施氏鱘胚胎發(fā)育期中幾種微量元素含量的變化

張穎，徐式見，徐偉，宋聃，劉曉勇，孫大江，曲秋芝，王斌，夏泳濤

（1.中國水產(chǎn)科學研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070；2.杭州千島湖鱘龍科技股份有限公司，浙江 杭州 311700；3.中國水產(chǎn)科學研究院鱘魚工程繁育中心，北京 100070）

施氏鱘胚胎發(fā)育期中幾種微量元素含量的變化

張穎1，徐式見2，徐偉1，宋聃1，劉曉勇3，孫大江1，曲秋芝1，王斌2，夏泳濤2

（1.中國水產(chǎn)科學研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070；2.杭州千島湖鱘龍科技股份有限公司，浙江 杭州 311700；3.中國水產(chǎn)科學研究院鱘魚工程繁育中心，北京 100070）

在水溫（18±0.5）℃下，利用生物化學方法測定施氏鱘Acipenserinae schrenkii胚胎發(fā)育過程中微量元素的含量，分析胚胎發(fā)育進程與微量元素含量的關(guān)系，為稚、幼魚及親魚培育的營養(yǎng)需求量和飼料配制提供參考。結(jié)果顯示：胚胎發(fā)育過程中，F(xiàn)e、Mn、Cu、Zn含量的變化規(guī)律與代謝高峰期各不同。Fe含量呈先降低-升高的變化趨勢，孵出期最高（18.12mg/kg）；Mn含量先降低后升高，受精卵期含量最高（1.04mg/kg）；Cu含量的高峰期分別為卵黃栓期、心搏期、孵化早期和孵出期，含量分別為1.66mg/kg、1.95mg/kg、1.83mg/kg和1.93mg/kg；卵裂期Zn含量最高（10.86mg/kg）；視泡期微量元素的含量最低。

施氏鱘；微量元素；胚胎發(fā)育

我國是世界養(yǎng)鱘大國，年產(chǎn)量約9萬t，占世界鱘產(chǎn)量的80%以上[1]。施氏鱘Acipenser schrenckii（俗稱七粒浮子）是黑龍江流域的特有重要經(jīng)濟魚類[2]和我國第一個自主研發(fā)的鱘養(yǎng)殖種類。自二十世紀九十年代開始人工養(yǎng)殖，目前已成為我國生長快、抗病力強的重要鱘養(yǎng)殖品種[3,4]。但鱘孵化率低、苗種品質(zhì)低下等已成為制約產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸問題之一。

微量元素是機體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，參與水產(chǎn)動物骨骼形成、維持膠質(zhì)系統(tǒng)、合成激素與酶的必需組成部分，影響水產(chǎn)動物的健康和正常生長繁殖，嚴重時還能導致疾病，甚至死亡[5,6]。但飼喂微量元素和多維素可有效提高泰山赤鱗魚Varicorhinus scaphesthes macrolepis的孵化率和存活率[7]。魚類早期胚胎發(fā)育易受母源性營養(yǎng)物質(zhì)組成的影響，易發(fā)生胚胎發(fā)育紊亂，造成大量胚胎死亡。了解胚胎期營養(yǎng)物質(zhì)組成對提高孵化率和成活率具有重要意義。有關(guān)微量元素對豬、雞受精率影響的研究較多，而有關(guān)魚類胚胎發(fā)育過程中微量元素含量的變化規(guī)律研究得還少[8,9]。本文通過比較分析施氏鱘胚胎發(fā)育時期體內(nèi)Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素含量的變化，為提高授精率和研制稚、幼魚及親魚的配合飼料提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 親魚選擇和人工催產(chǎn)

試驗用施氏鱘親魚來自杭州千島湖鱘龍科技股份有限公司和中國水產(chǎn)科學研究院鱘魚工程繁育中心。2015年5月中旬，挑選體質(zhì)量15～25kg、無傷病、體質(zhì)健壯、性成熟的施氏鱘雌、雄魚各3尾，放入水溫為14℃的催產(chǎn)池中。

水溫16～18℃時，雌魚胸鰭基部兩針注射LRH-A2，第一針1～2μg/kg，第二針2～4μg/kg，根據(jù)魚卵發(fā)育成熟情況適當增減藥物劑量，兩針間隔l0～12h左右；雄魚在雌魚注射前1d采用一針注射，注射量為雌魚的一半左右，激素效應(yīng)時間為22～26h，隨水溫和親魚性腺發(fā)育程度而稍有所延長或縮短。

1.1.2 手術(shù)取卵、人工授精與孵化

用消毒好的手術(shù)刀在魚體腹腔中后部腹中線，開2～3cm的小口，由前向后輕輕擠出成熟分離的卵粒，取卵后立即用縫合線將傷口縫合并消毒。用鏡檢合格的精液，以半干法授精2min，30%滑石粉脫黏30min，清洗后的受精卵轉(zhuǎn)到孵化器內(nèi)單獨孵化，標記號碼。

1.2 方法

1.2.1 胚胎樣本的采集

受精卵在孵化桶內(nèi)常規(guī)孵化，水溫為（18± 0.5）℃，溶解氧6.0≥mg/L。孵化期間用解剖鏡觀察胚胎的發(fā)育過程，每尾雌魚在受精卵、卵裂期、囊胚期、原腸期、卵黃栓期、神經(jīng)胚期、視泡期、心臟搏動期、孵出前期、孵出期各取胚胎樣品20g，-80℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 微量元素的測定

取施氏鱘不同發(fā)育的胚胎樣品進行干法灰化，用鹽酸-硝酸消化法消化后，用SDA-100F型原子吸收分光光度計測定Fe、Mn、Cu和Zn的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差（mean±SD）表示，用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氏鱘胚胎不同發(fā)育期體內(nèi)Fe的含量

如表1所示，隨著胚胎發(fā)育的進行，施氏鱘胚胎內(nèi)Fe含量呈先降低-后升高的變化趨勢。受精卵期至卵黃栓期，施氏鱘胚胎內(nèi)Fe含量逐漸顯著降低（P＜0.05）；由神經(jīng)胚期至孵出期，F(xiàn)e含量逐漸顯著升高（P＜0.05），神經(jīng)胚期Fe含量最低，為14.25mg/kg，孵出期最高，為18.12mg/kg。

2.2 施氏鱘胚胎不同發(fā)育期體內(nèi)Mn的含量

整個胚胎發(fā)育期，施氏鱘胚胎內(nèi)Mn含量呈先降低后升高的變化趨勢（表1）。受精卵期至視泡期，施氏鱘胚胎內(nèi)Mn含量顯著降低至最低含量（P＜0.05）；由心搏期開始逐漸升高，受精卵期Mn含量最高，為1.04mg/kg，視泡期Mn含量最低，為0.63 mg/kg，顯著低于其他時期（P＜0.05）。

2.3 施氏鱘胚胎不同發(fā)育期體內(nèi)Cu的含量

整個胚胎發(fā)育期，施氏鱘胚胎內(nèi)Cu含量變動在1.43～1.95mg/kg之間（表1），呈降低-升高-再降低-再升高的變化趨勢，含量高峰期分別為卵黃栓期（1.66mg/kg）、心搏期（1.95mg/kg）、孵化早期（1.83mg/kg）和孵出期（1.93mg/kg）。

2.4 施氏鱘胚胎不同發(fā)育期體內(nèi)Zn的含量

施氏鱘胚胎內(nèi)Zn含量的變化具有發(fā)育時期特異性（表1），其中卵裂期Zn含量最高（10.86mg/kg），神經(jīng)胚期最低（8.10mg/kg），且與視泡期差異不顯著（P＞0.05）。由受精卵期至卵黃栓期，施氏鱘胚胎Zn含量呈顯著升高-顯著降低-顯著升高的變化趨勢，卵裂期最高（P＞0.05），神經(jīng)胚期至孵出期，Zn含量顯著升高，并維持較高代謝水平。

綜上所述，施氏鱘胚胎視泡期對Fe、Mn、Cu和Zn等微量元素的代謝利用水平較低，顯著低于孵化早期（P＜0.05）。

表1 施氏鱘胚胎不同發(fā)育時期體內(nèi)微量元素含量的變化（mg/kg）Tab.1 Changes in trace element during embryonic development of during embryonic development of Amur sturgeon Acipenser schrenckii

3 討論

3.1 魚胚胎發(fā)育過程中微量元素的代謝

魚類胚胎發(fā)育期是內(nèi)源性營養(yǎng)代謝期，胚胎的營養(yǎng)物質(zhì)組成影響魚類的受精率、早期發(fā)育、孵化率與成活率及混合性營養(yǎng)期及外源性營養(yǎng)期仔、稚魚的發(fā)育及成活率[10,11]。因此，胚胎期營養(yǎng)物質(zhì)的代謝利用規(guī)律對內(nèi)源性營養(yǎng)調(diào)控、親魚及仔魚培育十分重要。

施氏鱘胚胎發(fā)育過程中，4種微量元素的變化規(guī)律存在相同的特點和獨特的變化規(guī)律。其中，視泡期為施氏鱘胚胎微量元素代謝利用的最低期，而Fe的最高代謝利用期為孵出期，Mn為受精卵期，Cu為孵出期，Zn為卵裂期。

3.2 施氏鱘胚胎發(fā)育過程中Fe、Mn、Cu和Zn含量的變化規(guī)律

Fe、Mn、Cu、Zn是魚體內(nèi)重要的微量元素，是酶的輔基或激活劑，通過提高酶活性，增強幼體免疫力，提高成活率[12]。魚缺鐵時體內(nèi)酶的活性降低，阻礙生長，影響機體免疫功能[13]。本試驗中，施氏鱘胚胎孵出期Fe元素含量最高，剛孵出的仔魚內(nèi)源性營養(yǎng)向外源性營養(yǎng)轉(zhuǎn)換期，表明隨著施氏鱘仔魚的快速發(fā)育和營養(yǎng)期轉(zhuǎn)換，機體內(nèi)Fe元素的代謝利用也達到了最高期。Mn是動物體內(nèi)精氨酸激酶、脯氨酸肽酶、RNA多聚酶、超氧化物歧化酶和丙酮酸羧化酶的組成部分，可促進魚類骨骼的生長發(fā)育，提高受精率、孵化率，提高飼料轉(zhuǎn)化率[14,15]。本試驗中，施氏鱘胚胎發(fā)育過程中，受精卵時期Mn元素含量最高，隨后顯著降低，Mn含量可能來自親本。Cu是細胞色素氧化酶、賴氨酸氧化酶、超氧化物歧化酶、酪氨酸酶的組成成分，這些酶構(gòu)成機體防御系統(tǒng)，起到了增強機體免疫功能的作用[16,17]。Cu還能促進Fe的吸收和利用[18]。與Fe一樣，魚類自身也不能合成Cu，魚類能有效地從水中攝取Cu[19]。本試驗中，施氏鱘胚胎發(fā)育中Cu代謝吸收的最大值出現(xiàn)在心搏期，表明胚胎發(fā)育過程中受精卵在水中吸收更多的Cu原子，有效地保護了胚胎的正常發(fā)育。Zn是魚類必需的微量元素之一，具有廣泛的生理功能，可通過AKP等酶類參與核酸和蛋白質(zhì)合成、能量代謝、氧化還原等生化代謝過程，影響機體的物質(zhì)代謝和生長發(fā)育等[20,21]。本試驗中，卵裂期施氏鱘胚胎Zn的代謝利用最高，隨后一直維持較高的代謝利用水平，可能與一直參與仔魚發(fā)育有關(guān)[22]。

3.3 鱘科魚類體內(nèi)微量元素的平衡代謝關(guān)系

微量元素如鐵、鋅、銅等對維持生物體代謝和健康至關(guān)重要，生物體內(nèi)存在復(fù)雜的維持微量元素穩(wěn)態(tài)代謝平衡機制（homeostasis）[23]。鱘科魚類體內(nèi)的微量元素代謝平衡隨著品種、年齡、發(fā)育時期、組織、生長方式等變化而變化，如野生與人工養(yǎng)殖中華鱘Acipenser sinensis的微量元素組成存在差異[24]。本研究中，施氏鱘胚胎內(nèi)微量元素含量隨發(fā)育時期的變化而變化，且代謝變化規(guī)律不同，如視泡期為施氏鱘胚胎微量元素代謝利用的最低期，而Fe的最高代謝利用期為孵出期。董穎等[25]對雜交鱘的研究表明，雜交鱘肌肉中富含鋅、磷、鎂、鐵、鉀、鈉和鈣等多種微量元素，其中俄西雜交鱘具有六種雜交鱘中最高的鋅和鈣含量，而施氏雜交鱘則具有最高的鐵和鈉。戶業(yè)麗等[26]對施氏鱘成魚魚皮營養(yǎng)組成的研究表明，施氏鱘魚皮中除含有豐富的N a、K、Ca、Mg、P等常量元素外，微量元素Fe、Se、Cu、Zn含量也很高，其中Zn含量高達21.30mg/kg，遠高于胚胎期施氏鱘體內(nèi)的Zn含量。而雜交鱘肌肉和軟骨中鉀的含量最高，其中肌肉的鈣磷比，鋅銅比和鋅鐵比最為合理[27]。匙吻鱘肌肉和軟骨中均未鈉、鉀和鈣含量比較高，其中肌肉中鈣含量最高，軟骨中鈉含量最高，而 Zn含量分別為 5.9mg/kg和3.4mg/kg，遠低于施氏鱘胚胎期的Zn含量[28]。

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Changes in Levels of Several Trace Elements During Embryonic Development of Amur Sturgeon Acipenser schrenckii

ZHANG Ying1,XU Shi-jian2,XU Wei1,SONG Dan1,LIU Xiao-yong3,SUN Da-jiang1, QU Qiu-zhi1,Wang Bin2,Xia Yong-tao2
（1.Heilongjiang River Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Harbin 150070，China; 2.Hangzhou Qiandaohu Xunlong Sci-tech Co.,Ltd.,Hangzhou 311700,China; 3.Technological and Engineering Center of Sturgeon’s Reproduction,Chinese Academy of Fishery Sciences,Beijing 100070,China）

In this study,the changes in levels of four trace elements including Fe,Mn,Cu and Zn were determined during embryonic development of Amur sturgeon Acipenser schrenckii using biochemical methods and the relationships between the levels of four trace elements and the embryogenesis were evaluated in order to explore the nutritional requirement of Amur sturgeon juveniles as well as provide reference with development of optimal formulated feed.The results showed that the metabolic peak of the four trace elements was different during the embryonic development.During the embryogenesis,Fe content in the embryos was increased first and then decreased,with the peak value of 18.12 mg/kg in the hatching stage,and the Mn content was shown to be increased first and then to be decreased,with the peak value of 1.04 mg/kg in the zygotes.However,the metabolic peaks of Cu were observed at yolk plug（1.66 mg/kg）,cardiac activity（1.95 mg/kg）,prehatching（1.83 mg/kg）and hatching stage（1.93 mg/kg）.The dynamics of Zn content was found to be stage-specific,with the maximum value of 10.86 mg/kg at cleavage stage and the minimal at optic vesicle stage.The findings indicate that the requirements of Amur sturgeon postlarvae and fry for the four trace elements are varied with embryonic development stages due to the metabolic peaks of different trace elements.

Acipenser schrenckii;trace element;embryonic development

Q954.4

A

1005-3832（2016）06-0037-04

2016-08-01

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203086）；黑龍江省冷水性魚類種質(zhì)與增養(yǎng)殖重點實驗室項目；杭州市錢江特聘專家項目（2016）.

張穎（1977-），女，博士，副研究員，從事魚類繁殖生理研究．E-mail:juletzhang@hotmail.com

孫大江，男，研究員．E-mail:13845059350@163.com