张燕萍 章海鑫 傅义龙 崔璀 刘志放 范鸿潮
摘要:以人工繁殖获得的黄尾鲴受精卵为材料,运用Olympus倒置荧光显微镜对黄尾鲴胚胎发育过程进行连续观察。结果显示,成熟黄尾鲴卵的卵径为(1.1±0.04) mm,吸收膨胀后卵膜径为(1.50±0.08) mm。在水温为(25.0±05) ℃的条件下,黄尾鲴受精卵历时26 h 35 min孵化出膜,出膜仔鱼全长(4.60±0.12) mm。从受精到孵化出膜的总积温为 763.35 ℃·h。根据胚胎发育过程形态特征,将黄尾鲴胚胎发育过程分为受精卵期、卵裂期、囊胚期、原肠期、神经胚期、器官发生期和出膜期7个阶段36个发育时期。
关键词:黄尾鲴;胚胎发育;时序;分期;特征
中图分类号: S917.4 文献标志码: A
文章编号:1002-1302(2019)16-0174-05
收稿日期:2018-05-11
基金项目:江西省科技计划(编号:20141BBF60036);公益性行业(农业)科研专项(编号:201303056-6)。
作者简介:张燕萍(1979—),女,江西吉安人,博士,副研究员,主要从事鱼类遗传育种、渔业生态环境和渔业资源调查研究。
黄尾鲴(Xenocypris davidi Bleeker)俗称黄尾、黄片、黄姑子、黄瓜鱼等,隶属于鲤科(Cyprinidae)鲴亚科(Xenocyprininae)鲴属(Xenocypris),属底层鱼类,通常生活在江河、湖泊的中下层,尤其喜生活在多水草、软泥底质的水域底层,是一种中小型淡水鱼类[1]。由于其具有肉厚、质实,味道鲜美、营养价值高和调控水质等特点,已成为当前水产养殖品种结构调整中首选优良品种之一。
目前,国内有关黄尾鲴,在育苗与养殖方面已有很多不同层面的研究与报道,如凌志勇等在人工繁殖、育苗及养殖技术等方面的报道,但未见黄尾鲴胚胎发育生物学方面的研究报道,其胚胎发育过程中的形态特征观察及相应阶段发育时序仍为研究空白[2-4]。本研究于2017年5月对萍乡市水产科学研究所引进的黄尾鲴亲鱼进行人工催产,获得了黄尾鲴受精卵并孵化出膜,并对其胚胎发育全过程进行观察,阐明了黄尾鲴胚胎的发育规律,丰富了黄尾鲴早期的生活史资料,并为进一步开展黄尾鲴人工养殖和野生资源保护提供基础资料和理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究材料
2017年5月5日,江西省水产科学研究所从江西省萍乡市水产科学研究所引进人工培育的黄尾鲴亲本,试验亲本适应1周后,5月12日从中挑选自然成熟度好、体表无外伤且活力强的个体进行人工催产。雌鱼体长(33.2±1.5) cm(n=80),体质量(497.6±45.8) g(n=80),雄魚体长(29.1±1.2) cm(n=80),体质量(402.3±34.2) g(n=80)。黄尾鲴精液、卵由江西省水产科学研究所对黄尾鲴亲鱼进行人工催产、授精获得。受精后的鱼卵放入孵化桶中孵化,水温控制在(25±0.5) ℃,溶解氧含量为5 mg/L以上,pH值为70~8.0。
1.2 研究方法
胚胎发育分期参照王宾贤等的方法[5]。胚胎发育中利用Olympus ix53倒置荧光显微镜观察、照相,并记录发育时序。囊胚期之前每0.05~0.50 h观察1次,囊胚期之后 0.50~1.00 h 观察1次。每次观察取样30粒,直至出膜。按50%以上的鱼卵达到某一发育时期的时间计算胚胎发育时间[6]。胚胎发育积温采用以下公式计算:胚胎发育各阶段的积温(℃·h)=此阶段胚胎发育时间(h)×水温(℃)。
2 结果与分析
2.1 黄尾鲴胚胎发育时序
在水温为(25.0±0.5) ℃时,黄尾鲴整个胚胎发育过程(即从受精到孵化出膜)历时26 h 35 min,总积温为 763.35 ℃·h。胚胎发育过程可分为7个阶段36个时期,包括受精卵阶段(1 h 15 min)、卵裂阶段(2 h 10 min)、囊胚阶段(2 h 25 min)、原肠阶段(3 h 45 min)、神经胚阶段(1 h 50 min)、器官形成阶段(12 h)和出膜阶段(3 h 25 min)。胚胎发育各个时期的特征描述见表1和图1。
2.2 黄尾鲴胚胎发育分期及特征
2.2.1 受精卵及胚盘形成
成熟黄尾鲴卵呈青黄色,在静水中受精卵卵径为(1.1±0.04) mm(n=30),吸水膨胀后,呈球形,卵膜径为(1.5±0.08) mm(n=30)。受精后40 min,卵膜开始吸水膨胀(图1-1)。受精后60 min,原生质逐渐向动物极移动形成高凸透明的胚盘,卵的透光性增大(图1-2)。
2.2.2 卵裂时期
受精后1 h 15 min,隆起的胚盘顶部中央出现分裂沟,分裂沟逐渐向下延伸,最后完成第1次分裂,胚盘被分裂成2个大小一致的细胞(图1-3)。受精后1 h 30 min,动物极被与第1次分裂沟垂直的分裂沟分成大小相似的4个细胞(图1-4)。受精后1 h 45 min,完成第3次卵裂,动物极形成排列整齐的2排细胞,进入8细胞期(图1-5)。受精后2 h,完成第4次卵裂,动物极形成排列整齐的4排细胞,胚胎发育进入16细胞期(图1-6)。受精后2 h 20 min,胚胎发育进入32细胞期(图1-7)。受精后2 h 40 min,胚胎发育进入64细胞期(图1-8)。随后卵裂越来越快,受精后3 h 10 min,在卵黄囊上方形成1个隆起的细胞团,胚胎发育进入多细胞期(图1-9)。
2.2.3 囊胚时期
受精后3 h 45 min,胚盘细胞不断分裂,数目增多,囊胚层隆起达到最高,呈半月状,但尚未形成囊胚腔,称为高囊胚(图1-10)。此时在动物极已无法辨认出单个细胞,随胚胎发育进程推进,卵黄上隆起的细胞开始减少。受精后 4 h 35 min,囊胚层变矮变平,此为囊胚中期(图1-11)。此后,囊胚层继续降低,并变薄。受精后5 h 35 min,囊胚层像1个帽子紧贴在卵黄上,包住1/3胚胎,胚胎发育进入囊胚晚期(图1-12)。
2.2.4 原肠时期
受精后6 h 40 min,囊胚不断发育,胚盘下包卵黄1/3处,由于下包内卷,在胚盘边缘形成肥厚的胚环,胚胎发育进入原肠早期(图1-13)。随着动物极细胞继续下包并向内卷入,受精后7 h 50 min,囊胚层细胞下包至2/3,在动物极细胞卷入的地方,胚盾出现,胚胎发育进入原肠中期(图1-14)。受精后9 h 20 min,囊胚层细胞下包至3/4,胚盾膨大,背唇明显,此为原肠晚期(图1-15)。
2.2.5 神经胚期
受精后10 h 10 min,前端较为隆起的神经板开始形成,囊胚层细胞下包至4/5,胚胎进入神经胚期(图1-16)。随后进入大卵黄栓期(图1-17)。受精后11 h 10 min,胚孔封闭,神经管形成(图1-18)。
2.2.6 器官形成时期
受精后12 h 35 min,头部位置显示,胚体已形成,在胚体中部出现2~3对肌节,进入器官形成期(图1-19)。受精后13 h,在胚体头部两侧出现眼基(图1-20),继而发育成视泡(图1-21)。受精后14 h,嗅板出现(图1-22),脑的原基也相继出现,肌节增至9~10对。受精后15 h,听板出现,视泡内陷形成眼环,肌节11~15对(图1-23)。
15 h 55 min,胚体尾部开始膨大,与卵黄囊分离形成尾芽,肌节16~18对(图1-24)。16 h 25 min,出现听囊(图1-25)。17 h 15 min,出现视杯,肌节19~20对(图1-26)。18 h 5 min,出现尾鳍(图1-27),卵黄囊随之由圆形逐渐变长。18 h 35 min,在眼泡内出现晶体,眼下方出现鳃板,肌节22~24对(图1-28~1-29)。受精后18 h 45 min,胚胎进入肌肉效应期,肌肉开始收缩,肌肉收缩约 10~15次/min,此时肌节约32对(图1-30)。受精后20 h 45 min,心脏原基出现(图1-31),肌节30对。受精后21 h 40 min,嗅板凹陷成嗅窝(图1-32)。继之,听囊内出现2粒耳石(图1-33)。受精后23 h 10 min,心脏开始搏动(图1-34)。
受精后25 h 15 min,胚体长度小于卵膜径,头尾剧烈摆动可使胚体在膜内转动,胚胎进入出膜前期(图1-35)。受精后26 h 35 min,胚胎开始出膜,头部先出膜,泄殖孔形成。受精后29 h 30 min,胚胎进入出膜高峰期。初孵仔鱼全长 (4.60±0.12) mm,大于吸水膨胀后的卵膜径(3.72±0.35) mm,心跳75~90次/min(图1-36~1-37)。
3 讨论
3.1 胚胎发育特点
本研究采用人工授精的方法获取批量的受精卵,保证了授精的同步性。鱼类的胚胎发育主要受遗传因素的影响,具有种的特异性[7]。黄尾鲴受精卵的发育时序和形态特征基本符合“卵裂—胚体形成—器官分化—孵化出膜”的顺序。黄尾鲴胚胎发育过程包括受精卵期、卵裂期、囊胚期、原肠期、神经胚期、器官形成期和孵化出膜期7个典型阶段和36个连续的发育时期,与已报道的银鲴[5]鱼类基本一致。水温(25±0.5) ℃ 时,受精卵约27 h孵化出膜,总积温为 763.35 ℃·h,与黄邦星的报道存在较大差异(水温在22~24 ℃时,受精卵经45~50 h孵化出膜)[8]。另外本研究發现,黄尾鲴受精卵在孵化过程中,卵膜仅吸收膨胀了0.5 mm左右[卵膜径为(1.5±0.08) mm],与温卓明的报道一致(13~1.6 mm)[9],但与黄邦星报道的黄尾鲴受精卵在孵化过程中卵膜不吸收膨胀的结果不一致[8],与谢文星等报道的黄尾鲴受精卵(1.3~1.4 mm)吸收膨胀后卵膜径为3.5~4.3 mm 存在较大差异[10]。
鱼类胚胎发育阶段的卵膜径、卵周隙大小以及出膜前胚体在卵膜中的蜷曲程度等可作为早期发育阶段分类鉴定的依据[11]。目前的研究显示,在几种产漂流性卵鱼类中,银鲴、草鱼、鳡、鳤出膜前胚体远长于卵膜径,尾部蜷曲很多。本研究发现,黄尾鲴的胚体明显长于卵膜径,尾部蜷曲很多。另外将黄尾鲴早期发育阶段特征和银鲴进行对比后发现,黄尾鲴胚胎发育过程中的特征(如胚胎发育时期、各时期的特征)和银鲴一致,但有些发育时期所需时间存在差异。
3.2 孵化时间
鱼类胚胎发育时间主要与水温有关,温度是鱼类胚胎发育以及后续个体发育过程中的重要因素。在适宜的温度范围内,卵的发育速率与水温呈正相关,温度越高,孵化时间越短[7]。温卓明指出,黄尾鲴受精卵在18~22 ℃水温范围中,经44~50 h开始出膜[9],本研究中黄尾鲴在(25±0.5) ℃条件下,则需要27 h孵出仔鱼。另外,胚胎发育时间与受精卵的大小也有一定的关系,在孵化温度基本一致的情况下,一般个体越大,所需的发育时间越长。
3.3 胚胎发育存活率
在黄尾鲴胚胎发育的过程中,其卵的存活率变化很大,主要受以下几个因素影响:(1)孵化水温昼夜变化,孵化水温昼夜温差大于2 ℃,且水中杂质较多,粘连在卵的表面影响胚胎
的新陈代谢,在此发育阶段的卵比较脆弱,受精卵易生水霉,败坏水质,影响孵化率。(2)卵的质量,部分由于受精卵及质量较差的卵不能发育而相继死亡,虽然未受精的卵也能吸水膨胀,但不能发生卵裂。(3)溶解氧和水流速度,在出膜期所需的溶氧量和水流速度较高,此时孵化水体中溶氧量过低,水流速度过慢,卵不易出膜。另外孵化后期黄尾鲴胚胎发育处于不太稳定的时期而使胚胎大量死亡。
本研究详细记录了(25±0.5) ℃环境下黄尾鲴胚胎发育各阶段的主要特征及发育时间,对于今后深入开展发育生物学等研究具有重要的参考价值。此外,本研究填补了黄尾鲴胚胎发育研究的空白,可在生产上指导黄尾鲴催产孵化,对于进一步促进黄尾鲴在江西省的示范推广,促进渔民增产增收具有一定的指导意义。
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