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河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)早期发育过程中的器官发生、营养代谢及其能量收支的研究

胡先成

   河川沙塘鳢Odontobutis potamophila (Gunther)属鲈形目(Perciformes)、沙塘鳢科(Odontobutidae),为我国重要的淡水经济鱼类。本文在对河川沙塘鳢的胚胎、仔、稚鱼发育以及仔、稚、幼鱼的摄食等研究的基础上,进一步对河川沙塘鳢早期发育过程中的器官发生、营养代谢及其能量收支进行了研究。主要研究结果总结如下: 1.河川沙塘鳢视觉器官的发育及其与摄食的关系 利用光学显微镜观察了河川沙塘鳢视觉器官的发育,并对其发育与摄食的关系进行了研究。河川沙塘鳢的眼囊起源于神经外胚层。当胚胎发育至心跳期时,眼囊内陷形成视杯;之后,视杯内表面的外胚层形成晶状体而与视杯分离,视杯进一步发育形成视网膜。随着胚胎的进一步发育,晶状体的直径增加,结构逐步发育完善。胚胎发育至眼黑色素出现期时,视网膜分化为6层,外核层、内核层和神经节细胞层三个核层明显;胚胎发育至孵化前期时,视网膜已分化为10层。孵出后1 d的仔鱼,其视网膜已能行使功能,仔鱼逐渐开口摄食。随着稚、幼鱼的发育,视网膜厚度进一步增加,结构发育完善。视网膜的结构和视觉特性显示河川沙塘鳢是要求光照条件好、白昼活动并具有较好视觉功能的鱼类。 2.河川沙塘鳢早期发育过程中消化系统的发生与消化酶活力的变化 利用光学显微镜和连续切片技术对河川沙塘鳢早期发育过程中消化系统的发生、发育的组织形态学进行了系统的观察和研究,并采用生物化学方法测定了河川沙塘鳢胚胎和仔鱼发育过程中的消化酶活力。胚胎发育至血液循环期时,消化管出现,呈直管状。胚胎发育至鳔形成期时,口裂已穿通,食道分化形成,消化管弯曲,肝脏明显。胚胎发育至孵化前期时,颌齿、杯状细胞和味蕾出现,胃已分化形成,胃粘膜层具较浅的纵行褶皱,肠管已形成一个回曲环,胰脏出现。孵出后1-2 d的仔鱼,消化系统已发育较完备,消化道分化为口咽腔、食道、胃、前肠和后肠,胃分化为贲门部、基底部和幽门部,胆囊明显,仔鱼开口摄食而进入混合营养阶段。孵出后5-8 d的仔鱼,胃基底部的粘膜上皮下出现胃腺,前肠粘膜层中出现核上空泡,后肠粘膜层中出现嗜曙红颗粒,肝脏体积增大,在胰脏的腺泡中出现大量的嗜酸性酶原颗粒,胰岛明显。孵出后21-33 d的稚鱼,消化系统发育完备。4种消化酶在河川沙塘鳢的胚胎和仔鱼发育过程中的活力都发生明显的变化,并且与其消化系统的发生、发育密切相关。 3.河川沙塘鳢孵化腺的发生及孵化酶的分泌 利用光学显微镜和扫描电镜观察了河川沙塘鳢孵化腺的发生及孵化酶的分泌过程。河川沙塘鳢的孵化腺为单层细胞腺体,发生于外胚层。孵化腺(Hatchinggland,HG)最早发生自眼晶体形成期的胚胎,初发生时孵化腺细胞(Hatching glandcells,HGCs)分布于头部腹面及其与卵黄囊连接处。随着胚胎的发育,HG仍以单层细胞分布于胚体和卵黄囊的外表面,HGCs数量急剧增多,细胞体积增大,分布范围更加广泛。至眼黑色素出现期的胚胎,HGCs的数量达到大约900-1200个,HGCs广泛分布于胚胎头部两侧、头部腹面及其与卵黄囊连接处、卵黄囊的前腹面。HGCs大多呈椭圆形,短径为5-8μm,长径为7-12μm;HGCs在HE染色中呈粉红色。至孵化前期时,孵化酶颗粒自HGCs顶部的开口分泌出来,分泌颗粒呈圆球形,直径为0.5-1.0μm,有的以单体的形式存在,有的粘结成团。孵化酶进入卵周液,对卵膜内层进行消化和降解,使胚胎破膜而出。孵化后2 d,HGCs便从表皮中消失。 4.河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中蛋白质含量及氨基酸库的变化 采用生物化学方法测定和分析了河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中蛋白质含量及氨基酸的组成和含量。结果显示,随着胚胎和仔鱼的发育,其总蛋白和总氨基酸的含量均呈下降趋势;总的必需氨基酸和总的非必需氨基酸与总氨基酸库一样都呈现出下降趋势。在整个胚胎和仔鱼发育过程中,平均含量最高的氨基酸是亮氨酸Leu、赖氨酸Lys、谷氨酸Glu和天冬氨酸Asp。与总氨基酸库相反,游离氨基酸库却呈现出随着发育的进行而不断增长的趋势,这种增长趋势也反映在游离的必需氨基酸和游离的非必需氨基酸含量的变化上。整个发育过程中,游离氨基酸的含量仅占总氨基酸库的很小一部分(在受精卵,仅占0.16%)。由于总蛋白和总氨基酸的含量在发育过程中均呈下降趋势,由此可知,在整个胚胎发生过程中,其卵黄蛋白的水解速度大于胚体同化和异化作用对氨基酸的消耗速度。同时,已有数据也说明在淡水鱼类的胚胎发生过程中,游离氨基酸不可能是其主要的能量来源。 5.河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中脂类含量及脂肪酸组成的变化 采用生物化学方法测定和分析了河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中脂类的含量及脂肪酸的组成。结果显示,随着胚胎和仔鱼的发育,其总脂的含量呈下降趋势,饱和脂肪酸(SFA)的含量亦呈现出下降趋势,单不饱和脂肪酸(MUFA)的含量在胚胎期保持稳定、在仔鱼期下降,而多不饱和脂肪酸(PUFA)却呈现出不断增长的趋势。在整个胚胎和仔鱼发育过程中,平均含量最高的脂肪酸依次是C16:0、C18:1n-9、C18:0、C16:1、C22:6n-3(DHA)和C20:5n-3(EPA)。受精卵的DHA/EPA值接近1:1,而AA/EPA值接近1:2,这两个比值在整个胚胎发育过程中几乎不变;在仔鱼发育过程中,这两个比值都接近2:1。在胚胎和仔鱼发育过程中有一种趋势,就是消耗饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA),而保存n-3系列和n-6系列的高度不饱和脂肪酸(HUFA),饱和脂肪酸(SFA)被作为胚胎期能量代谢的主要来源,单不饱和脂肪酸(MUFA)被作为仔鱼期能量代谢的主要来源,而C18:3n-3(亚麻酸)和C18:2n-6(亚油酸)被用于合成DHA、EPA和AA。 6.盐度对河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中能量收支的影响 在淡水、1.00、2.00、3.00、4.00等不同盐度条件下,测定了河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中的耗氧率、NH3-N排泄率,并对不同盐度下河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中的能量流转进行了研究。结果表明:在不同发育时期,盐度对耗氧率和NH3-N排泄率都有显著影响,以1.00盐度条件下的耗氧率为最低,而NH3-N排泄率随着盐度的升高逐渐增高;盐度对河川沙塘鳢胚胎、仔鱼发育过程中的能量收支有显著影响,以1.00盐度条件下的能量分配模式为最佳模式,代谢耗能占食物能的比例(R/C)最低,为35.06%,而生长能占食物能的比例(G/C)最高,达到58.55%,能量收支方程为:100C=6.40U+35.06R+58.55G。 7.盐度对饥饿状态下河川沙塘鳢稚鱼生化组成及能量收支的影响 在淡水、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00等不同盐度条件下,分析和测定了河川沙塘鳢饥饿稚鱼的生化组成、NH3-N排泄率,并对不同盐度下河川沙塘鳢饥饿稚鱼的能量流转进行了研究。结果表明:盐度对饥饿稚鱼的生化组成、NH3-N排泄率均有显著影响。以2.00盐度条件下饥饿稚鱼的失重最少,蛋白质、脂肪等能源物质的消耗最少,而NH3-N排泄率随着盐度的升高逐渐增高。盐度对河川沙塘鳢稚鱼在饥饿期间能量收支的各组分有显著影响,其最佳盐度为2.00,在此盐度条件下,饥饿稚鱼损失的生长能最少,为13.295J,代谢耗能最低,为11.940J。不同盐度下饥饿稚鱼的能量收支方程为: 淡水7.51U+92.49R-100G=0 1.00 9.80U+90.20R-100G=0 2.00 10.23U+89.77R-100G=0 3.00 8.66U+91.34R-100G=0 4.00 10.16U+89.84R-100G=0 5.00 7.85U+92.15R-100G=0……