論文：魚類性成熟操縱研究進(jìn)展

魚類性成熟操縱研究進(jìn)展

劉金鵬，劉巧玲，李樹國(guó)*

（1.內(nèi)蒙古通遼市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.內(nèi)蒙古民族大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

在魚類育苗生產(chǎn)中，雄性魚類性早熟往往會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題。一方面，由于自身生長(zhǎng)率降低，使魚肉品質(zhì)下降；另一方面，雄性和雌性性成熟的時(shí)間不同步，影響整個(gè)群體的后續(xù)生產(chǎn)，導(dǎo)致魚苗產(chǎn)量下降。

大西洋庸鰈體型具有明顯的大小差異和年齡性別特征。雄性性成熟早，個(gè)體小；雌性性成熟晚，個(gè)體大。大西洋東北海域的庸鰈雄性2～3齡性成熟，體長(zhǎng)55cm；雌性6～8齡性成熟，體長(zhǎng)110～115cm。我國(guó)黃、渤海的半滑舌鰨，雄魚2齡時(shí)大部分性成熟，快速生長(zhǎng)期（指性成熟前）只能保持到3齡，性成熟的個(gè)體最大體長(zhǎng)為42 cm，最小體長(zhǎng)只有19.8cm；雌魚2齡時(shí)少部分性成熟，快速生長(zhǎng)期可保持到5齡，最大體長(zhǎng)可達(dá)82cm。

魚類人工養(yǎng)殖需要大量的優(yōu)質(zhì)苗種，而優(yōu)質(zhì)苗種需要對(duì)親魚進(jìn)行人工繁殖而獲得。當(dāng)雄性、雌性親魚性成熟不同步時(shí)，在養(yǎng)殖環(huán)境中，如果不進(jìn)行人為干擾，這些親魚很難繁殖獲得高產(chǎn)。因此，采用人工的方法操縱魚類的性成熟，是獲得魚類集約化養(yǎng)殖所需大量苗種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。操縱魚類性成熟過(guò)程的方法有外源激素誘導(dǎo)、營(yíng)養(yǎng)調(diào)控、環(huán)境調(diào)控等，具體如下。

1 外源激素誘導(dǎo)魚類性成熟

1.1 外源激素

在人工養(yǎng)殖條件下，魚類被囚禁在養(yǎng)殖設(shè)施中，會(huì)表現(xiàn)出某種程度的繁殖障礙。如親魚產(chǎn)卵不同步、喪失產(chǎn)卵意識(shí)、產(chǎn)精量減少、不能完全成熟和排卵等。這些繁殖障礙可以通過(guò)操縱養(yǎng)殖環(huán)境而得到解決或弱化，但在大多數(shù)情況下，激素處理是控制魚類繁殖的最有效手段。20世紀(jì)50年代，我國(guó)就通過(guò)注射外源激素的方法進(jìn)行了四大家魚的人工繁殖，并獲得成功。

塞內(nèi)加爾鰨在人工養(yǎng)殖條件下，存在繁殖機(jī)能障礙，自主產(chǎn)卵很少見，即使產(chǎn)出的魚卵大部分也是未受精的。Rasines等進(jìn)行塞內(nèi)加爾鰨人工繁殖時(shí)，用促性腺激素釋放激素類似物（GnRHa）作為催產(chǎn)激素，分別對(duì)時(shí)間為06：00組、12：00組和19：00組的塞內(nèi)加爾鰨進(jìn)行注射。結(jié)果顯示，效應(yīng)時(shí)間在上述3組中沒有差別，但產(chǎn)卵的同質(zhì)性和受精率06：00組、12：00組最好，19：00組最差；且06：00組產(chǎn)卵量最大。說(shuō)明進(jìn)行塞內(nèi)加爾鰨人工繁殖時(shí)，早上注射激素效果最好。

柳學(xué)周等在進(jìn)行半滑舌鰨人工繁殖試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雌魚產(chǎn)卵期較長(zhǎng)，產(chǎn)卵次數(shù)多，而雄魚排精次數(shù)少，無(wú)法保證后期產(chǎn)的卵受精，浪費(fèi)較多。因此，成熟雄魚的數(shù)量和成熟時(shí)間能夠和雌魚產(chǎn)卵期相匹配，是提高半滑舌鰨人工育苗效率的關(guān)鍵。但人工注射激素的方法能否促進(jìn)雄魚的性成熟還需要進(jìn)一步研究。

1.2 緩釋激素

魚類性腺發(fā)育在激素的作用下能夠加速，但是激素水平畢竟只能在短期內(nèi)維持有效濃度；多次注射則又會(huì)使魚類產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，影響卵細(xì)胞的發(fā)育和成熟，卵子出現(xiàn)體積縮小、質(zhì)量下降、提前排卵、胚胎發(fā)育異常等現(xiàn)象。目前，熱敏凝膠緩釋系統(tǒng)、滲透泵緩釋系統(tǒng)、生物可降解微球體緩釋是應(yīng)用較多的幾種激素緩釋系統(tǒng)，技術(shù)較為成熟。

1.2.1 熱敏凝膠緩釋激素

熱敏凝膠緩釋系統(tǒng)是新發(fā)展起來(lái)的一種藥物緩釋系統(tǒng)，可在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持藥物濃度。熱敏凝膠體系具有準(zhǔn)備時(shí)間短、配方成本低、用途廣泛、比其他緩釋技術(shù)容易實(shí)施等特點(diǎn)，因而在魚類激素處理方面有著理想的應(yīng)用前景。

Poloxamer 407（P407）是一種凝膠體系，由環(huán)氧乙烷（EO）和環(huán)氧丙烷（PO）組成嵌段共聚物。根據(jù)濃度差異和輔料的存在與否，P407表現(xiàn)出不同的熱凝膠特性。Marco等對(duì)熱敏凝膠體系的配方進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整過(guò)的熱凝膠體系在低溫（15℃）時(shí)為液體，在養(yǎng)殖溫度（20℃）下為凝膠，含有質(zhì)量濃度為1.5 g/L雌二醇（17β-estradiol，E2）的熱敏凝膠混合物，注射到金魚體內(nèi)72h和96h以后，E2濃度顯著高于對(duì)照組，且能夠維持11d。試驗(yàn)同時(shí)檢測(cè)到E2緩釋期間，金魚體內(nèi)伴隨著較高水平的血漿卵黃蛋白原（VTG），暗示熱敏凝膠緩釋體系能夠抑制E2肝清除，從而延長(zhǎng)雌激素受體調(diào)制通路的激發(fā)時(shí)間。

1.2.2 滲透泵緩釋激素

滲透泵是一種長(zhǎng)效激素緩釋系統(tǒng)，可以誘導(dǎo)魚類的性成熟。雌性日本鰻鱺在人工養(yǎng)殖條件下很難達(dá)到性成熟。日本鰻鱺每周注射鮭魚腦垂體提取物（SPE），連續(xù)注射10周以上時(shí)，具有效誘導(dǎo)卵黃生成的作用，直到完全性成熟。每周注射人絨毛膜促性腺激素（hCG）也可以誘導(dǎo)雄性日本鰻鱺精子的發(fā)生和排精。負(fù)面影響是每周注射激素需要對(duì)親魚反復(fù)操作，親魚受到脅迫容易死亡；另外，多次操作還會(huì)消耗大量的人力、時(shí)間以及觀測(cè)費(fèi)用。Kagawa等用滲透泵分別裝載3種激素（hCG，SPE，GnRHa），對(duì)日本鰻鱺雌雄親魚進(jìn)行了試驗(yàn)。對(duì)于雄魚來(lái)說(shuō)，hCG和SPE組誘導(dǎo)了精子的發(fā)生，性腺指數(shù)（GSI）增加，但SPE組低于hCG組。hCG組GSI為5～50 IU/d，存在劑量依賴性，3種劑量的GnRHa（0.94，1.86和3.75μg/d）均未能誘導(dǎo)精子的發(fā)生。因此，滲透泵加載50 IU/d hCG注射，是誘導(dǎo)未成熟雄性日本鰻鱺精子發(fā)生和排精的可靠手段。對(duì)雌魚來(lái)說(shuō)，SPE組誘導(dǎo)了卵黃生成，并且GSI增加；hCG組不一致的誘導(dǎo)了早期卵黃生成；GnRHa組效果不顯著。因此，用滲透泵裝載SPE是誘導(dǎo)日本鰻鱺性成熟的有效手段。試驗(yàn)使用的滲透泵直徑7mm，長(zhǎng)30mm，容積約200μL。植入方法是用手術(shù)刀先在腹部開一個(gè)8mm的口，然后將滲透泵植入腹膜腔中，傷口不用縫合，2周內(nèi)可自然愈合。Kagawa等的試驗(yàn)證實(shí)，GnRHa不是誘導(dǎo)日本鰻鱺性成熟的有效激素；但José等試驗(yàn)證明，GnRHa卻是誘導(dǎo)塞內(nèi)加爾鰨性成熟的有效激素，這也許是物種差異造成的。

1.2.3 生物可降解微球體緩釋激素系統(tǒng)

利用特殊材料制成的微球體，內(nèi)含激素，植入魚體后，微球體可緩慢降解釋放出激素。Mylonas等就生物可降解微球體緩釋激素系統(tǒng)，在條紋狼鱸和大西洋鮭（）性成熟中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。攜帶激素的微球體是由脂肪酸二聚體和癸二酸摩爾比為25∶75的共聚物（p[FAD-SA]），利用雙乳狀液通過(guò)溶劑蒸發(fā)的方法獲得。制作好的微球體為球形，直徑10～240μm，含3%的GnRHa。體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在15℃時(shí)，激素釋放達(dá)90d。前30d為一級(jí)動(dòng)力學(xué)，方程為：GnRHa（μg）=1.7（=0.99）；隨后的零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程式為：GnRHa（μg）=0.027+4.5（=0.98）。在16℃時(shí)，注射微球體后，條紋狼鱸血漿GnRHa濃度維持在較高水平，28d后顯著下降，但仍可以繼續(xù)釋放1個(gè)月左右。雌性條紋狼鱸和大西洋鮭分別在注射微球體11d和15d后100%產(chǎn)卵，雄性產(chǎn)精量分別增加4～10倍和2.5倍。

2 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控魚類性成熟

歐洲海鱸是歐洲國(guó)家重要的養(yǎng)殖魚類，但雄性歐洲海鱸存在著性早熟個(gè)體偏小、達(dá)不到上市規(guī)格等問(wèn)題，影響了養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。實(shí)際測(cè)定結(jié)果顯示，早熟個(gè)體較正常個(gè)體生長(zhǎng)率降低了20%～40%。因此，預(yù)防或延遲雄性個(gè)體的性成熟是提高養(yǎng)殖效益的重要策略之一。青春期的年齡和尺寸由遺傳和環(huán)境因素以及內(nèi)在的和外在的因素調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)是通過(guò)腦―垂體―性腺軸的激活來(lái)控制。飼料油脂在主要營(yíng)養(yǎng)成分中能夠調(diào)節(jié)魚類的繁殖性能，對(duì)歐洲海鱸營(yíng)養(yǎng)需要的研究結(jié)果證實(shí)，多不飽和脂肪酸（PUFA），尤其是海產(chǎn)n-3系列高不飽和脂肪酸（n-3 HUFA），是飼料油脂中最重要的營(yíng)養(yǎng)成分，能夠顯著改變性類固醇激素的水平，繼而影響繁殖能力。為了推遲性早熟，Bogevik等用植物油和魚油作為脂肪源配制成飼料投喂歐洲海鱸，2個(gè)月后，分子生物學(xué)、組織學(xué)和形態(tài)學(xué)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物油組延遲了其性成熟，這也許是通過(guò)下調(diào)雌激素合成酶（或稱芳香化酶，Aromatase）基因（11，19和2）表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

Per等用含有效磷0.9%的飼料投喂大西洋鮭，結(jié)果顯著降低了性成熟比例，尤其是雄魚。研究表明，1～2齡鮭，適當(dāng)在其飼料中增加磷的比例，可以預(yù)防處于生長(zhǎng)期的大西洋鮭性早熟。當(dāng)然，飼料中不能過(guò)分增加磷的比例，否則會(huì)增加魚類糞磷和非糞磷的排放，對(duì)環(huán)境造成危害，飼料中有效磷含量比實(shí)際需要量在1kg干飼料中高出6g即可。大菱鲆親魚被控光控溫和營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化后，性腺發(fā)育啟動(dòng)提前67d，性腺發(fā)育時(shí)間縮短9d，產(chǎn)卵期縮短18d，產(chǎn)卵量、受精率、孵化率均有所提高，由于性腺發(fā)育提前2個(gè)多月，可以實(shí)現(xiàn)反季節(jié)銷售。進(jìn)一步通過(guò)控溫控光及營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，可以做到全年繁殖，實(shí)現(xiàn)每個(gè)季節(jié)都有苗種銷售，為大菱鲆產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了保障。

3 光周期操縱魚類性成熟

魚類的性成熟由內(nèi)生節(jié)律控制，光周期在環(huán)境因素中被認(rèn)為是最重要的因素，可以影響硬骨魚類的內(nèi)生節(jié)律，使一個(gè)群體內(nèi)的親魚每年幾乎同步產(chǎn)卵。光周期能夠操縱親魚繁殖，可以在全年內(nèi)獲得配子體，這在很多硬骨魚商業(yè)養(yǎng)殖中獲得了成功，如虹鱒，大西洋庸鰈，大菱鲆等。

Hansen等和Taranger等在海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大西洋鮭特定生長(zhǎng)階段，利用持續(xù)的額外光線，促進(jìn)了魚體的生長(zhǎng)并延遲了性成熟。Norberg等研究了持續(xù)光照和不同周期的光照條件，對(duì)室內(nèi)養(yǎng)殖大西洋庸鰈性早熟的影響，結(jié)果表明，光周期可以成為操縱雄性大西洋庸鰈性早熟的因素。Karlsen等在遮光水箱中對(duì)大西洋鱈進(jìn)行了試驗(yàn)，與自然光照組相比，持續(xù)光照組的GSI、卵母細(xì)胞直徑、E2、睪酮、腦垂體促性腺激素亞基的mRNA水平均較低，表明持續(xù)光照延遲了正常產(chǎn)卵季節(jié)的大多數(shù)雌性個(gè)體的性成熟。Birgitta等進(jìn)行了4種光周期對(duì)大西洋鱈生殖響應(yīng)研究，結(jié)果顯示，首先產(chǎn)卵的是光周期壓縮組，而光周期延長(zhǎng)組的性成熟推遲。由上述研究可見，光周期可以操縱魚類的性成熟，使其提前或延后。Carrillo等應(yīng)用不同光周期對(duì)黑鱸的研究證實(shí)，光周期對(duì)卵子質(zhì)量、孵化率和仔魚成活率等均有顯著影響。因此，在利用光周期操縱魚類性成熟時(shí)，應(yīng)選擇合適的光周期促進(jìn)魚類的性成熟，盡量不要影響后代的質(zhì)量。

4 注射疫苗對(duì)魚類性成熟的影響

目前，通過(guò)注射疫苗影響魚類性成熟方面的研究較少。Per等給大西洋鮭注射疫苗（Norvax®Compact）后發(fā)現(xiàn)，與未注射疫苗組相比，注射疫苗組顯著降低了試驗(yàn)魚的提早性成熟比例，降低幅度為9.2%，尤其是對(duì)雌性魚，其性成熟比例僅0.7%，而雄性魚性成熟比例為8.9%。疫苗能夠降低魚類性成熟比例的機(jī)制尚不明了，有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

各種魚類性成熟緩釋激素操控技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，各種技術(shù)聯(lián)合使用效果會(huì)更好?，F(xiàn)有激素緩釋技術(shù)的缺點(diǎn)，一般都是前期血漿中激素水平較高，而后期水平較低。高濃度、長(zhǎng)時(shí)間的緩釋系統(tǒng)開發(fā)是未來(lái)的研究方向，一旦技術(shù)獲得突破，應(yīng)用前景廣闊。