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        金錢魚仔稚魚脊柱及附肢骨骼系統(tǒng)早期發(fā)育研究

        2021-07-21 05:14:22鄧平平施永海徐嘉波袁新程
        水產(chǎn)科學(xué) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:稚魚原基骨化

        鄧平平,施永海,徐嘉波,蔣 飛,袁新程

        ( 上海市水產(chǎn)研究所,上海 200433 )

        金錢魚(Scatophagusargus)屬鱸形目、金錢魚科、金錢魚屬,俗稱金鼓魚,是一種名貴的海淡水魚品種。金錢魚肉味鮮美、體色可變,它既可食用,又具有觀賞價(jià)值,主要分布在東南亞等地的河口區(qū),我國南海北部灣至東海半咸水區(qū)域也有分布[1]。金錢魚屬于廣鹽性魚類,在海水和半咸水中生長發(fā)育繁殖,也可以在淡水中養(yǎng)殖[2],對低溫的耐受力較弱。

        目前國內(nèi)外對金錢魚的研究主要集中在生物學(xué)特征[3]、繁殖性狀[4]、肌肉營養(yǎng)成分[5]和基因表達(dá)[6]等方面,其中徐嘉波等[7-8]分別對金錢魚胚胎和胚后發(fā)育進(jìn)行研究,而金錢魚仔稚魚脊柱及附肢骨骼發(fā)育尚未見報(bào)道。筆者采用軟骨—硬骨染色技術(shù),對大規(guī)模繁育的金錢魚仔稚魚發(fā)育過程中的脊柱、尾鰭等附肢骨骼材料進(jìn)行處理,并對其進(jìn)行連續(xù)觀察和記錄,獲得了金錢魚仔稚魚脊柱及附肢骨骼發(fā)育基礎(chǔ)資料,以期為金錢魚分類鑒定和系統(tǒng)進(jìn)化提供判別依據(jù),同時(shí)對金錢魚仔稚魚發(fā)育階段的功能趨向和生產(chǎn)操作提供指導(dǎo)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        試驗(yàn)用胚后發(fā)育階段的仔稚魚金錢魚樣本皆由上海市水產(chǎn)研究所奉賢科研基地科研人員通過人工繁育所得。每年10—11月挑選雌、雄親本混養(yǎng)于室內(nèi)溫棚中,翌年3—4月,雌、雄分開飼養(yǎng),并將水溫逐漸升至27~28 ℃,鹽度逐漸升至25,后期挑選活力強(qiáng)、鱗片完整的雌性親本催產(chǎn),雄性不催產(chǎn),36 h后人工授精孵化培育。在魚苗的生長發(fā)育培育過程中依次投喂鮮活的輪蟲、鹵蟲(Artemia)、裸腹溞(Moina)等適口適量的小型高營養(yǎng)浮游動物,培育過程中及時(shí)吸污和換水保證水質(zhì)良好。魚苗培育20 d后開始淡化,鹽度每日降低5,直至全淡水。

        1.2 樣本處理

        試驗(yàn)樣品為1~45日齡仔稚魚,每日投喂前自育苗池中隨機(jī)撈取5尾仔稚魚用于全長測定和樣本固定。當(dāng)全長≤1.50 cm時(shí),用體視鏡中的標(biāo)尺目鏡測量,當(dāng)全長>1.50 cm時(shí),用游標(biāo)卡尺測量。測量后的樣本用10%的福爾馬林溶液充分浸泡避光分裝保存。采用軟骨—硬骨雙染色法[9]對金錢魚標(biāo)本的脊柱及附肢骨骼進(jìn)行染色。

        1.3 標(biāo)本觀察

        用Olympus CX41體視鏡對金錢魚仔稚魚各階段脊柱和附肢骨骼的染色標(biāo)本進(jìn)行連續(xù)觀測和拍照,并詳實(shí)記錄其形態(tài)特征及變化特點(diǎn),使用Photoshop軟件編輯所拍攝圖片。

        2 結(jié) 果

        2.1 脊柱的發(fā)育

        1~8日齡金錢魚早期仔魚經(jīng)過試驗(yàn)處理后脊索內(nèi)部透明,外有流暢的線性輪廓,整體呈長圓錐體,無著色分節(jié)現(xiàn)象,其中軀干部像圓柱形,尾部像錐形(圖1a)。1日齡(全長3.12 mm)常常頭部下沉,偶作間歇性運(yùn)動。11日齡(全長3.78 mm)時(shí),靠近頭部的髓弓和臨近肛門的脈弓先發(fā)育,標(biāo)志著脊柱發(fā)育的啟動,但整個發(fā)育過程中髓弓比脈弓的發(fā)育速度快(圖1b)。13日齡(全長3.92 mm)時(shí),脊柱在髓弓和脈弓的基部呈現(xiàn)規(guī)則的凹凸,腹肋基部開始出現(xiàn)。17日齡(全長4.46 mm)時(shí),髓弓和脈弓逐漸延伸形成髓棘和脈棘(圖1c)。20日齡(全長6.24 mm)時(shí)皮層開始出現(xiàn)錐狀突起櫛鱗。28日齡(全長10.12 mm)脊柱近頭部開始出現(xiàn)著色分節(jié)的硬骨環(huán)(圖1d),33日齡(全長11.72 mm)腹肋直接硬骨化,38 日齡(全長16.54 mm)時(shí),所有脊柱椎體完成骨化(圖1e)。金錢魚脊柱的硬骨化方向由頭至尾,而髓弓、脈弓、髓棘和脈棘皆由其基部向末梢方向進(jìn)行硬骨化。38日齡(全長16.54 mm)后,脊柱無明顯變化。金錢魚脊柱骨化完成后,全椎骨總數(shù)為22~24節(jié),軀椎10~12節(jié),尾椎11~12節(jié)。

        圖1 金錢魚脊柱的發(fā)育Fig.1 Development of vertebral column in butterfish S. argusa.1日齡(全長 3.12 mm); b.11日齡(全長 3.78 mm); c.17日齡(全長 4.46 mm); d.28日齡(全長 10.12 mm); e.38日齡(全長 16.54 mm); Nc.脊索; V.脊柱; Na.髓弓; Ha.脈弓; Vr.腹肋; Ns.髓棘; Hs.脈棘; Df.背鰭; Af.臀鰭.a.1 day post hatching (dph ) [total length (TL) 3.12 mm]; b.11 dph(TL 3.78 mm); c.17 dph(TL 4.46 mm); d.28 dph(TL 10.12 mm); e.38 dph(TL 16.54 mm); Nc.notochord; V.vertebra; Na.medullary arch; Ha.haemal arch; Vr.ventral rib; Ns.medullary spine; Hs.haemal spine; Df.dorsal fin; Af.anal fin.

        2.2 鰭的發(fā)育

        2.2.1 胸鰭的發(fā)育

        胸鰭是金錢魚發(fā)育最早的鰭條。2日齡(全長3.22 mm)出現(xiàn)烏喙骨(圖2a),5日齡(全長3.27 mm)出現(xiàn)支鰭骨原基和匙骨,匙骨細(xì)長(圖2b)。15日齡(全長4.16 mm)胸鰭支鰭骨原基著生10根軟骨質(zhì)鰭條,胸鰭支鰭骨原基有3個裂縫(圖2c)。36日齡(全長13.48 mm)時(shí)胸鰭支鰭骨開始骨化,38日齡(全長18.50 mm)時(shí)烏喙骨、上匙骨和支鰭骨原基骨化完成,鰭條硬骨化并分節(jié)(圖2d)。

        圖2 金錢魚胸鰭支鰭骨的發(fā)育Fig.2 Development of pterygiophore of pectoral fin in butterfish S. argusa.2日齡(全長3.22 mm); b.5日齡(全長3.27 mm); c.15日齡(全長4.16 mm); d.38日齡(全長16.54 mm); Co.烏喙骨; Cl.匙骨; Fp.支鰭骨原基; Fr.鰭條.a.2 dph(TL 3.22 mm); b.5 dph(TL 3.27 mm); c.15 dph(TL 4.16 mm); d.38 dph(TL 16.54 mm); Co.coracoid; Cl.cleithrum; Fp.fin pterygiophore primordium; Fr.fin ray.

        2.2.2 腹鰭的發(fā)育

        腹鰭是金錢魚所有魚鰭骨骼中第2個發(fā)育的附肢骨骼,腹鰭支鰭骨原基5日齡(全長3.27 mm)時(shí)便出現(xiàn)(圖3a),12日齡(全長3.82 mm)腹鰭支鰭骨原基開始著生鰭條(圖3b),隨著鰭條發(fā)育的繼續(xù),腹鰭鰭條數(shù)目增至6根,且兩側(cè)各有1根鰭條銳化成腹棘。33日齡(全長11.72 mm)腹鰭支鰭骨原基硬骨化完成(圖3c)。

        圖3 金錢魚腹鰭發(fā)育Fig.3 Development of pelvic fin in butterfish S. argusa.5日齡(全長3.27 mm); b.12日齡(全長3.82 mm); c.33日齡(全長11.72 mm); Fp.支鰭骨原基; Fr.鰭條.a.5 dph(TL 3.27 mm); b.12 dph(TL 3.82 mm); c.33 dph(TL 11.72 mm); Fp.pterygiophore primordium; Fr.fin ray.

        2.2.3 尾鰭的發(fā)育

        金錢魚尾鰭在11日齡(全長3.78 mm)前均以透明的鰭褶形式出現(xiàn)。11日齡(全長3.78 mm)開始出現(xiàn)2枚尾下骨(圖4a),14日齡(全長4.08 mm)有4枚尾下骨(圖4b),15日齡(全長4.16 mm)尾索上翹,尾鰭支鰭骨被上翹的尾索分成上、中、下3部分,從而形成3枚尾上骨,1枚尾桿骨和6枚尾下骨,且第4枚、第5枚和第6枚尾下骨基部逐漸愈合。尾部的鰭皺逐漸發(fā)育成17根軟骨鰭條,第1~6枚尾下骨分別著生2、3、2、2、3、5根鰭條(圖4c)。22日齡(全長6.86 mm)第2、3枚尾下骨增大逐漸結(jié)合(圖4d)。35—38日齡尾鰭支鰭骨系統(tǒng)按照由尾桿骨、尾下骨、尾上骨到鰭條的順序進(jìn)行硬骨骨化(圖4e)。41日齡(全長19.66 mm)時(shí),尾鰭骨骼系統(tǒng)鈣化完全(圖4f),尾鰭鰭條數(shù)維持24根。

        2.2.4 臀鰭和背鰭的發(fā)育

        13日齡(全長3.92 mm)排泄孔與尾鰭之間出現(xiàn)6根軟骨質(zhì)的臀鰭支鰭骨(圖5a)和鰭褶,15日齡(全長4.16 mm)時(shí)出現(xiàn)擔(dān)鰭軟骨,并開始形成軟骨質(zhì)鰭條(圖5b)。22日齡(全長6.86 mm)時(shí)前4根臀鰭鰭條銳化成臀棘,且臀鰭支鰭骨穩(wěn)定在17根(圖5c),臀鰭支鰭骨和鰭條從38日齡(全長16.54 mm)時(shí)開始硬骨化(圖5d),41日齡(全長19.66 mm)時(shí)臀鰭硬骨化完成(圖5e)。

        圖4 金錢魚尾鰭支鰭骨的發(fā)育Fig.4 Development of pterygiophore of caudal fin in butterfish S. argusa.11日齡(全長3.78 mm); b.14日齡(全長4.08 mm); c.15日齡(全長4.16 mm); d.22日齡(全長6.86 mm); e.38日齡(全長16.54 mm); f.41日齡(全長19.66 mm); Hy.尾下骨; Us.尾桿骨; Ep.尾上骨; Na.髓弓; Ha.脈弓; Fr.鰭條.a.11 dph(TL 3.78 mm); b.14 dph(TL 4.08 mm); c.15 dph(TL4.16 mm); d.22 dph(TL 6.86 mm); e.38 dph(TL 16.54 mm); f.41 dph(TL 19.66 mm); Hy.hypural; Us.urostyle; Ep.epural; Na.medullary arch; Ha.haemal arch; Fr.fin ray.

        圖5 金錢魚臀鰭發(fā)育Fig.5 Development of anal fin in butterfish S. argusa.13日齡(全長3.92 mm); b.15日齡(全長4.16 mm); c.22日齡(全長6.86 mm); d.38日齡(全長16.54 mm); e.41日齡(全長19.66 mm); Fp.支鰭骨原基; Fr.鰭條.a.13 dph(TL 3.92 mm); b.15 dph(TL 4.16 mm); c.22 dph(TL 6.86 mm); d.38 dph(TL 16.54 mm); e.41 dph(TL 19.66 mm); Fp.pterygiophore primordium; Fr.fin ray.

        金錢魚孵化后背鰭均以透明的鰭褶形式出現(xiàn),直至13日齡(全長3.92 mm)背部肌肉與脊索之間著生9枚軟骨質(zhì)的支鰭骨(圖6a),隨后背鰭支鰭骨向前后兩端推進(jìn),數(shù)量不斷增加直至維持25~26枚。15日齡(全長4.16 mm)鰭褶發(fā)育成軟骨質(zhì)鰭條(圖6b)。21日齡(全長6.08 mm)背鰭前10~11根鰭條銳化成背棘,后期背棘數(shù)量維持在11~12根(圖6c),且第1背棘為倒棘。33日齡(全長11.72 mm)背鰭支鰭骨和鰭條相繼開始硬骨骨化(圖6d)。41日齡(全長19.66 mm)背鰭硬骨化完成(圖6e)。

        圖6 金錢魚背鰭發(fā)育Fig.6 Development of dorsal fin in butterfish S. argusa.13日齡(全長3.92 mm); b.15日齡(全長4.16 mm); c.21日齡(全長6.08 mm); d.33日齡(全長11.72 mm); e.41日齡(全長19.66 mm); Fp.支鰭骨原基; Fr.鰭條.a.13 dph(TL 3.92 mm); b.15 dph(TL 4.16 mm); c.21 dph(TL 6.08 mm); d.33 dph(TL 11.72 mm); e.41 dph(TL 19.66 mm); Fp.pterygiophore primordium; Fr.fin ray

        3 討 論

        3.1 金錢魚仔稚魚骨骼系統(tǒng)發(fā)育的適應(yīng)性意義

        魚類仔稚魚骨骼系統(tǒng)的發(fā)育與早期功能需求密切相關(guān),特別是卵生魚類。金錢魚初孵仔魚具備間歇性移動能力,孵化后有限的內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)只能勉強(qiáng)支撐金錢魚仔魚存活6~8 d,從而促使金錢魚在油球3~4 d消耗完之前發(fā)育具備一定主動捕食能力的器官,如優(yōu)先發(fā)展與平衡游泳和攝食相關(guān)的骨骼。2日齡金錢魚胸鰭出現(xiàn)烏喙骨,是最先發(fā)育的魚鰭骨骼,其他魚鰭仍以鰭褶形式出現(xiàn),已具備在靜水中左右平衡和擺動能力,5日齡腹鰭支鰭骨原基開始軟骨化,從而具有更強(qiáng)的平衡能力,尾鰭發(fā)育較慢,移動速度較慢,直至11日齡尾鰭開始軟骨化才使得仔魚主動攝食的能力逐漸增強(qiáng)。15日齡各魚鰭均已軟骨化,且鰭褶均已發(fā)育為鰭條,此時(shí)金錢魚已具備較強(qiáng)的穿梭和捕食能力,攝食量增加明顯。20日齡金錢魚表皮發(fā)現(xiàn)錐狀櫛鱗,滲透壓調(diào)節(jié)能力增強(qiáng),此時(shí)可以開始進(jìn)行鹽度淡化以降低魚苗培育成本。在21—23日齡期間,金錢魚腹鰭、臀鰭和背鰭的部分鰭條相繼發(fā)育為棘,這對金錢魚的自然生存能夠起到很好的防御作用,但人被魚棘刺中后會有2~3 h的刺痛,因此在苗種的轉(zhuǎn)移過程中要多加注意,而且魚體越大被刺后陣痛越久越強(qiáng),有時(shí)疼痛感24 h后才能完全消除。

        3.2 金錢魚仔稚魚劃分標(biāo)準(zhǔn)

        目前仔稚魚劃分標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,主要有尾索上翹[10]和出現(xiàn)腹鰭原基[11]兩種判別標(biāo)準(zhǔn)。由于金錢魚5日齡時(shí)就出現(xiàn)腹鰭原基,此時(shí)其他魚鰭還未出現(xiàn)支鰭骨原基,且金錢魚仔魚開口攝食不明顯、運(yùn)動能力較弱。以腹鰭原基出現(xiàn)作為仔稚魚劃分標(biāo)準(zhǔn)尚為時(shí)過早;15日齡時(shí)尾索上翹,且此時(shí)金錢魚在主動捕食和運(yùn)動方面有較為明顯的變化,因此可以將尾索上翹作為金錢魚由仔魚期轉(zhuǎn)入稚魚期的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

        3.3 金錢魚仔稚魚骨骼系統(tǒng)發(fā)育的特殊性

        魚類的附肢支鰭骨發(fā)育順序一般是優(yōu)先發(fā)育掌握左右平衡的胸鰭,緊接著是推進(jìn)作用的尾鰭,再是其他鰭條[12-13]。金錢魚各附肢支鰭骨發(fā)育的先后順序依次為胸鰭、腹鰭、尾鰭、背鰭、臀鰭。金錢魚的尾鰭發(fā)育較褐菖鲉(Sebastiscusmarmoratus)[9]和美洲鰣(Alosasapidissima)[14]相對靠后,腹鰭比尾鰭先發(fā)育,從而滯緩其向前推進(jìn)的能力,這也可能是金錢魚發(fā)育前期主要是間歇性活動,而快速平游能力較弱的原因。15日齡金錢魚已有3枚固定獨(dú)立的尾上骨,與鞍帶石斑魚(Epinepheluslanceolatus)[15]、大瀧六線魚(Hexagrammosotakii)[16]和緋小鯛 (Pagelluserythrinus)[17]相同,大西洋庸鰈(Hippoglossushippoglossus)[18]和尖吻鱸(Latescalcarifer)[19]有1枚尾上骨,而菊黃東方鲀(Takifuguflavidus)[12]沒有尾上骨。金錢魚第4~6枚尾下骨連接愈合,這與刀鱭(Coilianasus)[20]和美洲鰣[13]相同。

        金錢魚仔魚發(fā)育后期部分鰭條銳化成棘,如腹鰭兩側(cè)最終各形成1根腹棘,背鰭前部最終形成11~12根背棘,且第1背棘為倒棘,臀鰭前部最終形成4根臀棘,這些棘與鰭條一起既能增加游泳能力,又能起到進(jìn)攻和防御的作用。類似鰭棘結(jié)構(gòu)在尖吻重牙鯛(Diploduspuntazzo)[21]、褐菖鲉[9]和日本鬼鲉(Inimicusjaponicus)[22]中均有發(fā)現(xiàn),但其鰭棘數(shù)量均沒有金錢魚的多,且金錢魚鰭棘內(nèi)含有毒素,人被刺時(shí)疼痛難忍,因此在養(yǎng)殖過程中要多加留意。25日齡時(shí),金錢魚魚皮表面發(fā)現(xiàn)細(xì)小的錐狀櫛鱗,隨著發(fā)育的繼續(xù),櫛鱗的數(shù)量越來越多。第1背棘為倒棘、臀棘的數(shù)量和櫛鱗的出現(xiàn)是金錢魚科在鱸形目分類劃分的顯著判斷標(biāo)志[23]。

        金錢魚各附肢支鰭骨均為先軟骨化后硬骨化,而髓弓、脈弓、腹肋、髓棘和脈棘是先部分軟骨化后再硬骨化,軟骨染色液對脊柱、尾桿骨和部分髓弓、脈弓、腹肋、髓棘和脈棘無顯色作用,分析認(rèn)為,這些部位均由骨膜直接硬骨化。金錢魚各附肢支鰭骨與髓弓、脈弓、髓棘和脈棘相同皆由其基部向末端方向進(jìn)行硬骨骨化,這與大黃魚(Pseudosciaena)[24]和大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[25]相同,而刀鱭從中間向基部和末端同時(shí)硬骨化[20,26]。軀錐尾椎節(jié)數(shù)、魚鰭發(fā)育骨化的先后順序、鰭棘和鱗片的特殊性均可以作為金錢魚系統(tǒng)進(jìn)化分類的重要判斷依據(jù)。

        4 結(jié) 論

        在溫度25.5~29.1 ℃,鹽度由25逐漸降至1.7的養(yǎng)殖條件下,15日齡金錢魚尾索上翹,主動捕食和運(yùn)動能力增強(qiáng),由仔魚期轉(zhuǎn)入稚魚期;20日齡時(shí)開始出現(xiàn)櫛鱗,可以逐漸鹽度淡化;魚棘出現(xiàn)后,苗種生產(chǎn)過程中應(yīng)注意被刺傷。第1背棘為倒棘、臀棘的數(shù)量和櫛鱗的出現(xiàn)是金錢魚科在鱸形目分類劃分的顯著判斷標(biāo)志。金錢魚仔稚魚骨骼發(fā)育研究結(jié)果對其早期發(fā)育環(huán)境適應(yīng)、生產(chǎn)操作和分類鑒定有重要作用。

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