東亞鮭胚胎發(fā)育過程的觀察

東亞鮭胚胎發(fā)育過程的觀察

胚胎發(fā)育是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程。細(xì)胞的復(fù)制和分裂同時(shí)發(fā)生，但速度不同。Hala?ka把棕鱒(Salmotruttafario)胚胎的發(fā)育從受精到孵出描述為9個(gè)階段,而Killeen等將棕鱒胚胎的發(fā)育從受精到卵黃吸收結(jié)束分為40個(gè)連續(xù)的過程,并加以量化。在胚胎發(fā)育過程中,溫度直接影響發(fā)育的速率;通常在一定的溫度范圍內(nèi),溫度越高,發(fā)育越快,但并非總是呈線性增加。一些對(duì)鮭科魚類胚胎發(fā)育的研究顯示:就整個(gè)發(fā)育過程而言,溫度引起胚胎外包、心跳的出現(xiàn)、臀鰭形成、骨骼和消化系統(tǒng)的形成、色素沉著和孵化在時(shí)間選擇上的變化。而另一些研究則發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)胚胎發(fā)育的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的形成時(shí)間沒有影響。除了溫度,其它的外在因子,如溶解氧、鹽度、光照等同樣會(huì)影響胚胎的發(fā)育和成活率。亞東鮭(SalmotruttafarioL.)因其生長在西藏的亞東河而得名,原產(chǎn)歐洲,后引入我國,亞東鮭具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,深受當(dāng)?shù)厝罕姷那嗖A,已被西藏自治區(qū)列為受保護(hù)、重要發(fā)展的魚類之一。近年來,由于人為捕撈已經(jīng)造成亞東鮭在河流中的種群數(shù)量明顯下降。本文研究了亞東鮭胚胎發(fā)育的特點(diǎn),以期為進(jìn)一步的人工繁殖和增養(yǎng)殖提供科學(xué)依據(jù)。1胚胎發(fā)育分期和孵化用水的選擇實(shí)驗(yàn)用魚由西藏自治區(qū)亞東鮭養(yǎng)殖站提供。親魚是從亞東河捕撈并馴化的成魚,經(jīng)人工繁殖的受精卵放入孵化槽中進(jìn)行流水孵化。每天定時(shí)取樣,顯微鏡和解剖鏡下直接觀察;在胚胎發(fā)育的囊胚期之前,每隔2h取一次樣,然后每天取樣兩次,到第30天之后每天取樣一次,并記錄各發(fā)育期的主要特征、描圖。早期胚胎發(fā)育的分期主要參照Ballard、Hala?ka、Killeen等對(duì)鮭鱒魚類胚胎發(fā)育觀察記錄的分期,但發(fā)育的某些過程并不一致。有些受精卵分辨不清,就將其用Stockard氏溶液先處理一段時(shí)間,然后破壞卵膜取出胚胎進(jìn)行觀察。觀察的同時(shí),用95%酒精和Bouin氏液分別固定一部分樣品,以備復(fù)查和切片觀察。孵化用水的選擇,1999-2000年和2000-2001年孵化用水為高山雪融水,高原氣候晝夜溫差大,水溫受高原氣候的影響晝夜溫差變輻明顯。而2002-2003年孵化用水為一股山泉水,水溫變化幅度小。所以我們每天對(duì)水溫進(jìn)行八次測(cè)量再求平均值作為孵化水溫。胚胎發(fā)育積溫是按度·日計(jì)算的,即累積溫度=日數(shù)×溫度。平均受精率是受精后積溫達(dá)到100度·日時(shí)隨機(jī)取樣放入鑒別液中,肉眼觀察有白色線狀胚體的卵,即為受精卵,三次平均求平均值。繪圖用Photoshop7.0軟件,數(shù)據(jù)用EXCEL處理。2結(jié)果2.1卵1紅色,0.4mm不等亞東鮭成熟卵呈圓球形,卵徑視魚的個(gè)體而變化,為2.0～5.4mm不等。卵呈黃色、紅色或者桔紅色。卵黃較大,幾乎占據(jù)所有卵內(nèi)空間,卵的比重比水大,為沉性卵,稍帶粘性。2.2卵黃囊胚的發(fā)育卵裂期(cleavagestage)剛受精的卵卵質(zhì)較為均勻,沒有什么變化(圖版-1)。卵受精后立即吸水膨脹,體積增大,2～3h之后體積增至最大。6～8h,原生質(zhì)被卵黃擠壓集中在一端且較小,即動(dòng)物極,并在卵黃囊上方隆起,形成一半橢圓形小丘狀或者帽狀的胚盤。胚盤較為清晰,略帶紅色。而胚胎的其它部分全部為卵黃充滿,只能看到卵黃表面大小不等的油滴,此為1細(xì)胞期或胚盤期(圖版-2)。受精后8～23h,受精卵在胚盤中央出現(xiàn)1條模糊的分裂溝,隨著分裂溝的不斷加深,逐漸形成兩個(gè)大小相似的分裂球,分裂球縱裂(分裂面與胚盤相垂直)將胚盤一分二,此期即2細(xì)胞期(圖版-3)。23～30h,完成第二次分裂,形成4細(xì)胞期(圖版-4)。受精后30～49h,完成第三次分裂,進(jìn)入8細(xì)胞期(圖版-5)。離受精42～54h,胚胎發(fā)育進(jìn)入16細(xì)胞期(圖版-6)。此時(shí)分裂球仍處在同一平面上。受精后50～72h,分裂球進(jìn)一步分裂變小,排列也不如以前整齊了,此期為32細(xì)胞期(圖版-7)。受精后3～5d,不同步分裂的速度加快,胚盤的高度進(jìn)一步增加。在卵黃囊上形成一個(gè)隆起的細(xì)胞團(tuán),即為多細(xì)胞期(圖版-8)。此時(shí)細(xì)胞之間的界限已經(jīng)更模糊。在卵裂的晚期,離受精6～8d,位于胚盤中間的細(xì)胞分裂速度大于邊緣的,但邊緣細(xì)胞的體積較大,此為桑椹期(圖版-9)。囊胚期(blastulastage)受精后8～10d,隨著卵裂的繼續(xù)進(jìn)行,且分裂球的數(shù)量和層數(shù)更加增多,胚盤上的細(xì)胞愈分愈小。由多層細(xì)胞形成的囊胚層在卵黃囊上高高隆起,呈半圓球狀,此為早期囊胚(圖版-10)。此期位于胚盤中間的分裂球在解剖鏡下已不能再分辨出個(gè)別的細(xì)胞,而位于邊緣較大的分裂球仍能看到。受精后10～12d,囊胚細(xì)胞層的高度逐漸降低。呈一餅狀,此為中期囊胚(圖版-11)。受精后12～15d,囊胚層繼續(xù)降低變薄,整個(gè)囊胚呈扁平帽狀緊貼于卵黃囊上,內(nèi)部形成一空腔,此為晚期囊胚(圖版-12)。胚盤較低的邊緣不再以一定的角度與卵黃相接觸,不過仍靠近卵黃的邊緣。原腸期(gastrulastage)晚期囊胚后隨著胚層的向下擴(kuò)張,囊胚邊緣開始下包,胚胎發(fā)育進(jìn)入原腸階段。至受精后15～17d,胚盤的邊緣部分增厚,并朝植物極方向推進(jìn),下包邊緣由于細(xì)胞的集中而形成明顯增厚的一圈,即胚環(huán),胚胎進(jìn)入原腸早期(圖版-13)。受精后17～19d,囊胚細(xì)胞以內(nèi)卷的方式在卵黃囊頂部隆起,胚盤背部中線處形成增厚的胚盾,胚體雛形開始形成,胚胎進(jìn)入原腸中期(圖版-14)。受精后19～20d,胚盤繼續(xù)下包逐漸達(dá)到卵黃囊的2/3處;胚盾伸長,其前端形成稍為膨大的腦泡原基,胚胎進(jìn)入原腸晚期(圖版-15)。未被包被而裸露在外的卵黃以后將形成卵黃栓,此后的胚環(huán)也逐漸閉合為胚孔。神經(jīng)胚期(neurulastage)受精后20～23d,胚盾繼續(xù)伸長,神經(jīng)板逐漸形成。神經(jīng)溝的存在標(biāo)志神經(jīng)胚開始初步形成。此時(shí)的胚胎為神經(jīng)胚,此期為神經(jīng)胚期(圖版-16)。在神經(jīng)板形成期的開始階段,早期的神經(jīng)板是沿胚盾中縱軸增厚的組織。在此期末,胚胎前面的部分明顯變得比更后面的部分較寬,是以后腦形成的地方。體節(jié)形成期(somitogenesisstage)受精后20～23d,在胚盾長軸的1/2～2/3處,1～3對(duì)體節(jié)開始發(fā)育,但是非常難分清。前面的眼原基也可看到(圖-17)。受精后24～27d,在腦分化的早期,從側(cè)面觀察,胚胎的前端開始分化為前、中、后腦3部分。體節(jié)5～9對(duì)左右(圖版-18)。受精后27～30d,胚層進(jìn)一步下包,并在卵黃栓末端形成圓形胚孔,胚層合攏,胚孔封閉,此期為胚孔封閉期(圖版-19)。體節(jié)10～15對(duì)左右。發(fā)育至30～33d,在后腦側(cè)面形成眼基板,16～20對(duì)體節(jié)形成,神經(jīng)管的腹側(cè)形成脊索。在此期末,增厚的部分以后是發(fā)育形成圍心腔的地方(圖版-20)。受精后33～35d,在每個(gè)眼基板的前背區(qū)形成溝槽,最后在外胚層區(qū)域形成晶狀體。除了后腦的最前部之外,其余的都分為5個(gè)明顯不同的神經(jīng)管原節(jié)。在卵黃囊表面形成圍心腔。21～26對(duì)體節(jié)形成。第4～7對(duì)體節(jié)的腹側(cè),成對(duì)形成原腎管(圖版-21)。受精后35～37d,第5～12對(duì)體節(jié)從簡單的長方形逐漸變成“V”形,形成第26～32對(duì)體節(jié)。在大多數(shù)胚胎中隨圍心腔室擴(kuò)大,心臟和胃也開始變得清晰,心臟在中間稍微凹入,標(biāo)志心房和心室開始分化(圖版-22)。尾芽期(tail-budstage)受精后37～39d,尾芽開始從卵黃表面分離出來,心臟在中間向前傾。心臟開始輕微跳動(dòng),鰓蓋和第一鰓弓慢慢可見,發(fā)育中的晶狀體開始從周圍的視覺杯中分離。脊索細(xì)胞依前后順序發(fā)育成較大的空泡,33～37對(duì)體節(jié)形成(圖版-23)。發(fā)育至39～41d,心臟跳動(dòng)變得有力,心跳次數(shù)逐漸增加,每分鐘達(dá)56次,足以能推動(dòng)血液在血管中流動(dòng),38～43對(duì)體節(jié)形成(圖版-24)。肌肉效應(yīng)期(muscularcontractionstage)受精后41d,肉眼或者解剖鏡下可看到胚胎軀干肌肉自發(fā)的開始蠕動(dòng)。此時(shí)血液已經(jīng)在血管內(nèi)從前向后的流動(dòng),血液的顏色也開始泛紅,第44～47對(duì)體節(jié)形成(圖版-25)。眼點(diǎn)出現(xiàn)期(eyedstage)受精后42～45d,在視杯的背緣色素的出現(xiàn)標(biāo)志此期的開始,眼囊內(nèi)逐漸有大量的黑色素沉著,使眼囊呈黑色。卵黃囊靜脈向外擴(kuò)展到卵黃表面。頭開始脫離卵黃。嗅基板在眼前部發(fā)育,第3～4對(duì)鰓弓出現(xiàn)。48～55對(duì)體節(jié)形成(圖版-26)。耳石期(otolithsstage)受精后46～52d,耳囊中形成耳石標(biāo)志此期開始,最好是通過光線的明亮區(qū)域觀察。在血管和心臟中,血紅蛋白使血液開始變成粉紅色。整個(gè)卵黃表面有血管分布的地方已經(jīng)變成淺紅色,55～60對(duì)體節(jié)形成(圖版-27)。卵黃囊液泡化—出膜期(yolk-sacvascularization-hatchingstage)受精后52～56d,腸動(dòng)脈,內(nèi)臟毛細(xì)管,中軸靜脈和成對(duì)的后主靜脈形成,視杯周圍的黑色素達(dá)到脈絡(luò)膜裂溝邊緣,胸鰭向后傾斜。在遠(yuǎn)離下顎后面,頭脫離卵黃。1/3～3/5的卵黃囊形成液泡(圖版-28)。受精后59～62d,在每個(gè)耳囊中的3個(gè)半規(guī)管原基開始發(fā)育,在前兩對(duì)鰓弓中出現(xiàn)血液循環(huán),更深的節(jié)間血管以一種非常不規(guī)則的順序出現(xiàn),2/3～3/4的卵黃囊形成液泡。至受精63～66d,身體色素開始形成,在鰓蓋后部,頭脫離卵黃,暴露出心臟。前面大部分的鰓弓開始發(fā)育進(jìn)入腮裂。尾鰭和腹鰭原基出現(xiàn),背鰭逐漸開始發(fā)育,可看到在第21～26對(duì)體節(jié)處間葉組織增加,背鰭和臀鰭鰭褶變大,大部分的卵黃囊已經(jīng)形成液泡(圖版-29)。受精后67d,在前腦表面出現(xiàn)血管網(wǎng),從第三、四對(duì)鰓弓上開始出現(xiàn)血液循環(huán),臀鰭和背鰭原基出現(xiàn)。到受精后72d,覆蓋胚胎嘴部的膜也已經(jīng)消失。受精后74d,超過9/10的卵黃囊形成液泡。肉眼可看到胚胎在卵膜內(nèi)來回扭動(dòng),此時(shí)卵膜變薄,易破。受精后77d,尾鰭鰭條開始發(fā)育,1～3個(gè)尾鰭鰭條出現(xiàn)(圖版-30)。胚胎在臀鰭中已經(jīng)形成了3～5個(gè)肌肉芽,在背鰭中已有了6～8個(gè)。背鰭褶開始向未來脂鰭處擴(kuò)展,此時(shí)第一鰓弓已經(jīng)被全部鰓蓋覆蓋。載黑素細(xì)胞在前腦上開始出現(xiàn)。受精后79d,卵膜破裂,胚胎開始孵化出膜(圖版-31)。出膜時(shí),尾部首先穿出卵膜,而頭部仍在卵膜內(nèi),尾部不斷擺動(dòng),然后頭部也脫離卵膜。出膜的仔魚體長在11.5～14.4mm[平均(13.09±0.90)mm]之間。帶有較大的卵黃囊,身體平直,自然下沉于孵化器的底部。卵黃囊呈橢圓形,直徑3.3～5.6mm不等。軀體由鰭褶包圍,胸鰭近圓形,且腹鰭和脂鰭胚芽仍未明顯分開。受精后95d,大部分胚胎已經(jīng)出膜,到受精后104d已全部出膜。2.3平均水溫與受精率對(duì)連續(xù)3年的胚胎發(fā)育情況作一比較,從表1中可以看出,平均水溫在4.3℃下,胚胎從受精到出膜時(shí)發(fā)育所需要的積溫比平均水溫3℃時(shí)低,而稍微高于3.3℃時(shí)的積溫,但是全部出膜時(shí)的積溫比較高。在3種水溫下,受精率沒有顯著的差異。從孵化率來看,平均水溫4.3℃時(shí)的孵化率要高于3.3℃和3℃時(shí)的平均值。2.4水土流失較多,影響了胚胎的正常代謝從圖1、圖2中可以看出,1999-2000年和2000-2001年孵化用水的水溫月季變幅較大。孵化前期水溫高,1-2月水溫最低,3月后水溫回升,這樣的水溫可能更接近于亞東鮭自然繁殖的水溫。2002-2003年人工繁殖采用的是一股山泉水,從圖3、圖4中顯示整個(gè)孵化期間水溫變幅較小,且每日溫差也不大,這樣的水溫可能更有利于胚胎的發(fā)育。本次孵化用水為一股山泉水,經(jīng)過三層紗網(wǎng)過濾,并沒有其它特別的處理,水中含有較多的懸浮物和雜質(zhì)。孵化中,可經(jīng)?？吹皆谑芫训谋砻嬲掣街^多的懸浮物。這在一定程度上影響了胚胎的正常新陳代謝,也是造成胚胎死亡、孵化率不高的原因之一。圖5中顯示,2002-2003年胚胎發(fā)育天數(shù)與積溫之間存在明顯的線性相關(guān),表明整個(gè)發(fā)育期間水溫處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),波動(dòng)不大,對(duì)于亞東鮭早期的胚胎發(fā)育,相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境水溫可能更有利。3討論和結(jié)論3.1東亞魚的人工誘導(dǎo)繁殖亞東鮭自然繁殖一般是在秋冬季產(chǎn)卵于緩流淺水處,產(chǎn)卵后將卵用沙覆蓋起來,在不被外界光線直射的地方進(jìn)行孵化,這是亞東鮭對(duì)孵化環(huán)境的一種適應(yīng)性表現(xiàn)。亞東河秋冬季水流較小,亞東鮭產(chǎn)卵場(chǎng)范圍也很局限,水溫較低,自然孵化的過程較長。亞東鮭的人工繁殖在1998年已經(jīng)獲得成功,其人工繁殖一般在每年的11月底至12月中旬進(jìn)行。從2002-2003年的孵化結(jié)果來看:共用親魚392尾,雌魚為216尾,其中5尾還未完全性成熟,體重在300～2000g之間;雄魚176尾,全部達(dá)性成熟,體重在260～2800g之間;受精率為93%,但孵化率僅有72%。造成孵化率偏低的原因可能跟整個(gè)發(fā)育過程中水質(zhì)的情況以及水溫晝夜變化有關(guān)系。3.2東德酸亞魚胚胎發(fā)育的水岸期和發(fā)育穩(wěn)定期魚類胚胎發(fā)育具有種的特異性,主要受遺傳因素的影響。根據(jù)胚胎發(fā)育的外部形態(tài)及典型特征,我們將亞東鮭胚胎發(fā)育過程分為10個(gè)時(shí)期,每個(gè)時(shí)期又分為不同的亞時(shí)期。在平均水溫4.3℃下,亞東鮭胚胎發(fā)育在尾芽期之前各期出現(xiàn)的順序均相應(yīng)晚于Killeen等對(duì)胚胎發(fā)育的報(bào)道,肌肉效應(yīng)、眼點(diǎn)的出現(xiàn)卻早于以后各期的出現(xiàn),之所以出現(xiàn)這種情況可能與亞東鮭進(jìn)入高原河流中的生態(tài)適應(yīng)性有關(guān)。眼點(diǎn)出現(xiàn)較早,縮短了胚胎發(fā)育的敏感期,較早進(jìn)入胚胎發(fā)育的穩(wěn)定期,以便減少外界環(huán)境對(duì)它的影響,有利于提高后代的成活率。最早出膜的卵發(fā)育積溫(表1)卻低于Killeen等的報(bào)道,但亞東鮭魚卵全部出膜的積溫比較高。3.3紅點(diǎn)鰲的發(fā)育溫度對(duì)紅點(diǎn)魚胚胎發(fā)育的影響環(huán)境因素能夠影響鮭鱒魚類卵的存活、孵化時(shí)間和仔魚(從孵出到上浮的一段時(shí)間)的發(fā)育、上浮以及魚苗(上浮,能夠自由游泳的幼魚)的存活率。其中水溫對(duì)胚胎發(fā)育的影響最為直接。對(duì)于秋冬季產(chǎn)卵的魚類如棕鱒、北極紅點(diǎn)鮭能夠忍耐一個(gè)更低的胚胎發(fā)育水溫。Ojanguren和Bra?a研究發(fā)現(xiàn),棕鱒胚胎發(fā)育的上限溫度是14～16℃,在16～18℃沒有卵能夠發(fā)育。我們的研究結(jié)果表明,在接近0℃(發(fā)育期間,記錄的最低溫度為0.15℃,1999-2000年)溫度下,亞東鮭同樣能夠正常發(fā)育。但在孵化期間,水中的懸浮物和雜質(zhì)較多,在一定程度上影響了胚胎正常的新陳代謝,可能是造成胚胎死亡、孵化周期延長的原因之一。3.4