稀有鮈鯽發(fā)育的研究進(jìn)展

李婧實(shí) 靳曉敏

(河北科技師范學(xué)院海洋資源與環(huán)境學(xué)院，河北 秦皇島 066000)

前言

鮈鯽(Gobiocypris rarus)是中國(guó)特有小型鯉科魚(yú)類(lèi)，是我國(guó)水生生態(tài)系統(tǒng)中具有代表性的魚(yú)種。主要分布于四川省漢源縣、石棉縣、彭縣、灌縣及雙流縣等地，生活在多石礫泥草的微水流環(huán)境中，喜集群活動(dòng)。其自然分布的生境環(huán)境少污染、質(zhì)量良好，代表我國(guó)溝渠、溪流等小水體的健康狀態(tài)。鮈鯽的體型扁小，體側(cè)有淡黃色縱紋，胸、腹部圓，腹部白色，尾鰭基中部有一較明顯的黑斑。鮈鯽的自然群體具有豐富的遺傳多樣性[1,2]。由于其個(gè)體小，對(duì)水溫、溶氧量等環(huán)境條件要求低，飼養(yǎng)方便，在適宜條件下生長(zhǎng)快，胚胎發(fā)育速度易于控制，并且性成熟早，繁殖季節(jié)長(zhǎng)，產(chǎn)卵頻率高，每次產(chǎn)卵量大，卵膜透明，易于觀察，對(duì)毒性化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)敏感等特點(diǎn)，已經(jīng)成為教研中常用的一種理想的實(shí)驗(yàn)材料。從1990年開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所對(duì)其形態(tài)與分類(lèi)地位、分布區(qū)與生活習(xí)性、繁殖、胚胎發(fā)育、胚后發(fā)育、飼養(yǎng)方法、繁殖技術(shù)、麻醉方法、近交系培育等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[3]。

1 稀有鮈鯽的胚胎發(fā)育和胚后發(fā)育

1.1 稀有鮈鯽的胚胎發(fā)育

1.1.1 胚胎發(fā)育過(guò)程

鮈鯽的整個(gè)發(fā)育過(guò)程分為22個(gè)發(fā)育時(shí)期，整個(gè)過(guò)程約需2h。卵裂局限在動(dòng)物極所在半球，卵受精后不久即在動(dòng)物極形成胚盤(pán)并逐漸增高，囊胚及分裂球的高度約占整個(gè)卵垂徑的1/3以上，以下包和內(nèi)卷的方式形成原腸胚。魚(yú)苗剛孵出時(shí)，體表黑色素密布，眼睛全黑，胸鰭的大小接近幼魚(yú)，口裂出現(xiàn)，鰓弧形成，消化道貫通并出現(xiàn)鰾雛形。有的未受精卵不產(chǎn)生卵裂；有的則產(chǎn)生不規(guī)則卵裂，但不能繼續(xù)發(fā)育。未受精卵胚盤(pán)向卵黃囊中下陷直至湮沒(méi)，約在同批受精卵發(fā)育到2～4細(xì)胞時(shí)開(kāi)始直至囊胚期前后，卵黃囊隨之變性、解體[4]。

1.1.2 胚胎發(fā)育特點(diǎn)

稀有鮈鯽胚胎發(fā)育的特點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。耳石與胸鰭原基幾乎同時(shí)出現(xiàn);尾泡出現(xiàn)期先于聽(tīng)囊期，這個(gè)次序與青魚(yú)、草魚(yú)、鰱魚(yú)及鳙魚(yú)等正好相反，而與銀色領(lǐng)頜須鮈相同[5,6]。但銀色頜須鮈尾泡存留時(shí)間短，眼晶體形成時(shí)就開(kāi)始消失，而稀有鮈鯽尾泡存留時(shí)間較長(zhǎng)，肌肉效應(yīng)期仍清晰可見(jiàn)[6]；孵出的前器官分化程度較高，剛孵出的魚(yú)苗已發(fā)育至鰾雛形期，而青魚(yú)、草魚(yú)、鰱魚(yú)及鳙魚(yú)等孵出時(shí)僅達(dá)心臟博動(dòng)期，銀色頜須鮈也只達(dá)胸鰭原基期[5,6]，但沙鱧剛孵出的魚(yú)苗體形特征已接近幼魚(yú)，孵出時(shí)器官分化比鮈鯽更完善[7]。

1.2 稀有鮈鯽的胚后發(fā)育

在對(duì)鮈鯽胚后發(fā)育和幼魚(yú)生長(zhǎng)的初步研究發(fā)現(xiàn)，鮈鯽的胚后發(fā)育速度相當(dāng)快，每日可達(dá)0.52mm左右。在24.7～31.8℃的水溫條件下，鮈鯽的初孵仔魚(yú)完成整個(gè)胚后發(fā)育過(guò)程僅需25～30h[4]。溫度降低時(shí)會(huì)使孵出時(shí)間明顯增長(zhǎng)，稀有鮈鯽在水溫13℃時(shí)的孵化時(shí)間為312h。斑馬魚(yú)常用于真骨魚(yú)類(lèi)胚胎學(xué)研究，其胚胎孵出時(shí)間的最長(zhǎng)記錄僅為96h[8]，不到鮈鯽的1/3。發(fā)育時(shí)間的延長(zhǎng)能給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)更多便利，因此，作為胚胎學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料，鮈鯽比于斑馬魚(yú)更具優(yōu)點(diǎn)[9]。

2 稀有鮈鯽發(fā)育的影響因素

2.1 食物的影響

鮈鯽仔魚(yú)開(kāi)始攝食后，食物對(duì)其影響較大。在對(duì)稀有鮈鯽仔魚(yú)的攝食和耐饑餓能力的研究中發(fā)現(xiàn)，鮈鯽仔魚(yú)的耐饑餓能力較差，饑餓會(huì)對(duì)其發(fā)育造成很大的影響，以至于發(fā)育滯后、生長(zhǎng)減緩(甚至負(fù)生長(zhǎng))和高死亡率出現(xiàn)，持續(xù)饑餓甚至?xí)苯訉?dǎo)致死亡。因此，在飼養(yǎng)稀有鮈鯽或者應(yīng)用鮈鯽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程中，要注意投喂時(shí)間和飼料的成分。開(kāi)始投喂的最佳時(shí)間是孵出后1.5～2d，這時(shí)鮈鯽仔魚(yú)剛進(jìn)入混合營(yíng)養(yǎng)期[10]。最好用浮游生物作為鮈鯽仔魚(yú)的飼料。目前還沒(méi)發(fā)現(xiàn)比浮游生物效果更好的人工餌料[4]。雖然在鮈鯽及其飼料的生化組成研究實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)鮈鯽及其飼料的生化組成和能值的測(cè)定，確定了鮈鯽生長(zhǎng)和繁殖的人工飼料的構(gòu)成成分及配比[11]，但是，人工飼料中各成分的結(jié)合方式以及水分的含量都不如天然餌料更合適。同時(shí)，在鮈鯽生長(zhǎng)和能量收支影響的研究中發(fā)現(xiàn)，在鮈鯽的發(fā)育過(guò)程中，雄魚(yú)生長(zhǎng)速度及攝食率低于雌魚(yú)[12]，故在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意投餌量。

2.2 溶氧和二氧化碳的影響

鮈鯽具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)溶氧量以及二氧化碳量適應(yīng)范圍較寬，水中溶氧量和二氧化碳量的微小變化并不能影響其發(fā)育過(guò)程。在稀有鮈鯽對(duì)高濃度二氧化碳和低溶氧的急性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在一般情況下鮈鯽不會(huì)因缺氧而死，而且能耐受高濃度二氧化碳。家魚(yú)等飼養(yǎng)魚(yú)類(lèi)在二氧化碳濃度80mg·L-1以上時(shí)出現(xiàn)呼吸困難，而稀有鮈鯽在二氧化碳濃度134.3～159.9mg·L-1時(shí)才出現(xiàn)類(lèi)似反應(yīng)[13]。但是，在人工飼料對(duì)稀有鮈鯽繁殖影響的研究中發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)水缸中有利于鮈鯽的生長(zhǎng)和繁殖，在靜水中鮈鯽的繁殖率較低[14]。也就是說(shuō)，水中合適的溶氧量和二氧化碳量更有利于鮈鯽的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3 水溫的影響

鮈鯽對(duì)水溫的適應(yīng)范圍也較寬，水溫的變化對(duì)其胚胎發(fā)育的影響也不太大。地處四川成都平原彭州的稀有鮈鯽種群和地處四川西部山區(qū)漢源的溫差較大，據(jù)當(dāng)時(shí)測(cè)定的采樣地水溫記錄，彭州17℃，漢源11～14.5℃，但這兩地鮈鯽種群的年齡結(jié)構(gòu)差異不大[15]。也就是說(shuō)，5℃左右的溫差并沒(méi)有對(duì)鮈鯽的發(fā)育造成重大影響。盡管用于繁殖的魚(yú)通常飼養(yǎng)在20～25℃的條件下，但比25℃略高的水溫更利于鮈鯽幼魚(yú)的生長(zhǎng)和發(fā)育[4]。

2.4 生活污水的影響

在生活污水對(duì)稀有鮈鯽毒性效應(yīng)的研究中觀察到，在早期發(fā)育階段，高濃度的生活污水對(duì)稀有鮈鯽有急性毒性效應(yīng)，能對(duì)稀有鮈鯽的個(gè)體發(fā)育和性發(fā)育造成極大的負(fù)面影響。會(huì)使排污口污水中的稀有鮈鯽魚(yú)卵無(wú)法孵化，而鮈鯽的肝臟也表現(xiàn)出強(qiáng)烈的毒性效應(yīng)[16]。

2.5 幾種化學(xué)物質(zhì)的影響

化學(xué)物質(zhì)對(duì)鮈鯽生長(zhǎng)發(fā)育的影響相當(dāng)明顯。在有關(guān)魚(yú)類(lèi)毒性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與國(guó)際上常用的斑馬魚(yú)相比，鮈鯽對(duì)化學(xué)物質(zhì)更敏感[17]。

2.5.1 三丁基錫

微量的三丁基錫能夠嚴(yán)重影響鮈鯽的肌肉、肝和鰓等結(jié)構(gòu)的發(fā)育，因而其可以被用作魚(yú)類(lèi)毒性試驗(yàn)材料，初步開(kāi)展了有機(jī)錫的急慢性生態(tài)毒理研究。結(jié)果表明，慢性暴露條件下稀有鮈鯽成魚(yú)的肝臟與性腺受到影響。魚(yú)體肌肉對(duì)水環(huán)境中的三丁基錫化合物具有顯著的生物富集作用。超微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)其肝臟和鰓細(xì)胞結(jié)構(gòu)在急慢性暴露下可發(fā)生一系列病理變化。暴露于三丁基錫中的稀有鮈鯽魚(yú)卵的胚胎發(fā)育、孵化與卵黃魚(yú)的存活均受到損害[18]。

2.5.2 17α-甲基睪酮

17α-甲基睪酮是一種人工合成雄激素，在水產(chǎn)養(yǎng)殖以及醫(yī)藥行業(yè)中廣泛使用。通過(guò)甲基睪酮對(duì)稀有鮈鯽幼魚(yú)的42d流水暴露，觀察其性腺發(fā)育和生物標(biāo)記物變化。將幼魚(yú)放在500ng·L-1的甲基睪酮中，會(huì)發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)受到抑制(p≤0.05)，在50ng·L-1以上其性腺指數(shù)顯著增加(p≤0.05)，雄性個(gè)體比率明顯升高。通過(guò)組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，50ng·L-1以上濃度甲基睪酮處理過(guò)的卵巢組織切片中出現(xiàn)了精子細(xì)胞，且精子細(xì)胞數(shù)量隨劑量的增加而增加。通過(guò)生物標(biāo)記物卵黃蛋白原測(cè)定發(fā)現(xiàn)，經(jīng)50ng·L-1以上濃度甲基睪酮處理后，稀有鮈鯽幼魚(yú)血清中的卵黃蛋白原水平顯著增加(p≤0.05)。綜合分析，17α-甲基睪酮在稀有鮈鯽體內(nèi)的代謝物可以應(yīng)激卵黃蛋白原的增生[19]。

3 稀有鮈鯽研究展望

鮈鯽具有許多優(yōu)良的特征，是理想的實(shí)驗(yàn)研究材料。自1990年開(kāi)始研究至今，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、西北農(nóng)林科技大學(xué)、西南大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院、武漢大學(xué)、上海水產(chǎn)學(xué)院等多家單位都將稀有鮈鯽作為實(shí)驗(yàn)材料。鮈鯽已經(jīng)被應(yīng)用到基礎(chǔ)生物學(xué)、胚胎發(fā)育學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、毒理學(xué)等多領(lǐng)域[20]。在生物形態(tài)標(biāo)記、遺傳標(biāo)記、微生物控制及飼養(yǎng)環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域的研究均達(dá)到了國(guó)際上生態(tài)毒性研究模式生物的基本要求，隨著基因組測(cè)序工作的開(kāi)展，將更廣泛地應(yīng)用于相關(guān)的研究[21]。為了使其能夠成為細(xì)胞遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、分子生物學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域理想的生物模式研究材料，今后應(yīng)進(jìn)一步研究其胚胎發(fā)育過(guò)程，爭(zhēng)取得到其胚胎發(fā)育過(guò)程的詳細(xì)資料。