不同體色草金魚鱗片色素細(xì)胞的觀察

不同體色草金魚鱗片色素細(xì)胞的觀察

馮 彩， 胡 菊， 李俊茹， 劉廣勤， 關(guān)銘軒， 何一晴， 王良炎＊

（1 河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453007；2 濮陽縣水利局水產(chǎn)站，河南 濮陽457100；3 長(zhǎng)垣市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南 長(zhǎng)垣453400）

體色是魚類主要的外部特征之一，在其繁衍后代、躲避敵害、同類認(rèn)知等過程中扮演重要角色。不同色素細(xì)胞的存在以及魚體體表的鱗片決定了魚類體色的色彩斑斕[1-3]。不同種類的色素細(xì)胞包含不同的色素顆粒，經(jīng)光反射呈現(xiàn)出不同的色彩[4]。目前研究顯示色素細(xì)胞可以分為黑色素細(xì)胞、紅色素細(xì)胞、黃色素細(xì)胞、白色素細(xì)胞、藍(lán)色素細(xì)胞和虹彩細(xì)胞，這6種色素細(xì)胞的組成類別、體積大小、形態(tài)規(guī)則及在魚體的差異分布都會(huì)影響魚類體色的形成[5,6]。黑色素細(xì)胞形態(tài)變化多樣，有菊花狀或者網(wǎng)絡(luò)狀，胞體偏大，內(nèi)含酪氨酸激酶可將酪氨酸轉(zhuǎn)變成黑色素；黑色素細(xì)胞體積略大于紅色素細(xì)胞和黃色素細(xì)胞的體積，紅色素細(xì)胞和黃色素細(xì)胞由中心向四周呈蜘蛛網(wǎng)狀散發(fā)，分支清晰可見。紅/黃色素細(xì)胞內(nèi)含有呈紅色或者橙色的類胡蘿卜素和喋啶；白色素細(xì)胞是光反射細(xì)胞，晶體較小，經(jīng)過光反射可以產(chǎn)生整體白/乳脂色的光澤；藍(lán)色素細(xì)胞晶體較小，呈現(xiàn)鮮艷的藍(lán)色；虹彩細(xì)胞與其它五種色素細(xì)胞形態(tài)不同，呈圓棒、橢圓形、紡錘形等，內(nèi)含鳥嘌呤顆粒，利用結(jié)晶狀平板來反射光線[7,8]。

草金魚（Carassius auratus）屬于鯉科（Cyprinidae）、鯽屬（Carassius），是鯽（Carassius auratus）的一個(gè)變種，因體色豐富且組合形式多樣化深受人們喜愛，具有十分重要的觀賞價(jià)值[8]。草金魚的體色有紅色、黑色、白色、紅白和五花等，鱗片較透明且易于觀察，是研究魚類乃至脊椎動(dòng)物體色變化的重要實(shí)驗(yàn)材料[9]。目前為止，所有的草金魚品系表型性狀差異主要集中在尾鰭及體表色澤上，遠(yuǎn)不及其它觀賞魚，如金魚、錦鯉的種類豐富，而且具有較高觀賞價(jià)值的草金魚個(gè)體很少[8]。因此，研究其體色發(fā)生和形成機(jī)理，是草金魚遺傳育種中亟待解決的問題。本文旨在通過對(duì)不同體色草金魚的鱗片色素細(xì)胞組成的基礎(chǔ)性觀察，總結(jié)和歸納草金魚鱗片色素細(xì)胞的組成，為草金魚的體色形成進(jìn)一步奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)魚

實(shí)驗(yàn)對(duì)象所用草金魚取自河南師范大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖基地。選擇純紅、純白、純黃和純黑草金魚背部鱗片即紅鱗、白鱗、黃鱗和黑鱗進(jìn)行鱗片色素細(xì)胞觀察實(shí)驗(yàn)。

1.2 草金魚鱗片色素細(xì)胞觀察

用丁香酚將草金魚麻醉后，在草金魚側(cè)線上接近背鰭部分用鑷子摘取4-5片鱗片放入盛有1%PBS溶液的培養(yǎng)皿中，然后將鱗片按正常鱗片上下層放置到用95%酒精處理過的載玻片上，用蓋玻片壓片。使用型號(hào)為moticBA210的顯微鏡進(jìn)行觀察，首先觀察草金魚鱗片下層色素細(xì)胞組成與分布，之后用小刀刮去其鱗片下層色素細(xì)胞，再觀察草金魚鱗片上層色素細(xì)胞的組成與分布。

2 結(jié)果

對(duì)純紅、白、黑、黃四種體色草金魚的鱗片進(jìn)行顯微觀測(cè)，結(jié)果顯示草金魚鱗片的色素細(xì)胞主要有紅、黃、黑色素細(xì)胞和虹彩細(xì)胞，這與多數(shù)研究結(jié)果一致。造成草金魚體色的差異的主要原因是色素細(xì)胞的密度、分布、大小和形態(tài)的不同。觀察結(jié)果表明，草金魚的鱗片上下層均有色素細(xì)胞的分布，并且紅色、黃色、黑色、白色4種草金魚的鱗片下層均有虹彩細(xì)胞分布。紅色草金魚的鱗片上層分布有呈樹突狀的紅色素細(xì)胞和黃色素細(xì)胞，其中紅色素細(xì)胞數(shù)量多且排列緊密，黃色素細(xì)胞零星分散于其中；其鱗片下層除了有排列緊密的虹彩細(xì)胞，還分布有較為密集的紅色素細(xì)胞和少量的黃色素細(xì)胞。黃色草金魚兩層鱗片都沒有黑、紅色素細(xì)胞分布；上層鱗片中只存在黃色素細(xì)胞，排列較為密集、數(shù)量較大且形狀多種多樣，主要有樹突形、卵圓形、團(tuán)塊形等，顏色有深有淺；而下層鱗片中只分布有少量的黃色素細(xì)胞，還存在分布較為致密的虹彩細(xì)胞。黑色草金魚鱗片的上下層均有黑色素細(xì)胞和黃色素細(xì)胞分布，另外其鱗片下層分布有致密的短棒狀的虹彩細(xì)胞，鱗片中的黑色素細(xì)胞不僅分布密集，而且個(gè)體較其他色素細(xì)胞偏大，呈菊花狀或者由中心向四周呈均勻發(fā)射狀，分支清晰可見且分布密集。白色草金魚上下層鱗片中只含有虹彩細(xì)胞，但形狀大小及排列分布有所差異，鱗片上層的虹彩細(xì)胞主要呈卵圓形和條形短棒形分布，其中卵圓形虹彩細(xì)胞的分布遠(yuǎn)多于短棒形，在鱗片下層分布大量呈長(zhǎng)條型或者短棒狀且排列緊密的虹彩細(xì)胞。虹彩細(xì)胞沒有色素顆粒但其含有衍射光柵一樣的結(jié)構(gòu)，經(jīng)不同角度光折射可以呈現(xiàn)不同的色澤。

3 討論

魚類色素細(xì)胞起源于神經(jīng)嵴的色素母細(xì)胞，由色素母細(xì)胞再分化成6種色素細(xì)胞，然而并不是所有魚類都具有6種色素細(xì)胞。國內(nèi)學(xué)者已對(duì)大部分觀賞性魚類鱗片色素細(xì)胞的組成和不同體色發(fā)生過程等多個(gè)方面進(jìn)行了研究，其中包括金魚、曼龍魚、彩鯽與紅鯽、荷包紅鯉、錦鯉、暹羅斗魚等[9-11]。研究觀察發(fā)現(xiàn)，大部分硬骨魚類中只含有黑、紅、黃色素細(xì)胞和虹彩細(xì)胞這4種色素細(xì)胞，與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。魚類色素細(xì)胞的呈色方式有兩種，即細(xì)胞內(nèi)含有色素顆?；蛲ㄟ^反射特定波長(zhǎng)的光呈色[10]。在本實(shí)驗(yàn)觀察到的紅色素細(xì)胞、黃色素細(xì)胞、黑色素細(xì)胞和虹彩細(xì)胞中，因色素細(xì)胞含有不同顏色的嘧啶、喋啶、黑色素和類胡蘿卜素等色素顆粒而呈現(xiàn)出不同的色彩，其中虹彩細(xì)胞還含有折射光板通過反射特定波長(zhǎng)的光來呈色。紅色草金魚中紅色素細(xì)胞的密度和分布均多于黃色素細(xì)胞，并且紅色素細(xì)胞排列緊密，黃色草金魚鱗片上層只觀察到黃色素細(xì)胞，這說明黃色素細(xì)胞和紅色素細(xì)胞在草金魚鱗片中相互排列的比例和色素細(xì)胞的形態(tài)差異可能造成了紅、黃草金魚體色的不同，這一結(jié)果與易云海[12]在紅鯽鱗片中觀察的結(jié)果一致。黑色草金魚的鱗片中觀察到了黑色素細(xì)胞、少量黃色素細(xì)胞和虹彩細(xì)胞，黑色素細(xì)胞呈黑色網(wǎng)絡(luò)狀或者菊花狀，色素細(xì)胞顆粒較大。葉元土等認(rèn)為處于生長(zhǎng)期的黑色素細(xì)胞分支細(xì)小且體積小，而分支大的菊花狀的黑色素細(xì)胞則發(fā)育成熟，說明此時(shí)觀察的黑色草金魚黑色素細(xì)胞已經(jīng)發(fā)育成熟。白色草金魚鱗片下層分布有大量虹彩細(xì)胞，鱗片上層觀察到少量的虹彩細(xì)胞。通過觀察發(fā)現(xiàn)紅、黑、黃、白四種純色草金魚的鱗片，發(fā)現(xiàn)下層均分布有短棒狀的虹彩細(xì)胞，這一結(jié)果與在錦鯉中觀察的結(jié)果一致。虹彩細(xì)胞與其他三種細(xì)胞相比體積較小，是形成魚類不同體色的一個(gè)重要因子。顯微鏡下觀察到的虹彩細(xì)胞主要表現(xiàn)為乳白色、藍(lán)紫紅色和淡橙色等多種色彩的結(jié)晶體，這可能是由于這些結(jié)晶體反射一定波長(zhǎng)的光從而呈現(xiàn)不同的顏色。

目前市場(chǎng)上對(duì)于草金魚的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)未及錦鯉和其他種金魚，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)篩選優(yōu)秀的草金魚苗種重視程度逐漸增高。魚類的體色主要受到遺傳、溫度、光照強(qiáng)度、營養(yǎng)等幾方面的影響，其中對(duì)體色可逆性影響因素居多。本試驗(yàn)分析了可穩(wěn)定遺傳的草金魚鱗片的顏色及色素細(xì)胞的組成，解釋了草金魚體色多彩形成的原因。研究結(jié)果表明，草金魚的不同體色是由組成草金魚的色素細(xì)胞的密度、類型和分布決定的。