱗片按正常鱗片上下層放置到用95%酒精處理過的載玻片上，用蓋玻片壓片。使用型號為moticBA210的顯微鏡進行觀察，首先觀察草金魚鱗片下層色素細胞組成與分布，之后用小刀刮去其鱗片下層色素細胞，再觀察草金魚鱗片上層色素細胞的組成與分布。

2 結(jié)果

對純紅、白、黑、黃四種體色草金魚的鱗片進行顯微觀測，結(jié)果顯示草金魚鱗片的色素細胞主要有紅、黃、黑色素細胞和虹彩細胞，這與多數(shù)研究結(jié)果一致。造成草金魚體色的差異的主要原因是色素細胞的密度、分布、大小和形態(tài)的不同。觀察結(jié)果表明，草金魚的鱗片上下層均有色素細胞的分布，并且紅色、黃色、黑色、白色4種草金魚的鱗片下層均有虹彩細胞分布。紅色草金魚的鱗片上層分布有呈樹突狀的紅色素細胞和黃色素細胞，其中紅色素細胞數(shù)量多且排列緊密，黃色素細胞零星分散于其中；其鱗片下層除了有排列緊密的虹彩細胞，還分布有較為密集的紅色素細胞和少量的黃色素細胞。黃色草金魚兩層鱗片都沒有黑、紅色素細胞分布；上層鱗片中只存在黃色素細胞，排列較為密集、數(shù)量較大且形狀多種多樣，主要有樹突形、卵圓形、團塊形等，顏色有深有淺；而下層鱗片中只分布有少量的黃色素細胞，還存在分布較為致密的虹彩細胞。黑色草金魚鱗片的上下層均有黑色素細胞和黃色素細胞分布，另外其鱗片下層分布有致密的短棒狀的虹彩細胞，鱗片中的黑色素細胞不僅分布密集，而且個體較其他色素細胞偏大，呈菊花狀或者由中心向四周呈均勻發(fā)射狀，分支清晰可見且分布密集。白色草金魚上下層鱗片中只含有虹彩細胞，但形狀大小及排列分布有所差異，鱗片上層的虹彩細胞主要呈卵圓形和條形短棒形分布，其中卵圓形虹彩細胞的分布遠多于短棒形，在鱗片下層分布大量呈長條型或者短棒狀且排列緊密的虹彩細胞。虹彩細胞沒有色素顆粒但其含有衍射光柵一樣的結(jié)構(gòu)，經(jīng)不同角度光折射可以呈現(xiàn)不同的色澤。

3 討論

表1 幾種體色草金魚鱗片色素細胞的組成Table1 Composition on scale chromatophore of Carassius auratus

魚類色素細胞起源于神經(jīng)嵴的色素母細胞，由色素母細胞再分化成6種色素細胞，然而并不是所有魚類都具有6種色素細胞。國內(nèi)學(xué)者已對大部分觀賞性魚類鱗片色素細胞的組成和不同體色發(fā)生過程等多個方面進行了研究，其中包括金魚、曼龍魚、彩鯽與紅鯽、荷包紅鯉、錦鯉、暹羅斗魚等[9-11]。研究觀察發(fā)現(xiàn)，大部分硬骨魚類中只含有黑、紅、黃色素細胞和虹彩細胞這4種色素細胞，與本實驗研究結(jié)果一致。魚類色素細胞的呈色方式有兩種，即細胞內(nèi)含有色素顆?；蛲ㄟ^反射特定波長的光呈色[10]。在本實驗觀察到的紅色素細胞、黃色素細胞、黑色素細胞和虹彩細胞中，因色素細胞含有不同顏色的嘧啶、喋啶、黑色素和類胡蘿卜素等色素顆粒而呈現(xiàn)出不同的色彩，其中虹彩細胞還含有折射光板通過反射特定波長的光來呈色。紅色草金魚中紅色素細胞的密度和分布均多于黃色素細胞，并且紅色素細胞排列緊密，黃色草金魚鱗片上層只觀察到黃色素細胞，這說明黃色素細胞和紅色素細胞在草金魚鱗片中相互排列的比例和色素細胞的形態(tài)差異可能造成了紅、黃草金魚體色的不同，這一結(jié)果與易云海[12]在紅鯽鱗片中觀察的結(jié)果一致。黑色草金魚的鱗片中觀察到了黑色素細胞、少量黃色素細胞和虹彩細胞，黑色素細胞呈黑色網(wǎng)絡(luò)狀或者菊花狀，色素細胞顆粒較大。葉元土等認為處于生長期的黑色素細胞分支細小且體積小，而分支大的菊花狀的黑色素細胞則發(fā)育成熟，說明此時觀察的黑色草金魚黑色素細胞已經(jīng)發(fā)育成熟。白色草金魚鱗片下層分布有大量虹彩細胞，鱗片上層觀察到少量的虹彩細胞。通過觀察發(fā)現(xiàn)紅、黑、黃、白四種純色草金魚的鱗片，發(fā)現(xiàn)下層均分布有短棒狀的虹彩細胞，這一結(jié)果與在錦鯉中觀察的結(jié)果一致。虹彩細胞與其他三種細胞相比體積較小，是形成魚類不同體色的一個重要因子。顯微鏡下觀察到的虹彩細胞主要表現(xiàn)為乳白色、藍紫紅色和淡橙色等多種色彩的結(jié)晶體，這可能是由于這些結(jié)晶體反射一定波長的光從而呈現(xiàn)不同的顏色。

目前市場上對于草金魚的需求量遠遠未及錦鯉和其他種金魚，國內(nèi)外學(xué)者對篩選優(yōu)秀的草金魚苗種重視程度逐漸增高。魚類的體色主要受到遺傳、溫度、光照強度、營養(yǎng)等幾方面的影響，其中對體色可逆性影響因素居多。本試驗分析了可穩(wěn)定遺傳的草金魚鱗片的顏色及色素細胞的組成，解釋了草金魚體色多彩形成的原因。研究結(jié)果表明，草金魚的不同體色是由組成草金魚的色素細胞的密度、類型和分布決定的。