淇河鲫的胚胎发生观察
2018-06-14
(河南师范大学水产学院,河南新乡 453007)
淇河鲫(Carassius auratus in Qihe river),属于鲤形目(Cypriniformes)、鲤科(Cyprinidae)、鲫属(Carassius),原产于河南鹤壁地区的淇河中下游,故称为淇河鲫。是“淇河三珍”之一,具有极高的营养价值、经济价值和社会价值。与普通鲫相比,淇河鲫形态明显不同,其特点为脊背宽厚,厚度可双倍于普通鲫鱼,体形饱满,又称为“双脊鱼”。因其是三倍体鱼类,具备快速生长、个大体壮的优良性状。作为天然雌核发育的种群,淇河鲫具有稳定的遗传性能[1-4],由于易繁殖、疾病少等优点,深得人们青睐,因而池塘养殖规模得以迅速发展[5-8]。淇河鲫风味鲜美,营养成分丰富,更有“以其食鱼,唯淇之鲫”的美誉,使其成为具有广阔发展前景的养殖对象[9]。
因肉嫩味美,营养丰富使淇河鲫被过度捕捞,加之生存环境的持续恶化,导致种质资源不断衰退,因此开展淇河鲫的人工繁育技术就显得十分必要。此次试验观察了淇河鲫胚胎发育全程,为其人工养殖技术的发展提供基础资料。
1 实验材料与方法
1.1 实验材料
2017年5月从河南师范大学水产养殖实训基地取性成熟淇河鲫成鱼。雌鱼选择腹部饱满的个体,雄鱼选择体质强健、鳃盖粗糙,轻按腹部可挤出精液的个体[10]。
1.2 实验方法
利用人工催产和干法受精得到受精卵。对条件良好的亲鱼胸腔注射催产素人绒毛膜促性腺激素(HCG),注射剂量依据每千克体重计算。雌鱼注射剂量为1000国际单位,雄鱼减量一半。使用时将激素充分溶解于生理盐水,擦干注射部位水分后,用70%酒精消毒后进行激素注射。注射完成后放入暂养池中加以流水刺激,12h内留意亲鱼发情行为,待其发情行为显著后,捕捞亲鱼并用棉布擦除亲鱼腹部水渍,将精子和卵子挤入洁净培养皿中,用手搅拌、冲洗后将其置于孵化池孵化,水温保持在23~25℃[10-11]。
用数码体视显微镜(OLYMPUS SZ61)对其胚胎发育状况进行观察并拍照,准确记录不同时期典型特征及胚胎发育时序。开始发育的早期每10 min采样观察,多细胞期后每0.5 h采样观察,进行至第二天则每隔1 h采样观察。每次观察记录不少于30粒正常发育的受精卵,依据该批次中一半以上的受精卵达到某一发育时期的时间做为该时期的发育起始时间。
2 实验结果和分析
2.1 淇河鲫胚胎发育时序
水温24℃左右,淇河鲫的胚胎发生全程历时约58 h,依次经过胚盘形成、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官形成和孵化出膜7个阶段。依据其胚胎发育过程中所呈现的不同外部形态特性及器官分化情况,发育历程还可细分为23个发育时期(表1)。
表1 淇河鲫的胚胎发育时序(24℃)
2.2 胚胎发育各阶段形态特征
2.2.1 受精卵胚盘形成阶段
淇河鲫的卵呈浅黄色,主要为椭圆形和圆球形,粘性卵,卵径范围1.5~1.8 mm。受精卵卵膜吸水后其体积膨胀变大,呈透明状。受精后40 min卵黄周边原生质开始慢慢向动物极汇聚,出现一块颜色加深的突起暗斑,其渐渐向上升起形成胚盘。
2.2.2 卵裂阶段
受精后1.33 h进行首次卵裂,从胚盘中间开始一分为二形成两个等大的分裂球,为经裂。此即进入2细胞期。约25 min后观察到第二次卵裂,与第一次卵裂所形成的卵裂沟垂直,形成大小一致的四个卵裂球,此为4细胞期。胚盘继续经裂,又经过30 min进入8细胞期。第三次卵裂所形成的两条卵裂沟与第一条卵裂沟平行,生成的八个分裂球以4×2的形式排成两列。随后胚胎陆续进入16细胞期,分裂球在胚盘上依四行四列的正方形样式排列。之后经过32细胞期,随着卵裂持续进行慢慢进入多细胞期。此后分裂球越变越小,层层累积难以观察,分裂球团形如桑葚。
2.2.3 囊胚阶段
受精后4 h,层层的细胞堆积在卵黄上方,细胞界限不明显,形成半球形隆起,且隆起高度达到最高。此时胚胎发育至囊胚早期。细胞持续分裂,胚盘面积扩增但高度开始下降,约50 min后胚体顶部扁平化发展,发育至囊胚中期。囊胚继续变扁开始紧贴在卵黄上,由于囊壁的细胞往下生长,慢慢包围部分卵黄,进入“下包”过程。此时胚胎进入囊胚晚期,距离受精已有5.83 h。
2.2.4 原肠胚阶段
受精后7.5 h,胚胎囊胚层不断发育生长,向植物极下包卵黄,约包住胚体表面的1/2。因部分囊胚层细胞向胚胎内部生长卷曲,在胚盘周边形成稍厚的胚环,此时发育至原肠早期。可明显观察到卵黄在有规律地做伸缩远动。胚层继续下包,1.67 h后约包住胚胎表面的2/3。在胚环的一定地点,细胞集中增厚形成胚盾。胚盾开始变大,达到原肠中期。这一时期的卵黄动态更为显著,卵黄变形发生突起凹陷互换的现象,约80 s一个循环。发育持续进行部分囊胚层细胞慢慢向胚盾聚集,使其生长变长而延伸到动物极顶点。胚层包裹大量卵黄约占其表面的4/5,胚胎发育进行到原肠晚期,距离受精已有10.09 h。
2.2.5 神经胚阶段
受精后12.59 h,囊胚层细胞继续下包卵黄囊至其底端,仍有少部分卵黄露在胚孔外未被完全包被,形成卵黄栓,胚胎发育至神经胚期。随着卵黄栓逐渐消失,胚孔逐渐模糊封闭,胚体的轮廓变得逐渐明显,呈“C”字形贴在卵黄上。胚体的一端也开始变得膨大,胚盾的中部发育形成神经沟。
2.2.6 器官形成阶段
受精后14.83 h胚胎发育进入器官形成阶段。胚体头部开始隆起扩大,出现团块状,此时进入脑原基期。17.5 h后胚体头部两侧中央形成的突起越来越明显,后变成囊泡,标志着胚胎进入视泡期。此时胚体的尾继续隆起,头部仍透明,距离受精24 h时发育进程至耳囊期。耳囊在后脑两侧以小泡状体呈现,胚体环绕卵黄一周的5/6以上,大部分卵黄内陷。此时可以观察到多对肌节。受精后25.25 h,胚体尾端开始慢慢与卵黄囊分开,生长发育呈棒状,进入尾芽期。约再过1.5 h后头部和尾部与卵黄脱离,胚体可环绕卵黄一周。头部眼囊也更加明显。29.67 h后随着肌节数量增多,可在显微镜下观察到胚体的肌肉在轻微收缩抖动,是胚胎进入肌肉效应期的开始。同时眼囊周围开始有黑色素沉着。受精后32 h,可观察到与头部接触的稍后部位心脏在有节律的跳动,进入心跳期,约为52次/分钟。随后心跳还会加速,6 h后心脏跳动加速至72次/分钟。此时期内眼部色素积聚越来越多,颜色加深。受精后约35.5 h卵黄逐渐减小内陷,尾部摇摆频率增高。受精后40 h躯体上有均匀分布的黑色斑点,卵黄越来越小,从尾部开始躯干的1/3脱离卵黄。此时的尾部可来回摆动,胚体随之在卵膜内不断转动。
2.2.7 孵化出膜阶段
受精后42 h,胚胎发育至出膜前期。此时尾部摆动剧烈,躯体的一半脱离卵黄,并可环绕卵黄一圈多。距离受精后44 h,观察到头部后方有略显红色的液体流动。随后眼囊完全变黑,卵黄进一步缩小,躯体在卵膜内翻转明显,心跳可达104次/分钟。受精后56 h可看到有红色血液不断流向心脏,体节清晰可辨。受精后58 h,卵膜开始破裂,进入出膜期。大部分仔鱼尾部先出膜。随后卵膜全部脱落,仔鱼孵出。
3 讨论
本次观察结果显示,淇河鲫胚胎发育历时约58 h,其中器官形成期最长,约为27.17 h。受精卵胚盘形成阶段历时最短,大约持续1.33 h,与大多鱼类的胚胎发育观察结果类似,早期胚胎发育的形态上无明显差别[11-21]。但由于遗传因素的影响,淇河鲫发育过程仍然表现出特异性,特别是原肠阶段观察到的卵黄伸缩运动。
与易念等[12]在三倍体鲫鱼胚胎(72 h)发育观察到的结果相比,淇河鲫胚胎发育所需时间少于三倍体鲫鱼,这可能与水温及卵径大小有关,张永泉等[22]及张耀红等[16]的研究表明,卵径的大小是影响鱼类破膜时间及积温的因素之一。温度是鱼类胚胎发育过程中至关重要的因素,多数研究结果显示,在适宜的温度范围内,黄河鲤[11]、唐鱼[13]、青鳉[16]及黄河裸裂尻鱼[20]等鱼类在适当的提高温度条件下孵化出膜时间缩短。温度是影响发育速度的主要因素,胚胎发育每一阶段的完成都需要一定热量,此热量用该时期的温度积累值表示,即积温。这里依照胚胎发育某阶段的积温(h·℃)=某阶段胚胎发育持续时间(h)×水温均值(℃),其中水温均值依据此发育时期里多次测量水温的算术平均值为准。计算出淇河鲫胚胎发育过程中各个阶段的积温数值,各阶段数值之和即是发育所需的总积温。结果显示从受精卵胚盘形成阶段到孵化出膜阶段的积温依次为31.26 h·℃,64.16 h·℃,84.95 h·℃,126.59 h·℃,56 h·℃,680.61 h·℃,396 h·℃,其中器官形成期的积温数值最大,达到总积温值的47.28%。完成整个发育全程所需的总积温为 1439.57 h·℃。
[1]冯建新,惠筠,杨兴丽,等.淇河鲫与彭泽鲫的生物学性状比较研究[J].淡水渔业,2004(04):27-29.
[2]孙兴旺.淇河鯽的生物学特征[J].淡水渔业,1986(02):5-8.
[3]单元勋,瞿薇芬.河南淇河鲫Carassius auratus的生物学[J].河南师范大学学报(自然科学版),1985(03):53-62.
[4]李学军,刘洋洋.淇河鲫研究进展与开发策略[J].淡水渔业,2012,42(6):93-96.
[5]肖霞.淇河鲫健康养殖技术[J].河南水产,2016(03):9-10.
[6]汪利,刘巧凌.池塘主养淇河鲫成鱼养殖试验[J].科学养鱼,2016(05):84-85.
[7]何军功,魏明伟.淇河鲫与莲种养技术试验[J].科学养鱼,2016(01):23-24.
[8]张晔,何光群.淇河鲫池塘健康养殖试验[J].河南水产,2015(01):27-28.
[9]高春生,范光丽.淇河鲫肌肉营养成分分析及营养价值评定[J].淡水渔业,2006(05):33-36.
[10]魏明伟,何军功.淇河鲫繁殖及苗种培育技术总结[J].科学养鱼,2017(04):7-8.
[11]胡灿灿,王磊,王宇峰,等.黄河鲤早期胚胎观察与研究[J].河南水产,2015,4:20-22.
[12]易念,张纯,王云等.三倍体鲫鱼早期胚胎发育观察[J].湖南师范大学自然科学学报,2006,29(1):87-91.
[13]陈国柱,方展强,马广智.唐鱼胚胎发育观察[J].中国水产科学,2004,11(6):489-496.
[14]万远,占阳,欧阳珊,等.胭脂鱼胚胎及仔鱼早期发育观察[J].南昌大学学报:理科版,2013,37(1):78-82.
[15]顾志敏,朱俊杰,贾永义,等.太湖翘嘴红鲌胚胎发育及胚后发育观察[J].中国水产科学,2008,15(2):204-214.
[16]张耀红,葛京,高倩,等.七彩鲑胚胎发育的观察和研究[J].河北渔业,2014,12:32-35.
[17]高晓田,肖国华,陈力等.江鳕胚胎发育的观察[J].水产学杂志,2012,25(1):14-18.
[18]秦洁.青鳉胚胎发育培养及冷冻保存研究[D].河北农业大学,2010.
[19]吴兴兵,朱永久,陈建武等.小体鲟胚胎发育特征观察[J].淡水渔业,2012,42(6):61-67.
[20]邓思红,陈修松,谭中林,等.黄河裸裂尻鱼胚胎发育和双头鱼形态初步观察[J].水生态学杂志,2014,35(04):97-100.
[21]赖见生,杜军,何兴恒等.鲈鲤胚胎发育特征观察[J].西昌学院学报:自然科学版,2013,27(4):9-11.
[22]张永泉,尹家胜,贾钟贺,陈玉春.哲罗鱼胚胎和仔鱼发育的研究[J].大连水产学院学报,2008,23(06):425-430.