長麥穗魚消化系統的形態學與組織學研究

楊曉鴿，連玉喜，萬安，鄭愛芳，于道平

（安慶師范大學生命科學學院，水生生物保護與水生態修復安徽省高等學校工程技術研究中心，安徽 安慶 246133）

長麥穗魚Pseudorasbora elongata 俗名墨筆魚、扁擔魚、絲絲魚，是我國特有的小型魚類，分布范圍極為狹窄，僅分布于西江水系的陽朔、桂林，以及長江中下游的建德、石臺和祁門的山間溪流[1-5]。生活環境的改變和捕撈的影響，長麥穗魚種群數量持續下降，分布區域也在不斷萎縮，其歷史分布區建德，目前已難覓其蹤，漓江分布區則在上個世紀就已瀕臨絕跡[6,7]。《中國瀕危動物紅皮書：魚類》和《中國物種紅色名錄（第一卷）》將其列為“易危”種[7,8]。目前，圍繞長麥穗魚的研究非常有限，僅有其生物學特征的簡單描述[6]。反觀與其同屬的廣布種麥穗魚，由于極強的入侵能力而得到廣泛研究，為制定控制其入侵策略提供了科學依據[9-11]。因此，為切實有效地加強長麥穗魚的保護工作，相關基礎研究亟需完善。

魚類消化系統對食物的消化和吸收將直接影響著魚類的生長、發育和繁殖等重要生命活動。消化系統的組織學和形態學是認識和探討魚類攝食、消化和吸收的基礎和途徑之一[12,13]。研究消化系統的形態學及組織學可促進多種魚類資源的保護和利用[14-17]。長麥穗魚通常棲居于河流的中上層，要求水質清澈、河道彎曲，且兩岸有樹木蔭蔽[6,7]。長麥穗魚對生境的嚴苛要求，可能源自其對食物的選擇性。本文采用解剖學和組織學技術研究長麥穗魚消化系統各器官的形態學及組織學特征，可為進一步分析其食物選擇與營養生態位，以及結合生境特征分析其消化系統構造與食性、環境的適應性提供理論參考。

1 材料與方法

2018 年4—5 月，在閶江上游采集8 尾外觀正常無病變、體長（7.66±0.65）cm 的長麥穗魚，分別測量每尾魚的體長、體質量等生物學指標，解剖后觀察消化道各部分形態并拍照。依腸的形態結構，將長麥穗魚腸道分為前腸（foregut）、中腸（midgut）和后腸（hindgut）3 段。取出消化管與消化腺，測量比腸長=腸道長/體長，比肝臟重=肝臟重/體質量×100%。分別取消化道及消化腺各部分，包括口咽腔上皮、食管、前腸、中腸、后腸，肝臟和胰臟置于4%多聚甲醛中固定24 h。脫水、透明后石蠟包埋，橫切，切片厚度5 μm，蘇木精-伊紅（HE）染色，中性樹膠封片，在Leica 顯微鏡下觀察拍照。每個組織塊切3 片，對于可測量（黏膜褶皺高度、黏膜下層厚度、肌層厚度）或計數（黏膜褶皺數量）樣品，每片隨機選取3 個視野進行測量。

實驗數據用平均值±標準差（x±SD）表示，用Excel 2016 和R（R 3.6.2）進行統計分析，描述性統計值采用非參數檢驗，對不同組別獨立樣本作秩和檢驗和多重比較，P＜0.05 表示差異顯著；P＜0.01表示差異極顯著。統計檢驗采用R 程序包“pgirmess”的“Kruskalmc”函數，同時安裝和調入程序包“spdep”[18]。

2 結果與分析

2.1 長麥穗魚消化系統的形態特征

長麥穗魚的消化系統由消化管和消化腺組成（圖1-A）。消化管由口開始，向后延伸，折疊于腹腔，最后開口于肛門，包括口咽腔（buccopharyngeal cavity）、食道（esophagus）和腸（intestine）3 部分。消化腺主要包括肝臟（liver）和胰臟（pancreas）。

口咽腔：長麥穗魚的口腔和咽腔之間沒有明顯的分界，故稱口咽腔。吻部上下扁平，較尖細。口極小，上位，下頜較上頜稍長，口裂較淺，幾近垂直，口張開程度小，口裂長/吻長之比為（0.25±0.03）。口腔上顎有縱行的黏膜褶皺。咽部左右兩側有5 對鰓弓，鰓耙不發達，排列稀疏。

食管：長麥穗魚食道短而直（圖1），上端與口咽腔相連，末端與前腸相延續。食管較狹小，易與膨大的前腸前端相區分，食管腔內壁有縱行的黏膜褶皺。

圖1 長麥穗魚消化系統解剖圖（A）和消化道整體形態圖（B）Fig.1 The dissection of digestive system（A）and the whole shape of digestive tract（B）in slender topmouth gudgeon Pseudorasbora elongata

腸：長麥穗魚無胃，腸道較短，整體呈“Z”字形（圖1-B）。依照其外觀形態，長麥穗魚的腸道可劃分為前腸（a-b），中腸（b-c）、后腸（c-d）。前腸較膨大，其直徑明顯大于中腸和后腸；中腸較短，位于Z形彎折處；后腸較長，顏色略淺，近透明。腸道長比體長短，比腸長為（0.82±0.07）。

肝臟和胰臟：長麥穗魚的消化腺包括肝臟和胰臟兩個獨立的腺體（圖1-A）。肝臟位于消化道前端，呈淡粉色，分為兩葉，右葉較大，左葉小，包繞在前腸中后部，并將膽囊包埋其中。比肝臟重為（0.65±0.19）%。膽囊呈水滴狀，膽汁透明，淡黃綠色，膽管開口于前腸前部（圖1-B）。胰臟呈白色，分布于前腸中后部及中腸周圍的系膜內。

2.2 長麥穗魚消化系統的組織學特征

2.2.1 消化道

口咽腔壁的組織結構由內向外分為黏膜、黏膜下層和肌層，口咽腔前部無漿膜層。黏膜上皮為復層扁平上皮，其中含有球狀的黏液分泌細胞，常可見到味蕾（圖版Ⅰ-1）。固有層形成大量的乳頭狀突起，在突起中常含有味蕾，味蕾呈卵圓形狀。黏膜下層與固有層沒有明顯的界限，由大量的結締組織構成，內含豐富的血管，結締組織纖維間有少量的橫紋肌纖維。肌層較厚，由骨骼肌纖維組成。

食管壁和腸壁均由黏膜、黏膜下層、肌層和漿膜4 層組成。食管腔內有10～14 條縱行無分枝的皺襞，展平時可使食管腔顯著擴大。黏膜上皮為復層鱗狀上皮細胞，其上分布有2～4 層杯狀細胞，體積大而明顯，杯狀細胞間有少量的黏液細胞（圖版Ⅰ-2）。黏膜下層由結締組織構成，與固有層之間沒有明顯的界限。食管壁的肌層發達，內層為少量的平滑肌，外層為橫紋肌，厚度為（346.59±22.92）μm。Kruskal-wallis 檢驗表明：其極顯著高于腸管各段（P＜0.01，表1）。食管的最外層為漿膜層。

腸腔內有大量排列緊密的黏膜褶皺，前腸和中腸黏膜褶皺多呈指狀，后腸呈葉狀（圖版Ⅰ-4、Ⅰ-7、Ⅰ-9）。由前腸往后，褶皺排列逐漸變稀疏，數量減少。由表1 可知，前腸黏膜褶皺數量最多（34±4），極顯著多于食管（P＜0.01），顯著多于中腸和后腸（P＜0.05）。中腸與后腸中的黏膜褶皺數量沒有明顯差異（P＞0.05）。前腸的黏膜褶皺高度最高（1 155.41 μm），顯著高于中腸（P＜0.05），極顯著高于后腸（P＜0.01）。黏膜上皮由單層柱狀上皮細胞組成，排列整齊，細胞核橢圓形，位于細胞中下部，在前腸黏膜上皮細胞的游離面可見明顯的紋狀緣（圖版Ⅰ-5）。

黏膜上皮細胞間分布有大量的黏液分泌細胞，在黏膜褶皺的頂部、中部、基部均有分布，多為圓形，不易染色，呈空泡狀，內含大量的分泌顆粒。在前腸處可觀察到黏膜上皮向固有膜中凹陷，形成類似胃小凹的結構（圖版Ⅰ-5）。除柱狀上皮細胞和黏液分泌細胞外，在腸壁中未發現其他腺體。黏膜下層由疏松結締組織構成，內分布有較大的血管、神經。腸管各處黏膜下層厚度差異顯著，后腸處最薄（表1）。

肌層由內環肌和外縱肌組成，可觀察到血管、神經及少量結締組織。前腸與中腸的肌層較發達，肌層厚度顯著高于后腸（P＜0.05，表1）。漿膜層位于腸壁的最外層，僅由一層間皮細胞組成。

2.2.2 消化腺

肝臟是長麥穗魚體內最大的消化腺。肝臟外有一層漿膜，肝實質中結締組織欠發達，肝小葉的分界很不明顯（圖版Ⅰ-11）。肝細胞以中央靜脈為中心向四周呈放射狀排列，形成肝細胞索。肝細胞索有分枝，吻合成網，內有肝血竇。肝細胞為不規則的多邊形，細胞核大，呈圓球形，位于中央。肝臟的組織切片圖中未見內嵌的胰腺結構。長麥穗魚的胰臟為獨立腺體，主要由腺泡組成，腺泡細胞內充滿嗜酸性酶原顆粒（圖版Ⅰ-12），胰腺外周有一層很薄的結締組織。

表1 長麥穗魚消化道各段形態指數比較（±SD）Tab.1 Morphological indices of various sections of digestive tract of slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate

3 討論

3.1 長麥穗魚的腸道分段

解剖結果顯示，長麥穗魚無胃，這與大多數鯉科魚類相似。對無胃魚類腸道的劃分，一是認為食管之后就是腸，沒有必要再進行分段[14]。也有主張將腸道劃分為前腸、中腸和后腸三段[16.17,19]。長麥穗魚的腸道整體呈“Z”字形，不同的部位形態不同。本實驗中，腸道各部分的黏膜褶皺數量、黏膜褶皺高度、黏膜下層厚度和肌層厚度均存在顯著性差異。魚類腸道對食物的消化和吸收主要與黏膜表面結構和腸道的分泌能力有關[20,21]，故將其劃分為前腸、中腸和后腸。前腸膨大利于貯存食物，黏膜褶皺數量顯著高于中后腸，黏膜上皮細胞為單層柱狀上皮，具有紋狀緣，可有效增加消化和吸收的表面積；肌層厚，為內環行和外縱行兩層平滑肌，加強了前腸的蠕動，有助于食物與消化液充分接觸、混合。這些組織學結構表明，前腸是長麥穗魚主要的消化吸收場所。中腸位于“Z”字轉折處，肌層厚度有所下降，可減緩食靡向后腸移動的速度，增加消化吸收時間。后腸的肌層中環行肌層較縱行肌層發達，環行肌呈波紋狀收縮，可形成腸蠕動，有利于將食物殘渣向肛門處推送。中腸和后腸中依然存在黏膜褶皺，但數量有所降低，表明中腸和后腸也有一定的消化和吸收能力。其后腸黏膜上皮存在大量的黏液細胞，可促使食物殘渣的排出和對水分及鹽分的吸收。上述分段方法與其他鯉科魚類消化道的劃分方法基本相同[17,21,22]。

3.2 長麥穗魚消化系統特征與食性關系

長麥穗魚消化道各部的形態學及組織學結構與其食性相適應。其口上位，口裂小，口咽腔上皮中可見球形味蕾分布。盡管有研究認為味蕾的存在是魚類選擇性攝食的特征之一[23]，但更多研究表明，魚類口咽腔中味蕾主要起感覺食物和觸發吞咽反射的作用[24]。長麥穗魚口咽腔黏膜上皮為復層扁平上皮，有少量的黏液細胞，能分泌黏液，起到潤濕食物和使黏膜上皮免受機械損傷的作用。長麥穗魚的食道短，黏膜上皮分布有大量的杯狀細胞及黏液細胞，能分泌大量的黏液及消化酶，以利于充分潤濕、吞咽食物及初步消化，有利于消化體積小且難以消化的浮游植物等餌料[25-27]。食道肌層發達，且多為橫紋肌，這與湘華鯪Sinilabeo decorus tungting 等鯉科魚類相似[11,13,17]，這種食道結構收縮力強，有助于將食物向前腸推送。

長麥穗魚沒有胃，對食物的消化和吸收都在腸中進行。其腸長較體長短，平均腸長為體長的0.82倍。魚類的食性類型與腸道的相對長度（比腸長）密切相關。一般來說，典型肉食性魚類的比腸長小于1，雜食性或偏重植物的雜食性魚類的腸道相對長度在1～3 之間變動，而碎屑食性或純植物性魚類的比腸長在3 以上[29,30]。如鳡Elopichthys bambusa的比腸長為0.54～0.63，鯉Cyprinus carpio1.64～2.45，鳙 Aristichthys nobilis 4.63～4.97，鰱 Hypophthalmichthys molitrix 6.29～7.77[11]。本文測得長麥穗魚的比腸長為0.82，由此推斷其似乎屬于兇猛肉食性魚類或偏重動物的雜食性魚類。其口裂較小，口裂/吻長比約為0.25，不符合兇猛性魚類的口裂特征，由此推斷其應該屬于溫和魚類[29]。因此，結合比腸長和口裂特征判斷長麥穗魚應為雜食性魚類。結合對其食物組成的初步分析結果，其食物組成有藻類、浮游動物及水生昆蟲幼蟲等（尚未發表），長麥穗魚應屬于雜食性魚類。這和與其同屬的麥穗魚為雜食性極為相似，其比腸長僅為0.66[22]。

3.3 長麥穗魚的消化腺

長麥穗魚的消化腺分為肝臟和胰臟，二者在食物消化中起重要的作用。肝臟為長麥穗魚主要的消化腺，其分泌的膽汁儲存于膽囊中，膽管開口于前腸前部，膽汁經濃縮后分泌于前腸中。膽汁可降低脂肪的表面張力，使之成為乳糜顆粒，有利于增大其與脂肪分解酶的接觸面積，加速消化。胰臟為獨立的腺體，這與其他鯉科魚類有所不同，大多數鯉科魚類的胰臟內嵌于肝臟中，二者一起散存于腸的彎曲之間[26]。獨立胰臟多見于軟骨魚類，但鯉形目中此種組織結構也并不鮮見，如刺鰍Mastccembelus aculeatus 和中華刺鰍Sinobdella sinensis 等[30,31]。這種胰臟分泌的胰液中脂肪酶含量更高，可充分分解動物性餌料[32]。長麥穗魚的胰臟分布于前腸和中腸附近的腸系膜內，其分泌的胰液通過胰管進入腸道內，胰液對蛋白質、脂肪、糖類均有消化分解作用，可進一步消化分解食糜。

綜上所述，長麥穗魚消化系統的組織結構特征與其各段的消化功能相適應，與其食性密切相關。

圖版Ⅰ 長麥穗魚消化系統組織學觀察（圖中標尺為100 μm）Plate Ⅰ Histological observation of digestive system in slender top-mouth gudgeon Pseudorasbora elongate（Scale bar,100 μm）