昭觉林蛙变态前发育及温度对胚胎的影响

摘要

无尾两栖类是水生到陆生的过渡类群，在其生活史中需经历卵、蝌蚪和蛙三种形态。因其分和范围广，种类和数量较多，易采集等特征，一直是科研和教学的良好材料。掌握无尾两栖类的发育过程，可为细胞生物学和发育生物学的教学和科研打下基础。昭觉林蛙（Rana chaochiaoensis）隶属于脊椎动物门（Chordata）两栖纲（Amphibia）无尾目（Anura Rafinesque）蛙科（Ranidae Gray）蛙属（Rana）。主要分布于云、贵、川三省。云南除滇南和滇西南外均有分布，属我国特有种。分布在昆明地区的昭觉林蛙10月底11月初产卵，蝌蚪期长，至翌年5月才全部变成幼蛙。
　　 目前，关于昭觉林蛙的报道涉及成体外部形态特征、栖息地利用和习性分析，未见发育方面的资料。本项工作从2007年10月12日起至2008年11月22日止，有效工作日230d。采用连续观察法，记录昭觉林蛙胚胎和蝌蚪发育历时。参考前人的研究结果对胚胎和蝌蚪发育进行分期，描绘各发育期的特征，通过测量体重、体积、体长等，得出昭觉林蛙蝌蚪生长发育趋势。另，设置14℃、17℃、20℃、23℃4个恒温组，14→17℃、14→20℃、14→23℃、17→20℃、17→23℃、20→23℃6个变温组，比较在不同温度下，不同时期变温，胚胎完成发育所需时间和生长状况。较系统地研究了昭觉林蛙胚胎及蝌蚪发育，初步探讨了环境因子-温度对胚胎发育的影响。旨在通过研究，明确昭觉林蛙变态前的发育过程，为研究两栖类的起源、地理分布和系统分化提供重要证据；同时也为无尾两栖类的发育、野外种群恢复与人工养殖提供基础资料和参考数据。
　　 数据整理均采用Excel；采用SPSS13.0软件包中单因素方差分析，对各期性状的差异，恒温下和变温下胚胎发育时长的差异、胚胎体尺变化的差异进行分析；曲线回归分析蝌蚪后肢长与时间的关系，体重与体积的关系，发育时长、出膜时间与温度的关系，结果表明：
　　 （1）在16.89±2.47℃的水温条件下，昭觉林蛙胚胎发育从受精卵期到鳃盖闭合期共分为23期，历时299.39h，与沼水蛙、棘胸蛙等蛙科种类相比，其胚胎发育历时最长。胚胎发育特点有，第三次卵裂为纬裂，第四次卵裂（16细胞期）不规则不同步；胚胎多在肌肉效应期出膜，属于孵化比较早的；鳃血循环前无法辨别心跳，且鳃血循环与尾血循环几乎同时开始。各期之间外膜直径、内膜直径差异极显著，胚长、尾长差异极显著。昭觉林蛙受精卵及胍胎早期，受精膜及周围的胶膜弹性较好，不易被破坏，能对受精卵起到很好的保护作用。神经管期，卵膜变薄而松散，利于胚胎出膜，分解前达到最大直径，此时胚胎较脆弱，受外界损伤的几率增加。
　　 （2）在平均水温为18.9±3.2℃的条件下，昭觉林蛙蝌蚪发育从半圆形肢芽到变态完成期共分为16期，历时71.69d。观察中未见圆盾形肢芽期；第1、2趾出现时第三趾同时分离，不将第三趾分离单列为一期；内踱突出现后可观察到各趾关节处透明的瘤状突起，将关节下瘤作为一期；前肢伸出时肩关节即可见，故将前肢伸出期与肩关节露出期合并成为肩部愈合期。四肢出现期，体长达到最大值，是蝌蚪发育的顶峰。此后，肩部愈合期蝌蚪体长、尾长、体宽均明显减小，蝌蚪外部形态发生巨大变化，可视为变态的开始。曲线估计得出昭觉林蛙蝌蚪后肢长与发育时间呈二次曲线关系、体重与体积均呈直线关系。除肩部愈合期外，尾长与头长之比变化不大，可作为昭觉林蛙蝌蚪鉴定的一个参考指标；而常被用作蝌蚪分类指标的齿式，在26-30期时稳定，为Ⅰ：2+2/1+1：Ⅲ。从31期后齿式变得不稳定，有Ⅰ：2+2/1+1：Ⅲ、Ⅰ：2+2/2+2：Ⅱ、Ⅰ：2+2/1+1+1:1+1：Ⅱ、Ⅰ：2+2/1+1+1：Ⅲ、Ⅰ：2+2/1+1+1:1+1+1：Ⅱ等五种齿式出现，作为种类鉴别特征仅在一定的发育阶段有效。
　　 （3）昭觉林蛙胚胎在14-23℃温度范围内出膜率不低于90％，死亡率、畸形率不超过20％，大多能完成正常发育，恒温下，20℃温度条件下胚胎无死亡和畸形，发育时长147.63h，仅稍长于发育历时最短的温度条件（23℃），试验结束后胚胎生长最快，最适合昭觉林蛙胚胎生长。适当高温能加速昭觉林蛙胚胎发育，但高温导致胚胎畸形，并不利于胚胎生长。原肠胚期升温比心跳、鳃血循环期升温更利于昭觉林蛙胚胎发育，可能与外膜的保护作用有关，故胚胎出膜后不益做升温处理。在一定温度范围内，升温起点温度越高，胚胎完成发育时间越短；同一起点温度升温梯度越大，胚胎发育时间越短，且升温起点比温差大小对胚胎发育时长的影响更明显。比较恒温下、原肠胚期升温和心跳、鳃血循环期升温，胚胎发育时长、出膜率、死亡率、畸形率、胚胎性状变化等因素，得出，变温模式下，原肠胚期从17℃升到23℃最利于胚胎生长。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 前言

1.2 无尾两栖类发育研究现状

1.1.1 胚胎发育研究

1.1.2 蝌蚪发育研究

1.1.3 温度对个体发育的影响

2 昭觉林蛙胚胎发育

2.1 材料与方法

2.1.1 材料

2.1.2 胚胎发育的观察和记录

2.1.3 数据处理

2.2 结果

2.2.1 昭觉林蛙胚胎发育分期描述

2.2.2 昭觉林蛙胚胎发育时长

2.2.3 昭觉林蛙胚胎发育体尺测量

2.2.4 昭觉林蛙胚胎生长发育趋势

2.3 讨论

3 昭觉林蛙蝌蚪发育

3.1 材料与方法

3.1.1 材料

3.1.2方法

3.2 结果与分析

3.2.1 蝌蚪发育分期和各期特征

3.2.2 昭觉林蛙蝌蚪发育历时

3.2.3 昭觉林蛙蝌蚪体尺变化

3.3 讨论

3.3.1 昭觉林蛙蝌蚪发育分期

3.2.2 昭觉林蛙蝌蚪发育时长

3.2.3 昭觉林蛙蝌蚪发育状况

3.2.4 昭觉林蛙蝌蚪齿式变化

4 温度对昭觉林蛙胚胎发育的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 材料

4.1.2 方法

4.2 结果

4.2.1 恒温对胚胎发育的影响

4.2.2 升温对胚胎发育的影响

4.3 讨论

4.3.1 恒温下昭觉林蛙胚胎发育适宜温度

4.3.2 不同发育期升温对胚胎的影响

4.3.3 升温起点与发育时长的关系

4.3.4 发育时长与生长状况的关系

4.3.5 变温在胚胎发育中的负面和正面影响

5 主要结论

参考文献

致谢

附录 在读期间发表和完成的论文目录

附图: