摘要
鱼类具有五彩缤纷的体色，鱼类体色的复杂性与多种因素相关，其中遗传因素是调控体色发育的决定性因素。金钱鱼是兼具观赏性和食用价值的重要海水经济鱼类，体色是决定金钱鱼观赏和经济价值的重要衡量指标，但目前国内外对金钱鱼体色形成的基础生物学研究尚未见报道。本研究通过生物显微技术研究金钱鱼体表色素细胞的种类及分布情况，并追踪金钱鱼从胚胎到成年不同发育阶段色素沉积及体色变化过程。同时，采用透射电镜技术和转录组测序技术研究金钱鱼黑斑形成的亚显微结构分析及分子机制。主要结果如下： 1.本文对金钱鱼的鱼鳍、鳞片和皮肤的色素细胞进行显微和亚显微结构观察，并通过色差计测定不同光照下（室外和室内）养殖金钱鱼背部及腹部的体色值（a*、b*、L*值）。研究结果表明构成金钱鱼体色共四种色素细胞，分别为：黑色素细胞、黄色素细胞、虹彩色素细胞和红色素细胞，不同色素细胞在金钱鱼体色形成中的占比不同。透射电镜结果发现皮肤中黑色素细胞和虹彩色素细胞数量最多，分布最广。黑斑形成的关键原因是黑素小体和黑色素细胞大量聚集，虹彩色素细胞在其周围大量聚集并形成明显包围界限。色差计的结果表明，养殖于不同光照条件下的金钱鱼背部黑斑色差值无显著差异，而腹部非黑斑皮肤亮度值(L*)差异显著，说明光线较弱，腹部皮肤较亮。 2.本研究追踪观察了金钱鱼从胚胎色素发育、前期仔鱼、后期仔鱼、稚鱼、幼鱼和成鱼共六个阶段的色素沉积和体色变化过程。研究发现，黑色素细胞在胚胎发育阶段最早发生，黄色素细胞和红色素细胞次之，而虹彩色素细胞发生最晚，直到仔鱼后期阶段才观察到。从仔鱼前期到仔鱼后期(0-24dph)金钱鱼躯干部体色出现了先变透明后复黑的一个有趣过程，在24dph时金钱鱼全身变化为深黑色，在30dph时虹彩色素细胞在皮肤中的大量出现形成隐约可见的色素条带，直到在幼鱼阶段形成清晰的黑色纵带条纹后不断演变成多个黑斑，最终体色在成年金钱鱼中稳定沉积的整个变化过程。 3.以成年金钱鱼为研究对象，比较分析了金钱鱼黑斑皮肤、非黑斑皮肤和尾鳍转录组。结果显示，三组中共鉴定了2357个差异表达基因(DEGs)。包括7个与色素合成和色素沉着相关的基因，分别是tyrp1、mitf、pmel、slc7a2、tjp1、hsp70和mart-1。GO分析表明一部分与肌动蛋白细胞骨架和细胞骨架相关蛋白在黑斑皮肤中显著富集。KEGG分析发现，酪氨酸酶代谢、黑色素合成、Wnt信号通路和有丝分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信号通路中有较多基因参与了黑斑皮肤的形成。 综上所述，本研究鉴定了金钱鱼体色形成的色素细胞类型及黑斑形成的亚显微结构，并系统的追踪了金钱鱼从胚胎期到成年时期色素细胞及体色的变化规律，为金钱鱼野生群体的年龄鉴定提供了参考，而转录组结果将拓宽我们对体色重要基因的分子机理和与色素图案形成相关途径的认识，并为金钱鱼的分子育种提供一定的理论基础。
NETL