印度斑马鱼

印度斑马鱼（拉丁名：Danio rerio），又称蓝条鱼、花条鱼、印度鱼，是鲤科鿕属的一种小型热带淡水鱼，因其体侧具有像斑马一样纵向的暗蓝色与银色相间的条纹而得名。^[2][3]印度斑马鱼颜色鲜艳、^[3]性情温顺、活泼好动、既耐寒又耐热，对水质和饵料不挑剔，饲养条件简单，^[7][8]是一种较受欢迎的热带观赏鱼类。^[3]

印度斑马鱼平均体长为2.5厘米，身体扁平呈纺锤形，玲珑纤细，头小稍尖，下颚细长突出，嘴朝上，吻较短。^[2]雄性的斑马条纹之间有金色条纹。雌性的斑马条纹之间是银色的，身体更圆，更丰满。^[5]原产地为孟加拉国、印度、尼泊尔等地，^[9]栖息在水流较缓慢的溪流、池塘、河流中，喜欢在上层水域活动觅食，也常在淤泥和植被茂密的流动水域活动。^[10][11]

印度斑马鱼因具有体型小、生长快、体外受精、体外发育、胚体透明、繁殖周期短、繁殖能力强等特点，是国际标准化组织认可的5种鱼类实验动物之一，^[10]是研究胚胎发育、基因调控与功能的优良材料，也是遗传学、发育生物学、环境毒理学、基因组学等研究重要的模式生物，最受重视的脊椎动物发育生物学模型之一。^[12]

由于印度斑马鱼头部稍尖，身体细小呈金黄色，从鳃到尾巴有独特的蓝紫色水平线，看起来类似于斑马条纹，故得名印度斑马鱼。^[5]它们有几个明显的特征，包括一条完整的侧线，两对横条，以及沿身体两侧的几条（通常为5~7条）纵向条纹。性别差异很小，雄性比雌性有更深的颜色和更大的臀鳍。^[2]

印度斑马鱼的平均体长可达25mm，有记录的最大鱼体长可达64mm，具有纺锤形的扁平身体。^[2]其背部为橄榄色，体侧从头至尾布满多条蓝色条纹，雄鱼为深蓝间柠檬色条纹，雌鱼为蓝色间银灰色条纹。它们臀鳍宽大，与背鳍相对应，胸鳍较小。^[13][8][14]下颚细长且突出，使嘴朝上，并且依靠鳃耙来分解食物。^[2]

印度斑马鱼的雌雄不难区分：雄印度斑马鱼鱼体修长，鳍大，体色偏黄，臀鳍呈棕黄色，条纹显着；雌鱼鱼体较肥大，体色较淡，偏蓝，臀鳍呈淡黄色，怀卵期鱼腹膨大明显。^[13][8][5]印度斑马鱼的品种约有27种，主要区别在条纹和色彩上，也有鳍形上的变化。^[15]

印度斑马鱼的颜色模式由三种类型的色素细胞组成，即深蓝色的黑色素细胞、金黄色的黄色素细胞和虹彩样的虹彩细胞。在发育过程中，两条条纹首先居中形成，随后在上下按顺序长出条纹，与许多硬骨鱼一样，黑色素载体可以对刺激做出反应而集中或分散；这似乎既是为了伪装，也是为了对光线强度做出反应而聚集和分散，以及发出信号。雄性和雌性的颜色相似，尽管雄性往往有更大的肛鳍和更多的黄色。如果不解剖，就不能可靠地区分幼虫的性别，虽然怀孕的雌性有更圆的身体形状，但最可靠的判断特征是在肛鳍起始处前面有一个小的生殖器乳头。^[11]

印度斑马鱼原产于印度的陆地河流中，从孟加拉国、印度和尼泊尔的恒河和布拉马普特拉河流域一直延伸到印度次大陆。在美国（加利福尼亚、康尼切、佛罗里达和新墨西哥）和南美的哥伦比亚等地区也有人工引入一些品种。^[2]目前的研究表明它们的分布更为局限。^[7]早期报告指出在克里希纳河流域，以及拉贾斯坦邦、古吉拉特邦和安德拉邦（流入阿拉伯海的河流流域）以及缅甸北部和斯里兰卡又发现印度斑马鱼的踪迹，但早期的一些记录的可靠性是值得怀疑的。^[11]

印度斑马鱼主要栖息在水流较缓慢的溪流、池塘、河流中。它们喜欢在上层水域活动觅食，也常在淤泥和植被茂密的流动水域活动，且在靠近稻田的地方能发现更多的印度斑马鱼。^[10][11]大多数印度斑马鱼所处的水域较为清澈，少部分生活在较浑浊的水中。^[7]印度斑马鱼的生存温度范围是6.7~41.7℃，一般认为28.5℃是印度斑马鱼生长繁殖的最适温度，并且它们最适pH为6.5~7.5mg/g。^[13]

由于印度次大陆属于季风气候，印度斑马鱼淡水栖息地的范围会有很大的季节变化。旱季时它们会栖息在稻田和水坑里并进行繁殖产卵，雨季过后，又回到河流、溪流。^[5]它们通常出没在稻田和水坑中，这与水稻种植有关。这种与水稻种植的关联可能与化肥的使用有关，化肥可促进印度斑马鱼饮食的主要成分浮游动物的生长。稻田和浅水季节性水域的大型捕食性鱼类较少，这为印度斑马鱼生活提供了环境。^[11]

印度斑马鱼表现出明显的昼夜活动节律。它们主要是昼行物种，但它们的节律与光线、温度和热循环有很大联系。研究发现被带入光暗周期的鱼类在光照期间其每日活动的时间在75%以上，这种昼夜模式在印度斑马鱼幼体的早期就已经出现了。^[16]而热循环本身也会影响印度斑马鱼活动的昼夜节律，这证实了温度也有同步的作用。在大量实验后发现，印度斑马鱼可能在白天和晚上都会进行活动。在其生命周期中它们有能力转变为夜间活动。鱼类的昼夜节律系统为多振荡系统。不同的因素作用于它们的节律系统，影响着它们的行为表现。^[17]此外，当温度、光亮升高到一定程度时印度斑马鱼会减少在安全环境中停留的时间，如鱼缸底部、黑暗的地方和浅滩，而是进入具有潜在危险环境，如鱼缸顶部区域、裸露或明亮区域和远离社会群体的区域。研究表示这些节律行为的变化与印度斑马鱼神经系统的改变有关。^[18]

印度斑马鱼是一种微型捕食者。^[7]它们从水流中获取大部分食物，并通过滤食来摄取营养。^[2]印度斑马鱼对食物并不挑剔，是杂食性动物。^[5]在水族馆里，它们会吃掉饲养员给的任何食物，包括小型活的和冷冻的食物，如水蚤、卤虫和血虫。^[7]在自然界中，它们以甲壳类动物、小昆虫、蠕虫和藻类为食。^[5]

最有可能与印度斑马鱼竞争的是鲤科的其他小鱼。各种各样的鲤科动物与印度斑马鱼共存，如小型一点的倒钩鱼、较大的山鲑鱼。倒钩鱼可能是印度斑马鱼的主要竞争对手，因为这两个物种的大小相似，鱼口相似，在水中占据相似的位置。美洲印度斑马鱼虽然比印度斑马鱼稍大，但也喜欢在上层水域活动，会与印度斑马鱼争夺食物。^[6]

印度斑马鱼是一种社会性的鱼类，社会等级是由雄性和雌性共同建立的。支配地位是通过攻击的方式建立的，包括咬和追逐。占优势的个体在产卵地点附近建立交配领地，垄断食物资源。^[2]印度斑马鱼的互相追逐行为是由等级统治而决定的。虽然它们会对行动缓慢或鳍长的鱼类表现出攻击性，可能会骚扰它们并咬这些鱼类的鳍。^[5]但是，印度斑马鱼是一种爱好和平的群居类鱼，可以与许多鱼类共存，包括小型鲤科鱼类以及四联鱼、彩虹鱼、鲶鱼和泥鳅。^[7]

印度斑马鱼防御行为表现为激动感的加强、攻击性和进食率下降。它们通过视觉和嗅觉做出预先反应并对捕食者产生警觉，同时通过分泌伤害信息素来触发反捕食者行为。印度斑马鱼的黑色素细胞能及时感应刺激，这有助于印度斑马鱼躲避潜在的捕食者。^[2]

印度斑马鱼属卵生鱼类，在4月至8月的季风季节繁殖。4月龄进入性成熟期，一般5月龄鱼繁殖较好。印度斑马鱼的繁殖比较容易，对水要求pH6.5~7.5mg/g，硬度6~8mmol/L，水温25~26℃。它们的繁殖实行一夫多妻制，一条雌鱼每次可排卵50~500粒不等。^[5]受精卵经2~3天可孵出仔鱼，再经2天仔鱼开始游动觅食。繁殖周期约7天左右，一年四季都可产卵，而且产卵量高。^[13][8]值得注意的是在孵化后，所有印度斑马鱼立即发育为雌性。当它们长到5~7周大时，性腺开始分化，雄性大约需要3个月的时间使睾丸发育成熟，此时性别还未完全确定。研究表明生长缓慢的个体会变成雄性，生长迅速的个体变成雌性，其中食物供应和生长速度在性别决定中发挥着关键作用。^[2]

交配行为受到光周期的严重影响，在繁殖季节的第一缕光照进水里就开始进行。为了求偶，大约有3到7只雄鱼追逐雌鱼，并试图通过轻推雌鱼或绕着它游成一个圆圈或8字形，将它引到产卵地点。它们倾向于在淤泥底和植被良好的池塘中繁殖。人工养殖中，砾石产卵点比淤泥产卵点更受青睐。在野外，印度斑马鱼在淤泥底的栖息地繁殖。当一对繁殖伴侣到达产卵地点时，雄性将其生殖孔对准雌性，并开始颤抖，雌性释放卵子，雄性释放精子。这一过程大约持续一个小时。^[5]雄性的求偶行为需要雌性性信息素的存在，而雌性的排卵需要雄性性信息素的存在。^[2]

印度斑马鱼在没有准备巢穴的情况下产下无黏附性的卵，这种鱼被称为群体产卵者和卵分散者。虽然孵化时间取决于水温，但大多数卵在受精后48~72小时孵化。绒毛膜厚度和胚胎活性也影响孵育时间。受精后72小时内，它们能够游泳、进食，并表现出主动回避行为。幼年印度斑马鱼被孵化出来的时候大约3mm长，并且会立即被雌鱼孤立。^[2]

亲鱼培养

饲喂亲鱼的目的是为了获得高质量的受精卵。饲喂亲鱼用的饲料有活性饲料和配合饲料两种，所用的配合饲料蛋白质应大于40%，粗脂肪大于3.5%，水分低于4%，钙0.9%~1.6%，磷0.8%~1.4%，并添加适量对性腺发育有作用的物质，如ve、va、vd、微量元素锌等，每天饲喂1~2次。繁殖季节，每周可增加投喂2~3次枝角类、桡足类，丰年虫或开水烫过并研碎的小鱼、小虾等鲜活饲料。在饲喂时应注意：①自来水预先存放2~3天；②水pH调到6.5~7.5mg/g；^[8]

受精

将亲鱼雌雄分开饲喂2~3天（相互之间能够看到，可在饲养箱中加一玻璃隔板，将雌雄分开）繁殖时将雄、雌按1~2∶1比例放入产卵池中进行产卵受精。印度斑马鱼一般凌晨产卵。一般头天晚上放入，第二天上午或中午就产卵受精。为防止亲鱼吞噬鱼卵，可用网孔2~3mm的网将亲鱼限制在产卵池的上半部活动。^[13][5]

人工孵化

受精结束后获得的受精卵要及时捞出，剔除异物，将眼观有白色小斑点、畸形异常卵去除。然后将受精卵移入培养箱中进行孵化，温度为25~28℃，温差不能够超过0.5℃。这期间可在解剖镜下观察胚胎的发育状况，受精卵经2~3天可孵出仔鱼，刚出膜的鱼苗游泳能力低，静卧于水底。再经2天仔鱼开始游动觅食，开始先以“洄水”喂之，10天后可改喂其他小型鱼虫。印度斑马鱼的繁殖周期约7天左右，一年可连续繁殖6~7次，而且产卵量高。但在野外可能需要长达5~6个月的时间才能达到生殖成熟。^[6]

孵化时应注意：①虹吸出产卵池底的受精卵时要用直径10mm左右的皮软管，如果用硬质的吸管，有可对受精卵造成损伤；②孵化用水、清洗用水，水质要好，水温相差不宜过大，要保持相对恒定，对受精卵来说，剧烈的温度变化会引起胚胎死亡；③孵化期间每天要及时清除败育卵，勤换水。^[13][8]

印度斑马鱼是鲤科中的小型淡水鱼属，根据鳍的长短，可分为长鳍印度斑马鱼及短鳍印度斑马鱼。该属目前有27种已知物种。大多数种类的印度斑马鱼生长长度不超过50mm。但通过选择性育种已培养出了几种长鳍印度斑马鱼和颜色改变了的印度斑马鱼。它们通常具有一排斑点，垂直条纹或水平条纹，还有一些印度斑马鱼有两对长长的倒钩。^[19]

部分种类：^[19]

阿萨姆邦印度斑马鱼（Devario assamensis）巴尔德印度斑马鱼（Devario pathirana）孟加拉印度斑马鱼（Devario devario）黑条纹印度斑马鱼（Danio absconditus）血尾印度斑马鱼（Devario annandalei）蓝色印度斑马鱼（Danio kerri）天珠印度斑马鱼（Danio margaritatus）侏儒斑点斑马鱼（Danio nigrofasciatus）翡翠矮人斑马鱼（Danio erythromicron）火吧斑马鱼（Devario maetaengensis）火线斑马鱼（Devario sondhii）巨人斑马鱼（Devario aequipinnatus）辉光斑马鱼（Celestichthys choprae）金戒指斑马鱼（Danio tinwini）金条纹斑马鱼（Devario chrysotaeniatus）光斑马鱼（Danio sp. Hikari）贾因蒂亚斑马鱼（Danio jaintianensis）茵莱斑马鱼湖（Devario auropurpureus）老挝斑马鱼（Devario Laoensis）豹印度斑马鱼（Danio Rerio）马拉巴尔·印马鱼（Devario malabaricus）梅加拉亚语印鱼（Danio Meghalayensis）橙色翅片斑马鱼（Danio kyathit）黑豹斑马鱼（Bracydanio aesculapii）珀尔印斑马鱼（Danio albolineatus）罗斯斑马鱼（Danio roseus）

因为它们温顺，非常耐寒，完全习惯于水族馆中水条件的变化，所以在水族馆中较为常见。^[19]现在能在黑暗中发光的转基因印度斑马鱼也被研究出来用于水族馆贸易。^[2]印度斑马鱼是一种体型较小的观赏鱼，成年呈橄榄绿色，体侧从头部到尾部有几条蓝、银想相间的条纹。臀鳍上也有与体色类似的斑纹，但是颜色要淡一些。许多印度斑马鱼具有鲜艳的颜色，是较受欢迎的观赏鱼类，也是刚开始饲养热带鱼的理想对象。^[3]

印度斑马鱼具有体型小、生长快、体外受精、体外发育、胚体透明、繁殖周期短、繁殖能力强等特点，是国际标准化组织认可的5种鱼类实验动物之一。^[10]随着对印度斑马鱼的进一步了解，其作为模式生物在生命科学以及医学研究中的作用正在崛起。目前印度斑马鱼野生型品系种纯系主要有Tuebingen品系（简称TU，起源于Streisinger Lab）、AB品系，其中印度斑马鱼基因组计划所用品系为Tuebingen品系。作为最受重视的脊椎动物发育生物学模型之一，它也是研究胚胎发育、基因调控与功能的优良材料、遗传学、发育生物学、环境毒理学、基因组学等研究重要的模式生物。^[12]

以印度斑马鱼为模型研究目的基因在脊椎动物中的表达和功能

利用印度斑马鱼胚胎透明的特点，构建绿色荧光蛋白（GFP）与内源性靶蛋白的融合蛋白，通过观察融合蛋白的荧光分布情况，借以确定目的基因或目的蛋白的功能和表达特点。同时，还可通过检测绿色荧光的分布，监测外源蛋白的表达在印度斑马鱼中的表达与分布情况。^[12]

印度斑马鱼与免疫学研究

印度斑马鱼作为免疫学新模式生物的优点在于：（1）与传统的免疫学模式生物——小鼠相比，印度斑马鱼有体型小，子代数量多，培育要求低，易于养殖，饲养成本低，便于开展大规模研究。（2）印度斑马鱼个体发育过程是在全透明状态下完成，使得整个心血管系统的发育过程能十分完整的被观察。特别是免疫系统个体发育的相关资料，是无法从小鼠上所进行的实验中轻易获得的。（3）先期对印度斑马鱼的遗传学研究积累的丰富突变库也为研究免疫相关基因的功能提供了条件。（4）在目前已知生物中，鱼类是最早具备获得性免疫系统的纲。这就使得对印度斑马鱼免疫系统的研究成为人们了解非特异性免疫系统和获得性免疫系统进化与功能相互关系的重要工具。这个独特的免疫系统进化地位还赋予了印度斑马鱼作为免疫学研究模式生物的另一重要优势，即其成体可以在没有胸腺、淋巴细胞生成的情况下存活传代。^[12]

印度斑马鱼相关实验

1981年，乔治·史翠格（George Streisinger）和他的同事们开始将印度斑马鱼作为模型生物进行研究。从那时起，它们就成为了生物医学研究中受欢迎的模式生物。印度斑马鱼主要用于研究脊椎动物的发育、进化、遗传学和疾病。^[2]1999年，Herbomel等在观察印度斑马鱼的巨噬细胞个体发育时发现，处于胚胎发育早期的印度斑马鱼巨噬细胞就具有对外源微生物大肠杆菌高效吞噬的能力。实验结果表明印度斑马鱼体内可能还存在与哺乳动物相类似的细胞因子或趋化因子系统。^[2]2001年，Yoder等报道了印度斑马鱼与人白细胞表面受体基因簇同源的序列，并通过体外转染实验证明，印度斑马鱼在该区域的与ITAM基序高同源性的蛋白质同样有抑制小鼠MAPK信号途径的功能，进而还可抑制NK细胞的活化，这进一步显示出印度斑马鱼和人在该区域的基因结构和功能都是保守的。^[2]2002年，Neely等首先建立了细菌感染致病性链球菌的印度斑马鱼模型。该研究选用链球菌作为病原菌对印度斑马鱼进行攻击实验，得到了较为全面的感染过程、致死剂量、生存曲线资料，为进一步研究非特异性免疫反应中宿主和病原体相互奠定了坚实的基础。^[2]

印度斑马鱼在世界自然保护联盟的濒危物种红色名录中被列为无危动物。^[9]除了在水族馆贸易中被过度开发，这个物种的生存几乎没有受到其他威胁。^[2]印度斑马鱼是许多鱼食性鱼类和鸟类的猎物。印度斑马鱼的分布范围很广，它们很容易在原生栖息地繁殖。^[6]

印度斑马鱼的主要捕食者是乌鳢和针嘴鱼。其他捕食者包括叉尾鱼、刀鱼、刺鳗、印度池鹭和普通翠鸟。^[2]前面所提到的鱼类都能与印度斑马鱼共存，并有足以吞咽成鱼的口。根据的肠道含量分析表明，这些鱼的食物中有很大一部分是小鱼。在这些食鱼性鱼类出现的地点，印度斑马鱼要么没有，要么出现丰度很低。其中轮纹鳗鱼可能以印度斑马鱼的胚胎或幼体为食。^[6]长尾鲶nián鱼的嘴大到足以咬住成年印度斑马鱼，但它们往往会在印度斑马鱼不存在的地方占据移动较快的水域。另一种潜在的捕食者是沼泽鳗鱼，与印度斑马鱼的大小相比，它们的嘴巴很小，成功捕食印度斑马鱼成鱼的概率较低。^[6]

在稻田或印度斑马鱼幼鱼丰富的浅水季节性水域，我们没有发现大型捕食性鱼类。但是在这些避难所，藏匿着水生蜻蜓幼虫。蜻蜓幼虫很贪吃，这对印度斑马鱼的幼鱼死亡起着重要影响。其他水生无脊椎动物也可能捕食印度斑马鱼幼体。^[6]

首先，水稻种植无疑对印度斑马鱼产生了影响，由于水道被筑坝灌溉，许多季节性溪流和湿地将会消失，虽然它们的繁殖似乎与季节性河流中的繁殖一样好，但这些可能已经改变了生物群落。因为一些竞争者或捕食者比它们更擅长在这些栖息地定居，这可能会导致它们面临栖息地退化和丧失的严峻挑战。其次，生产黄麻（即胶囊黄麻，这是服装、麻袋、麻线和其他物品的纤维的来源）也会对印度斑马鱼造成影响。黄麻一旦收获，就会在小溪中腌制，这会使水酸化，导致鱼类死亡。^[6]

印度斑马鱼模式化历史

印度斑马鱼作为模式生物仅有30多年的历史，最早将印度斑马鱼作为模式生物研究的是美国Oregon大学已故的著名遗传学家George Streisinger，1981年他在《Nature》杂志上所发表的关于印度斑马鱼人工雌核发育的研究的论文。从此，印度斑马鱼开始引起人们的关注。1994年，以“印度斑马鱼发育和遗传”为主题的会议在冷泉港召开。1996年，著名的《Development》杂志上发表了一系列与印度斑马鱼各系统组织（心血管、脊索、脑等）发育的突变体有关研究的报告，从而揭开了印度斑马鱼用于基因、基因组学组、脊椎动物发育以及人类疾病研究的序幕。2002年5月，《Science》杂志又刊出了一期有关印度斑马鱼的研究专辑，标志这一印度斑马鱼为模式生物的研究进入到一个新的阶段。^[12]