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      雙單倍體牙鲆的性腺發(fā)生、性別分化及早期發(fā)育的研究

      2014-01-02 08:10:48王桂興朱以美侯吉倫張曉彥王玉芬孫朝徽姜秀鳳劉海金
      中國(guó)工程科學(xué) 2014年9期
      關(guān)鍵詞:精母細(xì)胞牙鲆精原細(xì)胞

      王桂興,朱以美,侯吉倫,張曉彥,王玉芬,孫朝徽,姜秀鳳,劉海金

      (1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院北戴河中心實(shí)驗(yàn)站,河北秦皇島066100;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,哈爾濱150030;3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院,北京100141)

      1 前言

      牙鲆(Paralichthys olivaceus)肉質(zhì)細(xì)嫩、味道鮮美,同時(shí)它還具有生長(zhǎng)快、繁殖能力強(qiáng)、洄游性小和回歸性強(qiáng)的特點(diǎn),是中國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家重要的海水增養(yǎng)殖魚類[1]。牙鲆雌雄個(gè)體差異較大,雌魚的生長(zhǎng)速度明顯快于雄魚。人工養(yǎng)殖條件下這種差異更加顯著。在生產(chǎn)中,養(yǎng)殖全雌牙鲆比養(yǎng)殖普通牙鲆能大幅度提高養(yǎng)殖產(chǎn)量,從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。因此,人工誘導(dǎo)雌核發(fā)育,實(shí)現(xiàn)牙鲆養(yǎng)殖全雌化,對(duì)提高養(yǎng)殖產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義[2]。根據(jù)不同的處理原理,雌核發(fā)育可分為減數(shù)分裂雌核發(fā)育和有絲分裂雌核發(fā)育。有絲分裂雌核發(fā)育能夠產(chǎn)生雙單倍體,再次誘導(dǎo)雌核發(fā)育,即可獲得克隆牙鲆。

      從20世紀(jì)60年代以來,我國(guó)學(xué)者對(duì)魚類性腺發(fā)育的研究有許多報(bào)道,多數(shù)集中在性腺發(fā)育的分期和季節(jié)變化規(guī)律方面,直到現(xiàn)在許多學(xué)者還在致力于此方面的研究。但是,對(duì)魚類性別分化的研究較少,且大多集中在淡水魚類,而對(duì)海水魚類的研究則更少[3,4]。關(guān)于雙單倍體牙鲆的性腺發(fā)生、分化及發(fā)育的研究,至今未見報(bào)道。

      本文對(duì)雙單倍體牙鲆的性腺發(fā)生、性別分化及早期發(fā)育過程進(jìn)行組織切片觀察,對(duì)其性比及性腺組織學(xué)特征進(jìn)行了描述和分析,旨在為研究雙單倍體牙鲆的繁殖生物學(xué)提供組織學(xué)上的依據(jù)。

      2 材料與方法

      2.1 實(shí)驗(yàn)材料

      本實(shí)驗(yàn)的親魚取自中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院北戴河中心實(shí)驗(yàn)站,是2007年生產(chǎn)的普通牙鲆,5齡,體質(zhì)量為4.17 kg,全長(zhǎng)70 cm。利用親魚的同一批卵子,誘導(dǎo)有絲分裂雌核發(fā)育、減數(shù)分裂雌核發(fā)育和對(duì)照組。有絲分裂雌核發(fā)育,用紫外線滅活的真鯛精液激活卵子,靜置3 m in后加入17℃海水培育60min,然后轉(zhuǎn)移至靜水壓機(jī)(5406R,大岳公司,日本)中,施壓650MPa,持續(xù)6m in,完成雌核發(fā)育誘導(dǎo)后,移至常溫海水中孵化。減數(shù)分裂雌核發(fā)育,用紫外線滅活的真鯛精液激活卵子,靜置3m in后轉(zhuǎn)入0℃海水中培育30m in,然后移至常溫海水中孵化。對(duì)照組為精卵通過干法受精方式獲得。受精卵分別培育在0.5m3的孵化缸中,開始培育水溫16℃。30天后轉(zhuǎn)入3m3的大孵化缸中培育,采用常規(guī)方法進(jìn)行培育,投喂餌料依次是輪蟲、鹵蟲和配合餌料。

      2.2 性別分化樣品的采集

      初孵仔魚自孵出后第10天開始取樣,10~80天,每5天隨機(jī)取樣5尾;80~110天,每10天隨機(jī)取樣5尾。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別取樣,每組分別取樣90尾。對(duì)所取樣品進(jìn)行稱重和照相。分別取頭尾放于波恩試液中固定12 h,之后存放在濃度為70%的酒精中。

      2.3 性腺發(fā)育樣品的采集

      性別分化110天后,每月隨機(jī)取樣5~10尾,至18月齡結(jié)束。由于有絲分裂雌核發(fā)育牙鲆特別珍貴,所以筆者在保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行并能充分說明所要研究問題的同時(shí)取樣較少。對(duì)所取樣品進(jìn)行稱重和照相。取性腺的前、中、后部放于波恩試液中固定24 h,之后存放在濃度為70%的酒精中。

      2.4 組織切片

      將固定好的樣品用70%的酒精沖洗,然后梯度酒精脫水,二甲苯透明,石蠟(熔點(diǎn)為56~58℃)包埋,連續(xù)切片,厚度為5μm。采用蘇木素-伊紅(H.E)染色,中性樹膠封片。組織切片用Leica光學(xué)顯微鏡觀察并顯微攝影。

      2.5 組織切片觀察方法

      本文將牙鲆性腺分化的組織學(xué)特征卵巢腔的形成作為雌性性別分化開始的依據(jù),沒有觀察到其他研究者看到的輸精管原基,把沒有卵巢腔形成的認(rèn)為是精巢。以Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞的出現(xiàn)作為卵巢分化完成的標(biāo)志;而以精巢中初級(jí)精母細(xì)胞的出現(xiàn)作為精巢分化完成的標(biāo)志。觀察有絲分裂雌核發(fā)育牙鲆的性腺分化與普通牙鲆的性腺分化的不同,包括性別分化開始時(shí)間、性別分化完成時(shí)間、卵原細(xì)胞的數(shù)目和精原細(xì)胞的數(shù)目等。

      本文以施瑔芳等[5]提出的劃分標(biāo)準(zhǔn)和劉筠[6]提出的劃分標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),結(jié)合張耀光等[7]的觀點(diǎn),并依據(jù)牙鲆卵母細(xì)胞及精母細(xì)胞自身發(fā)育的特點(diǎn),劃分牙鲆卵母細(xì)胞時(shí)相及精巢的分期。卵巢發(fā)育分期依卵巢切面中所占面積超過50%或比例最高的卵母細(xì)胞的時(shí)相進(jìn)行劃分。比較有絲分裂雌核發(fā)育與普通牙鲆性腺發(fā)育的不同,包括各個(gè)時(shí)期卵母細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)、細(xì)胞質(zhì)的不同、細(xì)胞核的不同及數(shù)目,以及精巢中各個(gè)時(shí)期精小葉、精小囊的形態(tài)特點(diǎn)、精原細(xì)胞的數(shù)目以及初級(jí)和次級(jí)精母細(xì)胞的數(shù)目等。

      3 結(jié)果與分析

      3.1 雙單倍體牙鲆原始性腺的發(fā)生

      普通牙鲆15~35日齡的仔魚,全長(zhǎng)8.3~17.9mm,腹腔后端向腹腔內(nèi)形成突起并逐漸延伸,形成生殖嵴;隨著日齡增大,全長(zhǎng)增加,生殖嵴內(nèi)原始生殖細(xì)胞(PGCs)數(shù)目增加,35日齡時(shí)增加到5~6個(gè),位于中腎管附近,與生殖嵴共同構(gòu)成性腺原基;原始生殖細(xì)胞體積大,要比正常的體細(xì)胞大很多,細(xì)胞核被染成紫色,核染色較深,胞質(zhì)著色較淺,細(xì)胞界限明顯。35~45日齡,仔魚全長(zhǎng)17.9~27.4mm,性腺長(zhǎng)度前期增加,后期變化不大,但是明顯變寬,原始生殖細(xì)胞數(shù)量增加,排列變得稍微緊密,細(xì)胞直徑變大;45日齡時(shí),性腺內(nèi)出現(xiàn)微血管。此時(shí)仍不能分清精巢或卵巢,隨后,性腺進(jìn)入分化階段。減數(shù)分裂雌核發(fā)育牙鲆原始性腺的發(fā)生和普通牙鲆基本相同。

      雙單倍體牙鲆30~40日齡的仔魚,全長(zhǎng)10~21mm,原始生殖細(xì)胞由1個(gè)增加到4個(gè)。分布在生殖嵴內(nèi),兩者共同構(gòu)成性腺原基,性腺呈長(zhǎng)條狀,向腹腔內(nèi)延伸。40~55日齡,仔魚完成變態(tài),全長(zhǎng)21~38mm,性腺繼續(xù)延伸變寬,原始生殖細(xì)胞數(shù)量增加,在性腺內(nèi)部排列逐漸緊密,原始生殖細(xì)胞逐漸增大;55日齡時(shí),性腺內(nèi)出現(xiàn)微血管,但仍不能辨別雌雄(見圖1)。

      圖1 30~55日齡雙單倍體牙鲆的原始性腺Fig.1 Primordial gonad of 30~55 day sold doubled haploid Paralichthy solivaceus

      3.2 雙單倍體牙鲆的性別分化

      3.2.1 卵巢的分化

      普通牙鲆50日齡,全長(zhǎng)41.2mm,性腺有像卵巢發(fā)育的跡象,中間出現(xiàn)卵巢腔,一端向另一端延伸,最后兩端逐漸靠近,閉合后中間形成腔隙;背側(cè)基部有微血管。60日齡,全長(zhǎng)50mm,卵原細(xì)胞增多,排列在性腺的邊緣,血管增多。70日齡,全長(zhǎng)86.8 mm,性腺一端逐漸卷曲延伸,形成產(chǎn)卵板,卵原細(xì)胞沿著產(chǎn)卵板緊密排列。80日齡,全長(zhǎng)92.5 mm,卵原細(xì)胞繼續(xù)增多,細(xì)胞體積逐漸變大,形成向卵母細(xì)胞過渡的細(xì)胞,繼續(xù)卷曲延伸形成產(chǎn)卵板,卵巢腔未閉合。90日齡,全長(zhǎng)114mm,個(gè)別開始出現(xiàn)Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞,細(xì)胞體積變大,含有2~3個(gè)核仁,分布于核周邊,細(xì)胞質(zhì)嗜堿性增強(qiáng),沿卵母細(xì)胞邊緣均勻分布。100日齡,全長(zhǎng)135.7 mm,大部分卵巢都出現(xiàn)Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞,同時(shí)細(xì)胞數(shù)目增多,至此,卵巢分化完成,屬于Ⅰ卵巢。卵巢腔形成是卵巢分化的標(biāo)志,Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞的出現(xiàn)是卵巢分化完成的標(biāo)志。減數(shù)分裂雌核發(fā)育牙鲆卵巢的分化和普通牙鲆基本相同。

      雙單倍體牙鲆60日齡,全長(zhǎng)47mm,性腺開始向卵巢發(fā)育,一端向另一端卷曲延伸,中間形成腔隙,慢慢閉合形成卵巢腔;有微血管出現(xiàn)(見圖2a)。70日齡,全長(zhǎng)64.2mm,性腺一端繼續(xù)延伸,形成產(chǎn)卵板,卵原細(xì)胞沿著邊緣分布,血管增多(見圖2b)。80日齡,全長(zhǎng)87.3mm,產(chǎn)卵板數(shù)目逐漸增多,卵原細(xì)胞數(shù)量也增加,同時(shí)細(xì)胞的體積增大,逐漸向過渡細(xì)胞轉(zhuǎn)變,細(xì)胞沿著產(chǎn)卵板分布。90日齡,全長(zhǎng)104mm,產(chǎn)卵板和卵原細(xì)胞數(shù)目都繼續(xù)增多,在產(chǎn)卵板上緊密排列。細(xì)胞體積也進(jìn)一步增大(見圖2c)。100日齡,全長(zhǎng)122mm,產(chǎn)卵板數(shù)目繼續(xù)增加,但卵巢腔仍未閉合,未見Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞出現(xiàn)(見圖2d)。110日齡,全長(zhǎng)132mm,產(chǎn)卵板上存在大量的卵原細(xì)胞向卵母細(xì)胞過渡的細(xì)胞,但仍未見有Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞出現(xiàn)(見圖2e)。

      圖2 60~110日齡雙單倍體牙鲆的卵巢Fig.2 Ovary of 60~110 day sold doubled haploid Paralichthys olivaceus

      3.2.2 精巢的分化

      雙單倍體牙鲆和普通牙鲆在精巢分化時(shí)間上基本相同。全長(zhǎng)42.6~51.5mm、55日齡的幼魚中,沒有出現(xiàn)卵巢腔裂隙的那一類型的性腺則沒有明顯變化,整個(gè)性腺呈長(zhǎng)條狀(見圖3a)。筆者認(rèn)為像這樣沒有變化的性腺將發(fā)育成精巢。60~80日齡,全長(zhǎng)55~87mm,精巢繼續(xù)延伸、變寬,精原細(xì)胞有所增加(見圖3b)。90日齡,全長(zhǎng)100mm,精原細(xì)胞聚集成簇,形成囊狀結(jié)構(gòu),將會(huì)發(fā)展成為精小葉,精小葉間基質(zhì)內(nèi)有微血管分布,精原細(xì)胞數(shù)目大量增加(見圖3c)。100日齡,全長(zhǎng)122mm,精巢內(nèi)精小葉結(jié)構(gòu)清晰可見,出現(xiàn)初級(jí)精母細(xì)胞,還有少量次級(jí)精母細(xì)胞,標(biāo)志著性腺分化完成(見圖3d)。

      3.3 雙單倍體牙鲆的性腺發(fā)育

      3.3.1 卵巢的發(fā)育

      牙鲆具有一對(duì)卵巢,呈圓錐狀,一般情況下呈左右對(duì)稱狀分布。但是在雙單倍體牙鲆中,卵巢經(jīng)常出現(xiàn)不對(duì)稱分布的情況,形態(tài)包括:缺少一邊,只剩左支;性腺一端彎曲折疊;性腺左右兩端一大一小等。牙鲆左右卵巢各延伸出一條輸卵管,在臨近生殖孔處匯合,并開口于生殖孔。根據(jù)卵巢發(fā)育過程中生殖細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)的變化及特點(diǎn)將其分為以下幾個(gè)時(shí)期。

      1)Ⅰ期,3~5月齡,卵巢內(nèi)的細(xì)胞主要由卵原細(xì)胞、Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞以及由卵原細(xì)胞向Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞過渡的細(xì)胞組成。卵原細(xì)胞小且圓,細(xì)胞質(zhì)區(qū)域顯著,核仁明顯,細(xì)胞聚集成團(tuán)。卵原細(xì)胞不斷增值。Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞原生質(zhì)和細(xì)胞核開始增大,細(xì)胞質(zhì)被蘇木素染成淡紫色,核膜界線清晰,核膜邊緣有1~3個(gè)染色很深的核仁,觀察到核質(zhì)內(nèi)有絲狀的物質(zhì),似染色體殘跡。過渡的細(xì)胞其細(xì)胞直徑介于卵原細(xì)胞和卵母細(xì)胞之間,由卵原細(xì)胞緩慢過渡到卵母細(xì)胞。

      圖3 55~110日齡雙單倍體牙鲆的精巢Fig.3 Testisof 55~110 daysold doubled haploid Paralichthys olivaceus

      2)Ⅱ期,6~18月齡,根據(jù)卵巢內(nèi)卵母細(xì)胞直徑、油球、生長(zhǎng)環(huán)和卵黃核的出現(xiàn),以及核仁數(shù)目的變化,將Ⅱ時(shí)相卵母細(xì)胞劃分為早、中、晚3個(gè)時(shí)期。6~10月齡的卵巢為早期卵巢,與Ⅰ期相比,卵母細(xì)胞體積增大,呈圓形或橢圓形,細(xì)胞質(zhì)區(qū)域增大,被蘇木素染成深紫色,靠近核膜處出現(xiàn)油球,在細(xì)胞核邊緣分布3~6個(gè)大核仁不等。11月齡的卵巢為早期向中期過渡的卵巢,可見卵母細(xì)胞體積進(jìn)一步增大,核質(zhì)比變小,核仁數(shù)目增加,油球數(shù)目增加,并聚集成塊,個(gè)別卵母細(xì)胞出現(xiàn)卵黃核,正向Ⅱ期中期過渡。12~16月齡的卵巢為中期卵巢,卵母細(xì)胞體積進(jìn)一步增大,在性腺中排列緊密,成不規(guī)則形狀,油球數(shù)目增多,沿著細(xì)胞核周圍分層排列,部分卵母細(xì)胞、油球在靠近細(xì)胞質(zhì)外緣圍成一圈,把細(xì)胞質(zhì)分成內(nèi)外兩層;核仁數(shù)目增加,核仁與前期相比變小,數(shù)目增加至7~20個(gè)不等,細(xì)胞核中間出現(xiàn)似染色質(zhì)的物質(zhì),呈團(tuán)狀,個(gè)別有卵黃核出現(xiàn)。18月齡為中期向晚期過渡階段,細(xì)胞體積進(jìn)一步增大,呈橢圓形或不規(guī)則形狀,油球繼續(xù)增多,分層聚集成塊,細(xì)胞質(zhì)染色出現(xiàn)分層現(xiàn)象,靠近卵核處染成淺紫色,而靠近卵膜處染成深紫色;核仁排列在細(xì)胞核的邊緣,數(shù)目增加,出現(xiàn)卵黃核。

      與普通牙鲆相比,雙單倍體牙鲆的Ⅰ期卵巢發(fā)育過程沒有差異,3~5月齡卵巢內(nèi)的細(xì)胞主要由卵原細(xì)胞、Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞以及由卵原細(xì)胞向Ⅰ時(shí)相卵母細(xì)胞過渡的細(xì)胞組成(見圖4a)。

      普通牙鲆的Ⅱ期卵巢,6~17月齡,同樣根據(jù)卵巢內(nèi)卵母細(xì)胞直徑、油球、生長(zhǎng)環(huán)和卵黃核的出現(xiàn),以及核仁數(shù)目的變化,將Ⅱ時(shí)相卵母細(xì)胞劃分為早、中、晚3個(gè)時(shí)期。6~9月齡為早期,卵母細(xì)胞體積增大,細(xì)胞多呈圓形或橢圓形,在近核膜處出現(xiàn)油球,在核膜邊緣分布3~6個(gè)不等的大核仁。10~12月齡為中期,卵母細(xì)胞的體積進(jìn)一步增大,在性腺中排列緊密,呈不規(guī)則形狀,油球數(shù)目增多,沿著細(xì)胞核周圍分層排列,部分卵母細(xì)胞、油球在靠近細(xì)胞質(zhì)外緣圍成一圈,把細(xì)胞質(zhì)分成內(nèi)外兩層。核仁數(shù)目增加至7~17個(gè)。細(xì)胞質(zhì)染色出現(xiàn)分層現(xiàn)象,靠近細(xì)胞核部分染色較淺,而靠近核膜處染色較深。13~18月齡為晚期,細(xì)胞體積繼續(xù)增大,呈不規(guī)則多角形,出現(xiàn)卵黃核,卵黃核周圍細(xì)胞質(zhì)被溶解,核仁數(shù)量增加,核膜模糊。

      圖4 雙單倍體牙鲆卵巢的發(fā)育Fig.4 Ovary development of doubled haploid Paralichthy solivaceus

      雙單倍體牙鲆卵巢中發(fā)育異常的卵母細(xì)胞主要是形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變:a.通過各個(gè)時(shí)期雙單倍體牙鲆性腺與普通牙鲆性腺的對(duì)比,性腺中的嗜堿性細(xì)胞增多,不見細(xì)胞核,只見一個(gè)個(gè)被染成深紫色的細(xì)胞;b.細(xì)胞核中出現(xiàn)不規(guī)則的嗜堿性結(jié)構(gòu),中空的U形結(jié)構(gòu);c.細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象,表現(xiàn)為內(nèi)外兩層,且相互分離,內(nèi)層染色深,外層染色淺,內(nèi)層聚集成團(tuán),看不清內(nèi)部結(jié)構(gòu);d.退化的卵巢,能看到卵巢腔和產(chǎn)卵板的結(jié)構(gòu),分布著極少量血管和細(xì)胞,沒有卵母細(xì)胞,因此不能分清發(fā)育到哪期,筆者把這類卵巢叫做退化卵巢;e.敗育的卵巢,能看到卵巢腔和產(chǎn)卵板的結(jié)構(gòu),性腺組織被染成紅色,有非常少的血管分布,不見任何細(xì)胞,故稱此類卵巢為敗育卵巢(見圖4f~圖4h)。

      3.3.2 精巢的發(fā)育

      牙鲆精巢位于體腔后緣、中腎后方,與中腎相連,根據(jù)精巢發(fā)育過程中生殖細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)的變化及特點(diǎn)將其分為以下幾個(gè)時(shí)期。

      1)Ⅰ期,與普通牙鲆發(fā)育時(shí)期及特點(diǎn)相同,2~3月齡,精巢形成許多精小葉,每個(gè)精小葉內(nèi)鑲嵌2~4個(gè)精原細(xì)胞,小葉基質(zhì)中有微血管。精原細(xì)胞呈圓形或橢圓形,核大,位于中央或邊緣,細(xì)胞質(zhì)染色淺,在其一生中Ⅰ期精巢僅出現(xiàn)一次。

      2)Ⅱ期,與普通牙鲆發(fā)育時(shí)期及特征也沒明顯差異,4~5月齡,精小葉略顯增大,小葉間結(jié)締組織增多,精原細(xì)胞數(shù)目迅速增加,緊密排列于精小葉中,處于增值期;并出現(xiàn)少量初級(jí)精母細(xì)胞,初級(jí)卵母細(xì)胞與精原細(xì)胞相比,體積變小,細(xì)胞核染色深。

      3)Ⅲ期,6~11月齡,精小葉體積增大,精小葉間結(jié)締組織變薄。早期,6月齡,精小葉內(nèi)充滿了精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞,以及少量次級(jí)精母細(xì)胞;中期,7~8月齡,可見含有大量初級(jí)精母細(xì)胞和次級(jí)精母細(xì)胞的精小囊,還有少量精子細(xì)胞;末期,9~11月齡,可見精子細(xì)胞增多,同時(shí)含有大量的初級(jí)和次級(jí)精母細(xì)胞,精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞沿著精小葉邊緣分布,此期為向Ⅳ期精巢過渡階段。初級(jí)精母細(xì)胞的體積小于精原細(xì)胞,次級(jí)精母細(xì)胞的體積小于初級(jí)精母細(xì)胞,由初級(jí)精母細(xì)胞分裂而來;精子細(xì)胞的體積小于次級(jí)精母細(xì)胞,由次級(jí)精母細(xì)胞分裂而來??梢钥吹?,精原細(xì)胞分布在精小葉的邊緣,精小葉內(nèi)的細(xì)胞發(fā)育是不同步的,而精小囊內(nèi)的細(xì)胞發(fā)育是同步的。與普通牙鲆相比,雙單倍體牙鲆Ⅲ期精巢發(fā)育較慢,普通牙鲆性腺在同期進(jìn)入了Ⅳ期,主要特征就是精小葉間結(jié)締組織變薄,精小葉內(nèi)充滿大量正在變態(tài)的精子細(xì)胞和精子,以及大量的初級(jí)和次級(jí)精母細(xì)胞,精小葉之間相互連通或貫穿(見圖5a和圖5b)。

      圖5 雙單倍體牙鲆精巢的發(fā)育Fig.5 Testis development of doubled haploid Paralichthy solivaceus

      11月齡,觀察到其中1尾雙單倍體牙鲆精巢有退化的趨勢(shì),精子細(xì)胞與前期相比減少,精小葉內(nèi)含有大量的精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞(見圖5c)。

      13~15月齡,雙單倍體牙鲆與普通牙鲆差別很大,精巢發(fā)生退化(見圖5d)。13月齡的主要特征是次級(jí)精母細(xì)胞和精子細(xì)胞消失,精小葉內(nèi)被大量的精原細(xì)胞及少量的初級(jí)精母細(xì)胞填充。其中有1尾發(fā)育正常的雙單倍體牙鲆,特征是精小葉內(nèi)出現(xiàn)空腔,此空腔應(yīng)該是精子排出以后殘留的,還含有大量的精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞以及少量的次級(jí)精母細(xì)胞。14~15月齡的主要特征是精小葉內(nèi)只含有精原細(xì)胞,初級(jí)精母細(xì)胞消失不見,似Ⅱ期精巢(見圖5e和圖5f)。

      16~18月齡,部分雙單倍體牙鲆精巢發(fā)育正常,精小葉中出現(xiàn)空腔,似是精子排出后留下的,同時(shí)還含有大量精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞,以及少量的次級(jí)精母細(xì)胞和精子細(xì)胞(見圖5g)。但此期并不完全像排出精子后的精巢,普通牙鲆精子排出后,精小葉萎縮,只含有殘存的精子、精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞,特征與所觀察到雙單倍體牙鲆性腺有差距。此外,還有部分精巢仍處于退化階段。

      18月齡,觀察到1尾雙單倍體牙鲆精巢敗育,從切片可以看出精小葉結(jié)構(gòu)以及精小葉內(nèi)出現(xiàn)很多空腔,但是觀察不到任何細(xì)胞結(jié)構(gòu),也就是說沒有精原細(xì)胞,故稱此類精巢為敗育精巢(見圖5h)。

      4 討論

      4.1 雙單倍體牙鲆的性比

      牙鲆的性別決定機(jī)制是XX-XY型,在XX-XY性別決定的魚類中,雌核發(fā)育后代預(yù)期是全雌的。本研究中,在79尾實(shí)驗(yàn)魚中,雌魚44尾,占群體總數(shù)的55.7%;雄魚30尾,占群體總數(shù)的37.9%;雌雄魚比例為1∶0.68,與預(yù)測(cè)結(jié)果存在很大的偏差。導(dǎo)致該結(jié)果的原因一部分可能歸結(jié)于環(huán)境因素壓制了性別決定體系,還有一些實(shí)驗(yàn)表明隱性突變影響性別決定。雙單倍體出現(xiàn)雄性的例子有很多,雙單倍體斑馬魚主要是雄魚,甚至是雙單倍體雌魚誘導(dǎo)雌核發(fā)育都能生產(chǎn)全雄的克隆系[8,9]。斑馬魚中這種異常的性比似乎是一個(gè)重要的事實(shí),所有的動(dòng)物開始都發(fā)育成雌魚,而后會(huì)有一部分波動(dòng)比例改變性別變成雄魚[10]。尼羅羅非魚的性別決定是XXXY型[11],但是可能受溫度的影響[9,12],雙單倍體中出現(xiàn)較高的雄魚比例,比例高達(dá)35.3%。Müller-Belecke和H?rstgen-Schwark[9]認(rèn)為存在1~2個(gè)較小的性別決定因素,當(dāng)這幾個(gè)性別決定因素發(fā)生在純合子狀態(tài)時(shí)可能推翻XX-XY機(jī)制。Sarder等[13]認(rèn)為在雙單倍體出現(xiàn)雄魚的這些群體中存在不止一個(gè)較小的性別決定位點(diǎn)的分離。Karayücel等[14]發(fā)現(xiàn)在尼羅羅非魚中存在著一個(gè)能引起雌魚變?yōu)樾埕~的性逆轉(zhuǎn)基因,且此基因和控制紅色體色的基因相關(guān)聯(lián)。魚類的性別決定是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程,不僅受遺傳影響,還與其所在環(huán)境、行為和生理因素等有關(guān)[12]。本實(shí)驗(yàn)未能對(duì)雙單倍體牙鲆中出現(xiàn)雄性的原因進(jìn)行說明,因此還需設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究。

      4.2 雙單倍體牙鲆的性腺分化

      多數(shù)魚類的性腺分化不僅與日齡相關(guān),還與全長(zhǎng)密切相關(guān)。日齡越大,全長(zhǎng)越長(zhǎng),性腺發(fā)育越明顯。不同魚種性腺分化時(shí)間差別很大,同一種魚的性腺分化時(shí)間也可能不同,Yamamoto[15]報(bào)道牙鲆性腺分化的全長(zhǎng)是27~37mm;而Tabata[16]報(bào)道的全長(zhǎng)為30~100mm;孫鵬等[17]報(bào)道的全長(zhǎng)為38mm;孫朝徽[18]報(bào)道的全長(zhǎng)為33.8mm。本研究普通牙鲆全長(zhǎng)41mm時(shí)才開始向卵巢分化,而雙單倍體牙鲆全長(zhǎng)47mm時(shí)才開始分化。這可能是誘導(dǎo)處理和培育水溫不同導(dǎo)致的。本研究觀察到雙單倍體牙鲆與普通牙鲆的性腺分化時(shí)間有差異,但是并未找到出現(xiàn)這種現(xiàn)象的具體原因,還需設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體的觀察研究。

      4.3 雙單倍體牙鲆性腺的退化及敗育

      本研究中,觀察到精巢退化的現(xiàn)象。該現(xiàn)象可能是隱性有害基因純合并表達(dá)引起的,可能是單基因控制,可能由多基因共同決定,也可能與Y染色體的缺失有關(guān)。本研究的結(jié)果與周丹[2]研究的結(jié)果相似。筆者并未對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究,還需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。同時(shí),觀察到1尾雙單倍體牙鲆精巢敗育。造成精巢敗育的原因可能與隱性有害基因的純合或Y染色體的缺失有關(guān),也可能是兩者共同決定的。由于此類精巢數(shù)目很少,還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證及研究。

      本研究中,觀察到一尾雙單倍體牙鲆卵巢退化和一尾雙單倍體牙鲆卵巢敗育。由于所觀察的此兩類卵巢數(shù)目很少,而且在其他魚類中也沒有此種現(xiàn)象的報(bào)道,所以筆者分析造成這種現(xiàn)象的原因可能與基因純合并表達(dá)有關(guān),也可能是由于突變基因的影響,還需進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。

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