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厦门海域文昌鱼属Branchiostoma的分类及2种文昌鱼的实验室连续繁育

作　者: 张秋金
导　师: 王义权
学　校: 厦门大学
专　业: 动物学
关键词: 文昌鱼 形态分类 人工繁殖 子二代 生长发育 染色体
分类号: Q95-3
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 179次
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内容摘要


文昌鱼是现存无脊椎动物中与脊椎动物直接祖先很相似的一个类群,在动物进化史上占据重要的地位,是进化发育生物学和比较基因组学研究领域的重要模式生物。厦门曾经以盛产文昌鱼并形成世界上唯一的文昌鱼渔场而闻名于世,厦门文昌鱼自1932年被鉴定为白氏文昌鱼Branchiostoma belcheri Gray以来一直被认为是同一种,直到2005年应用分子生物学技术进行文昌鱼物种鉴定时,才发现其中包含有2个独立物种,即白氏文昌鱼B.belcheri和日本文昌鱼B.japonicum。本研究详细观察了这2种文昌鱼大量标本,发现了2种文昌鱼的主要形态鉴别特征:白氏文昌鱼喙鳍圆形、前端较钝;臀前鳍鳍室数较多,一般多于80枚,鳍室较窄而高;尾鳍较窄,尾鳍上叶与背鳍及尾鳍下叶与臀前鳍的夹角较大。而日本文昌鱼喙鳍椭圆形、前端较尖;臀前鳍鳍室数较少,一般少于70枚,鳍室较宽而矮;尾鳍较宽,尾鳍上叶与背鳍及尾鳍下叶与臀前鳍的夹角较小。2种文昌鱼种间的精子与卵子不能受精,从种间生殖隔离证实了厦门2种文昌鱼作为独立物种的分类地位。2种文昌鱼的形态鉴定为厦门文昌鱼的进一步研究奠定了分类学基础。观察文昌鱼的性腺发育和繁殖习性是进行人工繁殖的基础。厦门这2种文昌鱼都是分批发育成熟、分批产卵繁殖。白氏文昌鱼的性腺发育比较迟才开始,当年繁殖过后要到次年4月中下旬才开始发育,5月下旬即可见部分个体性腺发育成熟,6月和8月为成熟高峰期,6月到9月为其产卵季节;日本文昌鱼的性腺发育比较早就开始,在产后的当年11月中下旬性腺开始发育,12月底或次年1月上旬开始见有成熟个体,4月出现一个成熟高峰期,4月下旬到5月上旬是其第一个产卵期;7月下旬到9月上旬又有大量个体性腺发育成熟,8月至9月底10月初是其第二个产卵期。白氏文昌鱼性腺发育雌性略迟于雄性,但差别不明显;而日本文昌鱼卵巢发育明显早于精巢,产后卵巢退化也早于精巢,不同时期采获的可辨性别的个体中雌雄比例不同。根据性腺的发育情况推测,在厦门这2种文昌鱼都有部分个体一年可产卵2次。在实验室内应用各种形状、大小、质地的容器,用来自文昌鱼栖息地、大小为0.5～1mm的沙粒及经沙层过滤的海水,以适宜的密度饲养文昌鱼,在持续通气、自然光照周期、周年水温10℃(冬季)～30℃(夏季)的条件下,通过在室内大量饲养单细胞海藻提供充足的饵料,定期清理文昌鱼栖息沙层的卫生,使得所饲养的文昌鱼正常生长发育、产卵繁殖。饲养条件下文昌鱼的产卵期常以不同天数的时间间隔、断断续续持续比较多天,这可以给用胚胎作为实验材料的实验提供更多的机会。2006年室内饲养的2种文昌鱼大量产卵,白氏文昌鱼从6月16日至9月9日一共产卵30个晚上,日本文昌鱼从5月2日至10月23日一共产卵53个晚上,有11个晚上2种同时产卵。室内文昌鱼产卵日期与月相、水温、海水盐度、天气及容器大小、种群大小等因素的变化没有密切关系,只要提供充足的饵料,保证文昌鱼正常生长及性腺发育成熟,就可以在繁殖期内自然产卵。2005年实验室繁育的2种文昌鱼子一代,部分个体性腺发育成熟并于2006年成功繁育出子二代,其中白氏文昌鱼子一代饲养9个月后性腺开始发育,12个月开始产卵;日本文昌鱼饲养6.5个月后性腺开始发育,9.5个月开始产卵。子二代文昌鱼的获得在国内外尚属首次,从而实现了文昌鱼实验室连续繁育,使得文昌鱼模式化进程有了新的起点,也为文昌鱼人工增养殖奠定了基础。厦门2种文昌鱼在个体发育过程中所经历的发育事件相似、生长模式也相似,但是完成同一个发育事件所经历的时间(即发育速度)明显随着水温的变化而不同。在相同水温条件下,白氏文昌鱼的发育速度比日本文昌鱼来得慢,但是二者发育的相对速度随着水温的不同而发生变化。在一定范围内,提高水温可以加快文昌鱼个体的生长发育速度。在同样温度条件下,同时孵化的白氏文昌鱼或日本文昌鱼同种不同个体之间的发育速度差异也很大。文昌鱼产卵量大,受精率、孵化率高,但孵化后2/3以上的胚体在开口前就死亡,开口后能存活到完成变态的幼体不足10%,变态后大约2/3的亚成体能存活到性腺开始发育阶段。变态后的亚成体死亡的主要原因在于肝盲囊发育不良。本研究还通过改进制备条件,用文昌鱼的胚胎细胞作为实验材料,获得了大量染色体完整、分散良好的中期分裂相标本;用文昌鱼的愈伤组织作为实验材料,也获得了成体体细胞中期分裂相标本。白氏文昌鱼的染色体数目为2n=40,日本文昌鱼的染色体数目为2n=36,2种文昌鱼染色体数目的差异进一步从细胞学角度证实它们作为不同物种的分类地位。

全文目录


中文摘要  10-12
英文摘要  12-16
第一章 文献综述  16-45
  一 文昌鱼的分类  16-23
    1 文昌鱼的发现及系统分类  16-20
    2 中国的文昌鱼资源  20-22
    3 文昌鱼分类学研究进展  22-23
  二 文昌鱼的繁殖生物学  23-33
    1 文昌鱼的生殖腺  23-24
    2 文昌鱼生殖细胞的发生  24-25
    3 影响文昌鱼生殖的因素  25-27
    4 文昌鱼的繁殖行为  27-28
    5 文昌鱼的繁殖季节与产卵模式  28-32
    6 文昌鱼的性别比例及雌雄同体  32-33
  三 文昌鱼的人工饲养与繁殖  33-38
    1 文昌鱼成体的饲养  33-35
    2 文昌鱼室内产卵  35-36
    3 文昌鱼受精卵或胚胎的收集与孵化  36
    4 文昌鱼幼体饲养  36-38
  四 文昌鱼的发育与生长  38-42
    1 文昌鱼胚胎发育研究  38-39
    2 文昌鱼胚胎发育过程  39-40
    3 文昌鱼幼体发育  40-41
    4 变态后文昌鱼的生长  41-42
  五 文昌鱼的染色体研究  42-43
    1 文昌鱼的染色体数目  42
    2 文昌鱼的核型和带型  42
    3 文昌鱼的性染色体  42-43
    4 文昌鱼染色体荧光原位杂交  43
  六 论文的选题和目的  43-45
第二章 厦门海域文昌鱼属Branchiostoma的分类  45-63
  一 材料与方法  45-48
    1 文昌鱼标本的采集  45-46
    2 文昌鱼形态特征测量与计数  46-47
    3 2种文昌鱼种间杂交试验  47-48
  二 结果  48-58
    1 厦门2种文昌鱼的形态描述  48-49
    2 厦门2种文昌鱼的形态比较  49-57
    3 青岛B.japonicum的形态特征  57
    4 厦门海域2种文昌鱼的分布  57-58
    5 厦门2种文昌鱼种间杂交  58
  三 讨论  58-63
    1 厦门文昌鱼属有2个种  58-59
    2 青岛及日本海域的文昌鱼分类地位  59-60
    3 青岛文昌鱼的学名  60
    4 白氏文昌鱼B. belcheri和日本文昌鱼B.japonicum的分布  60-62
    5 种间杂交  62-63
第三章 厦门海域2种文昌鱼的繁殖生物学  63-78
  一 材料与方法  63-64
    1 文昌鱼的采集  63
    2 性腺发育观察  63-64
  二 结果  64-71
    1 文昌鱼的性腺发育与繁殖季节  64-69
    2 文昌鱼产卵行为  69-70
    3 文昌鱼雌雄同体  70-71
  三 讨论  71-78
    1 文昌鱼性腺发育  71-74
    2 厦门2种文昌鱼的繁殖季节  74-75
    3 厦门2种文昌鱼的产卵次数  75
    4 饲养条件下文昌鱼的性腺发育及产卵  75-76
    5 文昌鱼产卵行为  76
    6 文昌鱼雌雄同体  76-78
第四章 2种文昌鱼的人工饲养与繁殖  78-90
  一 材料与方法  78-83
    1 实验室饲养的亲本  78-80
    2 成体的饲养与管理  80-82
    3 变态前幼体的饲养与管理  82
    4 变态后亚成体的饲养与管理  82
    5 文昌鱼的饵料——单细胞藻类的培养  82-83
  二 结果  83-87
    1 文昌鱼的实验室饲养  83-84
    2 文昌鱼的人工繁殖  84-86
    3 室内不同批次2种文昌鱼的产卵  86
    4 室内文昌鱼产卵与群体大小的关系  86-87
  三 讨论  87-90
    1 文昌鱼人工饲养成功  87-88
    2 文昌鱼产卵与环境因子的关系  88-89
    3 子二代文昌鱼的获得  89-90
第五章 2种文昌鱼的生长发育比较  90-131
  一 材料与方法  90-93
    1 受精卵的收集与孵化及受精率计数  90-91
    2 胚胎发育观察与孵化率计数  91-92
    3 幼体的生长发育观察与幼体成活率计数  92
    4 成体的生长发育观察及亚成体成活率计数  92-93
    5 加温生长试验  93
  二 结果  93-125
    1 胚胎发育  93-94
    2 幼体发育  94-116
    3 成体的生长发育  116-124
    4 文昌鱼的存活率  124-125
  三 讨论  125-131
    1 文昌鱼生活史中不同阶段生长速度的变化——生长模式  125-127
    2 文昌鱼的生长速度及与水温的关系  127-129
    3 文昌鱼生活史中第一次性腺发育的年龄及与水温的关系  129
    4 文昌鱼的存活率  129-131
第六章 2种文昌鱼的染色体制备与观察  131-142
  一 材料和方法  131-133
    1 材料  131-132
    2 方法  132-133
  二 结果  133-138
    1 2种文昌鱼胚胎细胞的染色体  133-135
    2 2种文昌鱼成体体细胞的染色体  135-138
  三 讨论  138-142
    1 文昌鱼染色体标本制备  138-140
    2 2种文昌鱼的染色体  140-142
结论与创新点  142-145
参考文献  145-159
博士期间发表与待发表论文  159-160
致谢  160-161

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中图分类: > 生物科学 > 动物学 > 动物学的研究与实验
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