稀有鮈鯽發育的研究進展

李婧實 靳曉敏

(河北科技師范學院海洋資源與環境學院，河北 秦皇島 066000)

前言

鮈鯽(Gobiocypris rarus)是中國特有小型鯉科魚類，是我國水生生態系統中具有代表性的魚種。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境中，喜集群活動。其自然分布的生境環境少污染、質量良好，代表我國溝渠、溪流等小水體的健康狀態。鮈鯽的體型扁小，體側有淡黃色縱紋，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]。由于其個體小，對水溫、溶氧量等環境條件要求低，飼養方便，在適宜條件下生長快，胚胎發育速度易于控制，并且性成熟早，繁殖季節長，產卵頻率高，每次產卵量大，卵膜透明，易于觀察，對毒性化學物質反應敏感等特點，已經成為教研中常用的一種理想的實驗材料。從1990年開始，中國科學院水生生物研究所對其形態與分類地位、分布區與生活習性、繁殖、胚胎發育、胚后發育、飼養方法、繁殖技術、麻醉方法、近交系培育等方面進行了系統的研究[3]。

1 稀有鮈鯽的胚胎發育和胚后發育

1.1 稀有鮈鯽的胚胎發育

1.1.1 胚胎發育過程

鮈鯽的整個發育過程分為22個發育時期，整個過程約需2h。卵裂局限在動物極所在半球，卵受精后不久即在動物極形成胚盤并逐漸增高，囊胚及分裂球的高度約占整個卵垂徑的1/3以上，以下包和內卷的方式形成原腸胚。魚苗剛孵出時，體表黑色素密布，眼睛全黑，胸鰭的大小接近幼魚，口裂出現，鰓弧形成，消化道貫通并出現鰾雛形。有的未受精卵不產生卵裂；有的則產生不規則卵裂，但不能繼續發育。未受精卵胚盤向卵黃囊中下陷直至湮沒，約在同批受精卵發育到2～4細胞時開始直至囊胚期前后，卵黃囊隨之變性、解體[4]。

1.1.2 胚胎發育特點

稀有鮈鯽胚胎發育的特點表現為以下幾點。耳石與胸鰭原基幾乎同時出現;尾泡出現期先于聽囊期，這個次序與青魚、草魚、鰱魚及鳙魚等正好相反，而與銀色領頜須鮈相同[5,6]。但銀色頜須鮈尾泡存留時間短，眼晶體形成時就開始消失，而稀有鮈鯽尾泡存留時間較長，肌肉效應期仍清晰可見[6]；孵出的前器官分化程度較高，剛孵出的魚苗已發育至鰾雛形期，而青魚、草魚、鰱魚及鳙魚等孵出時僅達心臟博動期，銀色頜須鮈也只達胸鰭原基期[5,6]，但沙鱧剛孵出的魚苗體形特征已接近幼魚，孵出時器官分化比鮈鯽更完善[7]。

1.2 稀有鮈鯽的胚后發育

在對鮈鯽胚后發育和幼魚生長的初步研究發現，鮈鯽的胚后發育速度相當快，每日可達0.52mm左右。在24.7～31.8℃的水溫條件下，鮈鯽的初孵仔魚完成整個胚后發育過程僅需25～30h[4]。溫度降低時會使孵出時間明顯增長，稀有鮈鯽在水溫13℃時的孵化時間為312h。斑馬魚常用于真骨魚類胚胎學研究，其胚胎孵出時間的最長記錄僅為96h[8]，不到鮈鯽的1/3。發育時間的延長能給實驗帶來更多便利，因此，作為胚胎學研究的實驗材料，鮈鯽比于斑馬魚更具優點[9]。

2 稀有鮈鯽發育的影響因素

2.1 食物的影響

鮈鯽仔魚開始攝食后，食物對其影響較大。在對稀有鮈鯽仔魚的攝食和耐饑餓能力的研究中發現，鮈鯽仔魚的耐饑餓能力較差，饑餓會對其發育造成很大的影響，以至于發育滯后、生長減緩(甚至負生長)和高死亡率出現，持續饑餓甚至會直接導致死亡。因此，在飼養稀有鮈鯽或者應用鮈鯽進行實驗研究的過程中，要注意投喂時間和飼料的成分。開始投喂的最佳時間是孵出后1.5～2d，這時鮈鯽仔魚剛進入混合營養期[10]。最好用浮游生物作為鮈鯽仔魚的飼料。目前還沒發現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驗中，通過對鮈鯽及其飼料的生化組成和能值的測定，確定了鮈鯽生長和繁殖的人工飼料的構成成分及配比[11]，但是，人工飼料中各成分的結合方式以及水分的含量都不如天然餌料更合適。同時，在鮈鯽生長和能量收支影響的研究中發現，在鮈鯽的發育過程中，雄魚生長速度及攝食率低于雌魚[12]，故在實驗時應注意投餌量。

2.2 溶氧和二氧化碳的影響

鮈鯽具有較強的適應能力，對溶氧量以及二氧化碳量適應范圍較寬，水中溶氧量和二氧化碳量的微小變化并不能影響其發育過程。在稀有鮈鯽對高濃度二氧化碳和低溶氧的急性反應實驗中發現，在一般情況下鮈鯽不會因缺氧而死，而且能耐受高濃度二氧化碳。家魚等飼養魚類在二氧化碳濃度80mg·L-1以上時出現呼吸困難，而稀有鮈鯽在二氧化碳濃度134.3～159.9mg·L-1時才出現類似反應[13]。但是，在人工飼料對稀有鮈鯽繁殖影響的研究中發現，在循環水缸中有利于鮈鯽的生長和繁殖，在靜水中鮈鯽的繁殖率較低[14]。也就是說，水中合適的溶氧量和二氧化碳量更有利于鮈鯽的生長發育。

2.3 水溫的影響

鮈鯽對水溫的適應范圍也較寬，水溫的變化對其胚胎發育的影響也不太大。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漢源的溫差較大，據當時測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構差異不大[15]。也就是說，5℃左右的溫差并沒有對鮈鯽的發育造成重大影響。盡管用于繁殖的魚通常飼養在20～25℃的條件下，但比25℃略高的水溫更利于鮈鯽幼魚的生長和發育[4]。

2.4 生活污水的影響

在生活污水對稀有鮈鯽毒性效應的研究中觀察到，在早期發育階段，高濃度的生活污水對稀有鮈鯽有急性毒性效應，能對稀有鮈鯽的個體發育和性發育造成極大的負面影響。會使排污口污水中的稀有鮈鯽魚卵無法孵化，而鮈鯽的肝臟也表現出強烈的毒性效應[16]。

2.5 幾種化學物質的影響

化學物質對鮈鯽生長發育的影響相當明顯。在有關魚類毒性試驗中發現，與國際上常用的斑馬魚相比，鮈鯽對化學物質更敏感[17]。

2.5.1 三丁基錫

微量的三丁基錫能夠嚴重影響鮈鯽的肌肉、肝和鰓等結構的發育，因而其可以被用作魚類毒性試驗材料，初步開展了有機錫的急慢性生態毒理研究。結果表明，慢性暴露條件下稀有鮈鯽成魚的肝臟與性腺受到影響。魚體肌肉對水環境中的三丁基錫化合物具有顯著的生物富集作用。超微結構觀察發現其肝臟和鰓細胞結構在急慢性暴露下可發生一系列病理變化。暴露于三丁基錫中的稀有鮈鯽魚卵的胚胎發育、孵化與卵黃魚的存活均受到損害[18]。

2.5.2 17α-甲基睪酮

17α-甲基睪酮是一種人工合成雄激素，在水產養殖以及醫藥行業中廣泛使用。通過甲基睪酮對稀有鮈鯽幼魚的42d流水暴露，觀察其性腺發育和生物標記物變化。將幼魚放在500ng·L-1的甲基睪酮中，會發現其生長受到抑制(p≤0.05)，在50ng·L-1以上其性腺指數顯著增加(p≤0.05)，雄性個體比率明顯升高。通過組織學觀察發現，50ng·L-1以上濃度甲基睪酮處理過的卵巢組織切片中出現了精子細胞，且精子細胞數量隨劑量的增加而增加。通過生物標記物卵黃蛋白原測定發現，經50ng·L-1以上濃度甲基睪酮處理后，稀有鮈鯽幼魚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的代謝物可以應激卵黃蛋白原的增生[19]。

3 稀有鮈鯽研究展望

鮈鯽具有許多優良的特征，是理想的實驗研究材料。自1990年開始研究至今，中國科學院水生生物研究所、西北農林科技大學、西南大學、華中農業大學水產學院、武漢大學、上海水產學院等多家單位都將稀有鮈鯽作為實驗材料。鮈鯽已經被應用到基礎生物學、胚胎發育學、遺傳學、環境科學、生態學、生理學、病理學、毒理學等多領域[20]。在生物形態標記、遺傳標記、微生物控制及飼養環境等關鍵領域的研究均達到了國際上生態毒性研究模式生物的基本要求，隨著基因組測序工作的開展，將更廣泛地應用于相關的研究[21]。為了使其能夠成為細胞遺傳學、發育生物學、分子生物學等各個領域理想的生物模式研究材料，今后應進一步研究其胚胎發育過程，爭取得到其胚胎發育過程的詳細資料。