黄鳍金枪鱼仔鱼脊柱及附肢骨骼的发育

摘要

为了探明黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）脊柱及附肢骨骼的发育特征，基于2022年8月15日—9月9日在菲律宾海用大型仔稚鱼网（口径1.3 m、网目0.5 mm）进行表层水平拖网所采集的黄鳍金枪鱼仔鱼样本，采用软骨-硬骨双染色透明技术，观察了黄鳍金枪鱼仔鱼（前弯曲期9尾，弯曲期12尾，后弯曲期12尾，体长3.1~8.0 mm）脊柱及附肢骨骼的早期发育。结果显示，各鳍形成顺序是胸鳍、尾鳍、第一背鳍和腹鳍、第二背鳍和臀鳍，最后为小鳍；椎体由体前部向尾部逐渐形成；髓弓由体前部向尾部和由体中部向两端生长，脉弓由体中部向两端生长；尾下骨1和2先愈合为一个整体，随后侧尾下骨和尾下骨1+2的基部软骨联合，尾下骨3和4两端愈合，尾下骨5独立；体长8.0 mm个体形成躯椎18枚，尾椎21枚，侧尾下骨1枚，尾下骨5枚，尾上骨2枚。研究表明，侧尾下骨和尾下骨愈合为黄鳍金枪鱼提供了强劲的游泳动力。本研究可作为黄鳍金枪鱼早期阶段的鉴定依据，并为其仔鱼阶段的漂流机制形成提供参考。

关键词

黄鳍金枪鱼; 骨骼发育; 脊柱; 附肢骨骼; 软骨-硬骨双染色透明技术

黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）隶属于鲭形目（Scombriformes）鲭科（Scombridae）金枪鱼属（Thunnus）。金枪鱼属鱼类为快速游泳的温带大洋性中上层鱼类，具有长距离洄游的习性，喜集群，广泛分布于印度洋、太平洋和大西洋的热带和亚热带海域^［1］。其肉质鲜嫩、营养丰富，备受广大消费者喜爱。2022年太平洋中西部海域黄鳍金枪鱼捕捞量达69.53万t^［2］。国内外对黄鳍金枪鱼已有大量研究，但主要集中在渔获量分析^［3-4］、资源评估^［5-6］、性腺发育^［7-8］、基因转录组^［9］、网箱养殖^［10］等方面。仔稚鱼是鱼类个体发育过程中一个重要阶段，在此期间，鱼的个体形态、行为和生理等各方面都会有明显变化^［11］。在自然条件下，很多鱼类在仔鱼期通常只有不到1%的存活率^［12］。仔稚鱼时期鱼类的生长、死亡情况对种群的变化至关重要，仔稚鱼的存活量将直接影响到成鱼的补充量^［13］。因此，对鱼类早期资源的研究是渔业资源可持续利用研究中必不可少的工作。有关黄鳍金枪鱼仔稚鱼的研究主要包括仔稚鱼鉴定^［14］、早期发育和生长^［15］、时空分布^［16］、环境对其影响^［17-18］等，而有关金枪鱼骨骼系统早期发育的研究较少。仅POTTHOFF^［19］研究了黑鳍金枪鱼（Thunnus atlanticus）仔稚鱼脊柱及奇鳍骨骼的发育情况。有关黄鳍金枪鱼骨骼系统早期发育的研究尚未见报道。

本研究利用软骨-硬骨双染色透明技术，对黄鳍金枪鱼仔鱼脊柱与附肢骨骼的发育及其变化进行了观察和描述，旨在为黄鳍金枪鱼骨骼系统发育提供基础的科学依据，并为其早期发育阶段的移动趋向提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料来源

2022年8月15日至9月9日，在中西太平洋菲律宾海（11°N~19°N、129°E~138°E）的50个站位（水温29.66~30.60 ℃，盐度33.40~34.65），采用大型仔稚鱼网（口径1.3 m，网目0.5 mm）以平均2 kn的船速进行表层水平拖网20 min。采集的样本用5%的甲醛溶液固定。依据《日本产稚鱼图鉴》^［20］筛选出黄鳍金枪鱼，参照KENDALL等^［21］的研究结果划分鱼类早期发育阶段并计数。在Olympus SZX7解剖镜下利用目镜测微尺测量体长（Body length），前弯曲期和弯曲期仔鱼（尾下骨后缘尚未发育至与体轴垂直的个体）测量脊索长（Notochord length， NL），后弯曲期仔鱼（尾下骨后缘已发育至与体轴垂直的个体）测量标准体长（Standard length， SL）。选取形态大体完整的不同发育阶段（前弯曲期9尾、弯曲期12尾、后弯曲期12尾，体长3.1 ~ 8.0 mm，图1）的黄鳍金枪鱼仔鱼样本共33尾作为骨骼研究材料。

图1  黄鳍金枪鱼透明染色的样本体长分布

Fig.1  Body length frequency of stained and cleared Thunnus albacares

1.2 材料处理

参考DINGERKUS等^［22］的软骨-硬骨双染色透明技术，对黄鳍金枪鱼仔鱼骨骼进行染色。具体步骤如下：（1）清洗，利用蒸馏水清洗甲醛保存的样品，浸泡2~3 d，中间更换1次蒸馏水；（2）软骨染色，将样品浸泡于软骨染色液（10 mg阿利新蓝 Alcian Blue 8GX + 80 mL纯乙醇 + 20 mL冰醋酸）中24~36 h，直至样品鳍条基部有明显蓝色；（3）梯度漂洗，将样品移入95%乙醇溶液中浸泡2~3 h，随后依次移入呈递减浓度（75%、40%、15%）的乙醇中直至沉底；（4）组织的消化与透明，将样品浸于胰蛋白酶消化液（1 g胰蛋白酶Tryspin + 30 mL饱和硼砂水溶液 + 70 mL蒸馏水）中，直至样品透明；（5）硬骨染色，将样品移入硬骨染色液（茜素红Alizarin Red数粒 + 0.5% KOH溶液）中24~48 h，直至硬骨染上红色；（6）保存，将样品依次移入体积比为3∶1、1∶1、1∶3的0.5% KOH-甘油混合试剂中直至沉底，最终将样品移入纯甘油中，并加数粒麝香草酚（Thymol）密封保存。

在Olympus SZX7 解剖镜及描图装置（SZX-DA）下，对黄鳍金枪鱼仔鱼的脊柱和附肢骨骼形态进行连续观察（图2）并绘制发育图。各图中阴影区域为软骨，白色部分为硬骨。

图2  黄鳍金枪鱼透明染色样本（后弯曲期仔鱼，体长6.4 mm）

Fig.2  Stained and cleared speciemen Thunnus albacares （Postflexion larva， 6.4 mm SL）

2 结果

2.1 脊柱的发育

3.1 mm NL个体脊索透明，呈直管状，尚未分节（图3a）；4.3 mm NL个体脊索末端上翘（图3b）；4.9 mm NL个体髓弓在体前部和体中部出现，脉弓在体中部出现（图3c）；5.3 mm NL个体髓弓和脉弓数量增多，第1、2枚躯椎椎体开始硬骨化，髓弓也开始硬骨化，末端愈合开始形成髓棘（图3d）；6.0 mm SL个体硬骨环从体前部向尾部逐渐形成，髓弓和髓棘硬骨化数量增多（图3e）；6.4 mm SL个体尾杆骨开始硬骨化，脉弓末端愈合形成脉棘（图3f）；7.2 mm SL个体硬骨环数量增多，脉弓、脉棘开始硬骨化（图3g）；8.0 mm SL个体所有椎体和尾杆骨进一步硬骨化，尾椎的部分髓弓髓棘、脉弓脉棘仍未硬骨化。椎骨总数为39枚，其中躯椎18枚，尾椎21枚（包含尾杆骨1枚，图3h）。

图3  黄鳍金枪鱼脊柱、背臀鳍支鳍骨的发育

Fig.3  Development of vertebral column， dorsal and anal pterygiophores in Thunnus albacares

（a）体长3.1 mm；（b）体长4.3 mm；（c）体长4.9 mm；（d）体长5.3 mm；（e）体长6.0 mm；（f）体长6.4 mm；（g）体长7.2 mm；（h）体长8.0 mm；App.臀鳍近端支鳍骨；Dfpp.第一背鳍近端支鳍骨；Dp.远端支鳍骨；Dspp.第二背鳍近端支鳍骨；Flpp.小鳍近端支鳍骨；Ha.脉弓；Hs.脉棘；Na.髓弓；Nc.脊索；Ns.髓棘；Us.尾杆骨。

（a） 3.1 mm NL； （b） 4.3 mm NL； （c） 4.9 mm NL； （d） 5.3 mm NL； （e） 6.0 mm SL； （f） 6.4 mm SL； （g） 7.2 mm SL； （h） 8.0 mm SL； App. Anal fin proximal pterygiophores； Dfpp. The first dorsal fin proximal pterygiophores； Dp. Distal pterygiophores； Dspp. The second dorsal fin proximal pterygiophores； Flpp. Finlet proximal pterygiophores； Ha.Haemal arches； Hs. Haemal spines； Na. Neural arches； Nc. Notochord； Ns. Neural spines； Us. Urostyle.

2.2 背鳍和臀鳍支鳍骨的发育

4.9 mm NL个体第一背鳍近端支鳍骨最先出现，仍为软骨质（图3c）；5.3 mm NL个体第一背鳍近端支鳍骨数量增多，从体前部向尾部依次形成（图3d）；6.0 mm SL个体第二背鳍和臀鳍近端支鳍骨出现（图3e）；6.4 mm SL第一背鳍的第1、2枚近端支鳍骨开始硬骨化（图3f）；7.2 mm SL个体第二背鳍和臀鳍近端支鳍骨数量增多，第一背鳍近端支鳍骨从底端向顶端，由体前部向尾部依次硬骨化（图3g）；8.0 mm SL个体第一背鳍和臀鳍出现远端支鳍骨，第一背鳍的第1~7枚近端支鳍骨基部硬骨化，其余近端支鳍骨均为软骨，此时可区分出小鳍支鳍骨。第一背鳍近端和远端支鳍骨各14枚，第二背鳍近端和远端支鳍骨各14枚，背鳍小鳍近端支鳍骨8枚，远端支鳍骨1枚，臀鳍近端和远端支鳍骨14枚，臀鳍小鳍近端支鳍骨8枚（图3h）。

2.3 尾鳍支鳍骨的发育

4.4 mm NL个体脊索末端下方出现1枚侧尾下骨（Ph）和2枚尾下骨（Hy1、2，图4a）；4.5 mm NL个体第1和第2枚尾下骨愈合（Hy1+2，图4b）；4.9 mm NL个体第3和第4枚尾下骨（Hy3、4）出现（图4c）；5.3 mm NL个体脊索末端上方出现2枚尾上骨（Ep1、2，图4d）；5.7 mm NL个体侧尾下骨与尾下骨1+2基部软骨联合（图4e）；6.0 mm SL个体尾下骨末端与体轴垂直，第3和第4枚尾下骨末端愈合（Hy3+4），第5枚尾下骨（Hy5）出现，尾下骨1+2、3中间出现骨化点，向四周硬骨化（图4f）；6.4 mm SL个体尾下骨1+2、3+4进一步硬骨化，尾杆骨由底部向顶端硬骨化（图4g）；7.2 mm SL个体侧尾下骨和最后一枚脉弓从中间向两端开始硬骨化，尾下骨3+4基部开始愈合，除第5枚尾下骨外，其余尾下骨进一步硬骨化（图4h）；8.0 mm SL个体尾杆骨、侧尾下骨和尾下骨1+2、3+4进一步硬骨化，尾上骨1、2和尾下骨5仍为软骨。最后3枚髓弓脉弓扁平，倒数第二枚髓弓和脉弓基部有孔。尾鳍共有尾上骨2枚、尾杆骨1枚、侧尾下骨1枚、尾下骨5枚（图4i）。

图4  黄鳍金枪鱼尾鳍支鳍骨的发育

Fig.4  Development of caudal pterygiophores in Thunnus albacares

（a）体长4.4 mm；（b）体长4.5 mm；（c）体长4.9 mm；（d）体长5.3 mm；（e）体长5.7 mm；（f）体长6.0 mm；（g）体长6.4 mm；（h）体长7.2 mm；（i）体长8.0 mm；Ep.尾上骨；Fo.孔；Hy.尾下骨；Nc.脊索；Ph.侧尾下骨；Us.尾杆骨。

（a） 4.4 mm NL； （b） 4.5 mm NL； （c） 4.9 mm NL； （d） 5.3 mm NL； （e） 5.7 mm NL； （f） 6.0 mm SL； （g） 6.4 mm SL； （h） 7.2 mm SL； （i） 8.0 mm SL； Ep. Epurals； Fo. Foramen； Hy. Hypurals； Nc. Notochord； Ph. Parhypural； Us. Urostyle.

2.4 胸鳍支鳍骨的发育

3.1 mm NL个体软骨质的匙骨、乌喙骨-肩胛骨软骨出现（图5a）；3.9 mm NL个体软骨质的上匙骨出现，匙骨从中间向两端硬骨化（图5b）；4.3 mm NL个体软骨质的后颞骨出现，上匙骨完全硬骨化，匙骨底端仍为软骨（图5c）；4.5 mm NL个体后颞骨完全硬骨化（图5d）；5.3 mm NL个体出现已基本硬骨化的后匙骨，后颞骨顶端形成尖棘，底端逐渐增宽（图5e）；5.7 mm NL个体支鳍骨原基中间出现2条明显的裂缝（图3f）；8.0 mm SL个体支鳍条原基出现3条裂缝，匙骨变宽并向后弯曲，肩胛骨孔出现，肩胛骨和乌喙骨部分硬骨化（图5g）。

图5  黄鳍金枪鱼肩带的发育

Fig.5  Development of pectoral girdle in Thunnus albacares

（a）体长3.1 mm；（b）体长3.9 mm；（c）体长4.3 mm；（d）体长4.5 mm；（e）体长5.3 mm；（f）体长5.7 mm；（g）体长8.0 mm；Cl.匙骨；Co.乌喙骨；Co-Sca.乌喙骨-肩胛骨软骨；Fp.支鳍骨原基；Pcl.后匙骨；Pot.后颞骨；Sc.肩胛骨；Scf.肩胛骨孔；Scl.上匙骨。

（a） 3.1 mm NL； （b） 3.9 mm NL； （c） 4.3 mm NL； （d） 4.5 mm NL； （e） 5.3 mm NL； （f） 5.7 mm NL； （g） 8.0 mm SL； Cl. Cleithrum； Co. Coracoid； Co-Sca. Coracoid-scapula cartilage； Fp. Fin plate； Pcl. Postcleithrum； Pot. Posttemporal； Sc. Scapula； Scf. Scapula foramen； Scl. Supracleithrum.

2.5 腹鳍支鳍骨的发育

4.9 mm NL个体腹鳍出现软骨质的细小支鳍骨原基（图6a）；5.3 mm SL个体支鳍骨原基伸长（图6b）；6.1 mm SL个体支鳍骨原基从中间向两端硬骨化（图6c）；7.2 mm SL个体支鳍骨除两端外均已硬骨化，出现内侧翼和外侧翼（图6d）；8.0 mm SL个体支鳍骨内侧翼和外侧翼扩大（图6e）。

图6  黄鳍金枪鱼腰带的发育

Fig.6  Development of pelvic girdle in Thunnus albacares

（a）体长4.9 mm；（b）体长5.3 mm；（c）体长6.1 mm；（d）体长7.2 mm；（e）体长8.0 mm；Dw.外侧翼；Fp.支鳍骨原基；Iw.内侧翼。

（a） 4.9 mm NL； （b） 5.3 mm NL； （c） 6.1 mm NL； （d） 7.2 mm SL； （e） 8.0 mm SL； Dw. Dorsal wing； Fp. Fin plate； Iw. Internal wing.

3 讨论

3.1 黄鳍金枪鱼仔鱼骨骼系统发育的适应性

仔稚鱼脊柱与附肢骨骼的发育与其形态结构、生态适应和功能需求以及运动方式密切相关^［23］。胸鳍是黄鳍金枪鱼最早发育的鱼鳍，在前弯曲期个体可观察到匙骨、乌喙骨-肩胛骨软骨和支鳍骨原基，可为黄鳍金枪鱼提供基础的移动和平衡能力。进入弯曲期后，尾下骨和侧尾下骨最先出现，并发生愈合。同时脊索上也开始出现硬骨环、髓弓和脉弓，背臀腹鳍支鳍骨相继形成，游泳能力得到初步建立。后弯曲期随着个体增大，脊椎和各鳍支鳍骨数量增多，硬骨化程度进一步提高，且尾下骨进一步愈合，相似的尾下骨联合情况在大泷六线鱼（Hexagrammos otakii）^［24］、大黄鱼（Larimichthys crocea）^［25］、长颌拟飞鱼（Parexocoetus mento mento）^［26］中也有被观察到。而在同属鲭科（Scombridae）的鲔（Euthynnus affinis）^［27］和青干金枪鱼（Thunnus tonggol）^［28］成鱼中，所有尾下骨进一步愈合成一块。后弯曲期仔鱼最后3枚髓弓和脉弓扁平，可能为身体外侧肌肉组织的附着提供了更大的表面积和更强的基底^［29］。这都为快速游泳提供了强劲动力，提升个体的捕食效率，增加躲避天敌的能力，提高了早期阶段的存活率。

3.2 黄鳍金枪鱼仔鱼骨骼系统发育的独特性

脊椎骨是支撑鱼体的重要组成部分，不同鱼类的脊椎骨数目有所差异。同属鲭科的日本鲭（Scomber japonicus）31枚，狐鲣（Sarda sarda）50枚，大耳马鲛（Scomberomorus cavalla）51枚，沙氏刺鲅（Acanthocybium solandri）63枚^［30］。金枪鱼属脊椎骨总数虽为39枚，但其躯椎和尾椎的组成也有一定差异：蓝鳍金枪鱼（Thunnus thynnus）、长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）有18枚躯椎和21枚尾椎，与黄鳍金枪鱼组成一致；但黑鳍金枪鱼有19枚躯椎和20枚尾椎^［30］。本研究中最大个体（8.0 mm）的倒数第二枚髓弓和脉弓上的孔推测是神经孔和血管孔（图3i），在体长 20 mm以上的长鳍金枪鱼、黑鳍金枪鱼和蓝鳍金枪鱼的20多枚髓弓和10多枚脉弓上有类似孔^［19］，体长更小的黑鳍金枪鱼仔稚鱼（体长5.1~17.6 mm）未能观察到这类孔^［31］。黄鳍金枪鱼在体长8.0 mm就已经出现这两个孔，相比同属其他种类出现较早，也可能是该个体具有缺陷，需要收集更多样本进行比较。不同种类的硬骨环形成方向也有所差异，本研究中黄鳍金枪鱼硬骨环是从体前部向尾部形成，尖吻鲈（Lates calcarifer）的脊柱则是由首尾两端向中间发生骨化^［32］。刀鲚（Coilia nasus）是单一起点从中间向两侧进行^［33］。大黄鱼^［25］和棘头梅童鱼（Collichthys lucidus）^［34］则是多起点向两侧发生。有明银鱼（Salanx ariakensis）未能观察到硬骨环形成，可能受其“幼态持续”的影响^［35］。

鱼类各鳍早期发育的顺序一般是胸鳍最先形成，其次是尾鳍，背臀鳍，腹鳍最后形成。例如，有明银鱼^［35］、褐菖鲉（Sebastiscus mamoratus）^［36］、鳜（Siniperca chuatsi）^［37］、大黄鱼^［25］、棘头梅童鱼^［34］、矛尾虾虎鱼（Chaeturichthys stigmatias）^［23］等。刀鲚胸鳍最先形成，而背臀鳍早于尾下骨的形成^［33］。鲭科的日本鲭第二背鳍和臀鳍先于第一背鳍形成，第一背鳍支鳍骨由中间向两端形成；狐鲣、沙氏刺鲅、大耳马鲛和金枪鱼属的第一背鳍和臀鳍先于第二背鳍形成，第一背鳍支鳍骨由体前部向尾部形成^［30］。黄鳍金枪鱼各鳍形成顺序依次是胸鳍、尾鳍、第一背鳍和腹鳍、第二背鳍和臀鳍、小鳍。腹鳍提前形成可能由于其栖息于大洋中，比起前后移动的需求，优先需要在流速较高洋流中保持平衡。此外小鳍作为鲭科的一大分类特征，其支鳍骨在后弯曲期仔鱼中表现出面积较大和间距更宽的特点，可与普通背臀鳍支鳍骨相区分。

利益冲突

作者声明本文无利益冲突。