不同体色草金鱼鳞片色素细胞的观察

冯 彩， 胡 菊， 李俊茹， 刘广勤， 关铭轩， 何一晴， 王良炎＊

（1 河南师范大学水产学院，河南 新乡453007；2 濮阳县水利局水产站，河南 濮阳457100；3 长垣市农业农村局，河南 长垣453400）

体色是鱼类主要的外部特征之一，在其繁衍后代、躲避敌害、同类认知等过程中扮演重要角色。不同色素细胞的存在以及鱼体体表的鳞片决定了鱼类体色的色彩斑斓[1-3]。不同种类的色素细胞包含不同的色素颗粒，经光反射呈现出不同的色彩[4]。目前研究显示色素细胞可以分为黑色素细胞、红色素细胞、黄色素细胞、白色素细胞、蓝色素细胞和虹彩细胞，这6种色素细胞的组成类别、体积大小、形态规则及在鱼体的差异分布都会影响鱼类体色的形成[5,6]。黑色素细胞形态变化多样，有菊花状或者网络状，胞体偏大，内含酪氨酸激酶可将酪氨酸转变成黑色素；黑色素细胞体积略大于红色素细胞和黄色素细胞的体积，红色素细胞和黄色素细胞由中心向四周呈蜘蛛网状散发，分支清晰可见。红/黄色素细胞内含有呈红色或者橙色的类胡萝卜素和喋啶；白色素细胞是光反射细胞，晶体较小，经过光反射可以产生整体白/乳脂色的光泽；蓝色素细胞晶体较小，呈现鲜艳的蓝色；虹彩细胞与其它五种色素细胞形态不同，呈圆棒、椭圆形、纺锤形等，内含鸟嘌呤颗粒，利用结晶状平板来反射光线[7,8]。

草金鱼（Carassius auratus）属于鲤科（Cyprinidae）、鲫属（Carassius），是鲫（Carassius auratus）的一个变种，因体色丰富且组合形式多样化深受人们喜爱，具有十分重要的观赏价值[8]。草金鱼的体色有红色、黑色、白色、红白和五花等，鳞片较透明且易于观察，是研究鱼类乃至脊椎动物体色变化的重要实验材料[9]。目前为止，所有的草金鱼品系表型性状差异主要集中在尾鳍及体表色泽上，远不及其它观赏鱼，如金鱼、锦鲤的种类丰富，而且具有较高观赏价值的草金鱼个体很少[8]。因此，研究其体色发生和形成机理，是草金鱼遗传育种中亟待解决的问题。本文旨在通过对不同体色草金鱼的鳞片色素细胞组成的基础性观察，总结和归纳草金鱼鳞片色素细胞的组成，为草金鱼的体色形成进一步奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验鱼

实验对象所用草金鱼取自河南师范大学水产养殖基地。选择纯红、纯白、纯黄和纯黑草金鱼背部鳞片即红鳞、白鳞、黄鳞和黑鳞进行鳞片色素细胞观察实验。

1.2 草金鱼鳞片色素细胞观察

用丁香酚将草金鱼麻醉后，在草金鱼侧线上接近背鳍部分用镊子摘取4-5片鳞片放入盛有1%PBS溶液的培养皿中，然后将鳞片按正常鳞片上下层放置到用95%酒精处理过的载玻片上，用盖玻片压片。使用型号为moticBA210的显微镜进行观察，首先观察草金鱼鳞片下层色素细胞组成与分布，之后用小刀刮去其鳞片下层色素细胞，再观察草金鱼鳞片上层色素细胞的组成与分布。

2 结果

对纯红、白、黑、黄四种体色草金鱼的鳞片进行显微观测，结果显示草金鱼鳞片的色素细胞主要有红、黄、黑色素细胞和虹彩细胞，这与多数研究结果一致。造成草金鱼体色的差异的主要原因是色素细胞的密度、分布、大小和形态的不同。观察结果表明，草金鱼的鳞片上下层均有色素细胞的分布，并且红色、黄色、黑色、白色4种草金鱼的鳞片下层均有虹彩细胞分布。红色草金鱼的鳞片上层分布有呈树突状的红色素细胞和黄色素细胞，其中红色素细胞数量多且排列紧密，黄色素细胞零星分散于其中；其鳞片下层除了有排列紧密的虹彩细胞，还分布有较为密集的红色素细胞和少量的黄色素细胞。黄色草金鱼两层鳞片都没有黑、红色素细胞分布；上层鳞片中只存在黄色素细胞，排列较为密集、数量较大且形状多种多样，主要有树突形、卵圆形、团块形等，颜色有深有浅；而下层鳞片中只分布有少量的黄色素细胞，还存在分布较为致密的虹彩细胞。黑色草金鱼鳞片的上下层均有黑色素细胞和黄色素细胞分布，另外其鳞片下层分布有致密的短棒状的虹彩细胞，鳞片中的黑色素细胞不仅分布密集，而且个体较其他色素细胞偏大，呈菊花状或者由中心向四周呈均匀发射状，分支清晰可见且分布密集。白色草金鱼上下层鳞片中只含有虹彩细胞，但形状大小及排列分布有所差异，鳞片上层的虹彩细胞主要呈卵圆形和条形短棒形分布，其中卵圆形虹彩细胞的分布远多于短棒形，在鳞片下层分布大量呈长条型或者短棒状且排列紧密的虹彩细胞。虹彩细胞没有色素颗粒但其含有衍射光栅一样的结构，经不同角度光折射可以呈现不同的色泽。

3 讨论

鱼类色素细胞起源于神经嵴的色素母细胞，由色素母细胞再分化成6种色素细胞，然而并不是所有鱼类都具有6种色素细胞。国内学者已对大部分观赏性鱼类鳞片色素细胞的组成和不同体色发生过程等多个方面进行了研究，其中包括金鱼、曼龙鱼、彩鲫与红鲫、荷包红鲤、锦鲤、暹罗斗鱼等[9-11]。研究观察发现，大部分硬骨鱼类中只含有黑、红、黄色素细胞和虹彩细胞这4种色素细胞，与本实验研究结果一致。鱼类色素细胞的呈色方式有两种，即细胞内含有色素颗粒或通过反射特定波长的光呈色[10]。在本实验观察到的红色素细胞、黄色素细胞、黑色素细胞和虹彩细胞中，因色素细胞含有不同颜色的嘧啶、喋啶、黑色素和类胡萝卜素等色素颗粒而呈现出不同的色彩，其中虹彩细胞还含有折射光板通过反射特定波长的光来呈色。红色草金鱼中红色素细胞的密度和分布均多于黄色素细胞，并且红色素细胞排列紧密，黄色草金鱼鳞片上层只观察到黄色素细胞，这说明黄色素细胞和红色素细胞在草金鱼鳞片中相互排列的比例和色素细胞的形态差异可能造成了红、黄草金鱼体色的不同，这一结果与易云海[12]在红鲫鳞片中观察的结果一致。黑色草金鱼的鳞片中观察到了黑色素细胞、少量黄色素细胞和虹彩细胞，黑色素细胞呈黑色网络状或者菊花状，色素细胞颗粒较大。叶元土等认为处于生长期的黑色素细胞分支细小且体积小，而分支大的菊花状的黑色素细胞则发育成熟，说明此时观察的黑色草金鱼黑色素细胞已经发育成熟。白色草金鱼鳞片下层分布有大量虹彩细胞，鳞片上层观察到少量的虹彩细胞。通过观察发现红、黑、黄、白四种纯色草金鱼的鳞片，发现下层均分布有短棒状的虹彩细胞，这一结果与在锦鲤中观察的结果一致。虹彩细胞与其他三种细胞相比体积较小，是形成鱼类不同体色的一个重要因子。显微镜下观察到的虹彩细胞主要表现为乳白色、蓝紫红色和淡橙色等多种色彩的结晶体，这可能是由于这些结晶体反射一定波长的光从而呈现不同的颜色。

目前市场上对于草金鱼的需求量远远未及锦鲤和其他种金鱼，国内外学者对筛选优秀的草金鱼苗种重视程度逐渐增高。鱼类的体色主要受到遗传、温度、光照强度、营养等几方面的影响，其中对体色可逆性影响因素居多。本试验分析了可稳定遗传的草金鱼鳞片的颜色及色素细胞的组成，解释了草金鱼体色多彩形成的原因。研究结果表明，草金鱼的不同体色是由组成草金鱼的色素细胞的密度、类型和分布决定的。