長(zhǎng)江中下游捕刀甲殼動(dòng)物的發(fā)育觀察

長(zhǎng)江中下游捕刀甲殼動(dòng)物的發(fā)育觀察

刀屬（koppia），屬于科可分為鈉，屬于科可分為鈉。體長(zhǎng)、頭側(cè)扁,向后漸細(xì)尖呈鐮刀狀,故俗稱刀魚。過(guò)去在我國(guó)長(zhǎng)江、黃河、錢塘江及其它通海河流及沿海均有分布,其中以長(zhǎng)江流域產(chǎn)量最高。目前僅有長(zhǎng)江流域還具有一定產(chǎn)量,其它地方已經(jīng)很少了。刀鱭屬洄游性魚類,每年春季成熟的個(gè)體,成群由海入江,沿江而上作生殖洄游,時(shí)間一般在2月下旬3月初,其魚群組成以3～4齡為主,洄游入江時(shí)亦有進(jìn)入支流和附屬水體的。當(dāng)年孵化的幼魚順流而下,在?？谙痰猩?第二年才開(kāi)始入海生長(zhǎng)和肥育。刀鱭是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的特種魚類,現(xiàn)在由于人類的活動(dòng)給刀鱭的生存環(huán)境造成了極大的破壞,使得刀鱭的資源總量嚴(yán)重減少,種質(zhì)退化。生態(tài)環(huán)境的污染和破壞給刀鱭的生存造成威脅。因此,必須對(duì)刀鱭采取人工繁殖育苗、苗種培育等重要措施,否則刀鱭會(huì)很快與鰣魚一樣遭到滅絕的命運(yùn)。這對(duì)長(zhǎng)江魚類種質(zhì)資源都將是一個(gè)巨大的損失。此外,上世紀(jì)70年代對(duì)刀鱭性腺發(fā)育狀況做過(guò)分析,但生態(tài)環(huán)境發(fā)生重大改變后,的洄游刀鱭性腺發(fā)育狀況很少有人做過(guò)分析。本研究的目的是通過(guò)對(duì)洄游中的刀鱭性腺發(fā)育狀況的分析來(lái)了解和掌握其性腺的發(fā)育規(guī)律,從而可以進(jìn)行人工繁殖和苗種培育,這將對(duì)長(zhǎng)江漁業(yè)資源的保護(hù)具有重要意義。1材料和方法1.1常規(guī)生物學(xué)測(cè)定實(shí)驗(yàn)所用刀鱭樣本于2004-2005年4-7月在長(zhǎng)江南通和安徽安慶江段捕撈而得,捕撈樣本進(jìn)行常規(guī)生物學(xué)測(cè)定,并取卵巢或精巢用Bouin氏液固定和保存,兩年中共固定標(biāo)本151尾,其中雌體95尾,雄體56尾。1.2切割用Bouin氏液固定和保存的性腺材料帶回實(shí)驗(yàn)室制成石蠟切片,切片厚8μm,用H-E染色后在Olympus顯微鏡下觀察并拍照。2結(jié)果2.1刀男性精巢發(fā)育情況卵巢發(fā)育情況4月份南通江段采集刀鱭雌性標(biāo)本15尾,切片觀察表明,卵巢發(fā)育處在Ⅱ期-Ⅲ期。4月上旬,5尾為Ⅱ期(圖版-1),2尾為Ⅲ期早期。4月中、下旬共10尾樣品,8尾發(fā)育為Ⅲ期,2尾為Ⅲ期末(圖版-2)。雌性個(gè)體成熟系數(shù)在0.89～2.16間。精巢發(fā)育情況4月份南通江段共采集9尾刀鱭雄性標(biāo)本,切片觀察表明,4月上、中旬時(shí),精巢發(fā)育處在Ⅱ期-Ⅲ期。Ⅱ期精巢中,由于精原細(xì)胞增值使其數(shù)量增多,并成束排列,束間含有血管和結(jié)締組織,構(gòu)成實(shí)心的精細(xì)管,在Ⅲ期精巢中,隨雄性生殖細(xì)胞數(shù)量的增多和精巢的發(fā)育,精細(xì)管體積增大且在精細(xì)管中出現(xiàn)管腔,精細(xì)管的結(jié)締組織增多。此時(shí)精細(xì)管又稱精小葉,從精小葉形態(tài)結(jié)構(gòu)看,刀鱭精巢為壺腹型精巢(圖版-3)。至4月下旬采集的3尾雄性標(biāo)本的精巢已發(fā)育到Ⅳ期,此時(shí)精小葉內(nèi)具有少量的精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞及已變態(tài)的精子,數(shù)量最多的是次級(jí)精母細(xì)胞和精子細(xì)胞(圖版-4)。2.2刀成熟程度的影響卵巢發(fā)育情況切片觀察表明,5月8日-5月30日捕獲的11尾刀鱭中卵巢多數(shù)已發(fā)育到Ⅳ期,僅有2尾還處在Ⅲ期。6月初,部分刀鱭的性腺發(fā)育狀況與5月下旬相似,成熟系數(shù)在1.50以下。切片觀察卵巢處Ⅳ期初,但其中也有一定數(shù)量的刀鱭輕擠腹部后即有卵粒流出,成熟系數(shù)大多數(shù)在6.0以上,最高者達(dá)11.60。卵巢組織中以Ⅳ時(shí)相中末期的卵母細(xì)胞為主,Ⅱ、Ⅲ時(shí)相的卵母細(xì)胞數(shù)量明顯減少(圖版-5)。6月中旬、下旬的刀鱭卵巢發(fā)充仍參差不齊,有些可擠出卵粒,已發(fā)育到Ⅳ期末,還有些處在Ⅳ期初,但成熟系數(shù)在2.0以下的個(gè)體數(shù)量已明顯減少。當(dāng)成熟系數(shù)達(dá)到5.0以上者性腺發(fā)育已達(dá)成熟階段。卵巢內(nèi)的卵細(xì)胞大多處于Ⅳ時(shí)相中或末期,卵黃等營(yíng)養(yǎng)物的合成和積累已完成,部分卵核已移位到動(dòng)物極(圖版-6)。此時(shí),只要適宜產(chǎn)卵的生態(tài)條件出現(xiàn),這些刀鱭均會(huì)產(chǎn)卵受精。洄游至安慶江段的刀鱭精巢發(fā)育狀況刀鱭洄游至安慶江段時(shí),精巢的發(fā)育大多已達(dá)Ⅴ期的成熟階段,從精巢切片觀察可以看出,精巢的精小葉內(nèi)充滿了已成熟的變態(tài)精子(圖版-7)。此時(shí)的精巢由于充滿成熟的精子,精小囊外的薄層結(jié)締組織被膜破裂,而且數(shù)個(gè)精小葉的結(jié)締組織也破裂形成比精小葉更大的小葉狀結(jié)構(gòu)。在這種成熟的精巢內(nèi)還有一些尚未變態(tài)的精子細(xì)胞和次級(jí)精母細(xì)胞,而精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞的數(shù)量則很少。洄游至安慶江段的雄性刀鱭中,有一部分雖未達(dá)到完全成熟的階段,但大多已發(fā)育到Ⅳ期末。此種精巢中,部分精小葉內(nèi)的雄性生殖細(xì)胞已變態(tài)形成精子,多數(shù)精小葉內(nèi)的生殖細(xì)胞還未變態(tài)為精子,但也多處在精子細(xì)胞或次級(jí)精母細(xì)胞階段。此外,還有一些處于初級(jí)精母細(xì)胞階段的精小囊,而精原細(xì)胞則很少。在安慶江段有些精巢已部分排出過(guò)精液(圖版-8)。2.3時(shí)相卵母細(xì)胞的發(fā)育情況刀鱭雌性生殖細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中分別經(jīng)歷卵原細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞和次級(jí)卵母細(xì)胞3個(gè)階段。在此3個(gè)階段中,根據(jù)卵細(xì)胞發(fā)育中的不同階段和形態(tài)結(jié)構(gòu)特征,又可分為I時(shí)相卵原細(xì)胞,Ⅱ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞,Ⅲ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞,Ⅳ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞和Ⅴ時(shí)相次級(jí)卵母細(xì)胞等,5個(gè)時(shí)相的卵細(xì)胞各有其主要形態(tài)結(jié)構(gòu)特征:Ⅰ時(shí)卵原細(xì)胞Ⅰ時(shí)相卵原細(xì)胞由原始生殖細(xì)胞經(jīng)有絲分裂增殖而形成。該細(xì)胞卵徑很小,刀鱭的卵原細(xì)胞直徑僅5～8μm,細(xì)胞呈卵圓形。細(xì)胞由質(zhì)膜、卵質(zhì)和卵核3部分構(gòu)成(圖版-8)。卵質(zhì)較少,染色較淺淡,呈弱嗜酸性。核相對(duì)較大,染色也淺淡,內(nèi)有核仁1～2個(gè)。此外,Ⅰ時(shí)相卵原細(xì)胞中還包括由卵原細(xì)胞向最早期的初級(jí)卵母細(xì)胞過(guò)渡的卵細(xì)胞。此種細(xì)胞的質(zhì)膜外出現(xiàn)2～3個(gè)濾泡細(xì)胞,附于質(zhì)膜外側(cè),卵質(zhì)由弱嗜酸性轉(zhuǎn)變?yōu)槿跏葔A性,卵徑略有增大達(dá)10～13μm。Ⅱ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞此種卵細(xì)胞處于卵細(xì)胞發(fā)育中第一次成熟分裂前期的雙線期,即進(jìn)入卵細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育中的卵質(zhì)的合成、積累和貯存的重要時(shí)期。Ⅱ時(shí)相卵母細(xì)胞是進(jìn)入卵子發(fā)生的小生長(zhǎng)期的初級(jí)卵母細(xì)胞,亦即卵黃形成前期的初級(jí)卵母細(xì)胞,此時(shí)卵細(xì)胞因進(jìn)入小生長(zhǎng)期,其卵質(zhì)的積累明顯增多,細(xì)胞體和卵核也隨之明顯增大,卵徑約為45～150μm。卵質(zhì)由弱嗜堿性變成強(qiáng)嗜堿性,為蘇木精所深染。卵核內(nèi)核仁數(shù)也明顯增多,一個(gè)切面上可觀察到20～30枚核仁,此期卵細(xì)胞質(zhì)膜外圍的濾泡細(xì)胞數(shù)量不斷增多,最終形成一層附著于質(zhì)膜外的由濾泡細(xì)胞構(gòu)成的單層濾泡膜。由于此期卵細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化,因此又可以把Ⅱ時(shí)相卵細(xì)胞分成早、中、晚3個(gè)階段(圖版-9),刀鱭Ⅱ時(shí)相卵細(xì)胞中未觀察到明顯的卵黃核的結(jié)構(gòu),當(dāng)發(fā)育到Ⅱ時(shí)相晚期時(shí),卵徑可達(dá)150μm,卵質(zhì)也逐漸由強(qiáng)嗜堿性轉(zhuǎn)變?yōu)槿跏葔A性。Ⅲ時(shí)初級(jí)相卵母細(xì)胞Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞為進(jìn)入大生長(zhǎng)期的初級(jí)卵母細(xì)胞,由于卵質(zhì)內(nèi)不同物質(zhì)的合成、積累使得卵徑增長(zhǎng)較大,刀鱭Ⅲ時(shí)相卵徑可達(dá)150～300μm。進(jìn)入Ⅲ時(shí)相階段最為明顯的特征是在卵質(zhì)外圍首先出現(xiàn)液泡。液泡數(shù)量不斷增多,刀鱭Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞內(nèi)的液泡直徑較小,液泡內(nèi)包含有糖蛋白類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。隨后,Ⅲ時(shí)相卵母細(xì)胞卵質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)較為細(xì)小的的卵黃顆粒,數(shù)量逐漸增多。Ⅲ時(shí)相卵細(xì)胞另一特點(diǎn)是在Ⅱ時(shí)相的一層濾泡膜外,又形成一層由低立方形細(xì)胞構(gòu)成的濾泡膜,因此共有二層濾泡膜。隨卵細(xì)胞的增大卵核也相應(yīng)增大,沿內(nèi)核膜邊緣處分布有相當(dāng)數(shù)量的核仁,核膜呈凹凸不平的形狀。盡管Ⅲ時(shí)卵母細(xì)胞在卵子發(fā)生中出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng),但根據(jù)此期卵細(xì)胞的主要形態(tài)特征,也可劃分出早、中、晚三個(gè)階段:Ⅲ時(shí)相早期主要形態(tài)特征是卵質(zhì)中液泡出現(xiàn),卵質(zhì)仍為弱嗜堿性;中期為液泡充滿,核仁數(shù)明顯增多,卵質(zhì)由弱嗜堿性轉(zhuǎn)變?yōu)槿跏人嵝?晚期時(shí),卵黃顆粒合成和積累,卵徑達(dá)此時(shí)相的最大值,卵質(zhì)變?yōu)槭人嵝?圖版-2)。Ⅳ時(shí)相初級(jí)卵母細(xì)胞這是處在發(fā)育時(shí)期的初級(jí)卵細(xì)胞。卵細(xì)胞內(nèi)隨著卵黃的不斷合成積累,卵細(xì)胞的卵徑可達(dá)300～700μm。根據(jù)卵黃顆粒積累的程度,Ⅳ時(shí)相卵細(xì)胞也可劃分為早、中、晚3個(gè)階段。Ⅳ時(shí)相早期的主要形態(tài)特征為卵質(zhì)外圍出現(xiàn)2～3層卵黃顆粒(圖版-5);中期為卵黃顆逐漸增多,但還沒(méi)有充滿核外空間;晚期時(shí)卵黃顆粒已充滿核外空間,且卵黃顆粒相互融合形成較大的卵黃顆粒。液泡已明顯減少,僅質(zhì)膜周圍有少量液泡存在,此即卵細(xì)胞中的皮質(zhì)顆粒(圖版-10)。在絕大多數(shù)Ⅳ時(shí)相卵細(xì)胞中沒(méi)有觀察到明顯的脂肪油球的存在。Ⅴ時(shí)相次級(jí)卵母細(xì)胞V時(shí)相卵細(xì)胞為處在第二次成熟分裂中期,由初級(jí)卵母細(xì)胞向次級(jí)卵母細(xì)胞過(guò)渡的階段。在魚類的體內(nèi)屬于已游離于卵巢腔中的等待受精的發(fā)育成熟的卵細(xì)胞。此時(shí)卵細(xì)胞已完成第一次成熟分裂,排出第一極體,然后進(jìn)行第二次成熟分裂,但未完成而處在第二次成熟分裂中期,需受精后,才會(huì)完成第二次成熟分裂。V時(shí)相卵細(xì)胞可觀察的最明顯的特征是卵膜外的二層濾泡膜在破裂而脫落,僅剩質(zhì)膜外包裹的一層膠質(zhì)的初級(jí)卵黃膜。因卵細(xì)胞已長(zhǎng)足,刀鱭的Ⅴ時(shí)相卵細(xì)胞卵徑為600～700μm左右。3討論3.1刀資源量的季節(jié)動(dòng)態(tài)刀鱭是江海洄游性魚類,在長(zhǎng)江流域分布很廣,20世紀(jì)70年代前,產(chǎn)量很高,1973年的調(diào)查表明,長(zhǎng)江流域江浙沿海刀鱭產(chǎn)量達(dá)1000×104kg。此后,由于長(zhǎng)江流域的水利建設(shè)致使江湖隔絕,加之局部水質(zhì)污染及過(guò)度捕撈等因素的影響,刀鱭自然資源量急劇減少,2005年刀鱭產(chǎn)量?jī)H為5×104kg左右,為了開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)有刀鱭資源,及時(shí)進(jìn)行刀鱭的人工養(yǎng)殖和繁殖試驗(yàn),尤其是通過(guò)人工繁殖、育苗、育種、再繁殖,使刀鱭資源量能達(dá)到逐年增長(zhǎng)的良好趨勢(shì)。為此,必須對(duì)長(zhǎng)江現(xiàn)有刀鱭的性腺發(fā)育規(guī)律進(jìn)行分析,為人工繁殖的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。從2004-2005年3-7月份的性腺組織切片的觀察可以看出,當(dāng)2-3月份刀鱭洄游進(jìn)入長(zhǎng)江后,雄性個(gè)體的精巢已發(fā)育到Ⅲ期,雌性個(gè)體卵巢則大多處在Ⅱ期階段,歷經(jīng)3-5個(gè)月的緩慢溯江洄游到達(dá)長(zhǎng)江的安慶江段時(shí),約有50%～70%左右的雌性個(gè)體的卵巢已發(fā)育到Ⅳ期或Ⅴ期,進(jìn)入產(chǎn)卵場(chǎng)后即可產(chǎn)卵受精,雄性個(gè)體約90%已到達(dá)成熟階段,因此雄性個(gè)體的精巢發(fā)育成熟速度略快于雌性個(gè)體,從刀鱭性腺發(fā)育狀況的分析可看出,每年的6月中旬至7月下旬是在長(zhǎng)江安慶江段適時(shí)捕撈性腺發(fā)育已達(dá)成熟階段的親本刀鱭最佳時(shí)期,實(shí)際上也是自然條件下,刀鱭產(chǎn)卵的盛期。此外,從近年對(duì)刀鱭的各種常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)與1977年“長(zhǎng)江流域刀鱭資源調(diào)查報(bào)告”中的相應(yīng)數(shù)據(jù)比較后發(fā)現(xiàn),現(xiàn)今捕撈到刀鱭的卵巢重量較以往的要小很多,如1977年的數(shù)據(jù),Ⅲ期卵巢重可達(dá)2.0～5.8g,2004-2005年的重量多在1g以下;1977年時(shí)Ⅳ期卵巢重可達(dá)5.4～25g,二年來(lái)捕撈到刀鱭卵巢的重量最大為5g,通常多在5g以下,最大精巢重為1.3g,通常在1g左右,1977年的數(shù)據(jù)為,Ⅲ期精巢重量在0.3～1.9g,Ⅳ期精巢可達(dá)1.5～4.5g。這些數(shù)據(jù)表明,刀鱭性腺的重量已明顯下降,其中原因尚待進(jìn)一步研究。3.2組織結(jié)構(gòu)蛋白、蛋白質(zhì)合成、第一、三大前體的蛋白及功能分子的發(fā)生和發(fā)育階段動(dòng)物卵細(xì)胞的發(fā)育通常要經(jīng)歷卵原細(xì)胞,初級(jí)卵細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞和卵子幾個(gè)階段。卵原細(xì)胞為性腺發(fā)育的第一時(shí)期即增殖期,該期是生殖干細(xì)胞通過(guò)不斷的有絲分裂使細(xì)胞數(shù)量增加成為卵原細(xì)胞。卵原細(xì)胞再發(fā)育進(jìn)入第一次成熟分裂階段,并轉(zhuǎn)變成初級(jí)卵母細(xì)胞。此時(shí)的初級(jí)卵母細(xì)胞處在第一次成熟分裂前期的雙線期。動(dòng)物界大多數(shù)動(dòng)物卵子發(fā)生中的雙線期所經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng)。在此期間,由于大多數(shù)動(dòng)物的卵子擔(dān)負(fù)著卵子進(jìn)一步發(fā)育的啟動(dòng)和指導(dǎo)早期胚胎發(fā)育的重要使命,因而在卵子發(fā)育中需合成和積累與其使命相關(guān)的各種物質(zhì),其中包括能源、細(xì)胞器、各種酶、核酸,結(jié)構(gòu)蛋白、蛋白質(zhì)合成的前體分子及營(yíng)養(yǎng)物卵黃等。現(xiàn)已知卵質(zhì)中的這些物質(zhì)主要在第一次減數(shù)分裂前期中合成和積累的。由于卵黃的合成和積累是形態(tài)觀察中的一個(gè)重要標(biāo)志,為此往往把減數(shù)分裂前期Ⅰ的雙線期分為卵黃形成前期和卵黃形成期。魚類卵細(xì)胞的Ⅱ時(shí)相卵細(xì)胞處在卵黃形成前期,此期經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng),此時(shí)主要是通過(guò)基因的調(diào)控轉(zhuǎn)錄各種RNA,合成各類結(jié)構(gòu)蛋白,進(jìn)而組裝成內(nèi)質(zhì)網(wǎng),核糖體、線粒體等參與蛋白合成的細(xì)胞器,為卵細(xì)胞進(jìn)入卵黃形成期間做各種物質(zhì)準(zhǔn)備,隨后卵細(xì)胞進(jìn)入快速生長(zhǎng)的卵黃形成期,在卵黃形成期,不僅合成和積累卵黃,還合成和積累各類RNA,糖原顆粒、核糖體、脂質(zhì)及線粒體等物質(zhì),為卵受精后進(jìn)一步發(fā)育做準(zhǔn)備。魚類的卵黃形成期包括Ⅲ時(shí)相和Ⅳ時(shí)相二種類型卵細(xì)胞。成熟分裂前期雙線期歷時(shí)較長(zhǎng),即卵細(xì)胞發(fā)育中的第一次阻斷。對(duì)刀鱭來(lái)說(shuō),卵細(xì)胞的發(fā)生打破第一次阻斷是在進(jìn)入長(zhǎng)江生殖洄游之前,進(jìn)入長(zhǎng)江洄游之后,卵細(xì)胞的發(fā)育經(jīng)歷小生長(zhǎng)期和大生長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)積累,然后進(jìn)行第二次成熟分裂并停留在第二次成熟分裂中期,成為等待受精的成熟卵子。不同動(dòng)物打破第一次阻斷的適當(dāng)信號(hào)刺激不一樣,主要包括二類,一是生理生態(tài)環(huán)境,如水溫水流