长麦穗鱼消化系统的形态学与组织学研究

杨晓鸽，连玉喜，万安，郑爱芳，于道平

（安庆师范大学生命科学学院，水生生物保护与水生态修复安徽省高等学校工程技术研究中心，安徽 安庆 246133）

长麦穗鱼Pseudorasbora elongata 俗名墨笔鱼、扁担鱼、丝丝鱼，是我国特有的小型鱼类，分布范围极为狭窄，仅分布于西江水系的阳朔、桂林，以及长江中下游的建德、石台和祁门的山间溪流[1-5]。生活环境的改变和捕捞的影响，长麦穗鱼种群数量持续下降，分布区域也在不断萎缩，其历史分布区建德，目前已难觅其踪，漓江分布区则在上个世纪就已濒临绝迹[6,7]。《中国濒危动物红皮书：鱼类》和《中国物种红色名录（第一卷）》将其列为“易危”种[7,8]。目前，围绕长麦穗鱼的研究非常有限，仅有其生物学特征的简单描述[6]。反观与其同属的广布种麦穗鱼，由于极强的入侵能力而得到广泛研究，为制定控制其入侵策略提供了科学依据[9-11]。因此，为切实有效地加强长麦穗鱼的保护工作，相关基础研究亟需完善。

鱼类消化系统对食物的消化和吸收将直接影响着鱼类的生长、发育和繁殖等重要生命活动。消化系统的组织学和形态学是认识和探讨鱼类摄食、消化和吸收的基础和途径之一[12,13]。研究消化系统的形态学及组织学可促进多种鱼类资源的保护和利用[14-17]。长麦穗鱼通常栖居于河流的中上层，要求水质清澈、河道弯曲，且两岸有树木荫蔽[6,7]。长麦穗鱼对生境的严苛要求，可能源自其对食物的选择性。本文采用解剖学和组织学技术研究长麦穗鱼消化系统各器官的形态学及组织学特征，可为进一步分析其食物选择与营养生态位，以及结合生境特征分析其消化系统构造与食性、环境的适应性提供理论参考。

1 材料与方法

2018 年4—5 月，在阊江上游采集8 尾外观正常无病变、体长（7.66±0.65）cm 的长麦穗鱼，分别测量每尾鱼的体长、体质量等生物学指标，解剖后观察消化道各部分形态并拍照。依肠的形态结构，将长麦穗鱼肠道分为前肠（foregut）、中肠（midgut）和后肠（hindgut）3 段。取出消化管与消化腺，测量比肠长=肠道长/体长，比肝脏重=肝脏重/体质量×100%。分别取消化道及消化腺各部分，包括口咽腔上皮、食管、前肠、中肠、后肠，肝脏和胰脏置于4%多聚甲醛中固定24 h。脱水、透明后石蜡包埋，横切，切片厚度5 μm，苏木精-伊红（HE）染色，中性树胶封片，在Leica 显微镜下观察拍照。每个组织块切3 片，对于可测量（黏膜褶皱高度、黏膜下层厚度、肌层厚度）或计数（黏膜褶皱数量）样品，每片随机选取3 个视野进行测量。

实验数据用平均值±标准差（x±SD）表示，用Excel 2016 和R（R 3.6.2）进行统计分析，描述性统计值采用非参数检验，对不同组别独立样本作秩和检验和多重比较，P＜0.05 表示差异显著；P＜0.01表示差异极显著。统计检验采用R 程序包“pgirmess”的“Kruskalmc”函数，同时安装和调入程序包“spdep”[18]。

2 结果与分析

2.1 长麦穗鱼消化系统的形态特征

长麦穗鱼的消化系统由消化管和消化腺组成（图1-A）。消化管由口开始，向后延伸，折叠于腹腔，最后开口于肛门，包括口咽腔（buccopharyngeal cavity）、食道（esophagus）和肠（intestine）3 部分。消化腺主要包括肝脏（liver）和胰脏（pancreas）。

口咽腔：长麦穗鱼的口腔和咽腔之间没有明显的分界，故称口咽腔。吻部上下扁平，较尖细。口极小，上位，下颌较上颌稍长，口裂较浅，几近垂直，口张开程度小，口裂长/吻长之比为（0.25±0.03）。口腔上颚有纵行的黏膜褶皱。咽部左右两侧有5 对鳃弓，鳃耙不发达，排列稀疏。

食管：长麦穗鱼食道短而直（图1），上端与口咽腔相连，末端与前肠相延续。食管较狭小，易与膨大的前肠前端相区分，食管腔内壁有纵行的黏膜褶皱。

图1 长麦穗鱼消化系统解剖图（A）和消化道整体形态图（B）Fig.1 The dissection of digestive system（A）and the whole shape of digestive tract（B）in slender topmouth gudgeon Pseudorasbora elongata

肠：长麦穗鱼无胃，肠道较短，整体呈“Z”字形（图1-B）。依照其外观形态，长麦穗鱼的肠道可划分为前肠（a-b），中肠（b-c）、后肠（c-d）。前肠较膨大，其直径明显大于中肠和后肠；中肠较短，位于Z形弯折处；后肠较长，颜色略浅，近透明。肠道长比体长短，比肠长为（0.82±0.07）。

肝脏和胰脏：长麦穗鱼的消化腺包括肝脏和胰脏两个独立的腺体（图1-A）。肝脏位于消化道前端，呈淡粉色，分为两叶，右叶较大，左叶小，包绕在前肠中后部，并将胆囊包埋其中。比肝脏重为（0.65±0.19）%。胆囊呈水滴状，胆汁透明，淡黄绿色，胆管开口于前肠前部（图1-B）。胰脏呈白色，分布于前肠中后部及中肠周围的系膜内。

2.2 长麦穗鱼消化系统的组织学特征

2.2.1 消化道

口咽腔壁的组织结构由内向外分为黏膜、黏膜下层和肌层，口咽腔前部无浆膜层。黏膜上皮为复层扁平上皮，其中含有球状的黏液分泌细胞，常可见到味蕾（图版Ⅰ-1）。固有层形成大量的乳头状突起，在突起中常含有味蕾，味蕾呈卵圆形状。黏膜下层与固有层没有明显的界限，由大量的结缔组织构成，内含丰富的血管，结缔组织纤维间有少量的横纹肌纤维。肌层较厚，由骨骼肌纤维组成。

食管壁和肠壁均由黏膜、黏膜下层、肌层和浆膜4 层组成。食管腔内有10～14 条纵行无分枝的皱襞，展平时可使食管腔显著扩大。黏膜上皮为复层鳞状上皮细胞，其上分布有2～4 层杯状细胞，体积大而明显，杯状细胞间有少量的黏液细胞（图版Ⅰ-2）。黏膜下层由结缔组织构成，与固有层之间没有明显的界限。食管壁的肌层发达，内层为少量的平滑肌，外层为横纹肌，厚度为（346.59±22.92）μm。Kruskal-wallis 检验表明：其极显著高于肠管各段（P＜0.01，表1）。食管的最外层为浆膜层。

肠腔内有大量排列紧密的黏膜褶皱，前肠和中肠黏膜褶皱多呈指状，后肠呈叶状（图版Ⅰ-4、Ⅰ-7、Ⅰ-9）。由前肠往后，褶皱排列逐渐变稀疏，数量减少。由表1 可知，前肠黏膜褶皱数量最多（34±4），极显著多于食管（P＜0.01），显著多于中肠和后肠（P＜0.05）。中肠与后肠中的黏膜褶皱数量没有明显差异（P＞0.05）。前肠的黏膜褶皱高度最高（1 155.41 μm），显著高于中肠（P＜0.05），极显著高于后肠（P＜0.01）。黏膜上皮由单层柱状上皮细胞组成，排列整齐，细胞核椭圆形，位于细胞中下部，在前肠黏膜上皮细胞的游离面可见明显的纹状缘（图版Ⅰ-5）。

黏膜上皮细胞间分布有大量的黏液分泌细胞，在黏膜褶皱的顶部、中部、基部均有分布，多为圆形，不易染色，呈空泡状，内含大量的分泌颗粒。在前肠处可观察到黏膜上皮向固有膜中凹陷，形成类似胃小凹的结构（图版Ⅰ-5）。除柱状上皮细胞和黏液分泌细胞外，在肠壁中未发现其他腺体。黏膜下层由疏松结缔组织构成，内分布有较大的血管、神经。肠管各处黏膜下层厚度差异显著，后肠处最薄（表1）。

肌层由内环肌和外纵肌组成，可观察到血管、神经及少量结缔组织。前肠与中肠的肌层较发达，肌层厚度显著高于后肠（P＜0.05，表1）。浆膜层位于肠壁的最外层，仅由一层间皮细胞组成。

2.2.2 消化腺

肝脏是长麦穗鱼体内最大的消化腺。肝脏外有一层浆膜，肝实质中结缔组织欠发达，肝小叶的分界很不明显（图版Ⅰ-11）。肝细胞以中央静脉为中心向四周呈放射状排列，形成肝细胞索。肝细胞索有分枝，吻合成网，内有肝血窦。肝细胞为不规则的多边形，细胞核大，呈圆球形，位于中央。肝脏的组织切片图中未见内嵌的胰腺结构。长麦穗鱼的胰脏为独立腺体，主要由腺泡组成，腺泡细胞内充满嗜酸性酶原颗粒（图版Ⅰ-12），胰腺外周有一层很薄的结缔组织。

表1 长麦穗鱼消化道各段形态指数比较（±SD）Tab.1 Morphological indices of various sections of digestive tract of slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate

3 讨论

3.1 长麦穗鱼的肠道分段

解剖结果显示，长麦穗鱼无胃，这与大多数鲤科鱼类相似。对无胃鱼类肠道的划分，一是认为食管之后就是肠，没有必要再进行分段[14]。也有主张将肠道划分为前肠、中肠和后肠三段[16.17,19]。长麦穗鱼的肠道整体呈“Z”字形，不同的部位形态不同。本实验中，肠道各部分的黏膜褶皱数量、黏膜褶皱高度、黏膜下层厚度和肌层厚度均存在显著性差异。鱼类肠道对食物的消化和吸收主要与黏膜表面结构和肠道的分泌能力有关[20,21]，故将其划分为前肠、中肠和后肠。前肠膨大利于贮存食物，黏膜褶皱数量显著高于中后肠，黏膜上皮细胞为单层柱状上皮，具有纹状缘，可有效增加消化和吸收的表面积；肌层厚，为内环行和外纵行两层平滑肌，加强了前肠的蠕动，有助于食物与消化液充分接触、混合。这些组织学结构表明，前肠是长麦穗鱼主要的消化吸收场所。中肠位于“Z”字转折处，肌层厚度有所下降，可减缓食靡向后肠移动的速度，增加消化吸收时间。后肠的肌层中环行肌层较纵行肌层发达，环行肌呈波纹状收缩，可形成肠蠕动，有利于将食物残渣向肛门处推送。中肠和后肠中依然存在黏膜褶皱，但数量有所降低，表明中肠和后肠也有一定的消化和吸收能力。其后肠黏膜上皮存在大量的黏液细胞，可促使食物残渣的排出和对水分及盐分的吸收。上述分段方法与其他鲤科鱼类消化道的划分方法基本相同[17,21,22]。

3.2 长麦穗鱼消化系统特征与食性关系

长麦穗鱼消化道各部的形态学及组织学结构与其食性相适应。其口上位，口裂小，口咽腔上皮中可见球形味蕾分布。尽管有研究认为味蕾的存在是鱼类选择性摄食的特征之一[23]，但更多研究表明，鱼类口咽腔中味蕾主要起感觉食物和触发吞咽反射的作用[24]。长麦穗鱼口咽腔黏膜上皮为复层扁平上皮，有少量的黏液细胞，能分泌黏液，起到润湿食物和使黏膜上皮免受机械损伤的作用。长麦穗鱼的食道短，黏膜上皮分布有大量的杯状细胞及黏液细胞，能分泌大量的黏液及消化酶，以利于充分润湿、吞咽食物及初步消化，有利于消化体积小且难以消化的浮游植物等饵料[25-27]。食道肌层发达，且多为横纹肌，这与湘华鲮Sinilabeo decorus tungting 等鲤科鱼类相似[11,13,17]，这种食道结构收缩力强，有助于将食物向前肠推送。

长麦穗鱼没有胃，对食物的消化和吸收都在肠中进行。其肠长较体长短，平均肠长为体长的0.82倍。鱼类的食性类型与肠道的相对长度（比肠长）密切相关。一般来说，典型肉食性鱼类的比肠长小于1，杂食性或偏重植物的杂食性鱼类的肠道相对长度在1～3 之间变动，而碎屑食性或纯植物性鱼类的比肠长在3 以上[29,30]。如鳡Elopichthys bambusa的比肠长为0.54～0.63，鲤Cyprinus carpio1.64～2.45，鳙 Aristichthys nobilis 4.63～4.97，鲢 Hypophthalmichthys molitrix 6.29～7.77[11]。本文测得长麦穗鱼的比肠长为0.82，由此推断其似乎属于凶猛肉食性鱼类或偏重动物的杂食性鱼类。其口裂较小，口裂/吻长比约为0.25，不符合凶猛性鱼类的口裂特征，由此推断其应该属于温和鱼类[29]。因此，结合比肠长和口裂特征判断长麦穗鱼应为杂食性鱼类。结合对其食物组成的初步分析结果，其食物组成有藻类、浮游动物及水生昆虫幼虫等（尚未发表），长麦穗鱼应属于杂食性鱼类。这和与其同属的麦穗鱼为杂食性极为相似，其比肠长仅为0.66[22]。

3.3 长麦穗鱼的消化腺

长麦穗鱼的消化腺分为肝脏和胰脏，二者在食物消化中起重要的作用。肝脏为长麦穗鱼主要的消化腺，其分泌的胆汁储存于胆囊中，胆管开口于前肠前部，胆汁经浓缩后分泌于前肠中。胆汁可降低脂肪的表面张力，使之成为乳糜颗粒，有利于增大其与脂肪分解酶的接触面积，加速消化。胰脏为独立的腺体，这与其他鲤科鱼类有所不同，大多数鲤科鱼类的胰脏内嵌于肝脏中，二者一起散存于肠的弯曲之间[26]。独立胰脏多见于软骨鱼类，但鲤形目中此种组织结构也并不鲜见，如刺鳅Mastccembelus aculeatus 和中华刺鳅Sinobdella sinensis 等[30,31]。这种胰脏分泌的胰液中脂肪酶含量更高，可充分分解动物性饵料[32]。长麦穗鱼的胰脏分布于前肠和中肠附近的肠系膜内，其分泌的胰液通过胰管进入肠道内，胰液对蛋白质、脂肪、糖类均有消化分解作用，可进一步消化分解食糜。

综上所述，长麦穗鱼消化系统的组织结构特征与其各段的消化功能相适应，与其食性密切相关。

图版Ⅰ 长麦穗鱼消化系统组织学观察（图中标尺为100 μm）Plate Ⅰ Histological observation of digestive system in slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate（Scale bar,100 μm）