摘要 對青海湖裸鯉(♀)×花斑裸鯉(♂)雜交卵的受精情況和胚胎發(fā)育過程進(jìn)行觀察,探索了二者雜交的可能,并介紹雜交胚胎發(fā)育過程。結(jié)果表明,青海湖裸鯉卵子和花斑裸鯉精子能完成受精,水溫15~17 ℃時(shí)受精率為92.5%。受精卵淡黃色,微黏,沉性。受精卵卵徑1.9~2.1 mm ,受精2~3 min后出現(xiàn)黏性,開始吸水后膨脹,吸水膨脹后卵徑3.5~4.1 mm。雜交胚胎發(fā)育過程分為受精、卵裂、囊胚、原腸胚、神經(jīng)胚、器官形成和孵化7個(gè)時(shí)期,受精3 h 20 min后進(jìn)入卵裂期,16 h 30 min后進(jìn)入囊胚期,30 h 20 min后進(jìn)入原腸期,39 h后進(jìn)入神經(jīng)胚期,42 h 50 min后進(jìn)入器官形成期,100 h 50 min后進(jìn)入孵化期。在水溫為15~17 ℃下,受精卵歷時(shí)136 h 30 min后全部完成出膜,胚胎畸形率1.67%。因此,青海湖裸鯉(♀)與花斑裸鯉(♂)能夠進(jìn)行雜交,雜交卵受精率、孵化率及畸形率與母本自交卵無顯著差異(Pgt;0.05)。
關(guān)鍵詞 青海湖裸鯉;花斑裸鯉;魚類雜交育種;魚類胚胎發(fā)育
中圖分類號 S961 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
文章編號 1007-7731(2023)23-24-0061-05
青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)是鯉科裂腹魚亞科裸鯉屬魚類,體側(cè)扁較長,俗稱湟魚,主要分布于高海拔地區(qū)的鹽堿水域青海湖水系,喜生活在海灘附近水流緩慢區(qū),適應(yīng)力強(qiáng),生長緩慢[1]。花斑裸鯉(Gymnocypris eckloni)俗稱大嘴花魚,也是鯉科裂腹魚亞科裸鯉屬魚類,個(gè)體較大,背部為青灰色或棕褐色,腹部淺黃色,主要分布在黃河上游水系和柴達(dá)木盆地格爾木河水系[2]。青海湖裸鯉長期生活在氣溫低、冰凍期長的高海拔湖區(qū),生存環(huán)境較為惡劣,生長相對緩慢,一尾魚年增重約為50 g,體型較花斑裸鯉小[1,3]。
青海湖裸鯉和花斑裸鯉都具有重要的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,如青海湖裸鯉嫩度大、系水力小、口感較佳,而花斑裸鯉蛋白質(zhì)和脂肪總量高于青海湖裸鯉,人工養(yǎng)殖的花斑裸鯉品質(zhì)佳,二者營養(yǎng)價(jià)值均較高,可提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[4],目前不少地區(qū)開展了兩種裸鯉的人工繁殖和養(yǎng)殖研究[5-9]。研究發(fā)現(xiàn),花斑裸鯉對小瓜蟲的抗病力較強(qiáng)[10-11]。青海湖裸鯉為雜食偏肉食性魚類,消化糖類和脂肪的能力較強(qiáng),而花斑裸鯉對蛋白質(zhì)的消化能力更強(qiáng)[8,12]?;ò呗沲幊谒鬏^緩的底層區(qū)域并有捕食其他魚類的習(xí)性,其嗅覺也強(qiáng)于青海湖裸鯉[13]。
本試驗(yàn)以青海湖裸鯉為母本,花斑裸鯉為父本進(jìn)行人工雜交,并對受精卵發(fā)育進(jìn)行觀察,探討二者雜交的可行性,以期獲得性狀優(yōu)良的雜交種,提升裸鯉屬魚類經(jīng)濟(jì)價(jià)值,為裸鯉屬魚類雜交育種和生產(chǎn)養(yǎng)殖實(shí)踐提供借鑒。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)于2022年4月在四川涼山彝族自治州喜德縣進(jìn)行,試驗(yàn)所用親本魚均由該地區(qū)正源水產(chǎn)有限公司裂腹魚類繁育基地提供,取性成熟青海湖裸鯉雌魚24尾,花斑裸鯉、青海湖裸鯉雄魚各12尾,雌雄配比1∶1進(jìn)行人工授精,獲得雜交和自交受精卵各約5萬粒,將獲得的受精卵作為胚胎發(fā)育觀察的材料。受精卵置于避光環(huán)境下微流水孵化,孵化水溫15~17 ℃,每天用濃度0.3%的高錳酸鉀溶液浸泡受精卵1 min進(jìn)行消毒,及時(shí)清除孵化器內(nèi)的死卵,保持水質(zhì)清新、水流暢通。
1.2 試驗(yàn)方法
魚類胚胎各階段發(fā)育速度不同,根據(jù)同亞科或同屬魚類胚胎發(fā)育各階段相關(guān)研究的描述確定觀察頻率[14-16]:受精0~2 h內(nèi),每10 min觀察一次;受精2~8 h內(nèi),每20 min觀察一次;受精8~13 h內(nèi),每30 min觀察一次;受精13~33 h內(nèi),每1 h觀察一次;受精33~81 h內(nèi),每2 h觀察一次;受精81~129 h內(nèi),每6 h觀察一次;受精129~250 h內(nèi),每12 h觀察一次;至破膜前每天隨機(jī)觀察5次。隨機(jī)取受精卵100粒,在解剖鏡下觀察其發(fā)育情況,當(dāng)2/3的胚胎發(fā)育到某一時(shí)期則認(rèn)為胚胎已發(fā)育到此時(shí)期,記錄此時(shí)期胚胎發(fā)育時(shí)間和特征[16-19]。
受精后30 min待雜交卵受精膜舉起后統(tǒng)計(jì)受精率,隨機(jī)取100粒卵,計(jì)數(shù)受精卵數(shù),重復(fù)計(jì)3次,計(jì)算受精率;出膜前隨機(jī)取100粒受精卵,觀察胚胎存活情況和發(fā)育情況,重復(fù)計(jì)3次,計(jì)算孵化率,記錄胚胎異常發(fā)育情況,統(tǒng)計(jì)畸形率。
試驗(yàn)過程中同步觀察、統(tǒng)計(jì)青海湖裸鯉自交卵的受精情況和胚胎發(fā)育情況,并與之進(jìn)行比較。
1.3 數(shù)據(jù)分析
觀察并記錄受精、孵化和畸形狀況,用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析,分析雜交卵與青海湖裸鯉自交卵受精率、孵化率和畸形率的差異,用P值和平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示結(jié)果,顯著水平α取0.05時(shí),Plt;0.01時(shí)差異極顯著,Plt;0.05時(shí)差異顯著,Pgt;0.05時(shí)差異不顯著。
2 結(jié)果與分析
2.1 胚胎發(fā)育基本情況
雜交受精卵為沉性卵,淡黃色,圓球狀,卵徑1.9~2.1 mm,卵質(zhì)透明,外被薄而光滑卵膜。在水溫15~17 ℃下,受精1~2 min后吸水膨脹至3.5~4.1 mm,受精2~3min后出現(xiàn)黏性并黏附于孵化器壁上,3 min后沉于水底。雜交卵與青海湖裸鯉自交卵性質(zhì)相同,受精與孵化情況比較見表1。由表1可知,雜交卵與青海湖裸鯉自交卵卵徑大小相當(dāng),為1.9~2.2 mm,均為圓球形微黏沉性卵,卵黃顆粒均勻、無皸裂。在相同孵化條件下雜交胚胎孵化時(shí)間136 h 30 min,與自交胚胎孵化時(shí)間相當(dāng)(137 h)。雜交后代與青海湖裸鯉自交后代受精率受精率均大于90%,孵化率大于85%,畸形率小于3%,二者受精率、孵化率和畸形率差異均不顯著(Pgt;0.05)。
2.2 雜交胚胎發(fā)育過程
根據(jù)雜交胚胎的發(fā)育特點(diǎn),可將胚胎發(fā)育過程分為7個(gè)時(shí)期,分別為受精卵期、卵裂期、囊胚期、原腸期、神經(jīng)胚期、器官形成期和孵化期。
2.2.1 受精卵期 "如圖1a所示,受精卵圓球形淡黃色,卵徑1.9~2.1 mm,受精1~2 min后迅速吸水可膨大1.6~2.0 mm。受精2 h后,卵黃慢慢變成橢圓形并開始下沉,卵周間隙明顯,原生質(zhì)緩慢流向動(dòng)物極,約10 min后在此形成胚盤,如圖1b所示。
2.2.2 卵裂期 "受精后3 h 20 min,分裂溝出現(xiàn),隨著胚盤緩慢膨脹和分裂溝加深,胚盤細(xì)胞被一分為二,進(jìn)入2細(xì)胞期,如圖1c所示。受精后4 h 10 min,細(xì)胞繼續(xù)分裂,縱裂溝出現(xiàn)并將細(xì)胞割裂成4個(gè)大小相等的細(xì)胞,為4細(xì)胞期,如圖1d所示。受精后4 h 50 min,胚盤被分裂成2排4列8個(gè)細(xì)胞,此為8細(xì)胞期,如圖1e所示。受精后5 h 30 min,形成l6個(gè)細(xì)胞,此為16細(xì)胞期,如圖1f所示。受精后7 h 50 min,形成32個(gè)細(xì)胞,為32細(xì)胞期,如圖1g所示。受精后13 h,細(xì)胞分裂速率不同步,細(xì)胞大小不等,數(shù)量較多,在卵黃囊上聚集形成桑椹胚,進(jìn)入多細(xì)胞期,如圖1h所示。
2.2.3 囊胚期 "受精后16 h 30 min,卵黃囊上出現(xiàn)明顯的細(xì)胞團(tuán),形成囊胚,進(jìn)入囊胚初期,如
圖1i所示。受精后19 h,細(xì)胞數(shù)量顯著增加,此時(shí)囊胚突起至最高,步入囊胚中期階段,如圖1j所示。受精后24 h 50 min,囊胚細(xì)胞往邊緣展開覆蓋在卵黃上,細(xì)胞界限變得模糊,囊胚邊緣慢慢變薄逐漸下包,步入囊胚晚期,如圖1k所示。
2.2.4 原腸期 "受精后30 h 20 min,囊胚細(xì)胞植物極下方包裹至1/3,進(jìn)入原腸早期,如圖1l所示。受精后33 h,胚盤細(xì)胞繼續(xù)向下包裹,動(dòng)植物極的直徑逐漸拉長,卵黃被包裹至1/2時(shí),與卵黃相接處的細(xì)胞突出可見胚環(huán)和胚盾,此為原腸中期,如圖1m所示。至受精后36 h 50 min,卵黃被包裹超過 3/4,為原腸晚期,如圖1n所示。
2.2.5 神經(jīng)胚期 "受精后39 h,細(xì)胞下包至底部 5/6處,卵黃末被包住部分露出卵黃栓,胚體形成,輪廓清晰,神經(jīng)板內(nèi)陷形成神經(jīng)溝1o所示。30 min后,卵黃栓變小,胚孔封閉,如圖1p所示。
2.2.6 器官形成期 "受精后42 h 50 min,胚體中間出現(xiàn)體節(jié),胚體兩側(cè)微微突出,可分辨頭尾,為體節(jié)出現(xiàn)期,如圖1q所示。受精后63 h 20 min,體節(jié)增多后端形成尾芽,為尾芽期,如圖1r所示。尾芽快速伸長,牽拉卵黃囊向后延伸成棒狀,尾端與腹部明顯分離,胚體演變成“蝌蚪”狀。受精后75 h 20 min,肌節(jié)漸漸收縮,背部肌節(jié)輕輕抽動(dòng)(3~4次/min),緩慢向尾部伸長,步入肌肉效應(yīng)期,如圖1s所示。受精后90 h 50 min,眼囊下方的透明凹陷處可見心臟并開始搏動(dòng),進(jìn)入心跳期,如圖1t所示。尾部末端兩側(cè)有膜狀突起,為尾鰭褶,胚體在膜內(nèi)擺動(dòng)頻率快,尾部帶動(dòng)胚體在轉(zhuǎn)動(dòng)[10]。
2.2.7 孵化期 "受精后100 h 50 min,進(jìn)入出膜前期,如圖1u所示。受精后113 h 20 min,胚體不斷進(jìn)行擺尾,進(jìn)入出膜期(圖1v)。此后,卵膜變軟,為戳破卵膜,出膜前胚體會(huì)不斷翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)擺尾速度和力度,最后胚體在不停擺動(dòng)中破膜彈出。約23 h后,出膜全部完成可見初孵仔魚(圖1w)。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)中雜交卵受精率高,雜交胚胎發(fā)育正常,孵化率較高,畸形率低,與青海湖裸鯉自交卵之間無顯著差異,說明青海湖裸鯉卵子和花斑裸鯉精子具有相容性,青海湖裸鯉(♀)和花斑裸鯉(♂)可以進(jìn)行雜交,也側(cè)面印證了青海湖裸鯉與黃河的花斑裸鯉可能為近緣種關(guān)系這一觀點(diǎn)[20]。
魚類的胚胎發(fā)育狀況受溫度影響較大[21],溫度升高發(fā)育時(shí)間縮短[22-23],如青海湖裸鯉在13.5~18 ℃水溫條件下138 h左右完成孵出,孵化水溫保持在17~19 ℃時(shí)孵化時(shí)間為120 h左右[24];花斑裸鯉在16 ℃水溫條件下150 h 45 min左右完成孵化,水溫19 ℃時(shí)113 h 50 min孵出,水溫28 ℃時(shí),不能正常孵出[19]。本研究中青海湖裸鯉(♀)×花斑裸鯉(♂)雜交胚胎在15~17 ℃的水溫下孵化,136 h 30 min后仔魚孵出,與母本自交胚胎發(fā)育時(shí)間(137 h)相當(dāng)。魚卵大小對早期胚胎發(fā)育速率有一定影響,魚卵越大,卵黃為胚胎提供的營養(yǎng)物質(zhì)越多,相應(yīng)會(huì)降低胚胎發(fā)育速率,延長胚胎發(fā)育時(shí)間,提高胚胎存活率[25-27]。本研究中雜交卵大小與母本青海湖裸鯉卵大小相同,小于父本花斑裸鯉卵(2.1~2.6 mm),其胚胎發(fā)育時(shí)間也表現(xiàn)出與母本相同而短于父本的特點(diǎn)。
隨著青海湖裸鯉和花斑裸鯉野生種質(zhì)資源的日漸珍貴,開展不同裸鯉的雜交研究,是加強(qiáng)裸鯉野生種質(zhì)資源保護(hù)的重要途徑之一。青海湖裸鯉和花斑裸鯉可以進(jìn)行雜交,具有孵化率高、畸形率低的優(yōu)勢,在生產(chǎn)實(shí)踐中具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,并在物種多樣性保護(hù)中具有一定意義。
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(責(zé)編:張 蓓)