董立學(xué)，蔣 明，陸 星，吉哲慧，魏輝杰，李 清，3，孫艷紅，3，陳 見，3，李 佩，3，李明光，王貴英，3

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；2.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，武漢 430207；3.武漢先鋒水產(chǎn)科技有限公司，武漢 430207)

黑尾近紅鲌(Ancherythroculternigrocauda)隸屬鯉形目(Cypriniformes)鯉科(Cyprinidae)鲌亞科(Culterinae)近紅鲌屬(Acherythroculter)，又名黑尾鲌、黑尾刁和高尖等，是我國長江上游特有的淡水魚類，在四川、湖北、河南、江蘇和浙江等地均有分布，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值[1]。黑尾近紅鲌性情溫和，適溫范圍廣，耐低氧能力強，肉質(zhì)細(xì)嫩，營養(yǎng)豐富[2]。近年來，對于黑尾近紅鲌的研究主要集中在營養(yǎng)需求、消化酶活性和人工繁殖等方面[3-5]，有關(guān)黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)形態(tài)學(xué)的研究尚未見報道。

消化系統(tǒng)是機(jī)體消化和吸收食物的主要場所，為機(jī)體提供所需的物質(zhì)和能量[6]。魚類消化系統(tǒng)形態(tài)和結(jié)構(gòu)反映了魚類攝食、消化和吸收的特性，其特征與魚的種類和食性密切相關(guān)[7]。目前，鯉科魚類如鯉(Cyprinuscarpio)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)[8]、鯽(Carassiusauratus)[9]、團(tuán)頭魴(Parabramispekinensis)[10]和翹嘴鲌(Erythroculterilishaeformis)[11]等已見關(guān)于消化系統(tǒng)特征與食性或消化道形態(tài)組織與結(jié)構(gòu)和功能的研究報道。進(jìn)一步研究魚類消化道形態(tài)學(xué)特征，是了解和探討其消化吸收生理機(jī)制的重要途徑，可為魚類營養(yǎng)學(xué)及養(yǎng)殖研究提供理論依據(jù)[12]。本研究通過解剖學(xué)和組織學(xué)等方法，對黑尾近紅鲌消化道全長及其各消化器官的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，旨在了解黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)形態(tài)學(xué)特征，為其營養(yǎng)與消化生理學(xué)研究以及比較魚類雜交育種中消化系統(tǒng)遺傳特性提供理論依據(jù)。

1 材料方法

1.1 實驗材料

實驗用黑尾近紅鲌來源于武漢先鋒水產(chǎn)科技有限公司。選取規(guī)格均一、體表健康的黑尾近紅鲌31尾，平均體質(zhì)量(115.71±24.12) g，平均體長(19.60±1.37) cm。樣品采集前停食24 h。

1.2 外部形態(tài)學(xué)及消化系統(tǒng)解剖學(xué)研究

采用80 mg/L MS 222將魚麻醉，觀察黑尾近紅鲌外部形態(tài)，測量統(tǒng)計全長、體長、體高、頭長、眼寬、吻長、口裂高、口裂寬、尾柄長和尾柄寬。然后自肛門沿腹中線縱剪至下頜，向左側(cè)背方橫剪至脊椎附近，再向前縱剪至鰓蓋后部；取下左側(cè)體壁并剪去左側(cè)鰓蓋骨，打開魚體腔和口咽腔，對其消化系統(tǒng)中各組織進(jìn)行拍照并測量食道和消化道長度。

1.3 消化系統(tǒng)組織學(xué)研究

分別取唇、口腔壁、咽、食道、前腸、中腸、后腸、膽囊、肝臟和肛門組織，于4%多聚甲醛固定，石蠟包埋，分別進(jìn)行縱向和橫向切片，其厚度為6 μm，蘇木精-伊紅染色(HE)染色，顯微鏡(Olympus BX51)下觀察并拍照。

測定食道、前腸、中腸和后腸黏膜褶數(shù)量、黏膜褶高度、黏膜褶寬度、肌層厚度等參數(shù)。食道和腸道各段均隨機(jī)選取7張切片，每張切片隨機(jī)選取5個視野，計數(shù)每一視野中(200 × 200)μm2范圍內(nèi)黏液細(xì)胞的總數(shù)，計算黏液細(xì)胞的密度。

1.4 消化系統(tǒng)掃描電鏡觀察

取前、中、后腸部分，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%戊二醛固定后，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%鋨酸固定，之后酒精脫水，真空冷凍干燥、鍍金后，掃描電鏡(HITACHI Regulus 8100)下觀察并拍照。

1.5 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 等統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析處理，用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)形式表示。將所有數(shù)據(jù)分組后，進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，當(dāng)組間差異顯著(P<0.05)時，采用Tukey檢驗比較不同處理間的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑尾近紅鲌外部形態(tài)學(xué)特征

黑尾近紅鲌外部形態(tài)學(xué)特征相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 黑尾近紅鲌外部形態(tài)學(xué)性狀(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=31)Tab.1 External morphological measurement of A.nigrocauda(Mean±SD，n=31)

2.2 黑尾近紅鲌消化道形態(tài)學(xué)特征

魚類消化系統(tǒng)包括消化道及附于消化管附近的消化腺。黑尾近紅鲌的消化道起于口咽腔，經(jīng)食道、腸，止于肛門，無胃，消化腺包括肝臟和胰臟等(圖1)。

圖1 黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)解剖觀察圖Fig.1 Anatomical observation of the digestive system of A.nigrocauda1：全魚解剖圖；2：消化道整體形態(tài)圖；L：肝臟；G：腸道；T：精巢；F：脂肪；B：鰾；A：肛門；E：食道；FG：前腸；MG：中腸；HG：后腸

口：亞上位，口裂較小，傾斜角大，下頜長于上頜，上頜骨末端未伸達(dá)眼前緣。

口咽腔：黑尾近紅鲌口腔和咽腔之間沒有明顯的分界，出現(xiàn)鰓的部位為咽，其前方為口腔?？谘是惠^大，內(nèi)無明顯的舌?？谇缓颓把什繛槔w維膜，后咽壁延伸到體腔，包有一層很薄的漿膜。鰓耙中長，排列較密，有4對鰓弓，第一鰓弓外側(cè)鰓耙17～24。下咽骨中長，較窄，略呈鉤狀，前臂長，無顯著角突。咽齒近錐形，末端尖而微彎，下咽齒發(fā)達(dá)，其他部位無齒等輔助攝食器官。

食道：黑尾近紅鲌食道短而粗，管壁厚，前端連接口咽腔，末端與前腸相連。背壁肌肉層與體壁相連，內(nèi)壁具有黏膜褶。

腸道：黑尾近紅鲌腸道較短，盤旋附于腹腔脂肪上。依據(jù)其外觀形態(tài)可分為前腸、中腸和后腸，前腸粘膜褶最厚，頂部呈圓形；中腸粘膜褶較薄，基部寬；后腸粘膜褶較少，呈縱行狀，末端以肛門與外界相通。

肝臟：黑尾近紅鲌肝臟位于腹腔前段，呈暗紅色，依靠腹膜覆蓋住食道和部分前腸，并將膽囊包埋其中；膽囊深褐色，呈水滴狀；胰腺組織在肝臟中成彌散性分布，外觀上無明顯獨立的胰臟結(jié)構(gòu)。

黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)形態(tài)學(xué)特征相關(guān)參數(shù)見表2。黑尾近紅鲌肝臟指數(shù)、內(nèi)臟指數(shù)、比消化道重、比腸重和比腸長(腸道系數(shù))分別為0.51%、10.67%、1.76%、1.77%、和0.93。

表2 黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)形態(tài)學(xué)性狀(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=31)Tab.2 Measurement of morphological traits in the digestive indexes of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

黑尾近紅鲌食道和前腸、中腸、后腸形態(tài)指數(shù)比較見表3。食道褶皺數(shù)量與前腸、中腸、后腸均差異顯著，褶皺高度食道和后腸顯著低于前腸和中腸；食道褶皺寬度顯著高于前腸、中腸、后腸；從食道、 前腸、中腸到后腸肌層厚度和管腔直徑依次呈現(xiàn)降低趨勢；食道和腸道黏液細(xì)胞密度差異不顯著。

表3 黑尾近紅鲌食道和前腸、中腸、后腸形態(tài)指數(shù)比較(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=31)Tab.3 Morphological features of the esophagus and anterior，middle and posterior intestines of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

2.3 黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)組織學(xué)特征

黑尾近紅鲌消化系統(tǒng)HE染色切片見圖2。腸道電鏡掃描切片見圖3，500 μm下，皺褶高且寬，呈交叉折疊排列；20 μm下，分泌孔稀疏，排列不規(guī)則，近圓形；10 μm下，微絨毛密集，分泌孔較大，呈洞穴狀；2 μm下，微絨毛短而密，排列整齊。

圖2 黑尾近紅鲌消化道HE染色切片圖Fig.2 A.nigrocauda gastrointestinal HE slice1：唇；2：口腔壁；3：咽；4：食道；5～7：前腸；8～9：中腸；10～12：后腸；13：膽囊；14：肝臟；15：肛門；GCG：粘液細(xì)胞I；GC：粘液細(xì)胞Ⅱ；GCV：粘液細(xì)胞Ⅲ；TB：味蕾；CMS：環(huán)形肌；LMS：縱行??；S：漿膜；SM：黏膜下層；CV：中央靜脈；HS：肝血竇；PC：胰臟細(xì)胞；SCE：單層柱狀上皮細(xì)胞；SSE：復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞。

圖3 黑尾近紅鲌前腸、中腸、后腸掃描電鏡圖Fig.3 A.nigrocauda foregut，midgut，and hindgut scanning electron microscopy1，4，7，10：前腸；2，5，8，11：中腸；3，6，9，12：后腸；MF：黏膜褶；SP：分泌孔；P：蛋白顆粒；MV：微絨毛

唇：由復(fù)層扁平上皮構(gòu)成，表層細(xì)胞為扁平狀，深層基底細(xì)胞多為矮柱狀或立方形，細(xì)胞均排列整齊緊密。

口咽腔：口咽腔壁主要由黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層組成。黏膜層由復(fù)層扁平上皮構(gòu)成；黏膜下層由疏松結(jié)締組織構(gòu)成；肌層由橫紋肌構(gòu)成；漿膜層稍厚，分布大量粘液細(xì)胞。

食道：由黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層構(gòu)成。食道黏膜上皮為復(fù)層鱗狀上皮，腔內(nèi)黏膜層向內(nèi)突出形成褶皺，形態(tài)似腸絨毛。黏膜下層為結(jié)締組織，與固有層之間沒有明顯的界限；肌層由內(nèi)層環(huán)肌和外層環(huán)肌構(gòu)成，環(huán)肌發(fā)達(dá)，系橫紋肌纖維；最外層為漿膜層，由薄層結(jié)締組織及其外方覆蓋的間皮組成。

腸道：其壁由外向內(nèi)同樣分別是黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層。腸道黏膜層上皮為單層柱狀上皮，上皮細(xì)胞游離面具有微絨毛，細(xì)胞間夾有許多杯狀細(xì)胞，體積大而明顯，可見杯狀細(xì)胞的分泌孔及分泌物(圖2)。掃描電鏡觀察顯示，腸內(nèi)面突起的皺褶發(fā)達(dá)，表面由密集排列的微絨毛構(gòu)成的紋狀緣覆蓋，其上分布有大量分泌孔，附近可見分泌的蛋白顆粒。前腸和后腸分泌孔小而密集，微絨毛短而粗；中腸分泌孔大而多，微絨毛長而密，排列整齊(圖3)。

食道和腸道黏膜上皮細(xì)胞間均分布有大量的黏液細(xì)胞，在黏膜褶皺的頂部、中部、基部均有分布。食道和腸道共發(fā)現(xiàn)3種不同的黏液細(xì)胞，Ⅰ型細(xì)胞為圓型，染色較淺呈空泡狀；Ⅱ型的為杯狀，染色較淺亦呈空泡狀；Ⅲ型細(xì)胞為囊狀分泌顆粒，染色下顆粒著色較深。

肝臟：外層覆著由單層扁平上皮細(xì)胞和結(jié)締組織組成的漿膜。肝細(xì)胞體積較小，排列密集，細(xì)胞核位于細(xì)胞中央；肝小葉分界不明顯，尚可觀察到一些彌散的胰腺細(xì)胞。

膽囊：膽囊壁薄，由黏膜層、肌層和漿膜層構(gòu)成。

肛門：肛門近似呈橢圓形。同樣由四層結(jié)締組成，腸道末端至肛門處肌肉層略有增厚。

3 討論

黑尾近紅鲌為中上層魚類，自然條件下棲息于江河中，主要以小型魚類、水生昆蟲及浮游動物為食，屬肉食性兼具雜食性魚類[13]。黑尾近紅鲌的消化系統(tǒng)具有與其食性相適應(yīng)的特點：口亞上位，口裂較小，傾斜角大；下咽骨呈鉤狀，咽齒近錐形，這些形態(tài)特點便于其抓捕和吞咽食物，防止逃逸。魚類的鰓耙數(shù)目也與其食性密切相關(guān)，多以計數(shù)第一鰓弓外鰓耙數(shù)。一般而言，肉食性魚類的鰓耙粗短且稀少，濾食性魚類的鰓耙則致密且發(fā)達(dá)[14]。鄒文超等[15]研究發(fā)現(xiàn)草魚鰓耙數(shù)為49，鯉魚鰓耙數(shù)為22；王亞龍等[16]比較了5種鲌類攝食器官的形態(tài)，鰓耙數(shù)范圍為19～27。黑尾近紅鲌鰓耙數(shù)為17～24，鰓耙中長且排列較密，較硬而發(fā)達(dá)的鰓耙可作為輔助攝食器官。

口咽腔是魚類消化系統(tǒng)的開端，是機(jī)體與外界相連的腔道。黑尾近紅鲌唇、口咽部可見味蕾結(jié)構(gòu)，口咽黏膜和食道黏膜均為復(fù)層扁平上皮，分布有大量黏液細(xì)胞，這與哲羅魚(Huchotaimen)[17]和石斑魚(Centropristisstriata)[18]口咽腔結(jié)構(gòu)相似，味蕾結(jié)構(gòu)有助于魚類感覺食物和觸發(fā)吞咽反射，可以對攝入進(jìn)腸道消化的食物進(jìn)行鑒別和選擇[19]；黏液細(xì)胞能夠分泌黏液潤濕食物和使黏膜上皮免受機(jī)械損傷[20]，黏液中含有多種活性物質(zhì)，如黏多糖、糖蛋白、免疫球蛋白及各種水解性酶類等，在保護(hù)機(jī)體、防止病原入侵、維持微生物穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的作用[21]。同時，復(fù)層扁平上皮具有很強的再生修復(fù)能力，對摩擦和損傷的耐受能力強[22]，大量黏液細(xì)胞可分泌黏液潤滑管腔利于食物運送[23]，還具有一定的吸收和轉(zhuǎn)運大分子、輔酶因子，抵御外來致病因子等作用[24]。食道的主要功能是傳輸食物，魚類在吞咽食物時可通過舒展食道縱褶來調(diào)整管徑的大小，使食物更加順利通過食道[25，26]，黑尾近紅鲌食道管壁厚，肌層發(fā)達(dá)且多為橫紋肌纖維，內(nèi)壁有很多縱行黏膜褶，其結(jié)構(gòu)特點與大多數(shù)硬骨魚類相同，如銀鯧(Pampusargenteus)[27]、大馬哈魚(Oncorhynchusketa)[28]和斑石鯛(Oplegnathuspunctatus)[26]等。

腸道是魚類機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的主要器官，其消化作用在無胃魚上更加突出[8]。腸道褶皺數(shù)量、高度、寬度與腸道的容納性及對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收直接相關(guān)[29]，其上皮層中含各型黏液細(xì)胞，分泌的黏多糖可結(jié)合多種消化酶類，促進(jìn)腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[30]。肌層厚度反映了腸道的收縮蠕動能力，收縮蠕動可促進(jìn)食物消化和降低食糜流通，增強營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[31]。本研究中，黑尾近紅鲌腸道盤曲簡單，共有2個回折，以折點為界可將腸道分為前、中、后三段，前腸管腔直徑和肌層厚度最大，褶皺數(shù)量最多，中腸次之，后腸管腔直徑和肌層厚度最小，褶皺數(shù)量最少，這表明前腸可能是黑尾近紅鲌消化吸收食物的主要場所，類似結(jié)果在黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)[32]和雜交鲌[33](Erythroculterilishaeformis♀×A.nigrocauda♂)等消化道的研究中也有發(fā)現(xiàn)。掃描電鏡下，腸內(nèi)面皺褶明顯，皺褶表面微絨毛密集，可見較多杯狀細(xì)胞的分泌孔，微絨毛沿分泌孔伸出，與其消化酶的分泌與營養(yǎng)物質(zhì)的吸收有密切聯(lián)系[34]。魚類消化道系數(shù)與其食性密切相關(guān)，腸道系數(shù)作為重要的消化道形態(tài)學(xué)指標(biāo)之一，能間接反映魚類的消化能力。一般來說，肉食性魚類腸道較短，而雜食性及草食性魚類腸道相對較長[35]。黑尾近紅鲌腸道系數(shù)為0.93，明顯小于草魚(腸道系數(shù)2.30)和鯽(腸道系數(shù)2.39)[36]，與雜食性的長麥穗魚(Pseudorasboraelongata)(腸道系數(shù)0.82)[37]及肉食性的黃顙魚(腸道系數(shù)0.85)[8]、翹嘴鲌(腸道系數(shù)1.119)[11]、鲇(Silurusasotus)(腸道系數(shù)0.69)[38]相近，符合其肉食性兼具雜食性魚類的特征。

4 結(jié)論

綜上所述，黑尾近紅鲌前腸管腔直徑和肌層厚度大，褶皺數(shù)量多，是營養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要場所，腸道整體較短，腸道系數(shù)為0.93，消化道形態(tài)學(xué)和組織學(xué)結(jié)構(gòu)說明黑尾近紅鲌的食性為肉食性兼具雜食性。