魚類卵子的生物學(xué)特點

（一）卵子的形態(tài)學(xué)特點

動物成熟卵子的形態(tài)不像精子那樣多變化，一般為圓球形、扁圓形或橢圓形。大多數(shù)魚類（包括養(yǎng)殖魚類）的卵呈圓球形。這種形狀有利于較均勻地固著在附著物上（草上產(chǎn)卵魚類）或漂浮在水流中（敞水產(chǎn)卵魚類）。少數(shù)魚類的卵則不呈圓球形，如有些海水軟骨魚類的卵為圓錐形、螺旋形或四角形。動物的卵子比精子大得多，常常是肉眼可以看到的。卵子的大小在不同種類的動物中可以相差很大，但與該種動物成年個體的大小沒有什么關(guān)系。在同一種動物或同一個體中，卵子的大小可能與親體的大小、年齡、營養(yǎng)狀況或是在同一卵巢內(nèi)所處位置的不同而有差異。魚類卵巢中靠近較大血管者，發(fā)育就比較快，顆粒也較大，孵出的魚苗大而且體質(zhì)較強壯。這是因為靠近較大血管發(fā)育的卵子，營養(yǎng)條件好，有利于生長和發(fā)育。

魚類卵子比精子大好幾萬倍。這是因為卵中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)——卵黃所致。魚類卵子的大小反映了動物界卵子大小的規(guī)律，如各種魚類的卵徑大小差別很大：家魚剛產(chǎn)出的卵，卵徑為1.l mm～1.5 mm，大麻哈魚的卵徑為6.5 mm～7.5 mm，鰕虎魚的卵徑為0.3 mm~0.5 mm，尖吻鱸的卵徑0.74～0.80 mm。卵徑大小與魚類的繁殖習(xí)性和產(chǎn)卵數(shù)量密切相關(guān)：大麻哈魚把卵產(chǎn)在砂礫上，掩埋好，卵徑大，每尾雌魚僅產(chǎn)幾千粒卵；烏鱧營巢產(chǎn)卵，卵徑2.0 mm～2.2 mm，個體產(chǎn)卵量只有2萬粒左右；尖吻鱸為敞水產(chǎn)卵魚類，卵徑小，產(chǎn)量大，每千克產(chǎn)卵13～15萬粒；幾種淡水主要養(yǎng)殖魚類，尤其是四大家魚，在流水中產(chǎn)卵，卵徑較小，產(chǎn)卵量大，一般每千克雌魚可產(chǎn)卵5萬～10萬粒。

卵有一定的極性，動物極在上半球，植物極在下半球。動物極的原生質(zhì)較多，有核和極體存在，容易同多卵黃的植物極相區(qū)別。卵黃在卵質(zhì)中重于其他含有物，所以，卵在水中時，植物極在下面。

除卵黃外，大多數(shù)魚卵在原生質(zhì)膜內(nèi)有外周卵質(zhì)。它含有細的顆粒，但不是營養(yǎng)物質(zhì)，受精時向精子方向流動。大多數(shù)產(chǎn)浮性卵的魚類，如牙鲆、鱸、鯛等，卵中具一個或多個油球。

（二）卵子的生理學(xué)特點

從滲透壓平衡的原理來看，淡水魚卵在鹽度為0.5的淡水中發(fā)育，處于低滲環(huán)境，水會向卵內(nèi)滲入；含鹽7～8的海水魚卵在含鹽30～35的海水中發(fā)育，處于高滲環(huán)境，水要從卵滲出。但是，淡水魚卵在淡水中發(fā)育并未因吸水而脹壞，海水魚卵在海水中發(fā)育也未因失水而致死。這是因為卵黃外包著一薄層能夠調(diào)節(jié)滲透壓的原生質(zhì)。該原生質(zhì)層是膠質(zhì)。當卵內(nèi)水分過多時，它會把水排掉，缺水時則會吸水。但是，原生質(zhì)層調(diào)節(jié)滲透壓的能力是有一定限度的。例如，鰱卵在鹽度 2 的水中膨脹后的卵徑比在鹽度0.2的水中小。淡水魚卵只有防止外界水進入卵中的能力，而沒有防止卵失水的能力。所以，只能在低滲液中正常發(fā)育，而不能在高滲環(huán)境中發(fā)育。海水魚卵只有防止卵失水的能力，而沒有防止水進入卵中的能力。因此，海水魚只能在高滲的海水中發(fā)育，而不能在低滲的談水中正常發(fā)育。但是，洄游魚類，如溯河洄游的海水魚類（大麻哈魚等）和降海洄游的淡水魚類（鰻鱺等）例外，它們具有在不同發(fā)育階段調(diào)節(jié)滲透壓的能力。在魚類引種馴化工作中，如從半咸水中向淡水引入鯔、鮻魚或從海洋向淡水中引入鰻鱺并進行人工繁殖，就要從改變它們的滲透壓調(diào)節(jié)機能人手。

魚類成熟卵產(chǎn)到水中后，卵膜很快吸水膨大、使受精孔封閉而失去受精能力，如鳙卵在水中僅1分鐘絕大部分即失去受精能力。但是，魚卵在原卵液中或在等滲液中壽命則大為延長。鳙成熟卵置于原卵液中40 min以內(nèi)，有半數(shù)以上的卵仍有受精力，140 min后仍有卵具有受精能力。把鰱卵置原液中和使卵停留在卵巢腔中，隔一定時間取卵進行受精率測定表明，排卵后 40 min卵基本失去受精能力，個別組的魚卵 150～160 min尚有 30%有受精能力。但是，受精率最高是在排卵后 30～40 min內(nèi)。不夠成熟的卵可在體外繼續(xù)發(fā)育過渡到生理成熟，其所需的時間在22℃～23℃時為 40 min。因此，在進行人工受精時，應(yīng)較準確地判斷親魚發(fā)情和產(chǎn)卵的時間，在適當時間內(nèi)（發(fā)情后 30～40 min）捕魚產(chǎn)卵，才能提高受精率。家魚繁殖生產(chǎn)實踐中也常發(fā)現(xiàn)，發(fā)情排卵而未及時產(chǎn)出體外的卵在卵巢腔中停留過久（超過40 min）便過熟，失去受精力。

（三）魚卵和胚胎的低溫保存

低溫生物學(xué)在醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)中的成功應(yīng)用極大地鼓舞了水產(chǎn)科技人員對魚類卵子和胚胎低溫保存的研究。這項研究在水產(chǎn)養(yǎng)殖、魚類遺傳育種及珍稀優(yōu)良魚類種質(zhì)資源保護上具有重要意義和應(yīng)用價值。例如，將秋季產(chǎn)出的長江水系鰱、鳙和草魚卵或胚胎冷凍保存，第二年春季孵出，不僅保存了優(yōu)良種質(zhì)，還省去了一系列早產(chǎn)早孵設(shè)備、能耗和運輸費用，具有很高的生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益。這些年來，許多學(xué)者對硬骨魚類卵子和胚胎的冷凍保存技術(shù)進行了大量研究，并取得了一些進展。迄今已對大西洋鯡、虹鱒、美洲紅點鮭、大麻哈魚、河鱒、銀大麻哈魚等10多種魚的卵子進行了低溫或超低溫保存研究，并取得了在一30℃和一196℃下保存魚胚胎解凍后能成活的結(jié)果。不少學(xué)者還對魚類卵子或胚胎的冷凍損傷機理、適宜的抗凍劑及其濃度以及冷凍方法和降溫速率等進行了研究。

魚卵體積大，卵膜由滲透性不同的兩層膜組成，卵內(nèi)還含有大量卵黃，水分及抗凍劑進出卵和胚胎速度很慢，因此，僅靠添加抗凍劑的方法不足以克服魚卵和胚胎冷凍保存的障礙。目前認為，影響魚卵或胚胎冷凍保存效果的主要因子有：抗凍保護劑、胚胎發(fā)育階段、冷凍方法、降溫速度、解凍方法和凍后處理等。

鮭魚卵在2 mol/L甲醇中浸泡2 S，只達到預(yù)平衡值的 23%，DMSO只達到平衡值的4%。既然卵膜對抗凍劑的滲透性如此之低，要達到適當脫水的目的，只有將卵在高濃度的抗凍劑中浸浴、平衡一段時間再行冷凍。這樣又會帶來卵和胚胎的抗凍劑中毒。據(jù)研究，眼斑擬石首魚尾芽期胚胎對各種抗凍劑的耐受力強，其最大耐受力為：l mol/L甘油，2 mol/L DMSO，2 mol/L甲醇。用 l.4 mol/L～2.l mol/L DMSO在-7℃下保存虹鱒受精卵，獲得 95%的復(fù)活率。因此可見，DMSO是較好的魚卵或胚胎冷凍保存抗凍劑，其適宜濃度范圍為l～2 mol/L。

在魚卵和胚胎冷凍保存中，常采用分段慢速降溫法，即將樣品從室溫慢速（2℃～5℃/min）降到冰點，然后再以極慢的速度（0.05℃～0.5℃/min）降至-60℃，停留一會，最后快速（20℃～35℃/min）降到保存溫度（-196℃）。利用這種降溫方法保存鰱、金魚和鯉等魚的胚胎，取得了一定效果，但技術(shù)和方法尚不成熟，仍需大量的實驗研究。

三、受精 
卵子和精子的結(jié)合叫受精。受精作用是精子通過卵膜和卵的表層原生質(zhì)與卵核結(jié)合的一系列過程。受精的結(jié)果是形成一個有雙倍染色體的新細胞，即受精卵或稱合子。受精作用是精、卵相互作用的新陳代謝過程。因此。受精卵不是精子和卵子的直接相加，而是一個統(tǒng)一了父母雙親遺傳性并具有父母雙親遺傳性能的新生個體。它具有強大的生命力。

各種動物的卵子能夠接受精子的成熟階段不同：海綿、沙蠶等動物的卵受精作用發(fā)生在第一次成熟分裂之前，即初級卵母細胞的細胞核尚未破裂；許多貝類和蚯蚓的卵子是在第一次成熟分裂的中期；腔腸動物和多數(shù)棘皮動物的卵子受精發(fā)生在兩次成熟分裂完成之后；養(yǎng)殖魚類和其他脊椎動物一樣，卵子是在第二次成熟分裂的中期接受精子的。精子從受精孔入卵，單精受精。如暗紋東方鲀卵的直徑0.88～1.21 mm，卵膜較厚。成熟卵子在動物極附近卵膜上有一漏斗形凹陷孔洞，為卵膜孔，是精子入卵通道，有前庭和精孔組成。受精2～3s有單精或多精進入孔內(nèi)，僅尾部留露在受精孔外，此時尚未長出受精塞；受精10～30s,受精孔被受精塞堵塞，阻止入孔的精子入卵。精孔底部口徑（約1.88μm）只讓1個精子頭通過入卵。暗紋東方鲀受精方式，既有單精入孔入卵受精，又有多精入孔入卵、單精受精的表現(xiàn)特征。

（一）受精過程的形態(tài)和生理變化

主要養(yǎng)殖魚類的受精過程可大體分為受精膜的形成、胚盤的形成、卵子的排泄和卵內(nèi)變化等幾個階段。

1、精膜形成

精、卵接觸后 3～5 min，卵表面的放射膜向外隆起，形成一層透明膜叫受精膜。受精膜在卵子入卵處先舉起，并迅速擴展到全卵。受精膜和質(zhì)膜之間的腔隙叫圍卵腔或卵黃間隙。隨著受精膜向外擴展，圍卵腔逐漸增大，直到受精卵分裂成8～16個細胞時期才完全定形。不同魚類的圍卵腔大小不同，卵吸水后受精膜向外擴展的程度也不盡相同，因而卵徑就各異。如鰱、鳊、草魚的卵徑為 5 mm左右，花鱸、黑鯛、真鯛、牙鲆、石斑魚等魚類的卵徑多在l mm左右。受精膜擴展膨大的速度是鑒別卵質(zhì)量的標準之一。一般來說，質(zhì)量好的卵膨脹快而大，質(zhì)量差的卵膨脹慢且小。

2、胚盤的形成

精子入卵后（水溫24~26℃，約25~30 min）細胞原生質(zhì)向動物極流動而集中成較透明的小盤狀，稱“胚盤”，是未來胚胎的基礎(chǔ)（未受精卵入水受到刺激后也會形成胚盤）。

3、卵子的排泄

卵子在發(fā)育過程中積累了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，也積存了不少代謝廢物。精子入卵后，卵子受到刺激，排泄動作十分迅速，如鳊魚卵在受精后15 min，排泄結(jié)束，在卵周隙中可以見到一些排出的小顆粒狀物。

4、卵內(nèi)部的變化

①形成雄性原核和精子星光。精卵結(jié)合后，只有精子頭部深入卵內(nèi)，頭部漸自膨大，趨向核化，精子星光形成。受精后10~15 min，精子頭部完全核化，形成雄原核，一個星光發(fā)展成雙星光。

②卵排出第二極體，形成雌原核。

③受精后15~25 min，兩性原核向胚盤動、植物極的中軸線靠近。受精后40~45 min，兩性原核形成的合子核的核膜消失，第一次有絲分裂出現(xiàn)。

（二）影響受精效果的因素

可分為內(nèi)因和外因兩大類。內(nèi)因指卵子和精子的質(zhì)量，從雄性生殖孔擠出的精液，呈乳白色，遇水迅速擴散，質(zhì)量是上乘的精液，用來與“生理成熟”的卵子受精，一般受精率可達90%以上。外因主要有pH、水溫、光照、滲透壓、無機鹽類作用等，外界環(huán)境因子種類繁多，變化復(fù)雜，對受精的影響各不相同。