任永麗 聶竹蘭① 楊志軍 張 升 魏 杰

(1. 塔里木大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院 阿拉爾 843300；

2. 新疆建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 阿拉爾 843300)

裂腹魚類屬于硬骨魚綱(Osteichthyes)、輻鰭亞綱(Actinopterygii) 、 鯉 形 目(Cypriniformes) 、 鯉 科(Cyprinidae)、裂腹魚亞科(Schizothpracinae)，是僅生活在亞洲高原地區(qū)的特有經(jīng)濟(jì)魚類。裂腹魚亞科共有15個屬約100個種和亞種，中國約有11屬76個種和亞種(郭焱, 2012)。塔里木裂腹魚(Schizothorax biddulphi)是僅分布在新疆塔里木河水系的土著魚類，20世紀(jì)70年代以前，種群數(shù)量較大，占博斯騰湖漁獲物組成的80%左右(郭焱等, 2005)。由于受到性成熟晚、繁殖力低、生長緩慢以及對生活環(huán)境要求較高等自身因素制約，加之近年來生態(tài)環(huán)境破壞和人為干擾等原因，導(dǎo)致塔里木裂腹魚棲息范圍不斷縮小、種群數(shù)量急劇下降。目前，僅在塔里木河水系的阿克蘇河、渭干河、葉爾羌河、和田河等有一定數(shù)量的分布(郭焱, 2012;郭焱等, 2005; 張人銘等, 2007; 馬燕武等, 2009)。塔里木裂腹魚于1998年被《中國瀕危動物紅皮書》(魚類卷)收錄(樂佩琦等, 1998)。2004年又被列入新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)保護(hù)水生野生動物名錄[新政發(fā)(2004)67號]，成為塔里木河水系的瀕危保護(hù)魚類之一。

魚類的消化道為食物消化吸收的主要場所，直接關(guān)系到魚類的生長、發(fā)育和繁殖等重要生命過程(樓允東, 1996)。因攝取食物種類的不同，不同魚類消化道的形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)和機(jī)能也會有顯著差異。近年來，國內(nèi)外有關(guān)魚類消化系統(tǒng)組織學(xué)的研究報道較多，如劉亞秋等(2019)、曹瀟等(2018)、楊元昊等(2017)、趙子明等(2016)、趙向炯等(2017)、Shan 等(2016)和Bo?ina 等(2017)分別對斑鳠(Mystus guttatus)、黑鱾(Girella leonine)、蘭州鲇(Silurus lanzhouensis)、中華刺鰍(Sinobdella sinensis bleeker)、花鱸(Lateolabrax japonicas)、魚(Miichthys miiuy)和頜針魚(Belone belone)等消化系統(tǒng)組織進(jìn)行了研究，均表明，魚類消化道的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。因此，研究魚類消化道的形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)特征可以進(jìn)一步認(rèn)識和探討其攝食、消化和吸收機(jī)制(徐革鋒等, 2009)。目前，有關(guān)塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外均未見報道。本研究對塔里木裂腹魚消化道的外部形態(tài)及組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，旨在闡明該魚消化系統(tǒng)的基本特征，進(jìn)一步豐富塔里木裂腹魚的生物學(xué)研究內(nèi)容，為其食性分析及餌料開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2018 年7 月采用拖網(wǎng)與刺網(wǎng)相結(jié)合的方法，于新疆維吾爾自治區(qū)若羌縣車爾臣河共捕撈塔里木裂腹魚16 尾，全長為(269.0±36.8) mm，體質(zhì)量為(110.0±48.3) g，暫養(yǎng)于實(shí)驗(yàn)室水族箱中，暫養(yǎng)期間饑餓以排空腸胃。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

塔里木裂腹魚暫養(yǎng)36 h，待其消化道內(nèi)食物及糞便排空后，隨機(jī)選取10尾進(jìn)行解剖，實(shí)驗(yàn)魚解剖前均呈健康活潑的狀態(tài)。打開體腔后，對消化道和消化腺的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察并拍照；依次取出口咽腔、食道、腸(腸的前、中、后分界根據(jù)粗細(xì)和盤曲程度來分，直腸取自泄殖腔前)以及肝臟、胰臟等；常溫固定于波恩氏液36 h后，保存于70%酒精中；按照常規(guī)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)方法制作石蠟切片，切片厚度為4～7 μm，HE染色，中性樹膠封片，最后，在萊卡顯微鏡明美拍照系統(tǒng)下觀察并拍照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

消化道組織學(xué)測定包括黏膜層褶皺高度、黏膜層褶皺寬度、黏膜下層厚、環(huán)肌層厚、縱肌層厚、漿膜層厚以及杯狀細(xì)胞的相對密度。測定方法參照陳國華等(2010)，使用Image J 對圖片進(jìn)行處理，并采用Excel和SPSS 22 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果

2.1 消化系統(tǒng)的形態(tài)特點(diǎn)

塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)由消化道與消化腺組成。消化道包括口咽腔、食道、前腸、中腸、后腸和直腸；消化腺主要為肝臟和胰臟(圖1.1)。

塔里木裂腹魚屬下位口，呈馬蹄形，唇光滑?？诹演^寬。鰓耙較短且間距較大，能夠起到聚集和吞咽食物的作用?？趦?nèi)不具頜齒、口腔齒和游離的舌頭，但口咽腔內(nèi)具咽齒，其齒式為2.3.5/5.3.2，咽齒呈柱狀，頂端較尖，且具鉤(圖1.2)。口腔上壁有較平緩的縱褶。食道較短，位于口咽腔與腸之間，管壁由大量的橫紋肌組成，具有較好的彈性。食道內(nèi)表面有許多縱行排列的黏膜褶，當(dāng)吞咽食物時可借助黏膜褶擴(kuò)大或縮小食道的孔徑。塔里木裂腹魚無胃，腸與食道緊接，盤曲在腹腔內(nèi)，腸道回折處較其他部位細(xì)，故將其腸道分為前腸、中腸、后腸和直腸4 部分(圖1.3)。由食道后緣至腸道第1 回折之間為前腸，第1 回折至第2 回折之間為中腸，中腸下行為后腸，相對前腸短而細(xì)，無盤曲，連接肛門與外界相通的部分為直腸。腸道通過發(fā)達(dá)的腸系膜與腹腔壁相連，腸系膜上有大量的脂肪包裹腸壁，腹膜為黑色。塔里木裂腹魚肝臟與胰臟是分離的，肝臟呈粉色，側(cè)面觀為近似三角形的分葉實(shí)體器官，表面覆蓋漿膜，結(jié)締組織較少，有豐富的血管分布。胰臟緊貼腸系膜且其顏色比肝臟稍深一些。膽囊橢圓形，體積較大。

2.2 消化道組織形態(tài)指數(shù)

塔里木裂腹魚消化道不同部分的組織形態(tài)指數(shù)見表1。前腸的黏膜褶皺高度最大，為(636.74±200.65) μm，直腸最小，為(244.95±85.16) μm。后腸的黏膜褶皺寬度最大，為(163.58±65.85) μm；直腸的黏膜褶皺寬度最小，為(74.91±10.29) μm。食道的黏膜下層厚度最大，為(444.60±66.63) μm；前腸的黏膜下層厚度最小，為(32.50±9.73) μm。食道的環(huán)肌層和縱肌層厚度最大，分別為(676.25±118.10) μm 和(195.56±27.31) μm；直腸處最小，分別為(36.82±9.90) μm 和(25.90±5.60) μm。后腸漿膜層厚度最大，為(49.05±4.95) μm，前腸漿膜層厚度最小，為(10.20±2.59) μm。消化道內(nèi)食道的杯狀細(xì)胞數(shù)量最多，為(12.50±0.85)/100 μm；而腸道中杯狀細(xì)胞的密度由前腸至直腸依次增大，最小為(5.00±1.70)/100 μm，最大為(10.20±3.91)/100 μm。前腸與直腸相比，黏膜褶皺更高，縱肌層和漿膜層更厚，差異極顯著；直腸與消化道其他部位相比，黏膜褶皺寬度更小，環(huán)肌層更薄，差異顯著；食道的黏膜下層最厚，為(444.60±66.63) μm，與前腸、中腸和直腸差異極顯著；食道的杯狀細(xì)胞數(shù)量最多，與前腸差異極顯著。

2.3 消化道的組織結(jié)構(gòu)

消化道的一般組織結(jié)構(gòu)為4 層，即黏膜層、黏膜下層、肌肉層和漿膜層，但口咽腔的組織結(jié)構(gòu)僅分為3 層，即黏膜層、黏膜下層和肌肉層。黏膜層由黏膜上皮和固有膜構(gòu)成，缺少黏膜肌，因而固有膜與黏膜下層間區(qū)別不顯著。黏膜下層由疏松結(jié)締組織構(gòu)成，其下則為肌肉層。漿膜層比較薄，主要由結(jié)締組織和單層扁平上皮構(gòu)成。各部分消化道的差異主要表現(xiàn)在皺褶高度、褶皺寬度、黏膜上皮細(xì)胞的類型、杯狀細(xì)胞的數(shù)量、肌層的構(gòu)造和肌肉組織的厚度等方面，具體如下：

表1 塔里木裂腹魚消化道組織形態(tài)指數(shù)(μm, Mean±SD)Tab.1 Features of tissue on digestive tract of S. biddulphi (μm, Mean±SD)

口咽腔位于消化道的最前端，口咽腔壁的組織結(jié)構(gòu)主要由黏膜層、黏膜下層和肌肉層組成?？谇火つび休^為平緩的褶皺。黏膜層由黏膜上皮和固有膜構(gòu)成，缺少黏膜肌層。復(fù)層扁平上皮組成的黏膜上皮中含有大量黏液細(xì)胞及少量杯狀細(xì)胞，黏液細(xì)胞的形態(tài)多樣，有圓形、橢圓形、梭形等(圖2.1)。黏膜上皮的下層為致密結(jié)締組織形成的固有膜，其向上隆起形成乳頭狀支撐味蕾，味蕾呈壺狀貫穿于整個黏膜上皮(圖2.2)。黏膜層之下為橫紋肌，排列松散而不規(guī)則。

圖2 塔里木裂腹魚消化管組織結(jié)構(gòu)Fig.2 Tissue structure of digestive tract in S. biddulphi

食道黏膜向腔面形成乳頭狀突起的褶皺，黏膜表面為復(fù)層扁平上皮，大量黏液細(xì)胞分布于黏膜褶兩側(cè)，固有膜是一層薄的致密結(jié)締組織，纖維纖細(xì)且緊密，其間毛細(xì)血管豐富(圖2.3)。黏膜下層為疏松結(jié)締組織，連接黏膜與肌層。肌層為圍繞管壁呈連續(xù)性排列的橫紋肌，且環(huán)肌層比縱肌層發(fā)達(dá)，兩肌層間可見肌間神經(jīng)叢(圖2.4)。漿膜層由薄的結(jié)締組織及其外面的間皮組成。

前腸的黏膜層向腸腔突起，形成大量細(xì)長而密集的腸絨毛，數(shù)量為14～20 個(圖2.5)。中腸可見分支的次級黏膜褶皺，腸絨毛為14～18 個(圖2.6)。后腸、直腸黏膜褶皺高度逐漸降低，出現(xiàn)彎曲，形態(tài)近似三角形，并呈現(xiàn)較多的次級黏膜褶(圖2.7)。黏膜上皮主要由單層柱狀上皮細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞核位于基部，細(xì)胞質(zhì)被染成紅色；游離端紋狀緣明顯，由前腸至直腸排列逐漸稀疏(圖2.8)。杯狀細(xì)胞散在單層柱狀上皮細(xì)胞間，細(xì)胞核位于杯底(圖2.9)，由前腸至直腸密度逐漸增大。固有膜為致密結(jié)締組織，可見豐富的血管和平滑肌細(xì)胞(圖2.10)，未發(fā)現(xiàn)腸腺。腸道的黏膜下層由疏松結(jié)締組織構(gòu)成，其間有血管分布(圖2.11)，其中，后腸黏膜下層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于腸道其他部位。腸道的肌層由2 層平滑肌組成，內(nèi)層為環(huán)肌，外層為縱肌，兩肌層間含有少量疏松結(jié)締組織，其間可見神經(jīng)叢(圖2.12)，其厚度由前腸至直腸逐漸減少。腸的最外層為漿膜層。

2.4 消化腺的組織結(jié)構(gòu)

肝臟分為實(shí)質(zhì)和間質(zhì)。間質(zhì)部分為結(jié)締組織，深入實(shí)質(zhì)，將實(shí)質(zhì)分成一個個小葉，稱為肝小葉。實(shí)質(zhì)部分主要為肝細(xì)胞，肝細(xì)胞近似卵圓形，排列緊密，圓形或卵圓形的單個細(xì)胞核位于細(xì)胞中央，每個核有1～2 個核仁。由于深入實(shí)質(zhì)的結(jié)締組織較少，故肝小葉不明顯。肝小葉中的中央靜脈形狀不規(guī)則，但較為清晰，肝細(xì)胞排列緊密，基本以中央靜脈為中心呈放射狀分布，此即肝細(xì)胞索(圖3.1)；相鄰肝細(xì)胞索之間為肝血竇，相互吻合連成網(wǎng)狀管道，其竇壁主要由內(nèi)皮細(xì)胞組成；血竇間有少量形狀不規(guī)則的肝巨噬細(xì)胞和紅細(xì)胞；血竇內(nèi)皮與肝細(xì)胞之間圍成狹小的竇周隙也稱為狄氏間隙(圖3.2)。肝門管區(qū)不典型，但可見伴行的小葉間膽管和小葉間靜脈，小葉間膽管由單層立方上皮細(xì)胞組成，核大且位于細(xì)胞中央；小葉間靜脈管壁薄，管腔較大，呈圓形或橢圓形(圖3.3)。

圖3 塔里木裂腹魚消化腺組織結(jié)構(gòu)Fig.3 Tissue structure of digestive gland in S. biddulphi

塔里木裂腹魚的胰臟并沒有像其他鯉科魚類一樣嵌在肝臟內(nèi)，而是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，除了在腸系膜中出現(xiàn)以外，并沒有在其他組織中發(fā)現(xiàn)(圖3.4)。結(jié)締組織伸入胰臟實(shí)質(zhì)，將腺體分成若干小葉。塔里木裂腹魚的胰腺呈濾泡狀，胰腺細(xì)胞呈錐形或低柱狀，細(xì)胞核圓形且較大，細(xì)胞質(zhì)中含有大量紫紅色顆粒物質(zhì)；泡心細(xì)胞相對較小，且染色較淺(圖3.5)。胰小葉間中央靜脈明顯，且靜脈中可見大量橢圓形有核的紅細(xì)胞(圖3.6)，未見胰島。

3 分析與討論

3.1 塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)與食性的關(guān)系

塔里木裂腹魚為淡水底棲魚類，其食物組成以絲狀藻類和有機(jī)碎屑等為主，偶見水生昆蟲、底棲無脊椎動物和小雜魚類，為雜食性偏植食性魚類(聶竹蘭等, 2010)。由于魚類消化道的形態(tài)結(jié)構(gòu)隨種屬、食性、生活環(huán)境的不同而存在差異(趙彥花等, 2019)，為與其食性相適應(yīng)，塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)有其明顯特征：塔里木裂腹魚為下位口，并具有發(fā)達(dá)的吻須和頜須，便于攝食底棲藻類以及尋找食物；其口內(nèi)不具頜齒、口腔齒和游離舌，但有較為發(fā)達(dá)的咽齒，其頂端較尖且呈鉤狀，咀嚼面寬，與其攝食藻類兼食無脊椎動物相適應(yīng)，同季強(qiáng)(2008)對拉薩裸裂尻魚(Schizopygopsis younghusbandi)以及方靜等(1994)對齊口裂腹魚(Schizothorax prenanti)的研究結(jié)果一致，這也進(jìn)一步證實(shí)塔里木裂腹魚為雜食偏植食性魚類。食道粗而短，管壁厚，彈性好，起到輸送食物的作用。塔里木裂腹魚為無胃魚，其腸起始于食道后方，終止于肛門。關(guān)于無胃魚腸道的分段，不同學(xué)者有不同的觀點(diǎn)，McVay等(1940)將腸道分為腸球和腸本部2部分；林浩然(1962)則認(rèn)為食道之后即為腸，無分段必要；而倪達(dá)書等(1963)將腸管分為前、中、后3部分。本研究參照倪氏分段法以及根據(jù)塔里木裂腹魚自身腸道彎曲，將腸管分為前腸、中腸、后腸和直腸4段。根據(jù)顯微測量結(jié)果以及統(tǒng)計學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)各腸段的黏膜褶皺高度、黏膜褶皺寬度、黏膜下層厚度、環(huán)肌層高度、縱肌層高度、漿膜層厚度以及杯狀細(xì)胞的分布密度，均存在較為明顯的差異，故本研究結(jié)果支持該分段方法。塔里木裂腹魚腸較細(xì)長，前腸膨大，復(fù)雜彎曲，這與雜食性和植食性的無胃魚通過增加腸道的長度進(jìn)而增加吸收面積相適應(yīng)(陳國華等, 2010)。肝胰臟是魚類的主要消化腺以及重要的代謝器官，而塔里木裂腹魚的肝臟和胰臟是分開的，這與其他鯉科魚類胰臟彌散分布于肝臟的結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別(謝從新, 2010)。肝臟和胰臟結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性和完善性在一定程度上體現(xiàn)了動物由低等向高等進(jìn)化的趨勢(庹云等, 2019)。正如海薩·艾也力汗等(2014)在研究新疆裂腹魚的系統(tǒng)分化關(guān)系中得出的結(jié)論那樣，扁吻魚(Aspiorhynchus laticeps)并未形成獨(dú)立分支，而是與塔里木裂腹魚、厚唇裂腹魚(Schizothorax irregularis)、齊口裂腹魚、瀾滄裂腹魚(Schizothorax lantsangensis)以及扁嘴裂腹魚(Schizothorax esocinus)聚在一起，主要區(qū)別在于須的對數(shù)，并推測扁吻魚可能是裂腹魚屬的特化物種，故推知塔里木裂腹魚消化腺的結(jié)構(gòu)也可能是相對于其他裂腹魚屬魚類進(jìn)化產(chǎn)生的結(jié)果。肝臟分泌的膽汁儲存在膽囊中，通過膽管輸入前腸，塔里木裂腹魚的膽囊較大，能夠分泌大量膽汁，推測該魚具有較強(qiáng)的攝食能力。

3.2 塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

塔里木裂腹魚口咽腔黏膜上層細(xì)胞中不僅含有味蕾和少量杯狀細(xì)胞，還具有大量的黏液細(xì)胞，進(jìn)食時能夠分泌黏液，起到潤滑食物便于吞咽的作用。食道內(nèi)具有許多黏膜褶，吞咽食物時可通過黏膜褶的擴(kuò)大或者縮小來調(diào)整食道大小，使其免受損傷；黏膜上皮間有大量黏液細(xì)胞分布，黏液細(xì)胞較大，而且散布較為密集，可知進(jìn)食時會分泌大量黏液，與食道內(nèi)的食物混合成食糜團(tuán)，便于吞咽；食道肌層環(huán)形肌的厚度高于縱行肌，在環(huán)肌波動收縮的推動下，食物能夠快速地通過食道。塔里木裂腹魚腸腔內(nèi)分布有大量的腸絨毛以及后腸、直腸出現(xiàn)的大量次級腸絨毛，極大地增加了腸道的消化吸收面積，同時，能夠?qū)⑹趁釉谀c道內(nèi)的時間延長，增大對食物的吸收效率。腸絨毛的高度自前腸至直腸逐漸降低，說明腸道從前往后對食物的消化吸收能力逐漸減弱，這一特點(diǎn)與黃自豪等(2015)對大鰭異(Creteuchiloglanis macropterus)的消化系統(tǒng)的研究結(jié)果一致。塔里木裂腹魚腸道黏膜上皮細(xì)胞的游離面具有較為明顯的紋狀緣，其有增加表面吸收面積的作用。整個腸道的上皮細(xì)胞中還分布有大量的杯狀細(xì)胞，能夠分泌黏液，起到潤滑、保護(hù)以及吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)大分子等的作用(Arellano et al, 2002;McGuckin et al, 2011)。杯狀細(xì)胞的數(shù)量由前腸至后腸逐漸增多，與齊口裂腹魚、重口裂腹魚(Schizothorax davidi)(方靜等, 1994)、大鰭異(黃自豪等, 2015)、稀有鯽(Gobiocypris rarus)(王永明等, 2013)、大眼鱖(Siniperca kneri)(蒲德永等, 2013)等一致，前腸和中腸的杯狀細(xì)胞數(shù)量相對于后腸較少，可減緩食物向后運(yùn)動，使之能夠被慢慢吸收；后腸和直腸的杯狀細(xì)胞密度較高，可分泌大量的黏液，利于排便。腸道固有膜中分布的大量血管能夠迅速運(yùn)輸營養(yǎng)成分至全身，而其分布的少量平滑肌細(xì)胞通過引起絨毛的收縮運(yùn)動，更加有利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸。前腸的肌層相對于腸道其他部位較厚，有助于加強(qiáng)腸道蠕動，利于食物與黏液的充分接觸；后腸和直腸的肌層則有助于食物殘渣的排出，而肌層間分布的神經(jīng)叢也具有調(diào)節(jié)肌層運(yùn)動的功能。

由于塔里木裂腹魚肝臟的間質(zhì)伸入到實(shí)質(zhì)的結(jié)締組織較少，以及中央靜脈與肝細(xì)胞板不整齊的排列方式等原因，致使肝臟小葉構(gòu)造不明顯，且肝門管區(qū)不典型，與海鰻(Muraenesox cinereus)(謝嘉華等, 2007)和斑鱖(Siniperca scherzeri)(熊洪林等, 2009)等相似。肝臟內(nèi)部結(jié)締組織間毛細(xì)血管豐富，與黑鱾(Girella leonina)(曹瀟等, 2018)、青彈涂魚(Scartelaos virids)(曹伏君等, 2013)等一致。胰腺細(xì)胞體積較大，且核仁大而明顯，說明細(xì)胞功能比較活躍；細(xì)胞質(zhì)中大量的深色顆粒物質(zhì)與波紋唇魚(Cheilinus undulates)(陳國華等, 2010)和翹嘴鲌(Culter alburnus)(熊洪林,2006)胰臟的組織特點(diǎn)一致，故推測其可能是酶原顆粒，說明胰腺細(xì)胞具有旺盛的分泌功能，能更好地分解蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，胰小葉中大量的靜脈血管也從側(cè)面表明胰腺具有較強(qiáng)的分泌和運(yùn)輸功能。

綜上所述，塔里木裂腹魚消化系統(tǒng)所具有的這些特征，與其雜食性偏植食性的食性特征相適應(yīng)。