長麥穗魚消化系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)與組織學(xué)研究

楊曉鴿，連玉喜，萬安，鄭愛芳，于道平

（安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，水生生物保護與水生態(tài)修復(fù)安徽省高等學(xué)校工程技術(shù)研究中心，安徽 安慶 246133）

長麥穗魚Pseudorasbora elongata 俗名墨筆魚、扁擔(dān)魚、絲絲魚，是我國特有的小型魚類，分布范圍極為狹窄，僅分布于西江水系的陽朔、桂林，以及長江中下游的建德、石臺和祁門的山間溪流[1-5]。生活環(huán)境的改變和捕撈的影響，長麥穗魚種群數(shù)量持續(xù)下降，分布區(qū)域也在不斷萎縮，其歷史分布區(qū)建德，目前已難覓其蹤，漓江分布區(qū)則在上個世紀就已瀕臨絕跡[6,7]?！吨袊鵀l危動物紅皮書：魚類》和《中國物種紅色名錄（第一卷）》將其列為“易危”種[7,8]。目前，圍繞長麥穗魚的研究非常有限，僅有其生物學(xué)特征的簡單描述[6]。反觀與其同屬的廣布種麥穗魚，由于極強的入侵能力而得到廣泛研究，為制定控制其入侵策略提供了科學(xué)依據(jù)[9-11]。因此，為切實有效地加強長麥穗魚的保護工作，相關(guān)基礎(chǔ)研究亟需完善。

魚類消化系統(tǒng)對食物的消化和吸收將直接影響著魚類的生長、發(fā)育和繁殖等重要生命活動。消化系統(tǒng)的組織學(xué)和形態(tài)學(xué)是認識和探討魚類攝食、消化和吸收的基礎(chǔ)和途徑之一[12,13]。研究消化系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)及組織學(xué)可促進多種魚類資源的保護和利用[14-17]。長麥穗魚通常棲居于河流的中上層，要求水質(zhì)清澈、河道彎曲，且兩岸有樹木蔭蔽[6,7]。長麥穗魚對生境的嚴苛要求，可能源自其對食物的選擇性。本文采用解剖學(xué)和組織學(xué)技術(shù)研究長麥穗魚消化系統(tǒng)各器官的形態(tài)學(xué)及組織學(xué)特征，可為進一步分析其食物選擇與營養(yǎng)生態(tài)位，以及結(jié)合生境特征分析其消化系統(tǒng)構(gòu)造與食性、環(huán)境的適應(yīng)性提供理論參考。

1 材料與方法

2018 年4—5 月，在閶江上游采集8 尾外觀正常無病變、體長（7.66±0.65）cm 的長麥穗魚，分別測量每尾魚的體長、體質(zhì)量等生物學(xué)指標(biāo)，解剖后觀察消化道各部分形態(tài)并拍照。依腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，將長麥穗魚腸道分為前腸（foregut）、中腸（midgut）和后腸（hindgut）3 段。取出消化管與消化腺，測量比腸長=腸道長/體長，比肝臟重=肝臟重/體質(zhì)量×100%。分別取消化道及消化腺各部分，包括口咽腔上皮、食管、前腸、中腸、后腸，肝臟和胰臟置于4%多聚甲醛中固定24 h。脫水、透明后石蠟包埋，橫切，切片厚度5 μm，蘇木精-伊紅（HE）染色，中性樹膠封片，在Leica 顯微鏡下觀察拍照。每個組織塊切3 片，對于可測量（黏膜褶皺高度、黏膜下層厚度、肌層厚度）或計數(shù)（黏膜褶皺數(shù)量）樣品，每片隨機選取3 個視野進行測量。

實驗數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±SD）表示，用Excel 2016 和R（R 3.6.2）進行統(tǒng)計分析，描述性統(tǒng)計值采用非參數(shù)檢驗，對不同組別獨立樣本作秩和檢驗和多重比較，P＜0.05 表示差異顯著；P＜0.01表示差異極顯著。統(tǒng)計檢驗采用R 程序包“pgirmess”的“Kruskalmc”函數(shù)，同時安裝和調(diào)入程序包“spdep”[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 長麥穗魚消化系統(tǒng)的形態(tài)特征

長麥穗魚的消化系統(tǒng)由消化管和消化腺組成（圖1-A）。消化管由口開始，向后延伸，折疊于腹腔，最后開口于肛門，包括口咽腔（buccopharyngeal cavity）、食道（esophagus）和腸（intestine）3 部分。消化腺主要包括肝臟（liver）和胰臟（pancreas）。

口咽腔：長麥穗魚的口腔和咽腔之間沒有明顯的分界，故稱口咽腔。吻部上下扁平，較尖細?？跇O小，上位，下頜較上頜稍長，口裂較淺，幾近垂直，口張開程度小，口裂長/吻長之比為（0.25±0.03）。口腔上顎有縱行的黏膜褶皺。咽部左右兩側(cè)有5 對鰓弓，鰓耙不發(fā)達，排列稀疏。

食管：長麥穗魚食道短而直（圖1），上端與口咽腔相連，末端與前腸相延續(xù)。食管較狹小，易與膨大的前腸前端相區(qū)分，食管腔內(nèi)壁有縱行的黏膜褶皺。

圖1 長麥穗魚消化系統(tǒng)解剖圖（A）和消化道整體形態(tài)圖（B）Fig.1 The dissection of digestive system（A）and the whole shape of digestive tract（B）in slender topmouth gudgeon Pseudorasbora elongata

腸：長麥穗魚無胃，腸道較短，整體呈“Z”字形（圖1-B）。依照其外觀形態(tài)，長麥穗魚的腸道可劃分為前腸（a-b），中腸（b-c）、后腸（c-d）。前腸較膨大，其直徑明顯大于中腸和后腸；中腸較短，位于Z形彎折處；后腸較長，顏色略淺，近透明。腸道長比體長短，比腸長為（0.82±0.07）。

肝臟和胰臟：長麥穗魚的消化腺包括肝臟和胰臟兩個獨立的腺體（圖1-A）。肝臟位于消化道前端，呈淡粉色，分為兩葉，右葉較大，左葉小，包繞在前腸中后部，并將膽囊包埋其中。比肝臟重為（0.65±0.19）%。膽囊呈水滴狀，膽汁透明，淡黃綠色，膽管開口于前腸前部（圖1-B）。胰臟呈白色，分布于前腸中后部及中腸周圍的系膜內(nèi)。

2.2 長麥穗魚消化系統(tǒng)的組織學(xué)特征

2.2.1 消化道

口咽腔壁的組織結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外分為黏膜、黏膜下層和肌層，口咽腔前部無漿膜層。黏膜上皮為復(fù)層扁平上皮，其中含有球狀的黏液分泌細胞，?？梢姷轿独伲▓D版Ⅰ-1）。固有層形成大量的乳頭狀突起，在突起中常含有味蕾，味蕾呈卵圓形狀。黏膜下層與固有層沒有明顯的界限，由大量的結(jié)締組織構(gòu)成，內(nèi)含豐富的血管，結(jié)締組織纖維間有少量的橫紋肌纖維。肌層較厚，由骨骼肌纖維組成。

食管壁和腸壁均由黏膜、黏膜下層、肌層和漿膜4 層組成。食管腔內(nèi)有10～14 條縱行無分枝的皺襞，展平時可使食管腔顯著擴大。黏膜上皮為復(fù)層鱗狀上皮細胞，其上分布有2～4 層杯狀細胞，體積大而明顯，杯狀細胞間有少量的黏液細胞（圖版Ⅰ-2）。黏膜下層由結(jié)締組織構(gòu)成，與固有層之間沒有明顯的界限。食管壁的肌層發(fā)達，內(nèi)層為少量的平滑肌，外層為橫紋肌，厚度為（346.59±22.92）μm。Kruskal-wallis 檢驗表明：其極顯著高于腸管各段（P＜0.01，表1）。食管的最外層為漿膜層。

腸腔內(nèi)有大量排列緊密的黏膜褶皺，前腸和中腸黏膜褶皺多呈指狀，后腸呈葉狀（圖版Ⅰ-4、Ⅰ-7、Ⅰ-9）。由前腸往后，褶皺排列逐漸變稀疏，數(shù)量減少。由表1 可知，前腸黏膜褶皺數(shù)量最多（34±4），極顯著多于食管（P＜0.01），顯著多于中腸和后腸（P＜0.05）。中腸與后腸中的黏膜褶皺數(shù)量沒有明顯差異（P＞0.05）。前腸的黏膜褶皺高度最高（1 155.41 μm），顯著高于中腸（P＜0.05），極顯著高于后腸（P＜0.01）。黏膜上皮由單層柱狀上皮細胞組成，排列整齊，細胞核橢圓形，位于細胞中下部，在前腸黏膜上皮細胞的游離面可見明顯的紋狀緣（圖版Ⅰ-5）。

黏膜上皮細胞間分布有大量的黏液分泌細胞，在黏膜褶皺的頂部、中部、基部均有分布，多為圓形，不易染色，呈空泡狀，內(nèi)含大量的分泌顆粒。在前腸處可觀察到黏膜上皮向固有膜中凹陷，形成類似胃小凹的結(jié)構(gòu)（圖版Ⅰ-5）。除柱狀上皮細胞和黏液分泌細胞外，在腸壁中未發(fā)現(xiàn)其他腺體。黏膜下層由疏松結(jié)締組織構(gòu)成，內(nèi)分布有較大的血管、神經(jīng)。腸管各處黏膜下層厚度差異顯著，后腸處最?。ū?）。

肌層由內(nèi)環(huán)肌和外縱肌組成，可觀察到血管、神經(jīng)及少量結(jié)締組織。前腸與中腸的肌層較發(fā)達，肌層厚度顯著高于后腸（P＜0.05，表1）。漿膜層位于腸壁的最外層，僅由一層間皮細胞組成。

2.2.2 消化腺

肝臟是長麥穗魚體內(nèi)最大的消化腺。肝臟外有一層漿膜，肝實質(zhì)中結(jié)締組織欠發(fā)達，肝小葉的分界很不明顯（圖版Ⅰ-11）。肝細胞以中央靜脈為中心向四周呈放射狀排列，形成肝細胞索。肝細胞索有分枝，吻合成網(wǎng)，內(nèi)有肝血竇。肝細胞為不規(guī)則的多邊形，細胞核大，呈圓球形，位于中央。肝臟的組織切片圖中未見內(nèi)嵌的胰腺結(jié)構(gòu)。長麥穗魚的胰臟為獨立腺體，主要由腺泡組成，腺泡細胞內(nèi)充滿嗜酸性酶原顆粒（圖版Ⅰ-12），胰腺外周有一層很薄的結(jié)締組織。

表1 長麥穗魚消化道各段形態(tài)指數(shù)比較（±SD）Tab.1 Morphological indices of various sections of digestive tract of slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate

3 討論

3.1 長麥穗魚的腸道分段

解剖結(jié)果顯示，長麥穗魚無胃，這與大多數(shù)鯉科魚類相似。對無胃魚類腸道的劃分，一是認為食管之后就是腸，沒有必要再進行分段[14]。也有主張將腸道劃分為前腸、中腸和后腸三段[16.17,19]。長麥穗魚的腸道整體呈“Z”字形，不同的部位形態(tài)不同。本實驗中，腸道各部分的黏膜褶皺數(shù)量、黏膜褶皺高度、黏膜下層厚度和肌層厚度均存在顯著性差異。魚類腸道對食物的消化和吸收主要與黏膜表面結(jié)構(gòu)和腸道的分泌能力有關(guān)[20,21]，故將其劃分為前腸、中腸和后腸。前腸膨大利于貯存食物，黏膜褶皺數(shù)量顯著高于中后腸，黏膜上皮細胞為單層柱狀上皮，具有紋狀緣，可有效增加消化和吸收的表面積；肌層厚，為內(nèi)環(huán)行和外縱行兩層平滑肌，加強了前腸的蠕動，有助于食物與消化液充分接觸、混合。這些組織學(xué)結(jié)構(gòu)表明，前腸是長麥穗魚主要的消化吸收場所。中腸位于“Z”字轉(zhuǎn)折處，肌層厚度有所下降，可減緩食靡向后腸移動的速度，增加消化吸收時間。后腸的肌層中環(huán)行肌層較縱行肌層發(fā)達，環(huán)行肌呈波紋狀收縮，可形成腸蠕動，有利于將食物殘渣向肛門處推送。中腸和后腸中依然存在黏膜褶皺，但數(shù)量有所降低，表明中腸和后腸也有一定的消化和吸收能力。其后腸黏膜上皮存在大量的黏液細胞，可促使食物殘渣的排出和對水分及鹽分的吸收。上述分段方法與其他鯉科魚類消化道的劃分方法基本相同[17,21,22]。

3.2 長麥穗魚消化系統(tǒng)特征與食性關(guān)系

長麥穗魚消化道各部的形態(tài)學(xué)及組織學(xué)結(jié)構(gòu)與其食性相適應(yīng)。其口上位，口裂小，口咽腔上皮中可見球形味蕾分布。盡管有研究認為味蕾的存在是魚類選擇性攝食的特征之一[23]，但更多研究表明，魚類口咽腔中味蕾主要起感覺食物和觸發(fā)吞咽反射的作用[24]。長麥穗魚口咽腔黏膜上皮為復(fù)層扁平上皮，有少量的黏液細胞，能分泌黏液，起到潤濕食物和使黏膜上皮免受機械損傷的作用。長麥穗魚的食道短，黏膜上皮分布有大量的杯狀細胞及黏液細胞，能分泌大量的黏液及消化酶，以利于充分潤濕、吞咽食物及初步消化，有利于消化體積小且難以消化的浮游植物等餌料[25-27]。食道肌層發(fā)達，且多為橫紋肌，這與湘華鯪Sinilabeo decorus tungting 等鯉科魚類相似[11,13,17]，這種食道結(jié)構(gòu)收縮力強，有助于將食物向前腸推送。

長麥穗魚沒有胃，對食物的消化和吸收都在腸中進行。其腸長較體長短，平均腸長為體長的0.82倍。魚類的食性類型與腸道的相對長度（比腸長）密切相關(guān)。一般來說，典型肉食性魚類的比腸長小于1，雜食性或偏重植物的雜食性魚類的腸道相對長度在1～3 之間變動，而碎屑食性或純植物性魚類的比腸長在3 以上[29,30]。如鳡Elopichthys bambusa的比腸長為0.54～0.63，鯉Cyprinus carpio1.64～2.45，鳙 Aristichthys nobilis 4.63～4.97，鰱 Hypophthalmichthys molitrix 6.29～7.77[11]。本文測得長麥穗魚的比腸長為0.82，由此推斷其似乎屬于兇猛肉食性魚類或偏重動物的雜食性魚類。其口裂較小，口裂/吻長比約為0.25，不符合兇猛性魚類的口裂特征，由此推斷其應(yīng)該屬于溫和魚類[29]。因此，結(jié)合比腸長和口裂特征判斷長麥穗魚應(yīng)為雜食性魚類。結(jié)合對其食物組成的初步分析結(jié)果，其食物組成有藻類、浮游動物及水生昆蟲幼蟲等（尚未發(fā)表），長麥穗魚應(yīng)屬于雜食性魚類。這和與其同屬的麥穗魚為雜食性極為相似，其比腸長僅為0.66[22]。

3.3 長麥穗魚的消化腺

長麥穗魚的消化腺分為肝臟和胰臟，二者在食物消化中起重要的作用。肝臟為長麥穗魚主要的消化腺，其分泌的膽汁儲存于膽囊中，膽管開口于前腸前部，膽汁經(jīng)濃縮后分泌于前腸中。膽汁可降低脂肪的表面張力，使之成為乳糜顆粒，有利于增大其與脂肪分解酶的接觸面積，加速消化。胰臟為獨立的腺體，這與其他鯉科魚類有所不同，大多數(shù)鯉科魚類的胰臟內(nèi)嵌于肝臟中，二者一起散存于腸的彎曲之間[26]。獨立胰臟多見于軟骨魚類，但鯉形目中此種組織結(jié)構(gòu)也并不鮮見，如刺鰍Mastccembelus aculeatus 和中華刺鰍Sinobdella sinensis 等[30,31]。這種胰臟分泌的胰液中脂肪酶含量更高，可充分分解動物性餌料[32]。長麥穗魚的胰臟分布于前腸和中腸附近的腸系膜內(nèi)，其分泌的胰液通過胰管進入腸道內(nèi)，胰液對蛋白質(zhì)、脂肪、糖類均有消化分解作用，可進一步消化分解食糜。

綜上所述，長麥穗魚消化系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)特征與其各段的消化功能相適應(yīng)，與其食性密切相關(guān)。

圖版Ⅰ 長麥穗魚消化系統(tǒng)組織學(xué)觀察（圖中標(biāo)尺為100 μm）Plate Ⅰ Histological observation of digestive system in slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate（Scale bar,100 μm）