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マッドスキッパー(Periophthalmus modestus)における幼若移行中に胸鰭の改変が起こる

成体の鰭骨格

まず、成体の魚の胸骨の骨格パターンを調べた。 胸ガードルは、胸鰭を軸骨格に接続する。 これは、ポストテンポラル(ポスト。 る。)、supracleithrum(sup。 cl.およびcolacoid(c o)(図3)を含む。 1c)。 ガードルは四つの近位半径(pr1–pr4)をサポートしています(図。 1c)。 1 4個の遠位半径は、近位半径より遠位に位置する(図1 0A)。 1d)、および14の外骨格のひれの光線は胸のひれの遠位部分で一直線に並びます(pec。 fr. 図1-14)(図14)(図14) 1c)。

胸ガードルの主な要素であるcleithrumは、胸鰭の基部に位置する背腹方向に細長い骨である(図2)。 1c)。 クリスラムは中央で広くなり、その時点でクリスラム板(図中のclp)と呼ばれている。 1c)、Psのように。 バルバロス、Pn。 schlosseri、およびPs。 アゲンティリネアトゥス 両側クリートラのそれぞれの腹側縁は、鰓の後ろに位置し、それらの表面は正中線で対向している(図10)。 1e)。 烏口骨に隣接する腹側の腹側部分は、骨盤骨に接続する(図1のpvb)。 図1C、e)、および正中線における各骨盤骨融合の縁における骨盤ドーム(pvd)(図1C、e)、および正中線における各骨盤骨融合の縁における骨盤ドーム(pvd)(図1C、e)、およ 1e)。 Cleithrumの背側部分は、後頭骨および上頭骨を介して後頭骨領域に接続する(Fig. 1階)。 サンゴはクリスラム板の腹側に位置しています(Fig. 図1cの矢頭)と部分的に関節し、第四の近位半径方向(図1cの矢頭)と部分的に関節している。 1g)、Psのように。 バルバロス

各近位ラジアルは部分的に重なっており、大きな単一のプレートのように見える(図中のpr1–pr4。 図1cに示すように、第2及び第3の間、並びに第3及び第4の近位半径(図1Cに示す矢頭)の間には小さな空間が認識されるが、第2及び第3の間、並びに第3及び第4の近位半径(図1Cに示す矢頭)の 1c)。 最初の近位橈骨(pr1)は長くて薄い骨である。 第4の近位ラジアル(pr4)は、4つの近位ラジアルの中で最も短い要素である(図1 0A)。 1c)、Psで報告されているように。 バルバロス 第一から第八のヒレ線は分節軟線であり、第九から第十四のヒレ線は二股の骨線である(図。 1c)。

胸鰭の発達および他の発達特性

マッドスキッパー Psのいつ、どのように胸鰭を探索する。 modestusは体壁から伸長して突出し,胸鰭の発達過程を観察した。 Psが。 人工受精によって得られたはいおよび幼虫については,モデスタスの発生が記述されており,発生過程を正確に理解するためにはより詳細な記述が必要である。 したがって、我々はまた、小胞の段階(追加ファイル1:図S1A-C)、小林らの図1Lに記載されている39-46-h受精後(hpf)段階に相当する段階にあった実験室に到着 (1972). 各段階の発達段階と経過時間は、追加ファイル2:表S1に要約されています。

胚の段階(図10)。 図2に示す。 3)

耳小胞ステージ(追加ファイル1:図S1A-C;”39-46Hpfステージ,図1L In Kobayashi et al. この段階では、胚の尾部が卵黄から分離する(追加ファイル1:図S1A)。 耳斑は中空で耳小胞(ov)を形成し、水晶体斑(lp)を有する視覚原基も観察される(追加ファイル1:図S1B)。 尾の遠位端には間葉系細胞(mc)があります(追加ファイル1:図S1C)。 心臓(h)は見える(追加ファイル1:図S1B)が、鼓動していない。

脳小胞ステージ(追加ファイル1:図S1D-F)

この段階で心臓が鼓動し始めます(追加ファイル1:図S1D)。 尾は伸長する(追加ファイル1:図S1D)。 前脳の終脳(t)および間脳(d)、中脳(m)、および後脳の菱形(r)などの脳小胞が見える(追加ファイル1:図S1E)。 キサントホアは体幹の頭と尾部に現れます(追加ファイル1:図S1E、Fの矢印を開いています)。 各耳小胞内には二つの耳石(ot)が認識されている(追加ファイル1:図S1E’)。 メラノフォアは胴体と尾に横方向に現れます(追加ファイル1の矢頭:図S1F)。 肛門は腸の後端に形成される(追加ファイル1の黒い矢印:図S1F)。

心臓室ステージ(追加ファイル1:図S1G-I)

心臓管は心房(at)と心室(vt)に分かれています(追加ファイル1:図S1H)。 尾の遠位端の間葉系細胞は、この段階までに消失している(追加ファイル1:図S1I)。 キサントホアは、頭部および胴体の腹側および背側の縁に沿って広がっている(追加ファイル1:図S1G’)。

循環ステージ(追加ファイル1: 図S1J-K)

血液細胞は、この段階で最初に検出されます(追加のファイル1の黒い矢じり:図S1K)。 心臓からの血液は体全体を循環し、共通の枢機卿静脈(追加ファイル1のccv:図S1K)を介して収集されます。

眼の色素沈着段階(図10)。 3a;追加ファイル1:図S1L-M)

この段階では、メラノフォアは視神経小胞の後縁でのみ顕著である(追加ファイル1:図S1Mの矢頭)。 いくつかのキサントホアは、視覚小胞にも見られる(追加のファイル1:図S1Mの開いた矢じり)。 推定ひれ芽レベルでの胚の断面は、間葉系細胞の二層または三層からなる体性膜の肥厚を示す(図。 3a)。 上にある外胚葉は、単細胞層状の頂端外胚葉の肥厚を形成する(図1)。 3a)。

図。 2
図2

孵化段階の前にマッドスキッパー胚の胸鰭芽の開発。 低pec段階(a、b;n=1)、中pec段階(c、d;n=1)、高pec段階(e、f;n=1)、および長pec段階(g、h;n=1)におけるマッドスキッパー胚(a、c、e、g)および胸鰭芽(b、d、f、h)の側面図のVentrolateral斜め図。 (A)の矢頭はメラノフォアを示している。 中間のひれ折目の段階(i;n=1)および長いひれ折目の段階(j;n=1)の胸ひれの芽の背側の眺め。 at、頂端肥厚;af、頂端フィンフォールド;op、視小胞;pec、胸鰭。 スケールバー、100µ m in(a,c,e,g); 50μ m in(b,d,f,h,i,j)

低pecステージ(図。 2a,b)

この段階では、胸鰭は卵黄の表面に出芽している(図。 胸鰭芽の先端には頂端外胚葉の肥厚が存在する(図2A)。 2b)。 メラノフォアは、現在、視神経小胞の前縁および後縁の両方に見られる(図1 4の矢頭)。 2a)。

図。 3
図3

胸鰭芽および初期幼虫鰭のヘマトキシリン-エオシン染色。 胸鰭芽と初期幼虫鰭の断面は、ヘマトキシリンとエオシン(a、b、c、e)で染色され、眼の色素沈着段階(a;n=1)、中pec段階(b;n=1)、長pec段階(c、d;n=1)、および長ひれ折り段階(e、f;n=1)で拡大画像(d、f)。 at,頂端肥厚;af,頂端フィン折り目;cc,軟骨性凝縮;dmm,背側筋肉量;ed.、内骨格円板;vmm、腹側筋肉量;pec、胸鰭。 スケールバー、10μ m

ミドル-pecステージ(図。 図2C−d;図2C−d。 図3b;追加ファイル1:図S1N-O)

胸鰭芽の高さは、その幅の約半分の長さである(図3B;追加ファイル1:図S1N-O)

胸鰭芽の高さは、その幅の約半分 2c、d)。 色素沈着は目全体で顕著である(追加ファイル1:図S1N)。 (追加ファイル1:図1O)。 胸鰭芽の断面は、頂端外胚葉の肥厚が頂端鰭襞に層状化された二つの細胞に変換されることを示している(図。 3b)。 ヒレの芽の中心には軟骨成分の凝縮が見られます(図1)。 3b)。

高pecステージ(図1)。 2e-f;追加ファイル1:図S1P,Q)

この段階では、胸鰭芽が後方に湾曲し、先細りになる(図。 2e、f)。 頂端の外胚葉の肥厚は、頂端のひれの折り目に変形する(図中のaf。 2階)。 目の色素沈着は非常に密である(図10)。 2e)。 心臓管の回転が顕著である(追加ファイル1:図S1Q)。

Long-pecステージ(Fig. 図2g,h;図2g,h;図2g,h 3c,d)

この段階では、胸鰭芽は体軸に平行に伸長する(図3c,d)

この段階では、胸鰭芽は体軸に平行に伸長する。 2g、h)、その回転が完了することを示唆している。 胸鰭芽の断面では(Fig. そして、軟骨細胞(cc)は、近位−遠位軸に沿って整列し、胸鰭芽内の背側および腹側筋塊(それぞれdm Mおよびvmm)に胸筋を分割する(図3C)。 3d)。

中間のひれ折目の段階(Fig. 2i)

この段階では、胸鰭芽および頂端鰭襞はさらに伸長する。 先端のひれの折目の長さは今芽の全長の五分の二を構成します(Fig. 2i)。

長いフィンフォールドステージ(図。 図2j;図2j;図2j。 3e,f;追加ファイル1:図S1R-T)

頂端のフィンフォールドの長さは、芽の全長の五分の三を構成するようになりました(図3E,f;追加ファイル1:図s1R-T)

頂端のフィンフォールドの長さは、芽の全長の五分の三を構成します。 2j)。 口が開き(追加ファイル1:図S1S)、耳小胞はその特徴的な逆心臓形状を発達させる(追加ファイル1:図S1S、S’)。 背側の中央の鰭の折り目と腹側の中央の鰭の折り目の両方が尾側領域で狭くなり始める(追加のファイル1の矢印:図S1T)。 胸鰭芽の断面では、立方体状の軟骨細胞が整列して胸鰭芽の中心に単細胞層状の内骨格円板を形成することが見られます(図2)。 3e、f)。

孵化段階(追加ファイル1:図S1U-V)

上顎(uj)は下顎(追加ファイル1:図S1V)と同じレベルで突出するようになりました。

プランクトン幼虫の段階(図。 図4に示す。 図5;図5。 6)

3.0–4.3mm TL(Fig. 図4a;図4a。 5a-c;追加ファイル3:図S2A)

人工的に孵化するように誘導された幼虫のサイズは3.0から4.3mm TLの範囲であった(追加ファイル3:図S2A)

: 図S2A)。 この段階の幼虫は、丸い頭、連続した中央のひれの折り目、および卵黄嚢を有する(追加ファイル3:図S2A)。 内骨格円板(e D)および頂端鰭襞(a f)は、それぞれ、胸鰭芽の近位領域および遠位領域に位置する(図1)。 4a)。 胸鰭の内骨格円板の中心には、マトリックス分解の薄いゾーン(mdz)が見られます(Fig. 5a)。 内骨格円板の近位部分では、細胞はより丸みを帯びており、少数の分裂細胞が顕著である(Fig. 5b)。 内骨格円板の遠位部分において、円筒状の細胞は、近位−遠位軸に沿って整列される(図1 0A)。 5c)。 内骨格円板の近位には、軟骨化ガードル原基があり、cleithrum(cl)、肩甲骨(sco)、後胸骨突起(pop)、および前胸骨突起(prp)からなる(Fig. 5a)。 ガードルの骨格要素は体壁内に形成される。 Cleithrumは薄い要素として発達する(Fig. 5a)。 肩甲骨は、クレイトラムと内骨格円板の間に見られる(Fig. 5a)。 前胸骨突起は前方に成長しており、後胸骨突起は後方に成長している(図。 5a)。

図。 4
図4

マッドスキッパー幼虫と少年の胸鰭の開発。 背側(a–d)、腹側(e、i)、および側方図(f–h)TL4.0–14.5mm段階(a–f;n=各段階)およびTL18.6–19.2mm段階(g–i;n=各段階)で底生から水陸両用幼生の図。 (B,c)の矢印は、内骨格円板とフィンフォールドとの境界を示しています。 (E,f)の矢頭はフィン光線を示す。 af、頂端のひれの折目;ed、内骨格ディスク;fr、ひれ光線;ope、operculum;pel、骨盤のひれ。 スケールバー、a-eで100μ m、f–iで500μ m

図。 5
図5

幼虫の胸鰭の骨格パターン。 3.0–13のプランクトン幼虫の胸鰭の側方(a–d、f–h、k–m)および腹側のビュー(e、i、j)。6mm TLをalcian blueおよびalizarin redで染色した(各段階n=1)。 b、c、g、h、l、mは示されたイメージからの眺めを拡大した。 (B、c、g、h、l、m)の矢頭は、分裂細胞内の薄いマトリックス中隔を示す。 cl,cleithrum;ed.、内骨格ディスク;ff、フィンフォールド;mdz、マトリックス分解のゾーン;pop、後胸骨プロセス;prp、前胸骨プロセス;pel、骨盤骨原基;sco、肩甲骨。 スケールバー、100μ m in(d,e,i,j);50μ m in(a,f,k);10μ m in(b,c,g,h,l,m)

5.6mm TL(図1)。 4b;追加ファイル3: 図S2B)

下顎は上顎を越えて突出している(追加ファイル3:図S2B)。 卵黄は完全に吸収される(追加ファイル3:図S2B)。 胸鰭芽はさらに伸長する(Fig. 4b)。 内骨格円板の形状に劇的な変化はない(Fig. 4b)。 頂端フィンフォールドは、内骨格円板の近位端に接触し、体壁の近くに位置する(図中の矢印)。 4b)。

6.2mm TL(図1)。 5d-e;追加ファイル3:図S2C,D)

脊索の尾部先端が背側に湾曲し始める(追加ファイル3:図S2Dの矢印)。 尾鰭の腹側部分には鰭条がある(追加ファイル3の矢頭:図S2D)。 鰓の後ろにはクリスルムの骨化が観察される(図。 5d、e)。 クリスルム骨化を除いて,ガードルの骨格要素には顕著な形態学的変化は観察されなかった。

7.9mm TL(図1)。 図4c;図4c;図4c。 5f;追加ファイル3:図S2E-F)

骨盤フィン芽(pel)は最初に小さな膨らみとして認識され、頂端外胚葉の肥厚は観察されない(追加ファイル3:図S2F)。 骨盤ひれ芽形成の開始は硬骨魚の幼虫から幼生への移行(変態)の間に起こる形態学的変化の一つである。 中央のひれは第二の背鰭(df2)と臀鰭(af)を形成する(追加ファイル3:図S2E)。 円形の中央鰭の尾部領域は、パドル状の尾鰭に変換される(追加ファイル3のcf:図S2E)。 尾鰭光線の要素を支持する後硬骨の原基は、尾端で背側に湾曲した椎骨として観察される(追加ファイル3の矢印:図S2E)。 胸鰭の頂端鰭折りの近位端は、体壁から離れて移動し始める(図中の矢印)。 4c)。 胸鰭の内骨格円板の近位部は伸長し、扇状になる(図1)。 図4c;図4c;図4c。 5階)。 内骨格円板の近位領域には、薄いマトリックス中隔(図中の矢頭)を有する立方体細胞が存在する。 5g)、細胞分裂を示す。 内骨格円板の遠位部には円筒状の細胞があり、観察された細胞には明らかなマトリックス中隔は見られない(Fig. 5時間)。 クレイトラムはさらに骨化されている(Fig. 5i)。 前胸骨突起と後胸骨突起との間の角度は、6.2mm TLのそれよりも小さい(図を比較してください。 体壁から肩甲骨の突出につながる(図5E、i)。 5i)。 後尾骨突起はさらに後方に伸長される(図1 0)。 5i)。

9.5mm TL(図1)。 4d)

胸鰭の内骨格円板の近位領域はさらに伸長している(図4d)

4d)。 扇形の胸鰭は体壁から完全に分離されている(図。 4d)。

11.0mm TL(図1)。 4e;追加ファイル3: 図S2G-H)

骨盤のひれの芽はより明確になる(追加ファイル3:図S2H)。 メラノフォアは、体幹の尾端の背側および腹側の部分に見られる(追加のファイル3の矢頭:図S2G)。 胸鰭の頂端の鰭条内には二つの鰭条がある(図中の矢頭)。 4e)。

13.6mm TL(図1)。 5j-m)

肩甲骨は体壁の表面から突き出て胸鰭の近位部分を形成する。 軟骨形成は、骨盤鰭骨格の原基で開始される(Fig. 5j)。 胸鰭の内骨格円板全体に立方体状の軟骨細胞が存在する(Fig. 5l、m)。 いくつかの立方体の細胞は、薄いマトリックス中隔(図中の矢頭)を有する。 5l,m)、それらが分割されていることを示唆している。 内骨格円板の近位領域では、細胞分裂はランダムに配向される(図2)。 一方、それらは遠位領域において近位−遠位軸に沿って生じる(図5l)。 5m)。

14.5mm TL(図1)。 図4f;図4f;図4f. 6a-c;追加ファイル3:図S2I-J)

この段階で最初の背鰭が目立つ(追加ファイル3:図S2J)。 扇形の胸鰭のひれの中には14本のひれがあります(図中の矢頭)。 4階)。 これらの特徴は、遠洋性の生息地から底生性の生息地への移行直前の幼虫に見られる特徴と類似している(図1の後期幼虫)。 小林らの4F。, 1972). 胸鰭の前頭切片は、肩甲骨(sco)が突出して鰭の近位部になることを示している(図。 6a)。 内骨格円板の近位領域は、背腹軸に沿って幅の広い二つの細胞である(図2)。 図6b)、一方、中央領域ではシングルセル幅である(図6b)。 6c)。

図。 6
図6

幼魚の胸鰭の骨格パターン。 a-cヘマトキシリンとエオシン染色胸鰭14.5mm TL浮遊幼生(n=1)。 (a)に示すB、cの拡大図。 d、E側方(d)と腹側(e)18.6ミリメートルTL底生幼魚(n=1)の胸鰭の骨格パターンのビュー。 f-iヘマトキシリンとエオシン染色胸鰭19.9mm TL水陸両用幼魚(n=1)。 g、h、Iは(f)に示す拡大図である。 j、K側方(j)と腹側(k)22.5mm TL水陸両用幼魚(n=1)の胸鰭の骨格パターンのビュー。 cl,cleithrum;co,coracoid;fr,fin ray;mdz,マトリックス分解のゾーン;pel,骨盤骨;pt.、側頭骨後;pr、近位放射状;scl、肩甲骨上;sco、肩甲骨。 スケールバー、10μ m in(a–c,g–i);50μ m in(f);400μ m in(d–e,j-k)

底生幼生段階(図10)。 図4に示す。 6)

18.6mm TL(Fig. 図4g;図4g;図4g 6d-e;追加ファイル3: 図S2K-L)

骨盤フィンは側面図から顕著であり、骨盤フィンのフィンフォールド領域内にフィン光線が見られる(追加ファイル3:図S2L)。 目は背側に動き始めます(追加ファイル3:図S2K)。 より多くのメラノフォアが頭部領域に見られる(追加のファイル3の矢頭:図S2K)。 胸鰭はファンの形からパドルの形に変化します(図1)。 4g;追加ファイル3:図S2L). 内骨格円板は骨化し始め、近位半径(pr)になる。 骨化はまた、胸鰭の鰭線(fr)および後側頭(post. t.)(図。 6d)。 クレイトラムの大部分は骨化しているが、クレイトラムプレート(図中のclp。 成魚の特徴である1d)はまだ観察されていない(図。 6d、e)。

19.2–19.9mm TL(図1)。 図4H−i;図4H−i;図4h−i 6f-i;追加ファイル3:図S2M)

メラノフォアは、胸鰭を含む全身に広がっている(図. 4h;追加ファイル3:図S2M). 口は腹側に移動する(追加ファイル3:図S2M)。 胸鰭の近位領域は、よく発達した手術室(ope)によって覆われている(Fig. ———– 胸鰭の前頭切片は、4つの近位半径(pr1〜pr4)がそれぞれマトリックス分解のゾーン(図1のmdz)によって単離されていることを示す。 6g)。 第一および第二の近位半径は、単一細胞幅である(図1 0A)。 (図6h)、一方、第3の近位径方向は2細胞幅であり、第4の近位径方向は胸鰭の近位部分において背腹軸に沿って2細胞または3細胞幅である(図6H)。 6i)。

水陸両用少年ステージ(追加ファイル3:図S2N;図。 6j-k)

21.1–22.5mm TL(追加ファイル3:図S2N;図. 6j-k)

目は頭の上部に突出し、口は腹側に位置しています。 演壇は平らになり、体軸に対して水平になります(追加ファイル3:図S2N)。 メラノフォアは体表面全体を覆っています。 この段階の少年は、発達している最初の背鰭(追加ファイル3:図S2N)を除いて、成虫と外観が似ており、水陸両用の生態を示し始めます。

Alizarin red–and alcian blue–stained骨格標本は、cleithrumプレートの骨化(図中の矢印)を示しています。 第一から第四の近位半径(pr1〜pr4)、および冠状突起(co)が生じている(図6j、k)。 6j、k)。 胸鰭の骨格パターン(Fig. 6j,k)成魚のものに似ている(Fig. 1c)。