鳜鱼骨骼结构、骨化发育及颌骨重塑的初步研究

发布时间：2020-07-08 02:55

【摘要】：骨骼是经典鱼类分类学的重要依据,亦是研究其生长发育的重要材料。鳜鱼隶属于鲈形目,鳜科,鳜属,是东亚特有的淡水名贵经济鱼类。为深入了解鳜鱼骨骼基础生物学,论文首先比较分析了鳜(Siniperca chuatsi)与大眼鳜(S.kneri)骨骼结构差异,采用软骨-硬骨双染色技术观察了鳜仔稚鱼骨化发育特征,利用RACE克隆了鳜骨形态发生蛋白4(Bone morphogenetic protein 4,BMP4)的cDNA序列,对其上下颌骨重塑发育进行BMP4原位杂交表达分析,为鳜鱼骨骼结构、骨化过程及颌骨重塑的分子调控提供基础资料。主要研究结果如下:鳜与大眼鳜外形特征极为相似,但也存在一些细微差异,为探明它们表型性状差异与骨骼特征的关联性,对两种鳜鱼的形态学参数和骨骼结构进行了比较分析,结果如下:(1)鳜头部参数(头高/头长)、躯干部参数(体宽/体长、L(4-9)/体长、M(4-8)/体长、R(6-7)/体长)、尾部参数(尾柄长/体长、尾柄高/体长)显著大于大眼鳜,头部参数(B(1-11)/体长、吻长/头长、眼间距/头长、吻长+眼径/口裂长)显著小于大眼鳜。主成分分析与判别分析表明,上述指标可以完全区分鳜与大眼鳜。(2)在头骨与脊柱骨片数目和形态上,未观察到鳜与大眼鳜存在明显差异,但在部分骨片的空间位置上存在区别。鳜上颌骨末端位于眶后骨下缘或者更后,大眼鳜上颌骨末端位于眶后骨之前;鳜眼眶与头骨轮廓面积比小于大眼鳜。鳜咽颅的方骨、续骨、后翼骨、舌颌骨和前鳃盖骨的倾斜角度小于大眼鳜。鳜尾椎髓弓髓棘、脉弓脉棘与椎体之间夹角均大于大眼鳜。综上认为,鳜与大眼鳜的形态差异主要集中在头部与躯干后部,大眼鳜眼睛位置相对偏后、头部隆起较低、体型偏窄,骨骼空间结构差异与其形态学差异有明显的关联性。鳜仔稚鱼期会经历运动方式(间歇式垂直运动定向平游)和摄食行为(前期咬住饵料鱼尾部,后期可咬住饵料鱼头部)的一系列变化,骨化发育在其摄食和运动行为方式转变中发挥重要作用。为此,对鳜仔稚鱼期全鱼骨骼的骨化发育过程观察,描述各主要骨骼的骨化时间、骨化发育特征,主要结果如下:(1)鳜仔鱼在孵化后开始骨骼发育,13日龄前未观察到骨骼骨化。头骨前鳃盖骨于14日龄最先骨化,15日龄上下颌骨骨化,且上下颌骨相对长度呈现连续变化过程。17日龄后,颌齿、关节骨、舌颌骨骨化,19日龄,隅骨、间鳃盖骨、鳃盖骨、鳃条骨、额骨骨化。20日龄后,方骨、下鳃盖骨、辅上颌骨等骨化,35日龄,头骨骨化基本完成。(2)脊柱于15日龄由前向后骨化,20日龄背肋与腹肋由基部向末端骨化,29日龄骨化完成。脉弓与脉棘、髓弓与髓棘均由前向后、由基部向末端骨化,脉棘与髓棘骨化时间晚于相应的椎体。(3)附肢骨骼骨化顺序依次为胸鳍、背鳍、臀鳍、腹鳍、尾鳍。胸鳍匙骨于16日龄骨化,乌喙骨与肩胛骨于25日龄骨化;背鳍、臀鳍分别于18日龄、20日龄骨化,骨化方式相似;腹鳍于23日龄骨化,骨化方式与胸鳍相反;尾杆骨、尾下骨于25日龄骨化,附肢骨骼于35日龄基本骨化完成。结果表明,鳜骨骼骨化发育与其早期运动、摄食与御敌等行为密切相关。骨形态发生蛋白4(BMP4)在骨骼形态发育、修复与再生中发挥着重要作用。前期形态观察发现,鳜仔稚鱼上下颌相对长度呈现连续性变化,20日龄以前,上颌长于下颌,20日龄,上下颌等长,25日龄,下颌明显长于上颌,上下颌形态也随之发生变化。鳜下颌齿骨于4日龄开始软骨发育,上下颌骨于15日龄开始骨化发育,在发育过程中存在重塑现象,即前期由上颌骨与前颌骨构成的上颌长于下颌齿骨,22日龄后两者等长,29日龄后下颌骨骼略长于上颌骨骼。BMP4 cDNA序列全长为2169bp,包括683 bp的5’非翻译区(5’UTR)、274 bp的3’非翻译区(3’UTR),和1212 bp的开放阅读框(ORF),编码403个氨基酸。原位杂交结果显示,15日龄,BMP4在前颌骨与上颌骨的杂交信号明显强于下颌齿骨,且信号主要集中于近口裂后端;22日龄,上述颌骨均有杂交信号,无显著差别;29日龄,下颌齿骨信号稍强于上颌骨与前颌骨。鳜BMP4基因可能参与仔稚鱼期颌骨重塑发育的调控。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S917.4
【图文】：

上海海洋大学硕士学位论文中轴骨骼与附肢骨骼。中轴骨骼主要由头骨、脊柱和肋骨组成；附肢骨骼由偶鳍支鳍骨、奇鳍支鳍骨和带骨组成。其中，头骨最为复杂，大致划分为脑颅和咽颅，脑颅包括组成耳囊与脑箱的骨骼，以及支持视觉和嗅觉器官的骨骼；咽颅的颌弓、舌弓、鳃弓以及悬骨系，对仔稚鱼的摄食及呼吸起了重要的作用。脊柱具有支持身体和保护脊髓及主要血管的功能；肋骨从两侧包围心脏，保护内脏器官；附肢骨骼能够维持鱼类身体平衡和运动，鱼类胸鳍和腹鳍就如同陆生脊椎动物的前后肢，能运动和维持身体平衡；背鳍、臀鳍能辅助游泳，尾鳍有掌握方向、推动鱼体前进和控制方向的作用[11-14]。图 1-1 展示了鲈鱼的骨骼全貌，详细的标出了鲈鱼的大部分骨骼。

中翼骨,眶前骨,筛骨,鱼头

4Fig.1-2 Lateral view in the head of Perch (from Feng[14])1: nasal; 2: preoral bone; 3: lateral ethmoid; 4: vomer; 5: palatine; 6: parasphenoid; 7:endopterygoid; 8: Suborbital bone; 9: frontal; 10: sphenotic; 11: basisphenoid; 12: prootic; 13:parietale; 14: pterotic; 15: hyomandibular; 16: supraoccipital; 17: temporale (two); 18:posttemporale; 19: epiotic; 20: dentary; 21: premaxilla;22: basihyal; 23: maxilla; 24: 25: articular;26: ectopterygoid; 27: quadrate; 28: angular; 29: metapterygoid; 30: ceratohyal; 31: symplectic; 32:preopercle; 33: interopercle; 34: opercle; 35: subopercle; 36: branchiostegal ray(seven); 37: snoutcartilage鱼类骨骼特征与其生长发育、分类鉴别和生态适应密切相关。研究资料表明鲤科鱼类的脊椎骨数与其生态习性及体型具有明显的相关性[15]。李凯彬[16]等研究发现，与正常剑尾鱼（Xiphophorus helleri）相比，杂交得到的侏儒剑尾鱼的脊椎数目不变，但脊柱和椎体长度明显变短，脊椎的纵向发育受阻，脉棘、髓棘等排列紧密，发育也受影响，致使体型发生了改变。孔晓瑜等[17]比较分析了中国鳜

膜内成骨,间充质,软骨膜,软骨基质

A B C D图 1-4 软骨的发生（引自《Basic Histology》[19]Lius C J 19.间充质; B.间充质细胞进行分裂; C.产生大量细胞间质; D.同族细Fig.1-4 Occurrence of cartilage (from Lius C J 1977)esenchymal; B. Mesenchymal cells undergo division; C. Produce larintercellular substance; D. isogeneous group有两种生长模式[18]，包括软骨内生长和软骨软骨膜下生层软骨细胞的分裂，同族细胞群的细胞增多，新形成的定型的基质，导致软骨从内部向外围扩展；软骨膜下生不断分裂增生，转化为软骨细胞，产生新的软骨基质。软骨生长方式，当软骨基质加厚、变硬之后，软骨膜下有两种发生方式[18]：膜内成骨和软骨化骨；膜内成骨是形成的原始结蹄组织膜内成骨；软骨化骨是指在间充质长发育过程中，成骨细胞和破骨细胞扮演了关键角色。

【参考文献】