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怀头鲇Silurus soldatovi早期发育生理生态学研究

刘伟

   怀头鲇Silurus soldatovi是自然分布于我国黑龙江水系、辽河中下游的大型淡水经济鱼类,为凶猛肉食性,分布区域狭窄,种群数量少,目前仅存于黑龙江水域,为珍惜濒危鱼类,已列入到红皮书中,其生物学价值不仅体现在生物多样性及在生态系统中特殊地位,且在遗传进化上的独特意义亦无可替代。怀头鲇营养保健价值较高,具有快速生长和耐寒等优良性状,目前怀头鲇的人工繁殖、养殖已取得成效,其经济意义也日益显现,在鱼类资源增殖恢复和合理开发利用方面具有广阔前景。 在怀头鲇人工繁育中存在的早期发育生长阶段死亡率较高,自残现象严重,成活率不稳定等问题,对怀头鲇增养殖和野生鱼类种群资源保护恢复有较大影响。本课题针对上述问题,研究了怀头鲇早期发育阶段的胚胎、仔稚鱼关键期卵膜和组织器官形态变化与功能特征,仔稚幼鱼期消化酶活性的生理特性和纯化胃蛋白酶性质,仔稚幼鱼生长、摄食及行为特点;水中和水底隐蔽物等环境因素对怀头鲇苗种摄食、行为与成活率的影响;依据怀头鲇早期发育阶段生理生态特点和行为习性,研究设计确定适宜的苗种培育密度、饲喂方式和隐蔽设施等技术参数,建立苗种培育生产的最佳生态模式。主要研究结果如下: 1.怀头鲇卵膜形态结构及胚胎发育中功能作用 采用扫描电镜和光镜观察,对人工驯养繁殖的黑龙江野生怀头鲇成熟卵、受精卵、胚胎卵膜表面形态结构及其在胚胎发育过程中变化进行比较研究。怀头鲇成熟卵膜由胶膜和放射带构成,厚度约10μm。胶膜遇水产生粘性。高倍电镜下卵膜表面由电子密度均匀的致密物质构成的网状纤维组成的覆瓦状式结构,有微孔;放射带与卵细胞质膜相连,呈蜂窝状结构,有均匀分布的微绒毛孔道,孔径约为0.25μm,分布密度在0.9-1.0μm-2,高倍镜下可见孔隙内有小梁相连,起坚固卵膜保护胚胎作用。以动物级卵孔为中心有3-8条辐射脊,辐射区域约0.04mm2,辐射嵴在早期受精过程加厚,对精子具有机械引导作用。 随着受精过程皮层反应卵膜发生修饰作用,受精膜举起并吸水膨胀,胶膜与放射带间有大量均匀结构物质充填,光镜下活体观察为透明体物质,超微观察呈海绵状网络结构。怀头鲇受精卵在胚胎发育过程中卵膜呈现多层多样性形态结构。未脱粘卵膜根据形态和致密性可分为4个亚层,由表向里依次为表层、透明层、外放射带和内放射带。表层和透明层在发育过程中逐渐膨胀,胶膜的网状纤维结构伸展性极强,随胚胎发育进程逐渐展开、变薄。人工脱粘几乎全部脱去胶膜层,脱粘卵透明层遇水后呈现不规则的颗粒状结构,表面粗糙。脱粘卵到胚胎发育后期透明层易脱落或有破洞出现,会造成提早破膜,导致胚胎死亡。怀头鲇卵膜的形态结构及动态变化与其生物功能紧密相关,对受精、胚胎发育、仔鱼的质量等起重要作用。 2.怀头鲇胚后早期营养系统发育组织器官观察 采用超微形态学和组织连续切片技术,对怀头鲇肝、胰脏胚后发育和卵黄吸收情况进行观察。结果表明,仔鱼出膜后约2d在心脏后方有一肝细胞团,消化道开通,开始摄食;3d后肝细胞团逐步增大;4d后肝分叶。胰脏发育约在7d近似成体。肝、胰脏发育程度与仔稚鱼生长速度有关。出膜后4d卵黄均被全部吸收,肝脏体积增大,同时腹腔内出现结构简单的胃及肠器官,形成胃、肠的雏形。肝脏的发育与卵黄囊吸收有关。8d仔鱼外营养机制已发育形成。16d肝组织与成体接近。摄食器官和感觉器官的发育与仔鱼营养生理机能相适应,视觉发育较早,化学感受器如味觉、触觉以及颌齿发育和形成时间基本相同。 3.怀头鲇消化生理与消化酶特性 (1)人工培育怀头鲇1-10d仔鱼发现,孵化后3d仔鱼已具有较高的碱性蛋白酶比活力,但8d时出现回落,总体变化呈上升趋势;酸性蛋白酶活性在1-8d处于较低水平,8d后开始迅速升高;淀粉酶活性在5d左右达到最高值,随后开始下降至较低水平;脂肪酶活性变化波动较大,两个峰值分别出现在3-4日龄和6-8d。实验期间,仔鱼碱性蛋白酶活性明显高于酸性蛋白酶;摄食动物性饵料仔鱼消化酶和碱性磷酸酶活性均高于摄食人工饲料。消化酶活性的变化与仔鱼营养转换和消化系统发育显示出相关性,推测怀头鲇仔鱼分别约在4d、8d时完成由内源营养、混合营养和外源营养之间的机能转换。 (2)怀头鲇幼鱼胃蛋白酶作用的适宜pH为2.6左右;肠蛋白酶为9.8~10.3;胃淀粉酶为6.0,肠淀粉酶为7.0~7.4。胃蛋白酶作用的最适温度为35℃左右,肠蛋白酶为40~45℃;胃淀粉酶为45℃,肠淀粉酶为40~45℃。 (3)怀头鲇幼鱼摄食后胃蛋白酶活性下降,随后开始快速上升,至摄食后3 h酶活性达到最高值,与摄食前相比差异显著(P<0.05);而肠蛋白酶活性一直保持上升趋势,摄食后3h酶活性达到最高值。胃淀粉酶、肠淀粉酶活性在摄食后表现为先降低后增加的趋势,分别在摄食后3 h、5 h达到最高值。摄食前后胃中脂肪酶活性变化较为剧烈,摄食后3 h达到最高峰,而肠道中脂肪酶活性的变化较为缓慢,说明摄食对胃中脂肪酶活性影响较大。 (4)采用(NH4) 2SO4梯度盐析和琼葡糖凝胶G-75 FF凝胶过滤层析,从怀头鲇2龄幼鱼胃粘膜中分离出活性蛋白酶,经透析浓缩,层析峰比活力较其匀浆抽提物增加了598倍。层析分离液SDS-PAGE凝胶电泳结果显示为两个条带,分子量分别为34.0 kDa和40.4 kDa;测定了温度和pH对层析峰胃蛋白酶活性的影响,结果为温度在27℃和40℃、pH在1.9和4.6时均有酶活峰值出现,说明至少有两种蛋白酶存在。 4.怀头鲇早期发育阶段生长及其行为特性 对人工模拟适宜生态环境下实验室人工驯养和池塘培育的怀头鲇仔、稚鱼的生长研究结果表明:在设有隐蔽物条件下,池塘培育19天时仔、稚鱼全长与日龄的关系为L=5.4558 d-15.425,R2=0.9395;体重与日龄的关系W=0.0012e0.5012 d,R2=0.9901;全长与体重的关系为W=4×10-5L2.6364, R2=0.9968。实验室驯养45天的仔稚鱼全长与体重的关系为W=0.0122L2.8105,R2=0.9968。生长方程显示,实验室驯养至稚幼鱼阶段其生长显示接近于等速生长。通过人工模拟适宜生态环境,减弱了怀头鲇自残行为,为苗种培育模式提出了可靠技术参考,取得明显应用效果,提高了怀头鲇仔、稚鱼池塘培育成活率。……   
[关键词]:怀头鲇;早期发育阶段;形态结构;发育;生理生态;应用
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国海洋大学2010年