斑馬魚在基礎生物學教育中的應用

斑馬魚在基礎生物學教育中的應用

奇馬魚是薔薇科的短頭魚，俗稱綠帶魚、花帶魚和斑馬池魚。它是一種小型熱帶魚，產(chǎn)于印度、孟加拉國和其他水域。其身體細長、尾部稍側扁從微尖,臀鰭較長,尾鰭呈叉形。體側有像斑馬一樣的縱向條紋,其背部呈橄欖色,條紋為銀藍色,在體側從鰓蓋后直伸到尾末梢,在臀鰭上也有與體側相似的條紋,體長為4~6cm。斑馬魚是近些年發(fā)展起來的一種脊椎動物模式生物,由于其具有個體小、產(chǎn)卵多、發(fā)育快、體外受精、胚胎透明、易于觀察、飼養(yǎng)簡便等優(yōu)點,很快成為分子發(fā)育生物學、遺傳學、環(huán)境毒理學、免疫學等學科的模式生物,斑馬魚也因此成為僅次于小鼠第二優(yōu)先的脊椎模式動物。1同時，板馬魚類的生態(tài)習慣和營養(yǎng)需要1.1斑馬魚養(yǎng)殖的特點對于實驗室養(yǎng)殖來說,摸索出斑馬魚最適養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)對于實驗過程可以起到事半功倍的效果,在非適宜環(huán)境下,斑馬魚要損耗部分能量來維持自身的動態(tài)平衡,而這部分能量恰恰是從正常的生長、發(fā)育繁殖以及機體免疫過程中抽調(diào)而來的。非適宜環(huán)境往往會降低斑馬魚的生長速度,影響子代的數(shù)量和質(zhì)量,降低其成活率。斑馬魚適宜的生長溫度為24~30℃,能夠忍受的溫度為6.7~41.7℃,在低溫環(huán)境下的忍受能力要強于高溫環(huán)境。其最適的生長和繁殖溫度為28.5℃,11℃時出現(xiàn)死亡,自然條件下在北方不能越冬。一般斑馬魚養(yǎng)殖用水的pH值應在7~8范圍內(nèi),屬于淡水魚養(yǎng)殖的適宜范圍。不同地區(qū)水質(zhì)差別很大,如果當?shù)氐乃|(zhì)合適,可以用曝氣水養(yǎng)殖,否則就要用蒸餾水或去離子水加入適量的礦物質(zhì)鹽,也可以配置Hank′s液進行養(yǎng)殖。斑馬魚具有較高的代謝速度,因此每單位體重所消耗的氧氣要高于大型的魚類。在斑馬魚孵化的不同時期對氧氣需求不同,其孵化期幾乎不需要氧氣,鰾充氣時開始需要氧氣的供應,隨著魚不斷長大,氧氣的需求量逐漸增加。在養(yǎng)殖過程中,水體中充氧有利于斑馬魚的發(fā)育。水體中過多的含氮廢物會對斑馬魚造成毒害作用,在實驗室養(yǎng)殖斑馬魚時,及時清理水體的糞便,勤換水是非常必要的。1.2不同的餌料種類斑馬魚對餌料的要求不高,人工配合餌料及各種鮮活餌料均可。但為保證斑馬魚較好的繁殖和生長,最好多種餌料結合投喂。人工餌料可以用軟顆粒飼料或者全價硬顆粒餌料,也可以用片狀或粉末狀的成品觀賞魚餌料。所用配合餌料的蛋白質(zhì)含量要高于40%,粗脂肪高于3.5%,水分低于4%,鈣、磷含量分別為0.9%~1.6%和0.8%~1.4%,如果培育親魚,配合餌料中應添加一些促進性腺發(fā)育的元素,如VA、VD、VE以及微量元素鋅、鐵等。在不同的發(fā)育時期選用鮮活餌料的種類不同。在斑馬魚仔魚階段,可以投喂草履蟲、輪蟲、酵母等作為其開口餌料;在幼體階段,可以投喂鹵蟲的無節(jié)幼體;隨著斑馬魚的長大,餌料也變得豐富起來,可以投喂大型的浮游動物枝角類以及橈足類,或者果蠅幼蟲、搖蚊幼蟲、水蚯蚓等,也可以投喂搗碎的小魚小蝦?；铙w餌料對斑馬魚的性腺發(fā)育可以起到一定的促進作用,因此在親魚培育時,適量增加活體餌料會縮短其性腺發(fā)育周期。2斑點魚的繁殖2.1親魚育種2.1.1間以石灰條紋的身體特征斑馬魚體型為紡錘形,雌雄容易鑒別。雌魚的藍色條紋偏藍而鮮艷,間以銀灰色條紋,身體比雄魚粗壯,尤其是腹部膨大,各鰭均比雄魚短小,但不明顯;雄魚藍色條紋偏黃,間以檸檬色條紋,身體細長扁平,沒有明顯突出的腹部。雌魚的體高/體長比要明顯高于雄魚。2.1.2斑馬魚的放養(yǎng)斑馬魚在繁殖時通過光周期作用,在日出后產(chǎn)卵。為促進斑馬魚的成熟,我們在水族箱內(nèi)按照雌雄1∶2~1∶3的比例放入斑馬魚,控制光周期為14:10(光照14h,黑暗10h),如有必要可以用黑布將水族箱罩住,增加水體溫度至28.5℃,增加投喂次數(shù),可以由原來的每天投喂2~3次增加為4次,并且增加鮮活餌料的投喂。2.2斑點魚的繁殖2.2.1親魚的繁殖與收集斑馬魚一般10~12周即可達到性成熟,但最好用17~18月齡的親魚進行大規(guī)模繁殖。斑馬魚為異體體外受精,繁殖周期短(一般7d左右)。溫度適合時一年四季都可產(chǎn)卵,卵量300~1000粒,為非粘性沉性卵。在繁殖的前一天,天黑前(如是人工控制光周期,則指暗周期前)用隔板將繁殖的親魚分開,并在水箱底部平鋪一層玻璃珠或者隔離網(wǎng)以防止親魚產(chǎn)卵后吞卵。次日清晨,將水族箱中的隔板拆掉,在光照的刺激下,雄魚開始追逐雌魚,并用身體沖撞雌魚的腹部,這時雌魚產(chǎn)卵,雄魚排精,受精卵落入玻璃珠間隙或者隔離網(wǎng)下。結束后將親魚撈出,用虹吸的方法收集受精卵。將虹吸出的受精卵以及各種污物(包括成魚的糞便,破碎的卵粒等)一同倒入培養(yǎng)皿中,用滴管(滴管口部一定要圓滑并且直徑要大于卵徑)將卵依次吸出,并用培養(yǎng)液清洗數(shù)次,然后放入培養(yǎng)箱中進行孵化。2.2.2精子的采集和釋放由于科學研究需要大量同步發(fā)育的斑馬魚胚胎時,可以用人工授精的方法獲得。在人工授精的前一天挑選出一個月以上沒有進行過人工授精且發(fā)育良好的親魚,并準備好紗布和冰塊(麻醉斑馬魚用),配置新鮮的Hank′s液。次日清晨,將雄魚浸入冰水中,待其不動時撈出,魚體洗凈后,用紗布擦干,特別是生殖孔周圍,然后輕輕擠壓雄魚腹部,當有乳狀精液流出時,用吸管輕輕吸出,連續(xù)收集數(shù)尾魚精液后,將精液用預冷的Hank′s液稀釋,精子在冷卻的Hank's液中可保持90min甚至更長的授精能力。由于雄斑馬魚的性腺不很發(fā)達,不容易采集精液,也可以采取解剖取性腺的方法,取出精巢后,在Hank′s液中剪碎,可收到同樣的效果。卵子同樣在清晨采集,前期處理與雄魚相同。冷水麻醉后,輕輕擠壓魚腹部,如魚發(fā)育良好,可以輕易擠出卵子,將魚卵收集入小培養(yǎng)皿中,注意卵子不能沾水,否則卵吸水膨脹,會阻礙精子進入卵子。成熟的卵子為黃色,半透明狀。如果卵內(nèi)有較多的白點,則表明卵在雌魚體內(nèi)的時間過長已經(jīng)腐化,會大大影響受精率。卵子取出后,迅速將稀釋的精子與卵子混勻,然后加入少量清水或者魚用生理鹽水,授精時間從加水時開始計算。人工授精的難點在于掌握斑馬魚的發(fā)育時期,一定要在最合適的時期收集精卵,這樣可以大大提高受精率,人工授精的斑馬魚親魚要再培育3~4周后才能再次用于人工授精。2.3在分級處孵化斑馬魚的受精卵及時沖洗干凈后,將受精卵中內(nèi)部呈白色的死卵剔除。孵化水溫一般25~28℃,在這個溫度范圍內(nèi)溫度越低,孵化所需要的時間相應越長。水溫25℃時,受精卵經(jīng)48~72h孵出仔魚;水溫28℃時,經(jīng)36h孵出仔魚。水溫太低或太高,就會造成受精卵的死亡。實驗室孵化時可以在培養(yǎng)皿中進行,可以不充氣。為預防魚卵被細菌感染可以加入幾滴1‰的亞甲基藍溶液。孵化過程中,要定期觀察,隨時剔除死卵。每5~6h換一次水,水溫不宜相差太大,可以提前將新水放置入培養(yǎng)箱中備用。斑馬魚的胚胎發(fā)育可分為7個時期,即受精卵期、卵裂期、囊胚期、原腸胚期、體節(jié)期、咽部期、孵化期。2.4仔魚的開口期在28℃下,大約36h,斑馬魚幼體破膜孵出,仔魚僅在受到刺激時才會產(chǎn)生應激反應,游動一段距離后又靜止到水底。2~3d后仔魚卵黃囊消失,鰾充氣后就可以平游并攝食。這一時期是仔魚成活的高危時期,水中的水霉菌、水溫的劇烈變化以及溶解氧不足均會造成仔魚的死亡。斑馬魚的開口期也是一個高危期,魚平游后,如果餌料不適合或者投喂時間過晚,均會造成仔魚的死亡。大約半數(shù)以上仔魚能夠平游水面時就可以投餌,可以用篩絹包裹住煮熟的蛋黃在水中來回漂洗幾下投喂,也可以投喂用篩絹網(wǎng)過濾過的動物性餌料或者配合餌料,此時投喂密度應該稍微大些,因為仔魚的游泳能力較弱,活動范圍較小,僅能攝食身邊的餌料。在餌料中還應適當加入土霉素等,這樣可以提高魚苗的成活率。由于餌料容易污染水質(zhì),應該定期換水,防止水質(zhì)惡化。一周以后可以投喂輪蟲、酵母以及一些單細胞藻類等;大約三周左右可以投喂鹵蟲的無節(jié)幼體;一個月可以投喂大型浮游動物如枝角類、橈足類、搖蚊幼蟲等。整個斑馬魚幼體培育過程也可以都用配合餌料,注意初期應該盡量使餌料顆粒適口。3斑馬魚的飼養(yǎng)斑馬魚對于水質(zhì)的要求不高,如果每天吸出水族箱中的殘餌和糞便,并換水1/3左右,可以不使用濾水設備。如果使用濾水設備,可以每周換水1/2。實驗室內(nèi)可以用自來水養(yǎng)殖,但是養(yǎng)殖和換水時要注意,所用自來水要曝氣1d以上,換水時要將水溫調(diào)節(jié)到和水族箱中的水溫相同。每天投喂2~3次,繁殖親魚可以加喂一次,投喂量以5min內(nèi)吃完為準。投喂次數(shù)不要太多,否則魚的身體發(fā)胖會影響其性腺發(fā)育。如果投喂活體餌料,可以先用高錳酸鉀消毒或用鹽水浸泡,自來水沖洗后再投喂。冷凍餌料必須解凍后方可投喂,否則解凍滲出的液體會污染水質(zhì),餌料過冷也容易引發(fā)斑馬魚消化道疾病。只要飼養(yǎng)條件合適,斑馬魚很少得病。但是如果水質(zhì)條件不好,或換水不勤,也會出現(xiàn)細菌感染,主要表現(xiàn)為爛尾、爛鰓、爛鰭、脫鱗、豎鱗以及皮膚充血發(fā)炎等癥狀。病魚應及時挑出,用高錳酸鉀稀釋液進行藥浴。如果要用斑馬魚進