編者：資源增量是實驗動物科技發(fā)展的核心任務(wù)，是實驗動物對生命科學(xué)研究提供支撐和服務(wù)的基礎(chǔ)和保 障。自上世紀 80 年代以來，我國老一輩實驗動物科學(xué)家苦心孤詣，在實驗動物資源研發(fā)工作中取得的多項開創(chuàng)新成果。
1988年《實驗動物管理條例》發(fā)布實施，在實驗動物工作規(guī)范化、法制化管理，保障實驗動物和動物實驗的質(zhì)量，推動我國科技發(fā)展和民生保障等方面發(fā)揮了重要作用。特別是在實驗動物資源標(biāo)準化、新品種/品 系開發(fā)和動物模型創(chuàng)制方面，取得了令人矚目的成果。
為此，借“科技資訊”之窗，陸續(xù)推出我國實驗動物專家在此領(lǐng)域所作的工作及取得的應(yīng)用成果。
水生實驗用魚—劍尾魚
李凱彬, 吳淑勤
（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所， 廣東 廣州 510380）
一、劍尾魚的主要生物學(xué)特性
劍尾魚（Xiphophorus helleri）屬硬骨魚綱（Osteichthyes），鳉形目(Cyprinodontiformes)，胎鳉科（Poeciliidae），劍尾魚屬(Xiphophorus)。 該魚體型小，成體通常在 5 厘米左右，生性活潑， 易于飼養(yǎng)。其體呈紡錘狀，頭較尖，口上位，吻尖突，上額微突出。體表遍被圓鱗。劍尾魚具典型的雌雄二型性，兩者的體形相差很大：成熟雄魚體側(cè)扁，身形細長，而雌魚較為圓渾豐滿，且在生殖期間更 為明顯。雌雄魚二型性特征始于 3、4 月齡，雄魚尾鰭下葉的多個鰭條呈劍狀伸延，開始長出劍尾；劍尾魚雄魚具胎鳉科魚類的明顯特征， 其臀鰭特化延長突起，形成生殖鰭。
劍尾魚心臟位于鰓下方圍心腔內(nèi)，由結(jié)締組織形成的橫隔與腹腔分開,由心房、心室及靜脈竇組成。通常400 日齡雌性劍尾魚心臟約占體重 0.17%，雄魚更小，占 0.012%。腸道較長，呈螺旋狀卷曲，與其雜食性特征 相吻合。雌魚肝臟占體重 2%，雄魚占 1%，由單葉組成，呈紅褐色。胰腺彌散在卷曲的腸管之間的腸系膜上和肝臟內(nèi)。膽囊為橢園形，位于肝臟附近，膽囊裸露在肝臟之外，膽汁呈綠色，由肝膽管輸送到膽囊儲存。腎臟紅褐色，位于腹腔前上方，分左右兩葉緊貼脊椎。鰾為閉鰾類，位于肛門頂后方，有一層白膜與腹部隔開。性 成熟期，雌性生殖腺占據(jù)腹腔大部分，依發(fā)育程度而異。精巢較小，為 2 條索狀結(jié)構(gòu)，兩側(cè)精巢自腹腔中部向后延伸，自腹腔尾部末端匯合成“V”形，未端游離于腹腔內(nèi)，開口于臀鰭變成的“生殖足”。
魚類通常為體外授精，體外發(fā)育。而劍尾魚作為卵胎生魚類，生殖上與普通魚類明顯不同，需通過體內(nèi)受精才能完成繁衍后代的使命，故該科雄魚均具由臀鰭特化出交接器，在受精過程經(jīng)由交接器將精液送進雌性個體體內(nèi)，完成受精。在 27℃情況下，胚胎經(jīng)約 30 天發(fā)育直接產(chǎn)下小魚，產(chǎn)仔數(shù)一般在 100 尾左右。剛出生仔 魚體長約 1 厘米，離開母體后便可自由活動，早期生長較快，3 天后可達 2 厘米。70-80 日齡時雄性開始長出尾劍，逐漸出現(xiàn)熊與特征，約 150-180 日齡達到性成熟。
劍尾魚雌雄間的體型特征差別明顯，且發(fā)現(xiàn)過后代的雌性可變?yōu)樾坌?，存在性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這對于不同性別的繁殖、生理、行為以及不同環(huán)境條件對性別影響的研究有較好的意義；同時，劍尾魚的求偶行為較為豐富，是研究生態(tài)學(xué)、環(huán)境適應(yīng)、行為進化等的良好材料。作為卵胎生魚類，劍尾魚有類似于子宮類似結(jié)構(gòu)，懷孕期間后代與母體間的氧氣輸送以及相互間交聯(lián)非常有趣，不失為繁殖比較研究的優(yōu)良材料。劍尾魚屬變溫動物，有魚類的共性特征，可以通過改變環(huán)境溫度控制體溫，進行炎癥反應(yīng)、免疫功能以及膜生理學(xué)的相關(guān)研究時，利用體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)速度，可對整個過程的生理、生化、病理等的變化進行深入研究。
二、劍尾魚的標(biāo)準化研究
劍尾魚的培育 最初來源于廣州地區(qū)養(yǎng)殖的劍尾魚，體征分別為紅眼體紅、紅眼體白等，通過培育篩選，選擇活力好、體健無畸形的劍尾魚為親本，分別采用近交和封閉群培育方式傳代。培育時進行嚴格的窩間隔離培育，防止遺傳污染。獲得不同體征劍尾魚品系:RR-B（紅眼體紅）近交系（群）以及 RW-H（紅眼體白）封閉群。
遺傳及其檢測 進行了劍尾魚外部形態(tài)遺傳、染色體、同工酶、微衛(wèi)星序列篩選、線粒體遺傳等的研究，并在這基礎(chǔ)上開展不同品系劍尾魚遺傳純合度的分析，證明經(jīng)培育劍尾魚有較高遺傳均一性。
環(huán)境需求及其生態(tài) 了解劍尾魚的水環(huán)境需求，確定其對溫度、溶解氧、PH、亞硝酸氮、非離子氨等主要水質(zhì)因子標(biāo)準，并在培育設(shè)施和優(yōu)良人工生態(tài)保持上進行研究，設(shè)計出適合純系培育的自體水循環(huán)裝置，為培育系統(tǒng)提供設(shè)施保障。
營養(yǎng)需求和餌料 試驗確定劍尾魚對蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分的需求，研制出全人工配合飼料，用于代替活餌料，并制訂了飼料的生產(chǎn)工藝流程和質(zhì)量檢驗規(guī)程，為營養(yǎng)標(biāo)準化奠定了基礎(chǔ)。
病原及其控制 調(diào)查了劍尾魚寄生蟲、細菌、真菌等疾病發(fā)生情況，了解其疾病發(fā)生規(guī)律，確定劍尾魚疾病的不同類型，其發(fā)生與活餌料、近親衰退、營養(yǎng)缺乏、繼發(fā)性感染、水質(zhì)惡化等密切相關(guān)；建立病原菌的血清學(xué)檢測技術(shù),通過早期的檢測和相應(yīng)監(jiān)控措施避免疾病發(fā)生，為微生物的控制積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。
劍尾魚 RR-B 系已通過了全國水產(chǎn)原良種審定委員會的審定，品種登記號為：GS01003-2003，并由農(nóng)業(yè)部第 348 號公告公布。公告明確了劍尾魚 RR-B 系為適用于水環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)藥物安全性評價、化學(xué)品毒性檢測、動物疾病模型等領(lǐng)域的水生實驗動物。發(fā)布了農(nóng)業(yè)行業(yè)的魚類種質(zhì)標(biāo)準“ 劍尾魚 RR-B 系（SC/T 1115-2012）”，2013年推薦執(zhí)行。制定了《劍尾魚飼養(yǎng)管理規(guī)范》，對管理過程中的種質(zhì)、營養(yǎng)、水質(zhì)、防病等方面工作進行規(guī)范，并在日常操作中嚴格執(zhí)行，為實驗動物化提供有力保障。
三、劍尾魚的標(biāo)準化的應(yīng)用研究
劍尾魚在化學(xué)品與環(huán)境污染物檢測中得到良好應(yīng)用，在對多氯聯(lián)苯、對壬基苯酚、有機磷農(nóng)藥、消油劑等有機污染物和汞、鎘、鉻、銅等重金屬的毒性評價研究中，劍尾魚在外觀、組織病理、酶等生化指標(biāo)上表現(xiàn)出不同的毒性變化，能反映不同污染物的毒性傷害情況，可作為生物監(jiān)測材料進行系統(tǒng)研究。國家環(huán)境保護化學(xué)品生態(tài)效應(yīng)與風(fēng)險評估重點實驗室應(yīng)用劍尾魚對對壬基苯酚和酚類、烷基苯類和硝基苯類的 12 種化學(xué)品進行急性和慢性毒性研究，劍尾魚能準確反映各種化學(xué)品的毒性等級，其中壬基苯酚對劍尾魚性腺發(fā)育影響具有劑量-效應(yīng)相關(guān)關(guān)系。華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院采用劍尾魚進行多氯聯(lián)苯的毒理學(xué)研究，劍尾魚對 PCBs 脅迫的敏感性比國際標(biāo)準化組織（ISO）推薦使用的斑馬魚和黑頭軟口鰷好。劍尾魚對有機磷農(nóng)藥敏感比白鰱、斑馬魚、金魚敏感性都較好；重鉻酸鉀對劍尾魚的毒性作用比白鰱等魚類強能較好地體現(xiàn)劑量-效應(yīng)相關(guān)性。因而在國家環(huán)境保護總局編輯的《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版中，劍尾魚被列為毒性試驗推薦使用的受試生物。
劍尾魚作為水產(chǎn)藥物安全性評價的實驗用魚具有較好的代表性。上海、荊州、廣州三家農(nóng)業(yè)部新漁藥臨床試驗中心經(jīng)過比較，都認為近交劍尾魚在藥物安全性評價和藥物臨床效果評價方面，均具有易飼養(yǎng)管理、試驗平行性好等優(yōu)點。在水產(chǎn)動物病害模型構(gòu)建中，魚類病原菌（嗜水氣單胞菌、愛德華氏菌）人工感染試驗顯示劍尾魚對高強毒株、中強毒株和弱毒株的死亡率呈明顯的梯度變化，癥狀與天然發(fā)病魚相似，且與小白鼠有較好的可比性；和原代比較，近交高代劍尾魚個體之間對病原菌反應(yīng)較為一致，感染后死亡時間相對集中，適用于魚類病原菌毒力的評價；在藥物治療中也顯示出較好反應(yīng)一致性和穩(wěn)定性。初步試驗結(jié)果表明：劍尾魚適合于嗜水氣單胞菌、柱狀嗜纖維菌病、遲緩愛德華氏菌等細菌疾病模型的構(gòu)建。劍尾魚為水產(chǎn)品安全的相關(guān)研究提供了優(yōu)良的應(yīng)用材料。
劍尾魚一些種間和屬間雜交后代易發(fā)生黑色素瘤，許多學(xué)者應(yīng)用這一模型開展了腫瘤發(fā)生機理、防治藥物篩選等相關(guān)研究，取得了一大批成果。珠江水產(chǎn)研究所在劍尾魚黑色素瘤模型構(gòu)建上有所嘗試，并在 RW-H（紅眼白體）劍尾魚與黑體劍尾魚的雜交后代中發(fā)現(xiàn)高的黑色素瘤發(fā)生率，且通過病理切片證實。本項目組在近交培育的 BY-F 劍尾魚中發(fā)現(xiàn)白內(nèi)障比例較高，組織切片表明其病變部位主要在晶體，其類型大部分為繞核性白內(nèi)障，因而魚類白內(nèi)障也可作為比較醫(yī)學(xué)的材料進行晶體病變的相關(guān)研究。
四、劍尾魚種群的建立與意義
建立不同體征劍尾魚品系種群:RR-B（紅眼體紅）系以及 RW-H（紅眼體白）封閉群。劍尾魚實驗動物品系的建立，填補了我國水生實驗動物品系的空白，豐富了我國的實驗動物資源，促進了我國水生實驗動物學(xué)科的發(fā)展，為不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供優(yōu)良的材料基礎(chǔ)，對其研究有很好的促進和引導(dǎo)作用。
魚類屬于低等脊椎動物，但無論在解剖及組織結(jié)構(gòu)上還是生理上，與高等脊椎動物具有一定的可比性，在 一定程度上可與人類的對應(yīng)性狀相類比。因此，魚類實驗動物不僅在比較解剖學(xué)、比較組織學(xué)、比較病理學(xué)及比較營養(yǎng)生理學(xué)等方面研究是很好的材料，魚類疾病模型的建立，將對相應(yīng)疾病的機理和防治、病理與生理等 領(lǐng)域的研究開拓發(fā)展空間，提供新思路。如劍尾魚缺乏某些維生素而出現(xiàn)畸形、眼白內(nèi)障、抗病力弱、繁殖異常等現(xiàn)象，與文獻報道的某些魚類甚至陸生動物的情況相似，適用于相關(guān)研究的實驗材料或?qū)嶒災(zāi)Ｐ偷臉?gòu)建。
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