泰国斗鱼的胚胎发育及温度对胚胎发育的影响

(大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室,辽宁大连116023)

摘要：观察了泰国斗鱼Betta splendens受精卵的形态和胚胎发育的过程,研究了温度对胚胎发育的影响。试验设置5个温度组(20、23、26、29、32℃),记录各温度下胚胎发育历时、孵化率和畸形率,共重复5次。结果表明:水温为20～32℃时,泰国斗鱼受精卵均能孵化,最适孵化温度为26～29℃。孵化温度T与孵化时间t呈负相关,相关方程为t=18878T-1.8528(R2=0.9811);泰国斗鱼胚胎发育的生物学零度为11.08℃,有效积温为659.39℃·h。

泰国斗鱼Betta splendens又名暹罗斗鱼、五彩搏鱼,属于鲈形目、攀鲈亚目、斗鱼科,原产于泰国、马来西亚等地,通常分为战斗型与观赏型两大类[1]。泰国斗鱼拥有绚丽多彩的尾鳍,姿态美丽,雄鱼相遇时相互打斗,且繁殖时有筑巢的习性,这些特点吸引了大批水族爱好者。目前,国外对于泰国斗鱼的研究多偏向于行为学和生理学。有学者研究了泰国斗鱼雄性好斗的行为及其影响因素[2-3],也有关于性激素对泰国斗鱼的性别及性反转影响的报道[4-6]。国内则少有关于泰国斗鱼的研究,有关其胚胎发育过程及温度对胚胎发育的影响迄今未见报道。为此,本试验中,作者研究了泰国斗鱼胚胎发育过程,以及不同温度对胚胎发育速度、孵化率和畸形率的影响,以期为泰国斗鱼的引种、驯化、人工选育提供参考资料。

1 材料与方法

1.2.1 亲鱼暂养与培育将泰国斗鱼暂养于实验室水族箱内,水温为26～28℃,pH为6.5～7.5,硬度为4.5～5.5德国度。将雄鱼单尾分隔饲养,雌鱼饲养于同一个水族箱内。每日投喂摇蚊幼虫。

1.2.2 胚胎发育观察与测量亲鱼自然产卵、受精,产卵温度为28℃。产卵10 min后收集鱼卵,放入孵化用塑料盒(25 cm×15 cm×6 cm)中,加入经曝气的自来水,保持水温为(28±0.5)℃。每12 h换水1次。按一定的时间间隔随机取样,每次取受精卵10枚,于显微镜(Olympus CH型)下观察,并用数码相机拍摄记录胚胎发育过程。

1.2.3 温度对胚胎发育的影响试验在5个带有控温加热器的水族箱中进行。箱中加入曝气的自来水,水温分别控制在20、23、26、29、32℃。每个箱内设置孵化用塑料盒(16 cm×14 cm×4 cm)。亲鱼产卵后,立即收集受精卵,逐级缓慢升温或降温后,放入相应的塑料盒中。每个塑料盒中放入100粒受精卵,12 h换水1次,定时观察受精卵的发育情况。选择不同组亲鱼,重复试验5次。

记录受精卵半数孵化出膜所需的时间,全部孵化出膜后计算孵化率和畸形率,并用SPSS 17.0和Excel软件对数据进行统计分析。畸形个体表现为体干或尾部弯曲,鳍发育不完整,口裂异常等。

其中:K为泰国斗鱼胚胎发育所需要的有效积温(h·℃);t为泰国斗鱼完成胚胎发育所需要的时间(h);T为发育期间的平均水温(℃);C为泰国斗鱼胚胎发育的生物学零度(℃);v为胚胎发育所需时间的倒数,即胚胎发育速率(t-1)。

2 结果

泰国斗鱼产卵时先由雄鱼吐泡筑巢,雄鱼完成泡巢后追逐雌鱼,将雌鱼赶入泡巢下方,雌鱼会观察泡巢,满意后与雄鱼交配产卵。交配时雌鱼身体伸直,雄鱼身体弯曲呈U型抱住雌鱼,雄鱼泄殖孔与雌鱼泄殖孔相对。而后雌鱼排出2～12枚卵,雄鱼排精,鱼卵下沉,数秒后雄鱼将受精卵衔起,吐到泡巢中孵化。该过程重复数十次,整个产卵过程持续约2 h。受精卵呈白色,卵粒近球形,内含丰富的卵黄(图1-A)。卵膜外径为(1.13±0.07) mm,卵膜透明、粗糙、有黏性。受精数分钟后原生质开始向动物极移动,约15 min后形成胚盘, 20 min后胚盘隆起(图1-B)。孵化过程中,雄鱼有捡出死卵和坏卵的行为,一直看护受精卵直至仔鱼孵出。

泰国斗鱼的胚胎发育历经受精卵、卵裂期、囊胚期、原肠胚期、神经胚期、器官发生期、出膜期等主要时期。水温为(28±0.5)℃时,受精34 h 30 min后,开始有个别仔鱼孵化出膜。此时,卵膜变薄、变软,胚体剧烈扭动,大部分胚胎头部先从卵膜中伸出,通过胚体的不停摆动而挣脱卵膜。受精36 h后,有一半仔鱼孵化出膜。胚胎发育各时期的形态特征见表1与图1。

从图2可见:泰国斗鱼受精卵孵化所需时间受水温的影响较大,孵化期随着温度的升高而缩短。水温为20℃时,受精卵完成孵化需要76 h;而在32℃下,受精卵孵化仅需30.7 h。回归分析受精卵孵化历时t和水温T的关系,发现符合幂函数关系式:t=18878T-1.8528(R2=0.9811)。可以看出,水温为20～32°C时,泰国斗鱼的受精卵孵化时间与水温呈负相关。

从图3可见:水温为20～32℃时,泰国斗鱼受精卵均能够孵化,但20℃时孵化率最低,仅为2%,大部分卵在孵化过程中死亡,且初孵仔鱼畸形率最高(50%);水温为23～32℃时,各组孵化率差异不显著(P＞0.05),其中29℃时平均孵化率最高,为54.8%,23℃时平均孵化率最低,为43%。但在该水温范围内,各处理组间的畸形率差异极显著(P＜0.01),29℃时平均畸形率最低,为6.8%;23℃时平均畸形率最高,为26.8%。综合孵化率与畸形率的结果,认为泰国斗鱼胚胎发育的适温为26～29℃。

由式(3)和式(4)计算得到泰国斗鱼胚胎发育的平均有效积温和生物学零度分别为659.39℃·h和11.08℃。各温度下胚胎发育历时和有效积温如表2所示。

3 讨论

不同物种的受精卵均有适应生态环境、保证物种繁衍的特性。泰国斗鱼受精卵无油球,卵为沉性,略有黏性,可以黏附在泡巢中。受精卵有较大的卵间隙,使其富有弹性,一方面可以减少雄鱼衔卵时发生损伤,另一方面能够使堆积在泡巢中的卵有较大的空间,保证溶氧充足。另外,这种结构可能更利于阻止水中真菌、原生动物等的直接侵蚀。

泰国斗鱼受精卵的形态以及胚胎发育过程与同是斗鱼科的圆尾斗鱼Macropodus chinensis和叉尾斗鱼Macropodus opercularis有较多相似之处。如卵皆为近圆形,外径大小相似,约为1 mm,皆有较大间隙,胚胎发育过程的形态变化较相似,出膜前心律接近[9-10]。泰国斗鱼胚胎发育也具有自身的特点,如泰国斗鱼受精卵无油球,卵为沉性,平均水温为23℃时孵化需52.4 h;而圆尾斗鱼和叉尾斗鱼受精卵有油球,卵为浮性,圆尾斗鱼在水温为21～23℃下孵化需42.5 h,叉尾斗鱼在水温为24.5～25.5℃下孵化需38 h。三者胚胎发育的差异应该与其自然分布有关,就孵化历时与温度而言,泰国斗鱼更适应热带地区。另外,作为人工选育的观赏鱼,泰国斗鱼对环境的适应性可能与圆尾斗鱼和叉尾斗鱼有差异。泰国斗鱼从出膜前期到开

始出膜持续时间较长,约为10 h,可能是其卵膜韧性较强,这也是适应环境及特殊繁殖习性的表现。

表1 泰国斗鱼胚胎发育的特征
Tab.1 Characterization of embryonic development of fighting fish B.splendens

序号No.图序号1-A 2胚盘隆起Blastodisc formation原生质集中于动物极形成胚盘15 min图1-B 32细胞期2-cell胚盘经裂形成两个大小相等的细胞35 min图1-C 44细胞期4-cell第二次分裂与第一次分裂面垂直45 min图1-D 58细胞期8-cell分裂方向与第一次分裂方向平行,8个细胞分两排排列1 h 10 min图1-E 616细胞期16-cell分裂方向与第二次卵裂方向平行,分4排排列,每排4个1 h 40 min图1-F 732细胞期32-cell细胞层叠排列,大小类似2 h图1-G 864细胞期64-cell细胞形状、大小已有差别2 h 20 min图1-H 9分裂末期Multicell stage细胞越来越小,细胞团隆起,形似桑葚2 h 45 min图1-I 10囊胚早期Early blastula细胞的数目增多,囊胚隆起3 h图1-J 11囊胚中期Middle blastula囊胚逐渐变矮,胚层细胞向四周扩散,紧贴卵黄体开始下包3 h 25 min图1-K 12囊胚晚期Late blastula胚层细胞下包至卵黄的1/3处5 h 25 min图1-L 13原肠早期Early gastrula胚层下包1/2,胚环出现6 h 30 min图1-M 14原肠中期Mid gastrula胚体下包2/3,并在背唇处形成胚盾7 h 30 min图1-N 15原肠晚期Late gastrula胚层下包至4/59 h 30 min图1-O 16神经胚期Neurula胚体下包,仅留卵黄栓外露,神经板形成10 h 35 min图1-P 17胚孔闭合期Blastopore closed胚层完全包围卵黄,胚孔关闭,胚体形成11 h 50 min图1-Q 18眼原基和体节出现Formation of optic rudiment and appearance of somites眼原基呈肾形,胚体中部出现4～5对体节12 h 45 min图1-R 19眼囊期Optic vesicle眼囊呈长椭圆形,体节为7～8对13 h 30 min图1-S 20尾芽期Tail bud stage尾芽出现在胚体后端14 h 30 min图1-T 21晶体出现Lense emergence眼囊中出现圆形的晶体,耳囊下方出现鳃板16 h图1-U 22心脏原基出现Heart rudiment formation Fig.No. 1受精卵Fertilized egg受精卵呈白色,卵粒近球形,内含丰富的卵黄0图发育期Embryonic development stage发育期主要特征Morphological characterization起始时间Time after spawning出现口裂,心脏原基出现,受精后21 h心脏开始跳动,到出膜前期达到170～180次/min19 h 30 min图1-V 23孵出前期Prehatching胚胎在卵膜内转动,胚体上出现色素,体节为38～39对23 h图1-W 24出膜期Hatching卵膜变薄,变软,胚体剧烈扭动,胚胎头部先从卵膜中伸出,通过胚体的不停摆动而挣脱卵膜34 h 30 min

鱼类胚胎发育的临界温度和孵化温度与其繁殖习性及地理分布有关[11]。花尾胡椒鲷Plectorhinchus cinctus属亚热带、温带浅海鱼类,适温为18～30℃,最适温度为21～27℃,27℃下需要19.67 h完成孵化[12]。河鲈Perca fluviatilis分布于欧洲和亚洲北部冷温带,河鲈繁殖要求水温较低,受精卵在8～13℃下需要265 h完成孵化[13]。鳜Siniperca chuatsi在中国东部平原的河流湖泊较为常见,其孵化适宜温度为25～27℃,27℃下需要48.37 h完成孵化[14]。原产于澳大利亚的神仙鱼Pterophyllum scalare在26℃下需要50.57 h完成孵化[15]。花尾胡椒鲷、河鲈、鳜、神仙鱼和泰国斗鱼皆属鲈形目,可见其受精卵的孵化适温与地理分布有着紧密联系。

图1 泰国斗鱼的胚胎发育
Fig.1 Embryonic development of fighting fish B.splendens

注:A受精卵Fertilized egg;B胚盘隆起Blastodisc formation;C 2细胞2-cell;D 4细胞4-cell;E 8细胞8-cell;F 16细胞16-cell;G 32细胞32-cell;H 64细胞64-cell;I多细胞Multicell stage;J囊胚早期Early blastula;K囊胚中期Middle blastula;L囊胚晚期Late blastula; M原肠早期Early gastrula;N原肠中期Mid gastrula;O原肠晚期Late gastrula;P神经胚期Neurula;Q胚孔闭合期Blastopore closed;R眼原基和体节出现Formation of optic rudiment and appearance of somite;S眼囊期Optic vesicle;T尾芽期Tail bud stage;U晶体出现Lense emergence;V心脏原基形成Heart rudiment formation;W出膜前期Prehatching。

图3 水温对孵化率和初孵仔鱼畸形率的影响
Fig.3 Effects of water temperature on hatching rate and deformity rate of newly hatched larvae

注:20℃组孵化率仅为2%,故不对其数据进行统计分析;同类型数据中标有不同小写字母者表示组间差异极显著(P＜0.01)。Note:No statistical analysis for the 20℃group due to very low hatching rate(2%);The data followed by different letters show very significant difference(P＜0.01).

有效积温与生物学零度是研究鱼类胚胎发育时需要考虑的指标,对进行人工育苗生产有重要的参考价值。有效积温理论上为一常数,但本试验结果表明,泰国斗鱼在不同温度下的有效积温有差异,最高值为702.73℃·h(26℃试验组),最低值为624.61℃·h(23℃试验组)。夏连军等[16]研究了温度对黄鲷Dentex tumifrons胚胎发育的影响,结

果显示,不同温度组有效积温间也存在差异,经计算获得的最低值(16℃试验组,422.2℃·h)与最高值(24℃试验组,483.6℃·h)之间相差61.4℃·h。笔者认为,温度对鱼类胚胎发育的作用机制并不完全基于量的积累,可能存在受温度调控的分子途径控制着胚胎的代谢与发育进程,而这一途径又同时受到各种环境因子及遗传因素的影响,因而表现出个体差异。另外,亲鱼质量与产卵批次等试验系统误差可能也是导致有效积温出现差异的原因。

泰国斗鱼生物学零度为11.08℃,与真鲷Pagrosomus major的生物学零度(9.05℃)[17]及匙吻鲟Polyodon spathula的生物学零度(12.30℃)[18]较为接近,而与黑鲷Acanthopagrus schlegel的生物学零度(0.36℃)[19]有较大差异。泰国斗鱼与真鲷、黑鲷同属于鲈形目,但三者的生物学零度存在差异;而匙吻鲟属于鲟形目,其生物学零度与泰国斗鱼接近。这说明鱼类的生物学零度与其生活环境和对环境的适应性有关,而与其亲缘关系无关。

[1] 陈思行,李励年.暹罗斗鱼的饲养与繁殖[J].水产科技情报, 2006,33(2):87-89.

[2] Bronstein P M.The priming and retention of agonistic motivation in male Siamese fighting fish,Betta splendens[J].Animal Behaviour, 1989,37:165-166.

[3] Murashige R,Bass P,Wallace L,et al.The effect of salinity on the survival and growth of striped mullet(Mugil cephalus)larvae in the hatchery[J].Aquac,1991,96:249-254.

[4] Kavumpurath S,Pandian T J.Determination of labile period and critical dose for sex reversal by oral administration of estrogens in Betta splendens[J].Indian J Exp Biol,1993,31:16-22.

[5] Kavumpurath S,Pandian T J.Masculinization of fighting fish,Betta splendens Regan using synthetic or natural androgens[J].Aquacult Fish Mgmt,1994,25:373-381.

[6] Badura L L,Friedman H.Sex reversal in female Betta splendens as a function of testosterone manipulation and social influence[J].J Comp Psychol,1988,102:262-268.

[9] 周洁,周玉.圆尾斗鱼的胚胎和仔鱼发育的研究[J].海洋湖沼通报,1995(2):30-36.

[10] 郑文彪.叉尾斗鱼的胚胎和幼鱼发育的研究[J].动物学研究,1984,6(3):261-268.

[11] 麦贤杰,黄伟健,叶富良,等.海水鱼类繁殖生物学和人工繁育[M].北京:海洋出版社,2005:53-54.

[12] 谢仰杰,翁朝红,管延华,等.温度对花尾胡椒鲷胚胎发育的影响[J].集美大学学报,2001,6(2):138-143.

[13] 乔德亮,凌去非,殷建国,等.河鲈胚胎及卵黄囊期仔鱼发育[J].生物学杂志,2006,23(1):34-38.

[14] 何利君.温度对鳜鱼胚胎发育的影响[J].四川畜牧兽医学院学报,1999,13(4):19-22.

[15] 周玉,张俊辉,杨振国,等.温度和光照对神仙鱼胚胎发育的影响[J].水产科学,2001,20(3):9-10.

[16] 夏连军,施兆鸿,王建刚,等.温度对黄鲷胚胎发育的影响[J].上海水产大学学报,2006,15(2):163-168.

[17] 陈政强,林锦宗,张雅芝.温度对秋冬季生殖真鲷胚胎发育及仔、稚鱼存活的影响[J].厦门水产学院学报,1996,18(1):63-70.

[18] 黄洪贵,胡振禧,黄种持,等.温度对匙吻鲟胚胎与仔鱼发育的影响[J].广东海洋大学学报,2010,30(1):39-43.

[19] 李加儿,区又君,许波涛,等.黑鲷生物学及其种苗生产技术研究[J].南海水产研究,1990(2):36-44.

LI Cen,JIANG Zhi-qiang,LIU Qing-kun,YU Yi,YUE Qing-ping, LI Shao-fei,WANG Ji-qiao,JIANG Yu-sheng
(Key Laboratory of North Mariculture,Ministry of Agriculture,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

Abstract：Embryonic development of fighting fish Betta splenden and effects of water temperature on embryonic development were studied by observation of incubation period,hatching rate and malformation rate at water temperature of 20,23,26,29 and 32℃.Results showed that the fertilized eggs were found to develop at a water temperature of 20-32℃,with the optimum of 26-29℃.There was a negative relationship between the incubation temperature and hatching time,and expressed as an equation t=18878T-1.8528(R2=0.9811).The biological zero was calculated to be 11.08℃and effective accumulative temperature degree was found 659.39℃·h for embryonic development of the fighting fish.

基金项目：辽宁省教育厅实验室专项(2008S062);大连市青年科技人才基金资助项目(2007J23JH023)