野生和人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部結(jié)構(gòu)與功能的初步研究

蘇 健，溫安祥

(四川農(nóng)業(yè)大學生命科學與理學院，雅安625014)

鯉魚(Cyprinus carpio)屬雜食性魚類。在天然環(huán)境中，除攝取大量動物性食物外，也取食部分植物性食物。人工養(yǎng)殖的雜交鯉魚，通常投喂顆粒狀飼料。與野生鯉魚相比，人工養(yǎng)殖的鯉魚口咽腔腭部的形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了適應性變化。本試驗擬比較野生鯉魚與人工養(yǎng)殖的鯉魚口咽腔腭部的形態(tài)學差異，觀察在機械刺激下人工養(yǎng)殖的鯉魚咽腔腭部的變化。并采用KYKY-1000B掃描電鏡和OLYMPUS DP70生物顯微鏡觀察人工養(yǎng)殖的鯉魚咽腔腭部的結(jié)構(gòu)。

1 材料和方法

1.1 試驗動物

人工養(yǎng)殖鯉魚3尾，從四川省雅安市農(nóng)貿(mào)市場購回;四川農(nóng)業(yè)大學魚類標本室保存完好的1979年采自四川省雅安市青衣江的野生鯉魚浸制標本3尾，雌雄兼有，最大個體335 g，最小個體307 g。

1.2 主要儀器設(shè)備

SONY DSC-F717數(shù)碼相機，KYKY-1000B掃描電鏡，Leica RM 2135自動切片機，OLYMPUS DP70生物顯微鏡。

1.3 試驗方法

1.3.1 解剖鯉魚，暴露口咽腔，用數(shù)碼照相機拍攝其口咽腔腭部。然后用解剖針刺激口咽腔的腭部，觀察其變化并用數(shù)碼照相機記錄結(jié)果。

1.3.2 解剖活體鯉魚和鯉魚標本，暴露口咽腔，用數(shù)碼照相機拍攝其口咽腔腭部。比較鯉魚標本與人工飼養(yǎng)的活體鯉魚口咽腔腭部的形態(tài)學差異。

1.3.3 取活體鯉魚的口咽腔腭部組織，4℃下固定于2.5%戊二醛磷酸緩沖液(pH值7.2)中2 h，然后在1%鋨酸中固定1 h。乙醇梯度脫水，醋酸異戊酯置換，臨界點干燥，離子鍍膜，置KYKY-1000B掃描電鏡下觀察并照相。

1.3.4 取活體鯉魚標本和活體鯉魚的口咽腔腭部組織，制作石蠟切片，在OLYMPUS DP70生物顯微鏡下觀察并照相，比較野生和人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部的組織學差異。

2 結(jié)果

2.1 人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部對刺激的反應

用解剖針刺激鯉魚口咽腔的腭部時，會迅速發(fā)生如(圖版Ⅰ-1，2)所示的現(xiàn)象。鯉魚口咽腔的腭部肌肉收縮，產(chǎn)生一個個圓錐狀突起。當停止刺激后，這些圓錐狀突起會逐步消失。再刺激又會出現(xiàn)相同的生理現(xiàn)象。

2.2 野生和人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部的形態(tài)和組織學差異

野生鯉魚的口咽腔腭部密布櫛狀突起，排列規(guī)則整齊(圖版Ⅰ-3);人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部光滑平坦，無櫛狀突起，肌肉發(fā)達(圖版Ⅰ-4)。

人工養(yǎng)殖鯉魚的黏膜層覆蓋著復層鱗狀上皮，上皮中分布著大量III型味蕾(圖版Ⅰ-5、6)，味蕾在上皮表面緊密排列，密度達1500余個/mm2。野生鯉魚口咽腔腭部的味蕾密度比人工養(yǎng)殖的鯉魚更大(圖版Ⅰ-7、8)。野生鯉魚口咽腔腭部的粘液細胞數(shù)量明顯比人工養(yǎng)殖的鯉魚多，且粘液細胞更集中，形成功能更加強大的粘液腔(圖版Ⅰ-7、8)。人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部雖然也偶見粘液腔，但其中粘液細胞的密度顯著小于野生鯉魚(圖版Ⅰ-9、10)，有些部位幾乎沒有粘液細胞的分布(圖版Ⅰ-5、6)。

圖版Ⅰ:1—人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部;2—解剖針刺激后人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部(示圓錐狀突起);3—野生鯉魚的口咽腔腭部(示櫛狀突起);4—人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部;5—掃描電鏡下人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部的結(jié)構(gòu)(750×，“a”示味蕾，“b”示粘液孔);6—掃描電鏡下人工養(yǎng)殖鯉魚口咽腔腭部的結(jié)構(gòu)(3000×，“b”示粘液孔);7—野生鯉魚的口咽腔腭部組織切片(200×，“a”示味蕾，“c”示粘液細胞，“d”示粘液腔;8.—人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部組織切片(200×，“a”示味蕾，“c”示粘液細胞);9—野生鯉魚的口咽腔腭部組織切片(1000×，“c”示粘液細胞);10—人工養(yǎng)殖鯉魚的口咽腔腭部組織切片(1000×，“c”示粘液細胞)。1—Farmed carp oropharyngeal cavity palate;2—The oropharyngeal cavity of farmed carp palate by stimulation of dissecting needle(show cone-shaped processes);3—Wild carp oropharyngeal cavity of the palate(show comb-like processes);4—Oropharyngeal cavity of farmed carp palate;5—By scanning electron microscope，the surface of artificial breeding carp palate oropharyngeal cavity structure(750，“a”show taste buds，“b”show mucus hole);6—By scanning electron microscope，the surface of farmed carp palate oropharyngeal cavity structure(3000，“b”show mucus hole);7—Wild carp oropharyngeal cavity palate tissue section(200，“a”show taste buds，“c”show mucous cells，“d”show mucus cavity);8—Tissue section of farmed carp palate oropharyngeal cavity structure(200，“a”show taste buds，“c”show mucous cells);9—Oropharyngeal cavity of wild carp palate tissue section(1000，“c”show mucous cells);10—Tissue slice of farmed carp palate oropharyngeal cavity structure(1000，“c”show mucous cells).

3 討論

魚類的口腔和咽腔無明顯的分界，故合稱為口咽腔，口咽腔是食物運輸?shù)闹饕ǖ?。魚類覓食時通常都不同程度地利用嗅覺和聽覺對食物進行遠距離定向，而當它們攝取食物后，一般均利用口咽腔的味覺、觸覺對食物進行最后識別。味蕾是魚類重要的化學感受器，在其攝食活動中起很大作用。一般認為，魚類味蕾可根據(jù)其味孔與周圍上皮高度的差異分為3種類型:Ⅰ型，味蕾頂部顯著高于表皮;Ⅱ型，味蕾頂部僅略高于表皮;Ⅲ型，味蕾頂部與表皮處于同一水平面上。Ⅰ型、Ⅱ型味蕾具有一定的機械感覺作用，但對化學感覺較機械感覺更為敏感且先于機械感覺識別，能夠?qū)Ψ沁m口性味道迅速識別，當餌料無味道時再利用機械感覺進行識別。III型味蕾僅具化學感覺功能。魚類口咽腔的粘液細胞所分泌的粘液具有潤滑食物助于吞咽及緩解或免于粘膜層受到機械損傷［1，3］。

已經(jīng)有研究表明，鯉魚的取食方式主要依靠味覺。鯉魚的味蕾主要分布在觸須、唇、腭、舌、鰭等處，而在腭部最多，味蕾所形成的觸發(fā)級吞咽反射對確定餌料的取舍有十分重要的作用［4-5］。味蕾在頭部體內(nèi)外表皮中的分布特征可以揭示鯉魚攝食及吞咽食物的基本過程。須、唇、舌及口腔腭部表皮的味蕾起初級辨別作用以尋找食物，而鰓耙和鰓弓前緣的味蕾起二級辨別作用，因食物借口咽腔呼吸水流而進入咽部。咽部的味蕾起三級辨別作用，決定是否吞咽食物。所以咽部味蕾的高密度是與其功能相聯(lián)系的［6］。

在天然環(huán)境中，鯉魚(野生)一般生活于水體中下層，屬于底棲雜食性魚類;除攝取大量動物性食物外，也可取食部分植物性食物。野生鯉魚的口咽腔腭部密布櫛狀突起［7］(圖版Ⅰ-3)，咽部的植物性食物可能通過與這些突起上的味蕾接觸而被感知。動物性食物可由III型味蕾通過化學感受功能而感知。人工養(yǎng)殖的鯉魚，無論是幼體還是成體，其口咽腔腭部平坦(圖版Ⅰ-1、2)，肌肉非常發(fā)達，其黏膜層覆蓋著復層鱗狀上皮，上皮中分布著大量III型味蕾，味蕾在上皮表面緊密排列，密度達1500余個/mm2(圖版Ⅰ-5、6)。野生鯉魚口咽腔腭部的味蕾密度比人工養(yǎng)殖的鯉魚更大(圖版Ⅰ-7、8)，與野生鯉魚的食物多樣化而人工養(yǎng)殖的鯉魚只投喂單一顆粒飼料有關(guān)。

鯉魚上下頜沒有牙齒，不能咀嚼食物，植物性草料可以由口咽腔腭部櫛狀突起上的味蕾感知，進而被咽部的咽喉齒與胼胝墊磨細而被吞咽。多年來，在人工養(yǎng)殖條件下，均以不同粒徑的顆粒狀配合飼料來喂養(yǎng)鯉魚幼魚或成魚。每次喂食時，投喂顆粒飼料的時間很短，鯉魚群往往以“搶食”的方式短時間獲取大量食物。顆粒狀配合飼料有一定的硬度，鯉魚不太可能以咽部的咽喉齒與胼胝墊短時間內(nèi)磨細大量顆粒飼料。因此，鯉魚對顆粒飼料是經(jīng)吞食方式獲取的?？谘是浑癫康臋睜顦?gòu)造對吞食顆粒飼料可能有阻礙作用。所以，人工養(yǎng)殖的鯉魚，無論是幼體還是成體，其口咽腔腭部均是平坦的，口咽腔的“通道”功能會更加強大。如何來感知食物是否適宜吞咽?適合的“味”可直接由密布于鯉魚口咽腔腭部的III型味蕾感知，但食物(顆粒飼料)的硬度和大小，以及一些混雜于食物中的不能吞咽的物質(zhì)，鯉魚又怎么感知呢?野生鯉魚口咽腔腭部的櫛狀構(gòu)造(或協(xié)同其上的III型味蕾)可能具有機械感知功能，但目前廣泛養(yǎng)殖的人工口咽腔腭部的櫛狀構(gòu)造已經(jīng)退化，在硬顆粒飼料或不宜吞咽的塊狀物質(zhì)等的機械刺激下，口咽腔腭部的肌肉強烈收縮，迅速產(chǎn)生圓錐狀突起(圖版Ⅰ-1、2)，替代野生鯉魚櫛狀構(gòu)造(或協(xié)同其上的III型味蕾)行使感知機械刺激的功能。

魚類口咽腔的組織結(jié)構(gòu)主要由粘膜層、粘膜下層和肌層組成。粘膜層缺乏黏膜肌，黏膜上皮由復層扁平上皮或鱗狀上皮構(gòu)成，核呈橢圓形、圓形，富含有單細胞粘液腺，其中大多是粘液細胞，可分為表層、中間層和基底層?；讓蛹毎拾鶢?中間層位于基底層上方，由數(shù)層多邊形細胞組成;表皮細胞覆蓋上皮表面，呈扁平狀。粘膜下層由結(jié)締組織組成，含有膠原纖維和一些彈性纖維。肌層由橫紋肌纖維構(gòu)成。口咽腔黏膜上皮分為上皮細胞、粘液細胞和味蕾等幾種，上皮細胞及粘液細胞分布在口咽腔各部分。粘液細胞能引起大量粘液的分泌，起到潤滑食物和保護黏膜上皮免受機械損傷［8，12］。趙惠玲等［13］研究發(fā)現(xiàn)，鯉魚(野生)的口咽部分布了大量的粘液細胞，并且其粘液細胞的數(shù)量在口腔中從前向后逐漸增多。本次實驗也觀察到野生鯉魚的口咽腔腭部分布了大量的粘液細胞，且有部分粘液細胞還非常集中，形成功能更加強大的粘液腔(圖版Ⅰ-7)，而人工養(yǎng)殖的鯉魚口咽腔腭部上皮也分布了一些粘液細胞(圖版Ⅰ-8)，但其密度顯著小于野生鯉魚(圖版1-9、10)。

粘膜是魚類消化道內(nèi)表面的一層有重要生理意義的保護層，在攝取食物和消化吸收過程中具有參與食物的鑒別、抗機械損傷、細菌的侵入、并直接參與食物的消化吸收的功能［14］。粘液細胞是普遍存在于魚類上皮中的一種腺體細胞，它的分泌物含有多種有機物質(zhì)，如粘多糖、水解酶和免疫球蛋白等，在抵御病原體的侵害和食物消化中有著重要作用［15］。Sibbing［16］則根據(jù)粘液細胞的形態(tài)將鯉咽部的粘液細胞分為梨形、囊狀和杯狀三種類型。魚類消化道粘液細胞的分布密度與魚類的食物顆粒大小和攝食方式、食性、生活環(huán)境和生理功能都有密切關(guān)系［17］。粘液細胞分泌的粘液具有潤滑功能，使管腔保持潤滑有利于吞咽并向食道轉(zhuǎn)運食物。野生鯉魚屬雜食性魚類，可取食部分植物性食物。其口咽腔腭部粘液細胞豐富，與其攝取草料，需要潤滑食物、保護口咽腔壁粘膜層免受機械損傷是相適應的，也可能與鯉魚在天然水體中能攝取部分小型餌料相關(guān)。鯉魚沒有濾食性魚類那樣致密細長的鰓耙，不能直接從水中濾取小型餌料，但野生鯉魚口咽腔腭部大量的粘液細胞分泌的粘液，可以將小型餌料粘合成“大型”餌料被吞食。這種作用與濾食性魚類鰓耙和口咽腔上粘液細胞的“沉食”功能相當。人工飼養(yǎng)的鯉魚，長期投喂顆粒飼料，能與水流一道被快速吞食，口咽腔已經(jīng)逐步喪失了上述野生鯉魚口咽腔粘液細胞的功能。因此，人工飼養(yǎng)的鯉魚口咽腔腭部粘液細胞的分布密度已經(jīng)遠遠低于野生鯉魚。

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