论文:红鳍东方鲀性腺发育的组织学研究
红鳍东方鲀性腺发育的组织学研究
李伟缘,熊玉宇,王子维,张 琦,姜洁明,闫红伟,刘 鹰,3,刘 奇,李美沅,王秀利
( 1.大连海洋大学,辽宁 大连 116023;2.设施渔业教育部重点实验室,辽宁 大连 116023;3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛 266237 )
红鳍东方鲀(Takifugurubripes)属硬骨鱼纲鲀形目鲀科东方鲀属[1],俗称河鲀,是东方鲀属鱼类中体型最大、经济价值较高的商业品种,肉质细致、味道鲜美,素有“鱼中之王”的美称[2-3]。野生群体在中国、日本、韩国沿海均有分布[4],在中国主要分布于黄海、渤海和东海[5]。我国红鳍东方鲀养殖采用陆海接力的养殖模式[6-7],苗种供应完全依靠人工促熟与繁育,每年我国的养殖产量约4000 t[8]。人工养殖条件下,雄鱼可以2~3龄性成熟,雌鱼一般晚于雄鱼,约3龄性成熟。红鳍东方鲀为雌雄异体鱼类,在繁殖季节,性腺几乎充满整个体腔,其质量可达体质量的20%~30%,雌鱼、雄鱼的市场价值差异较大[9],精巢的市场价格甚至高于鱼肉制品的价格。
鱼类生殖系统由性腺(精巢和卵巢)及生殖导管组成,是繁殖活动进行的基础,对维持种群的延续至关重要。研究鱼类性腺发育的方法包括形态学、组织学和分子生物学等方法。目前,国内关于红鳍东方鲀的研究主要集中在人工养殖技术、保鲜储藏及生理生态方面[10-12],对其繁殖生物学的研究还不全面[13-16],对人工养殖条件下红鳍东方鲀性腺发育过程与繁殖规律的研究在国内外均未见系统报道。尽管对硬骨鱼类性腺发育分期的研究较多[17-22],但至今仍未有统一的分期标准。1965年,李有广等[23]根据各时相卵母细胞的数量及其所占比例及各时相卵母细胞体积比例将卵巢发育过程分成6个阶段;1993年,刘筠[24]提出,可以根据生理学、组织学和形态学特征对卵巢发育过程进行划分。近年来,国内外学者除借鉴以上观点外,结合目标鱼种的真实情况,将发育过程划分为与卵母细胞时相对应的6个时期,而在精巢发育阶段划分中,不同鱼种略有差别[24]。蓝军南[25]将四指马鲅(Eleutheronematetradactylum)的精巢发育及精子发生分为6个时期:精原细胞增殖期、精母细胞增长期、精母细胞成熟期、精子开始出现期、精子完全成熟期和精子退化吸收期。李忠利等[19]也将锦江翘嘴鲌(Culteralburnus)精巢发育分为6个时期:精原细胞增殖前期、精原细胞增殖期、精母细胞生长成熟期、精子开始出现期、精子成熟期和退化期;而Akayli等[26]将长鳍金枪鱼(Thunnusalalunga)精巢发育过程分为5个时期:未成熟期、发育期、成熟期、排放期和衰退期。近年来,伴随着红鳍东方鲀养殖产量的逐渐提高,针对不同的市场需求,如能在透彻了解其生殖系统结构与性腺发育规律的基础上,对其繁殖过程进行人工调控,能节约生产成本,带来显著经济效益[27-28],也可为其他东方鲀属鱼类繁殖生物学研究及工厂化养殖提供有益的参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验鱼2019年6月至2021年4月间采自大连某河鲀养殖基地。共采集试验鱼212尾,其中80日龄样本60尾、7月龄样本50尾、18月龄样本40尾、30月龄样本20尾、33月龄样本22尾、36月龄样本10尾和48月龄样本10尾。
1.2 试验方法
1.2.1 数量特征测量
测定所采集的红鳍东方鲀体质量、全长、体长、性腺质量以及肝脏质量。
1.2.2 性腺发育指数计算
与性腺发育相关的指数包括性腺指数(wGSI)、肝体指数(wHSI)和肥满度(CF),按下式计算:
wGSI=mG/m×100%
wHSI=mL/m×100%
CF=100m/L3
式中,mG为性腺质量(g),m为体质量(g),mL为肝质量(g),L为体长(cm)。
1.2.3 组织切片制备及性腺分期
解剖试验鱼,取精巢、卵巢,固定于4%多聚甲醛通用型组织固定液中,4 ℃冰箱保存24 h后,转入70%乙醇溶液中保存备用。利用自动脱水机(Diapath Donatello,意大利)脱水、二甲苯透明和石蜡包埋。使用切片机(Leica RM2016,中国)切片,厚度为5~7 μm,采用苏木精—伊红染色,中性树胶封片保存,于显微镜(Carl Zeiss,德国)下观察性腺发育状况并拍照。性腺分期结合红鳍东方鲀的性腺颜色、形态及组织切片情况进行划分。
1.2.4 基于分子标记的性别鉴定
红鳍东方鲀性别鉴定参考文献[13]的方法,利用海洋动物组织基因组DNA提取试剂盒(TIANamp,中国)提取鱼鳍样本中基因组DNA,1.0%琼脂糖电泳检测DNA的完整性。利用amhr2基因外显子9的单核苷酸多态性(SNP)位点作为性别鉴定的分子标记,PCR引物使用SDexonF(5′-CAGATGC ACACAAACCACCT-3′)和SDexonR(5′-TCCCAG TGTTGCGGTATGTA-3′)。反应程序为:94 ℃ 30 s,56 ℃ 30 s,72 ℃ 1 min,35个循环。PCR产物扩增后通过测序鉴定性别。
1.3 统计分析
采用软件SPSS 19.0对试验数据进行统计分析。数据以平均值±标准误表示;相同性别间的指标采用单因素方差分析数值的差异性,然后使用邓肯多重比较检验均值;雌、雄鱼之间的差异比较采用独立样本t检验;P<0.05表示差异显著。
2 结 果
2.1 采集的红鳍东方鲀样本的体长及体质量
本试验采集的红鳍东方鲀共涵盖7个不同年龄组(表1)。孵化后80日龄~30月龄,鱼体生长迅速(P<0.05);30~36月龄,增速缓慢(P>0.05)。不同年龄组体质量差异显著(P<0.05)。雌、雄鱼间平均体长,除48月龄外,均无显著差异(P>0.05);在48月龄时,样本组中雄鱼平均体长显著大于雌鱼(P<0.05)。雌、雄鱼间平均体质量,除30月龄外,均无显著差异(P>0.05);在30月龄时,所采集的样本组中雌鱼的平均体质量显著大于雄鱼(P<0.05)(表1)。
表1 不同发育阶段红鳍东方鲀体长、体质量(平均值±标准误)Tab.1 Body length and body weight of tiger puffer T. rubripes in different developmental stages (mean±SE)
2.2 性腺分布位置及形状
红鳍东方鲀为雌雄异体,其性腺均成对出现,呈长叶形(图1),左右成对排列。性腺位于鱼体腔的腹中线,紧贴于肾脏腹面两侧的腹腔系膜上,性腺的形状和位置与鱼的体型有关。雌鱼卵巢性成熟时呈黄色,血管密布;雄鱼精巢左右分开,性成熟时呈灰白色;性腺由排泄孔与外界相通。
图1 红鳍东方鲀性腺组织示例Fig.1 Example of gonad of the tiger puffer T. rubripesa.卵巢;b.精巢.a.ovary;b.testis.
2.3 红鳍东方鲀配子发生
2.3.1 卵子发生
在红鳍东方鲀卵巢发育过程中,可以观察到处于不同发育阶段的卵细胞,即卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞和成熟卵子。根据卵细胞的体积大小以及卵黄和滤泡发育等特征,可将卵细胞的发育分为Ⅵ个时相(图2)。卵子发生过程中,卵巢内含有不同发育阶段的卵母细胞,且其一年内只产卵一次,生殖季节集中,属于部分同步型。
第Ⅰ时相:此阶段,卵原细胞体积小,呈椭圆形,细胞核大。卵巢腔体四周出现初级卵母细胞,与卵原细胞相比,初级卵母细胞的体积较大,细胞质占比增多,细胞核明显。初级卵母细胞的出现是卵巢细胞分化的开始(图2m)。
第Ⅱ时相:初级卵母细胞进入小生长期阶段,细胞体积增大,呈卵圆形或多角形,细胞质增加并呈强嗜碱性。细胞核体积变大,核膜内壁分布多个核仁。滤泡细胞在卵母细胞外形成滤泡膜(图2n)。
第Ⅲ时相:初级卵母细胞进入大生长期阶段。在质膜外侧的滤泡膜,由单层转化为双层,在滤泡膜和卵细胞膜之间形成放射带。随着卵黄和脂肪的积累,卵母细胞体积明显增大,在细胞质外缘出现液泡,液泡不断发育,数目增加,并逐渐向内缘移位。卵黄沉积,在液泡间形成卵黄颗粒(图2o)。
第Ⅳ时相:处于初级卵母细胞的发育晚期。细胞增大,核仁数量增多,卵黄积累,核外空间几乎被卵黄充满,细胞质仅在核的周围以及细胞膜边缘存在。放射带明显增厚,滤泡膜和放射带更加清晰(图2p)。
第Ⅴ时相:卵细胞发育成熟。卵黄颗粒大多数呈椭圆形,散布于整个卵母细胞的胞质内。卵母细胞细胞质的边缘仍有液泡。即将排卵,滤泡膜松驰,大部分与卵膜分离(图2q)。
第Ⅵ时相:为未排出卵子,或逐渐退化并被重吸收的卵母细胞。细胞呈不规则状,蜷曲于卵巢内,细胞核消失,卵黄颗粒变为液态,颜色昏暗,放射带明显增厚(图2r)。
图2 红鳍东方鲀卵巢外观形态、卵子发生过程及组织切片观察Fig.2 Observation of the appearance,oogenesis and histological section of the ovaries of tiger puffer T. rubripesa~f是Ⅰ~Ⅵ期卵巢的外观形态;g~l分别对应Ⅰ~Ⅵ期卵巢的组织切片观察结果;m~r分别对应卵子发生的第Ⅰ~Ⅵ时相;O.卵巢;OG.卵原细胞;PO.初级卵母细胞;OC.卵巢腔;SP.产卵板;BV.血管;N.细胞核;NU.核仁;FT.滤泡膜;YG.卵黄颗粒;OD.油滴;CA.液泡;ZR.放射带;EF.空滤泡.a—f show the appearance and morphology of the ovaries of stages Ⅰ—Ⅵ;.g—l correspond to the observation of histological sections of ovaries with stages Ⅰ—Ⅵ,respectively;m—r correspond to the phases Ⅰ—Ⅵ in oogenesis,respectively;O.ovary;OG.oogonium;PO.primary oocyte;OC.ovarian cavity;SP.oviposition plate;BV.blood vessel;N.nucleus;NU.nucleolus;FT.follicle theca;YG.yolk granules;OD.oil droplets;CA.cortical alveola;ZR.zona radiata;EF.empty follicle.
2.3.2 精子发生
红鳍东方鲀精子发生(图3),包括精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和成熟精子。首先,为精原细胞增殖期,精原细胞数量增加(图3m);在后期开始分化的精原细胞变为初级精母细胞,初级精母细胞要比精原细胞小,染色比精原细胞深(图3n),初级精母细胞进入生长期,细胞变大;初级精母细胞进行物质积累,物质积累完成后,转化为次级精母细胞(图3o);次级精母细胞再经过减数分裂形成精子细胞(图3p);精子细胞最终转化为精子(图3q~r),即变态期,精子细胞的核、质经过分化和重组,产生成熟的精子。
2.4 红鳍东方鲀卵巢形态特征和组织学分期
红鳍东方鲀卵巢的外部形态特征以及内部组织发育过程,会随其年龄的增加、繁殖活动的开始而产生相应的变化。并且在卵巢发育过程中,通过组织切片技术,能够观察到处于不同发育阶段的卵细胞。因此,以卵巢外部形态、颜色及性腺组织切片视野中占比大的卵母细胞类型为卵巢分期的划分依据,可将红鳍东方鲀的卵巢发育分为6个时期。
Ⅰ期:幼鱼的卵巢,很小,紧贴腹腔系膜上,呈淡肉色,透明细线状,外观难辨雌雄(图2a)。卵巢内主要是卵原细胞,卵原细胞体积较小近似圆形或椭圆形,弱嗜碱性,出现卵巢腔以及产卵板,一生中只出现一次,持续时间短(图2g),如80日龄雌鱼样本组。
Ⅱ期:卵巢呈长条形,浅肉红色,已分化出双叶状结构,肉眼可初步辨别雌、雄,变宽且长度有所增加,表面被覆一层淡红色膜,可见微细的血管(图2b)。肉眼难以分辨卵粒,组织切片观察,卵巢有明显的卵巢腔,由卵巢表面向腔体内部折叠形成产卵板,卵母细胞封闭在产卵板内,紧密排列。卵巢中主要是处于生长期的初级卵母细胞。卵母细胞形状为不规则的圆形,外有分散的滤泡细胞连成的一层滤泡膜包被,内部出现卵圆形的细胞核,核膜内壁分布强嗜碱性核仁,卵巢中以第Ⅱ时相卵母细胞为主,存在少量的第Ⅰ时相卵原细胞(图2h),如7、18月龄和部分30月龄雌鱼样本组。
Ⅲ期:卵巢呈肉色或浅红色,表面密布血管,清晰可见。随着发育,卵巢迅速生长,体积明显增大,变为较膨胀的囊状,占据体腔大部分,透过卵巢壁肉眼可见均匀的卵粒,淡黄色颗粒饱满,但不能分离(图2c)。组织切片观察,初级卵母细胞开始积累营养物质,进入大生长期,体积明显增大,细胞基本呈圆形,大小不均,出现皮质液泡和卵黄颗粒。位于核膜内边缘的核仁数量增多。油滴大小不一。晚期初级卵母细胞细胞膜与滤泡细胞之间出现放射带,滤泡膜出现双层结构。卵巢内第Ⅲ时相卵母细胞占大部分,存在少量的第Ⅱ时相卵母细胞(图2i),如部分30、33月龄雌鱼样本组。
Ⅳ期:卵巢接近成熟,体积继续增大,中部膨胀,近乎充满整个体腔。血管变粗,在卵巢膜上呈现网状分布,肉眼可见卵粒,卵粒互相黏连,为非游离状态(图2d)。卵母细胞体积显著增大,基本完成了卵黄积累,沉积大量卵黄颗粒和油滴。卵巢内大多数卵母细胞处于第Ⅳ时相,且存在第Ⅲ时相和第Ⅱ时相的一定数量卵母细胞(图2g),如部分33、36、48月龄雌鱼样本组。
Ⅴ期:鱼腹表面可见隆起,卵巢体积达到最大,卵母细胞充分发育,卵子成熟,卵巢呈松软状,卵巢壁变薄,卵粒呈现离散状态,透明。滤泡膜破裂,卵母细胞释放到腹腔,轻压鱼腹,泄殖孔处有卵子流出(图2e)。组织切片观察,细胞质中充满卵黄球和大油滴。细胞核极化,由中央向动物极偏移。滤泡细胞膜松弛,与卵母细胞膜分离。卵巢内除了成熟的卵细胞外,还含有部分第Ⅳ时相、第Ⅲ时相卵母细胞(图2k),如部分48月龄雌鱼样本组。
Ⅵ期:卵巢退化,体积缩小,质量减轻,表面密布血管,有充血现象,深红色,松软瘪塌(图2f)。留有未产出的成熟卵子和正在退化并被吸收的第Ⅲ、第Ⅱ时相卵母细胞,同时存在大量排卵后剩下的空滤泡。细胞形状不规则,蜷曲于卵巢内,其特征是核消失,卵黄液化,残留的卵母细胞被溶解吸收。在卵母细胞生长发育的过程中存在卵母细胞萎缩现象(图2l),如部分48月龄雌鱼样本组。
2.5 红鳍东方鲀精巢形态特征和组织学分期
红鳍东方鲀的精巢为小叶型精巢,结构单位是精小叶,而精小叶由许多精小囊组成。在精巢内,精原细胞首先发育成精母细胞,之后是精子细胞,最终成为成熟的精子,成熟精子只在小叶腔和输出管内存在。根据精巢的形态特征以及组织切片观察结果,可将精巢发育过程分为6个时期。
Ⅰ期:仅见于幼鱼早期发育精巢,性腺成对,可以看到左右两叶,外观为白色透明细线状,紧贴腹腔内壁的两侧(图3a)。切片观察可见,通常多个精原细胞包裹在一起,呈多角形或椭圆状无规则分散,核大且染色较深(图3g),如80日龄雄鱼样本组。
Ⅱ期:此期的精巢呈细线状,淡肉色,半透明状态,表面可见少许浅色毛细血管,不明显(图3b)。切片观察,精小叶长条形,精小叶之间间隙明显。开始形成精小囊,多个精小囊构成一个精小叶。精原细胞分化,精小囊内出现初级精母细胞。初级精母细胞体积比精原细胞小,染色比精原细胞深(图3h),如7月龄,部分18、30月龄雄鱼样本组。
Ⅲ期:雄鱼精巢体积增大,呈棒状,浅黄色(图3c)。切片观察,此期精小囊内具有初级精母细胞、次级精母细胞和精原细胞,还可见少量的精子细胞。其中以初级精母细胞和次级精母细胞为主。次级精母细胞体积小于初级精母细胞,核的嗜碱性更强(图3i),如部分18、30、33月龄雄鱼样本组。
Ⅳ期:精巢进一步发育,体积增大,占据体腔的大半,富有弹性。颜色偏白,略带红色,呈袋状(图3d)。切片观察,精巢中主要包括次级精母细胞、精细胞和精子。这些精细胞包裹在精小囊中,同一个精小囊中生精细胞同步发育。精子细胞数量增多,部分精小囊破裂,成熟精子溢出到小叶腔中(图3j),如部分33月龄雄鱼样本组。
Ⅴ期:精巢体积最大,饱满柔软,内部充满精液,达到完全成熟,外观呈乳白色,轻压雄鱼腹部精液很容易从泄殖孔流出(图3e)。切片观察,小叶腔中含大量的成熟精子。精小叶边缘分布着少量精细胞和次级精母细胞(图3k)。如部分33、36月龄雄鱼样本组。
Ⅵ期:排精一周左右的精巢,精巢较性成熟期体积和质量大幅减小,松软,血管不明显,呈浅黄色(图3f)。切片观察精巢腔萎缩,内部部分呈中空状,仅剩结缔组织、精原细胞和少量初级精母细胞,精小叶中尚存有未排出的精子(图3l),如48月龄雄鱼样本组。
2.6 红鳍东方鲀性腺发育过程中相关指数的变化
红鳍东方鲀性腺发育过程中性腺指数的变化见图4。随着红鳍东方鲀性腺开始发育,精巢、卵巢增大,质量增加,性腺指数从Ⅲ期开始升高,性腺在进入发育期后发育加速,至成熟产卵期或排精期(Ⅴ期)时达到最大值。其中,雄鱼精巢发育Ⅴ期的性腺指数为(18.79±0.69)%,雌鱼卵巢发育Ⅴ期的性腺指数为(12.87±2.05)%,显著高于其他时期的性腺指数(P<0.05)。
图4 不同发育时期的性腺指数变化Fig.4 Changes in gonadosomatic index in different developmental stages数值均为平均值±标准误;不同字母表示差异显著(P<0.05);*为雌、雄鱼之间差异显著(P <0.05);下同.The values are all the mean±SE;means with different letters are significant differences (P<0.05).*,represent significant difference between female and male fish;et sequentia.
红鳍东方鲀性腺发育过程中,肝脏指数为(13.22±0.56)%~(9.21±0.52)%。雄鱼肝脏指数在Ⅱ期和Ⅲ期差异不显著(P>0.05),Ⅲ期为(12.44±1.10)%,此后显著逐渐下降(P<0.05),降至(9.21±0.52)%。雌鱼肝脏指数在各个时期样本之间差异不显著(P>0.05)(图5)。
图5 不同发育时期的肝脏指数变化Fig.5 Changes in hepatosomatic index in different developmental stages
随着性腺的发育,红鳍东方鲀肥满度的变化为(3.12±0.04)%~(4.17±0.15)%(图6)。雄鱼肥满度,与Ⅴ期相比,在Ⅵ期显著降低(P<0.05)。雌鱼肥满度在各个时期样本之间差异不显著(P>0.05)。
图6 不同发育时期的肥满度变化Fig.6 Changes in condition factor in different developmental stages
3 讨 论
3.1 红鳍东方鲀繁殖类型及生殖细胞发育特征
硬骨鱼类繁殖活动的调控十分复杂,受下丘脑—垂体—性腺(HPG)轴影响,即生殖轴的互相协调作用才能完成[29]。还需生殖器官的活动结合生殖细胞的变化来共同实现。
大部分硬骨鱼类卵巢的变化均表现出周年规律。按卵子发生模式可分为3种类型:完全同步型、部分同步型和非同步型。(1)完全同步型,即该卵巢内所有的卵母细胞都处于同一发育阶段,一生只产卵一次,产后死亡,如大麻哈鱼(Oncorhynchusketa)[30]。(2)部分同步型,该卵巢内至少有两种不同发育阶段的卵母细胞,在一年内通常只产卵一次,生殖季节很短,如虹鳟(Oncorhynchusmykiss)[31]。(3)非同步型,该卵巢内含有各个发育阶段的卵母细胞,一年内产卵多次,生殖季节相当长,如青鳉(Oryziaslatipes)[32]。本试验结果表明,红鳍东方鲀卵巢中卵母细胞表现为部分同步发育,其特征是在不同发育阶段的卵巢中卵子发生过程同时存在两个以上的卵母细胞阶段。并且雌鱼在产卵期内只产卵一次,因此红鳍东方鲀应该属于一年产卵一次的部分同步型。在鲀科鱼类中,暗纹东方鲀(T.obscurus)[33]也是这种产卵模式。
根据精子发生的模式,可将鱼类精巢结构分成2种类型:小叶型和小管型[34]。小叶型精巢由许多被结缔组织分隔而成的精小叶构成,精小叶包含许多精小囊,生精细胞在精小囊中发育,成熟后,精子被释放到小叶腔中,成熟精子最终存在于小叶腔和输精管。小叶型又可分为2种,即全囊成熟型和半囊成熟型。全囊成熟型指从精原细胞至精子细胞,同一阶段的生精细胞存在于同一个精小囊中,含有精子细胞的精小囊破裂,精子释放至小叶腔[35]。半囊成熟型是指精小囊中只含有精原细胞和初级精母细胞。初级精母细胞进一步分化,精小囊破裂,次级精母细胞在腔中继续发育至成熟精子,等待释放,精子数量较少[36]。小管型精巢中精小管连通中央腔,不具有精小叶,精子被释放到中央腔中,如孔雀花鳉(Poeciliareticulata)[37]。本试验结果表明,红鳍东方鲀精巢结构为小叶型,精巢由许多精小叶构成,性成熟时小叶腔内有许多成熟的精子细胞。绝大多数的硬骨鱼类的精子成熟方式属于小叶型中的全囊成熟型,如金鱼(Carassiusauratus)[38]、许氏平鲉(Sebastodsschlegelii)[39]、鲇(Silurusasotus)[40]等,红鳍东方鲀精子成熟方式与绝大多数硬骨鱼类相同。
根据卵巢腔的有无以及卵巢与输卵管的连接情况,可将鱼类的卵巢分为2类:游离卵巢和封闭卵巢[32]。游离卵巢无卵巢腔、无输卵管,卵子成熟后进入体腔;封闭卵巢有输卵管,卵巢被腹膜形成的卵巢囊包裹,卵巢壁向卵巢的内部延伸出产卵板。红鳍东方鲀卵巢属于封闭型。
鱼类精子和卵子的发生均需经过增殖、生长和成熟等几个阶段。卵母细胞的发育要经过原生质生长、卵黄的发生积累等过程,而卵黄发生期的主要特征是卵母细胞胞质中合成卵黄颗粒。本试验结果表明,红鳍东方鲀卵母细胞在发育过程中首先在质膜边缘出现液泡,卵巢到发育后期开始出现卵黄颗粒,其后卵黄颗粒数量和体积迅速增加。此外,在红鳍东方鲀性腺发育的过程中,并非所有细胞都会完成其整个发育过程,部分卵母细胞会发生萎缩,萎缩的卵子最终会被分解吸收。细胞萎缩的主要原因之一可能为在发育的过程中缺乏营养的供应[41]。
3.2 红鳍东方鲀性腺分期及发育尺度的判别
截至目前,关于鱼类性腺发育的组织学分期,国际上仍未统一标准。笔者参考李有广等[23]提出的性腺划分标准,并依据卵细胞的发育过程,将红鳍东方鲀雌、雄性腺均分为6期。但其研究中,试验鱼已达性成熟年龄,未见Ⅰ期性腺(卵原细胞期)。因此,笔者采集了红鳍东方鲀的幼鱼样本,并在分期过程中将卵原细胞期作为第1个分期,此时卵巢内绝大部分都是卵原细胞。
红鳍东方鲀性腺的形态、大小、颜色特征与配子发生时所出现的组织与器官变化有关,Lowerre-Barbieri等[42-43]对硬骨鱼类性腺发育的研究也有类似结果。除了性腺未成熟期与休止期只能通过组织学诊断来确定,红鳍东方鲀性腺发育阶段可以通过形态、大小和颜色加以区别。本试验结果表明,分子标记的性别鉴定结果与性腺组织学观察确定的性别一致,因此红鳍东方鲀大多数发育阶段可以仅依靠性腺的形态、大小和颜色特征来定义性别是可行且快速的。同时,红鳍东方鲀的性腺发育过程还包含了其他特征,如性腺组织血管化、性腺大小、性腺指数变化,也可作为性腺分期及发育尺度的判别。
3.3 相关指数与性腺发育的关系
性腺指数的变化能够直接反映出在生殖活动过程中亲鱼性腺的快速生长和发育。与花鲈(Lateolabraxmaculatus)[44]和美洲鲥(Alosasapidissima)[45]相似,人工养殖的红鳍东方鲀性腺指数在生殖期快速升高,Ⅴ期时达到峰值,产卵、排精后性腺指数与Ⅴ期相比均显著降低(P<0.05),且在非生殖期保持较低的水平,由此可见人工养殖的红鳍东方鲀性腺对环境因子的调控应答良好。
肝脏指数是评价鱼类性腺发育的重要数量指标。它能够直观表现鱼体内储存能量的多少,其变化反映出亲鱼的摄食情况和肝脏卵黄蛋白原合成的动态变化[46]。本试验结果表明,红鳍东方鲀雄鱼肝脏指数在发育前期差异不显著(P>0.05),在Ⅲ期后开始下降(P<0.05)。产生这种变化的原因可能是:在发育前期亲鱼大量摄食,能量储备提高,当接近性成熟期时红鳍东方鲀摄食量减少,耗能持续,鱼体储能被消耗,肝脏指数在发育后期下降[47]。此外,暗纹东方鲀雌鱼在性腺发育过程中存在性腺指数增大、肝脏指数减小的现象,即随着性腺成熟度的提高,性腺体积和质量逐渐增大,而肝脏却减小[48]。红鳍东方鲀鱼雌性肝脏指数在各个时期样本之间无显著性差异(P>0.05),未表现出与雄鱼一致的变化趋势,可能是由于各样本营养状态不同,存在个体差异所致。
肥满度能够直观反映鱼体的生长状况。而繁殖与生长密不可分,鱼类一般在性腺发育阶段,肥满度存在一定的上升趋势,在繁殖之后肥满度下降[45]。笔者对红鳍东方鲀的性腺发育研究也发现了类似的规律,但由于红鳍东方鲀是一种体型较大的鱼类,肥满度在整个繁殖周期的变化并不明显。
4 结 论
笔者首次描述了红鳍东方鲀性腺发育规律,将卵子发生划分为6个时相,精子发生分为5个阶段。根据性腺的外部形态特征、大小及颜色等,可将红鳍东方鲀卵巢及精巢发育过程分为6个时期,分别与性腺宏观表型对应。此外,性腺指数随性腺的发育逐渐升高,产后下降,与性腺发育的变化规律保持一致。在精巢发育过程中,肝脏指数在Ⅳ期开始显著下降;卵巢发育过程中,肝脏指数变化不大。上述研究成果将有助于提高对红鳍东方鲀繁殖生物学的认知,为后续育种和工厂化养殖,以及深入探索东方鲀属鱼类性腺发育的分子调控机制提供生物学依据。
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