褐菖鲉仔稚魚脊柱及附肢骨骼系統(tǒng)的早期發(fā)育

鄧平平，嚴銀龍，施永海

（上海市水產(chǎn)研究所，上海200433）

褐菖鲉（Sebastiscus marmoratus）又名虎頭魚，隸屬鲉形目（Scorpaeniformes）、鲉科（Scorpaenidae）、菖鲉屬（Sebastiscus）[1]，是一種暖溫性底棲群居小型經(jīng)濟魚類，主要分布于我國南海和東海南部海域，棲息于近海巖礁海區(qū)。褐菖鲉為卵胎生[2]，主要攝食小型甲殼類和魚類，個體生長差異較大，幼魚有吞食同類習性，一般2～3日齡時性腺發(fā)育成熟，繁殖季節(jié)為水溫較低的12月至翌年5月[3]。褐菖鲉肉質細膩、味道鮮美可口，有較高的經(jīng)濟價值和垂釣開發(fā)潛力。目前，國內外學者對褐菖鲉的研究主要集中在生理生態(tài)[4-6]、營養(yǎng)[7-8]、繁育[9-12]和養(yǎng)殖[13]等方面，以及三丁基錫[14]和苯并芘[15]分別對褐菖鲉胚胎期的骨骼發(fā)育的影響等，而有關褐菖鲉仔稚魚脊柱及附肢骨骼系統(tǒng)的常規(guī)早期發(fā)育研究還未見報道。此外，在同目魚類中只對日本鬼鲉（Inimicus japonicus）仔稚魚脊柱及附肢骨骼發(fā)育進行過系統(tǒng)的研究[16]。

骨骼染色是一種對魚類分類鑒定研究的有效技術。目前，對褐菖鲉品種或群體的鑒定主要基于形態(tài)學[17]和耳石形態(tài)學[18]比較。本研究通過軟骨-硬骨雙染色技術，對特定繁育環(huán)境條件下的褐菖鲉仔稚魚在發(fā)育過程中脊柱及腹鰭、胸鰭等附肢骨骼的發(fā)生及演變進行了連續(xù)觀察和描述，獲得了褐菖鲉卵胎生特殊生殖方式的仔稚魚骨骼發(fā)育時序基礎資料，旨在對卵胎生魚類骨骼系統(tǒng)發(fā)育的研究提供參考，為褐菖鲉分類鑒定提供科學依據(jù)，同時對褐菖鲉仔稚魚發(fā)育階段的功能趨向、環(huán)境適應和分類發(fā)揮重要的指導作用。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用褐菖鲉仔稚魚各個早期發(fā)育階段的樣本皆為上海市水產(chǎn)研究所奉賢科研基地通過人工繁育所得。每年12月至翌年5月水溫達到16～17℃時，褐菖鲉進入繁殖季節(jié)，前期雌雄褐菖鲉仔稚魚分開單獨飼養(yǎng)，后期挑選活力強、鱗片完整、性腺成熟的雌雄親本（1∶1）自由交配。在魚苗的生長發(fā)育培育過程中依次投喂鮮活的輪蟲、豐年蟲、橈足類、裸腹蚤等適口適量的小型高營養(yǎng)浮游動物，在培育過程中及時吸污和換水，以保證水質良好。

1.2 樣本處理

試驗樣品為0～50日齡的魚苗，每天投餌前從培育池中隨機抽取10尾仔稚魚用于生長測定和樣本固定。褐菖鲉的樣本測量以全長（LT）表示。當LT≤1.50 cm時用標尺目鏡測量，LT＞1.50 cm時用游標卡尺測量。測量后的樣本用10%甲醛溶液充分浸泡并避光分裝、保存。褐菖鲉標本骨骼系統(tǒng)的染色使用軟骨-硬骨雙染色法[19]，其主要操作步驟依次為：清洗→軟骨染色→梯度漂洗→消化透明→硬骨染色→脫色→保存。

1.3 標本觀察

利用奧林巴斯（Olympus）CX41顯微鏡對不同發(fā)育時期褐菖鲉染色標本的脊柱、胸鰭、背鰭和尾鰭等骨骼系統(tǒng)的染色標本進行觀測和拍照，詳細記錄褐菖鲉仔稚魚早期發(fā)育階段各軟骨和硬骨的形態(tài)特征及變化特點，并運用Photoshop 7.0軟件編輯所拍攝的圖片。

2 結果

2.1 脊柱的發(fā)育

早期仔魚的脊索呈長圓錐體，軀干部呈圓柱形，尾部呈錐形，無分節(jié)現(xiàn)象（圖1A），軀干部柔軟，染色拍照時易彎曲。8日齡（LT=5.00 mm）時脊索周圍開始呈現(xiàn)不規(guī)則凹凸（圖1B），9日齡（LT=5.57 mm）時部分脊柱出現(xiàn)分節(jié)但未骨化（圖1C）。脊柱的發(fā)育開始于脈弓和髓弓的出現(xiàn)，尾下骨最早出現(xiàn)在8日齡（LT=5.00 mm）的仔魚中。隨著尾下骨增多，13日齡仔魚（LT=6.48 mm）尾桿骨形成（圖1D），同時著生在尾部脊索上的脈弓、髓弓首先以軟骨組織形式出現(xiàn)，但整個發(fā)生過程中脈弓比髓弓的生長速度快。18日齡仔魚（LT=7.82 mm）脈弓和髓弓延伸形成脈棘和髓棘（圖1E）。29日齡仔魚（LT=12.14 mm）脊柱前端開始出現(xiàn)著色分節(jié)的硬骨環(huán)（圖1F），32日齡仔魚（LT=15.50 mm）脊柱上的硬骨環(huán)越來越多（圖1G），36日齡仔魚（LT=17.80 mm）所有脊柱椎體完成骨化，40日齡（LT=20.31 mm）時開始出現(xiàn)鱗片。脊柱的硬骨化方向為由頭向尾，而每一對脈弓、髓弓、腹肋、背肋、脈棘和髓棘都由根基向末梢方向進行硬骨化。36日齡（LT=17.80 mm）后，脊柱無明顯變化（圖1H）。褐菖鲉脊柱骨化后，椎骨為23～24節(jié)，軀椎為9～10節(jié)，尾椎為14～15節(jié)。

2.2 鰭的發(fā)育

2.2.1 背鰭和臀鰭的發(fā)育

褐菖鲉13日齡仔魚（LT=6.48 mm）脊索上方中部出現(xiàn)8枚軟骨質的支鰭骨（圖2A），隨后背鰭支鰭骨向前后推進，數(shù)量增多且加粗，直至16日齡（LT=7.51 mm）時出現(xiàn)擔鰭軟骨（圖2B），此時背鰭仍然以鰭皺出現(xiàn)，19日齡（LT=8.85 mm）時開始形成軟骨質鰭條（圖2C）。25日齡（LT=10.32 mm）時背鰭前9根鰭條銳化成背棘（圖2D），直至31日齡（LT=15.09 mm）背鰭支鰭骨、擔鰭支鰭骨和鰭條開始硬骨骨化時前端已有11～12根背棘（圖2E）。40日齡稚魚（LT=20.31 mm）背鰭硬骨化完成（圖2F）。

圖1 褐菖鲉脊柱的發(fā)育Fig.1 Development of vertebral column in Sebastiscus marmoratus

圖2 褐菖鲉背鰭的發(fā)育Fig.2 Development of dorsal fin in Sebastiscus marmoratus

褐菖鲉15日齡仔魚（LT=7.24 mm）排泄孔與尾下骨之間出現(xiàn)5根軟骨質的臀鰭支鰭骨（圖3A）和鰭皺，19日齡（LT=8.85 mm）時出現(xiàn)擔鰭軟骨，且開始形成軟骨質鰭條（圖3B）。20日齡（LT=9.27 mm）時臀鰭鰭條前3根開始銳化成臀棘，31日齡仔魚（LT=15.09 mm）臀鰭支鰭骨、擔鰭支鰭骨和鰭條開始硬骨骨化（圖3C），且臀鰭支鰭骨穩(wěn)定在9根，40日齡稚魚（LT=20.31 mm）臀鰭硬骨化完成（圖3D）。

2.2.2 胸鰭的發(fā)育

胸鰭是褐菖鲉發(fā)育最早的鰭條。1日齡仔魚（LT=3.75 mm）出現(xiàn)烏喙骨（圖4A），烏喙骨有1個圓孔，14日齡仔魚（LT=6.89 mm）出現(xiàn)匙骨和支鰭骨原基，匙骨呈長條狀（圖4B）。16日齡仔魚（LT=7.51 mm）胸鰭著生17根軟骨鰭條，支鰭骨原基裂縫增至3個（圖4C）。21日齡（LT=9.65 mm）時鰭條經(jīng)消化染色處理后逐漸清晰可見。隨著縫隙的增大增多支鰭骨原基最早在39日齡（LT=18.50 mm）烏喙骨和上匙骨部分骨化（圖4D），鰭條硬骨化并分節(jié)，直至40日齡（LT=20.31 mm）時骨化完全（圖4E）。

圖3 褐菖鲉臀鰭的發(fā)育Fig.3 Development of anal fin in Sebastiscus marmoratus

圖4 褐菖鲉胸鰭支鰭骨的發(fā)育Fig.4 Development of pectoral fin in Sebastiscus marmoratus

2.2.3 腹鰭的發(fā)育

腹鰭是所有魚鰭骨骼胚后發(fā)育最遲緩的附肢，直至15日齡（LT=7.24 mm）時才開始出現(xiàn)腹鰭支鰭骨原基（圖5A），20日齡（LT=9.27 mm）時腹鰭支鰭骨原基著生鰭條，隨著發(fā)育的繼續(xù)，腹鰭鰭條數(shù)目增至10根（圖5B）。39日齡仔魚（LT=18.50 mm）腹鰭支鰭骨原基硬骨化（圖5C），直至40日齡（LT=20.31 mm）硬骨骨化完全（圖5D）。

2.2.4 尾鰭的發(fā)育

褐菖鲉尾鰭支鰭骨在7日齡（LT=4.87 mm）前都以鰭褶形式出現(xiàn)，尾鰭未見染色的軟骨組織。8日齡（LT=5.00 mm）開始出現(xiàn)2枚尾下骨（圖6A），9日齡（LT=5.57 mm）有3枚尾下骨（圖6B），11日齡（LT=5.99 mm）有5枚尾下骨（圖6C），尾索微微彎曲上翹，13日齡（LT=6.48 mm）尾索上翹更加明顯并維持此角度，第2枚尾下骨和第3枚尾下骨增大且逐漸結合，尾索下部的鰭皺演變成13根軟骨鰭條，上翹的尾索上方出現(xiàn)3枚尾上骨，尾鰭支鰭骨被上翹的尾索分成上下兩部分，形成1枚上翹的尾桿骨、2枚尾上骨和5枚尾下骨（圖6D），鰭條數(shù)增至13根。15日齡（LT=7.24 mm）第4枚尾下骨和第5枚尾下骨增大并逐漸結合（圖6E）。36日齡仔魚（LT=17.80 mm）尾桿骨先開始骨化，再是尾下骨、尾上骨和鰭條（圖6G），鰭條數(shù)上升為32根。40日齡稚魚（LT=20.31 mm）脈弓、髓弓和尾椎骨化完全，但脈棘和髓棘尚以軟骨形式出現(xiàn)，且尾鰭骨骼系統(tǒng)鈣化完全（圖6H），尾鰭鰭條數(shù)仍然保持32根。

圖5 褐菖鲉腹鰭的發(fā)育Fig.5 Development of pelvic fin in Sebastiscus marmoratus

圖6 褐菖鲉尾鰭支鰭骨的發(fā)育Fig.6 Development of caudal fin in Sebastiscus marmoratus

3 討論

3.1 褐菖鲉仔稚魚骨骼系統(tǒng)發(fā)育的適應性意義

魚類在早期發(fā)育過程中形態(tài)結構與功能需求相互影響[20-21]，內源性營養(yǎng)物質如油球能使褐菖鲉暫時持續(xù)發(fā)育，但有限的油球等營養(yǎng)物質并不能長期支撐褐菖鲉仔稚魚的發(fā)展需要，從而催生褐菖鲉主動攝食的能力，如優(yōu)先發(fā)展與攝食和平衡游泳相關的骨骼。褐菖鲉為卵胎生魚類，受精卵在雌性親本體內度過胚胎發(fā)育期，1日齡仔魚（LT=3.75 mm）胸鰭便出現(xiàn)烏喙骨，其他魚鰭仍以鰭褶出現(xiàn)，在靜水中已具備左右平衡和擺動能力，比卵生魚類有更早更強的平衡能力。4日齡仔魚（LT=4.13 mm）油球完全消失，開口攝食，食道內發(fā)現(xiàn)輪蟲。7日齡仔魚（LT=4.87 mm）可攝食豐年蟲，食道可見豐年蟲幼體和豐年蟲卵。11日齡仔魚（LT=5.99 mm）有5枚尾下骨，具備一定的向前游泳能力。15日齡仔魚（LT=7.24 mm）形成1枚上翹的尾桿骨、2枚尾上骨、1枚單獨尾下骨、2枚結合的尾下骨、脈弓、髓弓和16根尾鰭，具備較強的穿梭能力。根據(jù)邱成功等[9]的報道，褐菖鲉在育苗培育過程中有3個危險期，其中第1期出現(xiàn)在14～15日齡，這也是尾鰭骨骼發(fā)育變化比較明顯的階段，沒有發(fā)育完善的尾鰭不能提供足夠的前進動力從而降低褐菖鲉的捕食能力，另外，尾鰭自身的發(fā)育可能對其成活率有影響。目前，仔稚魚的劃分依據(jù)有多種，其中包括鱗片的出現(xiàn)與否［22-23］，腹鰭的出現(xiàn)與否［24］，尾索是否上翹［25］，而崔國強等［16］所研究的日本鬼鲉兩者時間正好重疊，該研究發(fā)現(xiàn)尾索上翹時間比腹鰭出現(xiàn)時間早2 d，且發(fā)現(xiàn)在尾鰭發(fā)育過程中尾索上翹的時間較長和上翹的程度難以劃分。根據(jù)試驗觀察，褐菖鲉在40日齡（LT=20.31 mm）時才開始出現(xiàn)鱗片，而此時尾鰭同時完成硬骨骨化，因此，以褐菖鲉鱗片出現(xiàn)作為仔稚魚劃分依據(jù)更加合理。褐菖鲉各附肢支骨骼軟骨化的順序依次為胸鰭（1日齡，LT=3.75 mm）、尾鰭（8日齡，LT=5.00 mm）、背鰭（13日齡，LT=6.48 mm）、臀鰭（15日齡，LT=7.24 mm）和腹鰭（15日齡，LT=7.24 mm）。硬骨化最先完成的是臀鰭和腹鰭（32日齡，LT=15.50 mm），背鰭在36日齡（LT=17.80 mm）時硬骨化，胸鰭在39日齡（LT=18.50 mm）時開始硬骨化，最晚完成硬骨化的是尾鰭（40日齡，LT=20.31 mm）。

3.2 褐菖鲉仔稚魚骨骼系統(tǒng)發(fā)育的特殊性

褐菖鲉各附肢支鰭骨早期發(fā)育的先后順序是胸鰭、尾鰭、背鰭、臀鰭、腹鰭，與美洲鰣（Alosa sapidissima）［19］、大黃魚（Larimichthys crocea）［21］相同。由于褐菖鲉的生殖方式是卵胎生，1日齡仔魚（LT=3.75 mm）胸鰭便出現(xiàn)烏喙骨，這與非卵胎生魚類中的日本鬼鲉［16］、美洲鰣［19］和大黃魚［21］有著明顯區(qū)別，褐菖鲉各附肢支鰭骨與脈弓、髓弓、背肋、腹肋、脈棘和髓棘皆先軟骨化后硬骨化，但上匙骨、尾桿骨和脊柱都是骨膜直接硬骨化，軟骨染色對上匙骨、尾桿骨和脊柱無顯色作用。褐菖鲉各附肢支鰭骨與脈弓、髓弓、背肋、腹肋、脈棘和髓棘的骨化方向皆由其根基向末梢方向進行，這與大黃魚［21］、大西洋后絲鯡（Opisthonema oglinum）[26]、太平洋鯡（Clupea pallasii）[27]、遠東擬沙丁魚（Sardinopsmelanostictus）[28]、塞內加爾舌鰨（Solea senegalensis）[29]和大菱鲆（Scophthalmus maximus）[30]相同 ，而刀鱭（Coilia nasus）的每一對脈弓、髓弓、脈棘和髓棘都從中部向基部和末端硬骨化［31-32］；脊柱硬骨化方向為從前向后。褐菖鲉與同屬鲉科的日本鬼鲉［16］在脊柱骨化方向、各附肢支鰭骨骨化順序、支鰭骨骨化方向、尾上骨數(shù)量、尾下骨數(shù)量和尾下骨間結合方式上都完全相同，但本研究發(fā)現(xiàn)褐菖鲉發(fā)育后期背鰭和臀鰭前端鰭條分別銳化成11根背棘和3根臀棘，在日本鬼鲉［16］和尖吻重牙鯛（Diplodus puntazzo）［33］中也發(fā)現(xiàn)了背棘和臀棘。20日齡后期稚魚常常有吞食殘殺同類現(xiàn)象，且經(jīng)?！耙皇瑑擅?，一方面隨著培育時間的延長個體出現(xiàn)一定的大小差異，另一方面褐菖鲉20日齡后背鰭和臀鰭的前端鰭條轉變成背棘和臀棘，大規(guī)格魚苗吞食小規(guī)格魚苗后容易卡住咽喉以致不能進食而死亡，這也是魚苗培育過程中死亡率較高的原因。褐菖鲉苗種培育試驗證明，在育苗培育后期適當降低放養(yǎng)密度，加強投喂適口餌料，定期分流規(guī)格可以大大降低其死亡率。15日齡仔魚（LT=7.24 mm）有固定的3枚獨立尾上骨，與西大西洋笛鯛（Lutjanus campechanus）［34］、金色小葉齒鯛（Microspathodon chrysurus）［35］、鯡 小 鯛（Pagellus erythrinus）［36］、真鯛（Pagrosomus major）［37］相同，而菊黃東方鲀（Takifugu flavidus）［38］沒有尾上骨，大西洋鳙鰈（Hippoglossus hippoglossus）［39］和塞內加爾舌鰨［29］只有1枚尾上骨。褐菖鲉第2枚尾下骨和第3枚尾下骨增大且明顯結合，第4枚尾下骨和第5枚尾下骨增大且明顯結合，這與美洲鰣[19]、刀鱭［32］的鯡形目魚類只在尾下骨的中段加以橋連不同。