仿洄游培育美洲鰣親本的性腺發(fā)育

施永海，蔣 飛，于愛清，徐嘉波，謝永德，稅 春

(上海市水產(chǎn)研究所，上海 200433)

美洲鰣(Alosasapidissima)隸屬于鯡形總目(Clupeomorpha)鯡形目(Clupeiformes)鯡科(Clupeidae)西鯡屬(Alosa)，原產(chǎn)于北美洲大西洋西岸從加拿大魁北克省到美國的佛羅里達(dá)州河流和海洋中，其肉質(zhì)肥腴，味道鮮味，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高[1-2]。從1998年開始，我國從美國引進(jìn)美洲鰣受精卵進(jìn)行苗種培育與人工養(yǎng)殖，美洲鰣因與中國鰣(Tenualosareevesii)的外形相似[1-2]，深受國內(nèi)市民的喜愛，市場(chǎng)價(jià)格也較高。因而，國內(nèi)美洲鰣養(yǎng)殖面積日益擴(kuò)大[1-2]。

美洲鰣是生殖溯河洄游魚類[3]，其性腺發(fā)育是由洄游途徑中的水溫、鹽度、水流等環(huán)境因素來調(diào)控[4]，而國內(nèi)美洲鰣人工繁殖所用親本的培育模式主要有“深井水+池塘大棚(20±1 ℃)”[2]、南方地區(qū)水泥池(15～29 ℃)[4]、保溫水泥池(19±2.0 ℃)[5]等，這些模式親魚長期處于較高水溫(15 ℃以上)和淡水環(huán)境，不具備美洲鰣洄游調(diào)控的一些環(huán)境條件，因此可能會(huì)造成親本性腺發(fā)育不佳、交配產(chǎn)卵的受精率低等問題[2,4,6]。而池塘仿洄游培育方式是在親本培育時(shí)人工模擬其洄游的環(huán)境條件(如：低溫和鹽度刺激)，來進(jìn)一步調(diào)控美洲鰣親本的性腺發(fā)育，以期獲得更好的調(diào)控效果。國內(nèi)外有關(guān)美洲鰣的性腺發(fā)育的研究主要集中在自然條件下和工廠化模式下的卵巢發(fā)育[4-5,7]，且未涉及精巢的發(fā)育。本實(shí)驗(yàn)研究了池塘仿洄游培育美洲鰣親本卵巢和精巢發(fā)育各期的形態(tài)特征及相關(guān)參數(shù)的變化，為池塘仿洄游培育美洲鰣親本的生殖發(fā)育特征積累基礎(chǔ)資料，以期為美洲鰣親本營養(yǎng)積累及人工繁殖提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用魚：采用2015年6月人工繁育后又經(jīng)過1年人工養(yǎng)殖而成的子代美洲鰣，選取4 200尾體表無外傷、健康的美洲鰣作為后備親本，規(guī)格為體長(17.98±1.58)cm，體重(79.3±23.5)g。

試驗(yàn)用水：池塘培育和越冬培育用水為當(dāng)?shù)睾涌谒}度3～15；強(qiáng)化培育用水為當(dāng)?shù)睾铀?淡水)。

試驗(yàn)用飼料：海水魚膨化飼料(粗蛋白含量為40%，浙江明輝飼料有限公司)，依據(jù)親本規(guī)格選擇不同口徑的顆粒[8-9]。

1.2 培育管理

親本仿洄游培育分為后備親本池塘培育[8]、池塘大棚越冬培育[9]和強(qiáng)化培育三個(gè)階段：2016年5月1日放養(yǎng)后備親本，放養(yǎng)密度為1.0～1.6 ind/m2，開始池塘培育，夏季，為降溫安全度夏，于6月30日利用原越冬大棚的底鋼絲繩，在池塘上方全塘拉蓋遮蔭率90%的遮蔭膜，至9月1日，拆除遮蔭膜；11月2日親本進(jìn)入池塘大棚越冬培育,放養(yǎng)密度為0.48 ind/m2，在池塘上方搭建鋼絲繩柔性大棚，全塘拉蓋塑料薄膜，于2017年3月29日拆除塑料薄膜；4月20日拉網(wǎng)進(jìn)入陸基水泥池強(qiáng)化培育，放養(yǎng)密度為1.0 ind/m2，水泥池上口采用蔬菜大棚結(jié)構(gòu)，前期采用塑料薄膜和遮蔭膜互相補(bǔ)充、調(diào)光調(diào)溫，后期遮蓋雙層70%遮蔭膜調(diào)光調(diào)溫，根據(jù)池水水色調(diào)節(jié)遮蔭膜的遮蓋率，一般維持在30%～40%，當(dāng)水泥池內(nèi)水溫開始達(dá)到15～16 ℃，隨著外面氣溫的上升，先后采用塑料大棚兩邊通風(fēng)、拆除塑料薄膜、加蓋第一層遮蔭膜、再加蓋第二層遮蔭膜，保持水泥池內(nèi)水溫16～18 ℃。

仿洄游升降鹽度：美洲鰣親本進(jìn)入土池大棚后，穩(wěn)定半個(gè)月，待攝食正常后，開始模擬自然升鹽，通過換入當(dāng)?shù)丶{入的海水的方式逐步升鹽，每次升鹽幅度不超過3，升鹽到13～16穩(wěn)定；一般到2月下旬開始模擬美洲鰣溯河洄游，以換當(dāng)?shù)氐姆椒ㄖ鸩浇蝶}，每次降鹽幅度不超過3，鹽度降到2以下，然后一直保持到親本自然交配。

1.3 取樣與數(shù)據(jù)分析方法

性腺監(jiān)測(cè)從2016年7月12日開始，當(dāng)日雌雄親本各取樣30尾，以后每約1個(gè)月取樣1次，每次雌雄共取10～15尾，取樣后分別用卡尺(0.01 mm)和電子天平(0.01 g)測(cè)量記錄魚體長和體重，然后解剖取性腺，鑒別雌雄，進(jìn)行發(fā)育分期，記錄性腺質(zhì)量，拍照后酒精溶液保存性腺樣品。按性腺發(fā)育期進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和性腺形態(tài)學(xué)觀察。

所有數(shù)據(jù)用Mean±SD表示，采用Excel 和SPSS 19.0處理數(shù)據(jù)及圖表。用Oneway ANOVA對(duì)性腺各階段的體長、體重及性腺相關(guān)指標(biāo)的差異進(jìn)行方差分析，用Duncan氏法作多重比較，以P<0.05為差異顯著；用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較同一性腺發(fā)育階段雌雄魚之間的體長、體重及性腺相關(guān)指標(biāo)，以P<0.05為差異顯著[10]。

數(shù)據(jù)分析所用公式：

肥滿度(CF)=WB/L3×100

性腺指數(shù)(GSI)=WG/WB×100

性腺重相對(duì)增長率(RWG)=(WG2-WG1)/WG1×100%

性腺指數(shù)相對(duì)增長率(RGI)=(GSI2-GSI1)/GSI1×100%

式中，L是體長(cm)，WB是魚體質(zhì)量(g)，WG是性腺質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 仿洄游培育溫度和鹽度的周年變化

美洲鰣仿洄游培育過程中，8月份水溫最高，溫度為(28.8±1.5)℃；1月份最低，溫度為(12.9±1.0)℃(圖1)，周年水溫為10.8～30.8 ℃，在水溫10 ℃左右時(shí)，親本攝食良好。冬季11月到次年2月鹽度都在10以上，2月下旬開始降鹽，3月下旬鹽度降到2以下，周年鹽度為1～15。

圖1 仿洄游培育的溫度和鹽度周年變化Fig.1 The annual variation of temperature and salinity of imitation migratory cultivation

2.2 性腺發(fā)育各期親本體長體重的變化

表1可知，卵巢發(fā)育Ⅱ期的雌魚親本體長(26.50 cm)顯著低于卵巢III、IV、V期(33.50～36.53 cm)，而親本體長在卵巢III、IV、V期之間無顯著性差異；另外，卵巢V期親本體長略微低于卵巢IV期。雌魚體重在卵巢發(fā)育各期的表現(xiàn)也有類似現(xiàn)象，卵巢發(fā)育II期的雌魚親本體重(306.63 g)顯著低于卵巢III、IV、V期(736.83～810.13 g)，而親本體重在卵巢III、IV、V期之間無顯著性差異；另外，卵巢V期親本體重略微低于卵巢IV期。

精巢發(fā)育II期的雄魚親本體長(24.76 cm)顯著低于精巢III、IV、V期的(32.25～33.75 cm)，而親本體長在精巢III、IV、V期之間無顯著性差異(表1)；雄魚體重在精巢發(fā)育各期的表現(xiàn)也有類似現(xiàn)象，精巢發(fā)育Ⅱ期的雄魚親本體重(252.51 g)顯著低于精巢III、IV、V期(561.75～652.92 g)，而親本體重在精巢III、IV、V期之間無顯著性差異(表1)。

結(jié)果表明，在美洲鰣仿洄游培育過程中，卵巢、精巢發(fā)育前期(II期)，雌雄親本生長迅速；而性腺發(fā)育到Ⅲ期后，雌雄親本的生長滯緩，雌魚親本甚至出現(xiàn)負(fù)生長。

2.3 性腺發(fā)育各期親本肥滿度的變化

雌魚親本肥滿度在卵巢發(fā)育II、III、IV期之間(1.55～1.67)無顯著性差異，但顯著低于卵巢發(fā)育V期的(2.07)(表1)；雄魚親本的肥滿度(1.56～1.71)在精巢發(fā)育各階段均無顯著性差異(表1)。

表1 仿洄游培育美洲鰣性腺發(fā)育各階段參數(shù)Tab.1 The parameters of gonad development in A.sapidissima were cultured by imitating migration at different stage mean±SD

注：表中同列不同小寫字母表示同一性別的性腺不同發(fā)育階段間存在顯著差異(P<0.05)；同列不同大寫字母表示同一性腺發(fā)育階段的性別之間存在顯著差異(P<0.05)。

2.4 雌魚卵巢發(fā)育形態(tài)特征

II期卵巢，主要出現(xiàn)在親本越冬培育前，此時(shí)雌魚卵巢重(2.86±1.71)g，性腺指數(shù)(0.89±0.22)%(表1)；卵巢分化為兩葉，單葉寬0.8～1.0 cm、長7.0～7.5 cm，呈扁帶狀，前端略膨大，呈橘紅色，肉眼尚看不清卵粒(圖2-a)。

III期卵巢，主要出現(xiàn)在次年2-3月份，此時(shí)雌魚外腹部稍顯飽滿，卵巢體積明顯增大，III期卵巢重(23.31±12.32)g，性腺指數(shù)為3.06±1.18，均顯著大于II期卵巢，相對(duì)II期卵巢分別增長715.03%和243.82%(表1)；卵巢單葉寬1.6～1.8 cm、長9～11 cm，略呈圓柱形，呈紅色，表面橫紋明顯、血管豐富，肉眼能看清細(xì)小的卵粒(圖2-b)。

IV期卵巢，主要出現(xiàn)在次年4-5月份，此時(shí)雌魚腹部膨大，卵巢體積進(jìn)一步增大，卵巢重(88.44±43.13)g和性腺指數(shù)10.77±3.32均顯著大于Ⅲ期卵巢，相對(duì)III期卵巢分別增長279.41%和251.96%(表1)；卵巢內(nèi)部膨脹飽滿，兩葉棱角明顯，每葉寬2.8～3.2 cm、長13～14 cm，呈棕黃色，肉眼看卵粒飽滿、明顯，但不游離(圖2-c)。

V期卵巢，主要出現(xiàn)在5月份，此時(shí)雌魚后腹部膨大，手觸感柔軟，泄殖孔微紅，有成熟卵流出的現(xiàn)象。卵巢體積達(dá)到最大，卵巢重(196.41±34.58)g性腺指數(shù)26.10±6.46均顯著大于IV期卵巢，相對(duì)IV期卵巢分別增長122.08%和142.34%(表1)；卵巢單葉寬約5 cm、長14～16 cm，呈灰黃色，卵巢松軟，解剖后的卵巢放于平面出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，肉眼看卵巢腔內(nèi)充滿顆粒大、成熟的卵粒，同時(shí)還有未發(fā)育的、細(xì)小的卵母細(xì)胞(圖2-d)。

圖2 仿洄游培育美洲鰣卵巢發(fā)育形態(tài)特征Fig.2 The morphological characters of ovarian development in A.sapidissima were cultured by imitating migration

2.5 雄魚精巢發(fā)育形態(tài)特征

II期精巢，主要出現(xiàn)在親本越冬培育前，此時(shí)雄魚精巢重(0.51±0.40)g，性腺指數(shù)0.18±0.08(表1)；精巢分化為兩葉，單葉寬0.4～0.5 cm、長5.0～6.0 cm，呈細(xì)管帶狀，半透明，呈肉紅色(圖3-a)。

III期精巢，主要出現(xiàn)在次年2-3月份，此時(shí)雄魚精巢體積明顯增大，III期精巢重(4.91±1.88)g和性腺指數(shù)0.88±0.49也均顯著大于II期精巢，相對(duì)II期精巢分別增長862.75%和388.89%(表1)；精巢單葉寬1.6～1.8 cm、長6.0～7.0 cm，稍呈圓管柱狀，呈肉紅色，肉眼能看到細(xì)小血管(圖3-b)。

IV期精巢，主要出現(xiàn)在次年3-4月份，此時(shí)雄魚腹部稍有輪廓，輕壓后腹部有濃稠的精液流出，遇水不散。精巢體積進(jìn)一步增大，精巢重(17.12±3.88)g和性腺指數(shù)3.06±0.63均顯著大于Ⅲ期精巢，相對(duì)III期精巢分別增長248.68%和247.73%(表1)；精巢單葉寬1.3～2.0 cm、長7.0～8.5 cm，呈長扁平狀，呈灰白色，肉眼看表面分布小血管(圖3-c)。

V期精巢，主要出現(xiàn)在4月份，此時(shí)雄魚腹部膨大、輪廓明顯，泄殖孔微紅，輕壓后腹部有乳白色精液流出，遇水散開。精巢體積達(dá)到最大，精巢重(33.79±4.79)g，和性腺指數(shù)5.18±0.68，均顯著大于Ⅳ期精巢，相對(duì)Ⅳ期精巢分別增長97.37%和69.28%(表1)；精巢單葉寬1.8～2.5 cm、長11.0～13.0 cm，呈長扁平狀，但明顯增厚，呈乳白色，表面有明顯血管分布(圖3-d)。

圖3 仿洄游培育美洲鰣精巢發(fā)育形態(tài)特征Fig.3 The morphological characters of testicular development in A.sapidissima were cultured by imitating migration

3 討論

3.1 溫度、鹽度與性腺發(fā)育

生態(tài)環(huán)境直接影響著魚類性腺的發(fā)育，魚類自然棲息地的生態(tài)環(huán)境變化是有規(guī)律的，長期的自然選擇和生態(tài)適應(yīng)，不同種類魚在生殖過程中對(duì)環(huán)境條件的要求不一樣[14]，人工養(yǎng)殖的魚類可能需要模擬自然生態(tài)環(huán)境才能獲得繁殖成功，如：長鰭吻(Rhinogobioventralis)[15]，研究人員通過模擬其自然棲息地的溫度條件，控制周年溫度變化節(jié)律，在封閉循環(huán)水系統(tǒng)中促使其性腺發(fā)育成熟、自行排卵[15]。柳學(xué)周等[16]采取模擬自然溫度和光照的方法人工調(diào)控半滑舌鰨(Cynoglossussemilaev)親魚，促使親魚性腺發(fā)育成熟，取得了良好的產(chǎn)卵效果。而洄游性魚類更需要水溫、鹽度、水流等刺激和調(diào)控，才能獲得更好性腺發(fā)育效果，如：圈養(yǎng)的中國鰣因適應(yīng)池塘環(huán)境引起生殖內(nèi)分泌失調(diào)，導(dǎo)致卵巢不育、生殖機(jī)制障礙[17]；洪孝友等[4]研究發(fā)現(xiàn)池養(yǎng)的美洲鰣性腺發(fā)育階段的激素水平?jīng)]有遵循野生美洲鰣或者是其他硬骨魚類的應(yīng)有規(guī)律[4]，究其原因可能是親魚在全淡水的養(yǎng)殖環(huán)境下，沒有經(jīng)歷一個(gè)洄游的過程，其性腺發(fā)育調(diào)控受到影響[4]。本研究采用仿洄游培育，經(jīng)過溫度和鹽度的調(diào)控，特別是低溫和半咸水的刺激，促進(jìn)了美洲鰣親本性腺發(fā)育，雌雄魚的V期性腺指數(shù)較高(分別為26.10%和5.18%)，獲得良好的效果，這也說明，水溫(10.8～30.8 ℃)和鹽度(1～15)的周年變化范圍符合美洲鰣親本性腺發(fā)育的要求。

3.2 仿洄游培育美洲鰣性腺發(fā)育的特點(diǎn)

性腺指數(shù)(GSI)是性腺成熟度的一個(gè)重要指標(biāo)，親魚性腺發(fā)育狀況可通過GSI的變化來比較[11。本研究在仿洄游培育條件下，美洲鰣卵巢初次發(fā)育表現(xiàn)出良好的發(fā)育狀況，其卵巢初次發(fā)育的性腺指數(shù)較高(表2)，特別是卵巢Ⅴ期雌魚的性腺指數(shù)達(dá)(26.10±6.46)%，高于保溫水泥池培育(18.47%)[5]，更高于工廠化江水培育的(4.58%)[4]。相對(duì)于工廠化培育，池塘仿洄游培育的美洲鰣親本的性腺指數(shù)更接近于自然生境(GSI均值為20.5%)[7]，可能是池塘仿洄游培育美洲鰣經(jīng)歷了模擬自然生境的鹽度的升降和低溫的越冬期，對(duì)激發(fā)和調(diào)控魚類(特別是洄游性魚類)的性腺發(fā)育有良好的效果，而工廠化培育的美洲鰣親本沒有經(jīng)歷升降鹽、且水溫長期處于15 ℃以上[4-5]，其性腺發(fā)育的激發(fā)和調(diào)控受到一定的影響[4]。

表2 不同環(huán)境條件下的美洲鰣卵巢發(fā)育各期性腺指數(shù)Tab.2 The gonad indexes(GSI)at various stages of ovary development in A.sapidissima under different environmental conditions

仿洄游培育美洲鰣雄魚精巢初次發(fā)育良好，成熟雄魚(V期)的性腺指數(shù)(GSI)均值在5.18±0.68，范圍為4.49～6.11，這比養(yǎng)殖的洄游性魚類的雄魚性腺指數(shù)要高，中國鰣魚(1.50～1.71)[12]、長江刀鱭(Coilianasus)(2.82)[13]等，這說明不同魚類成熟雄魚的性腺指數(shù)范圍是不一樣的。

仿洄游培育美洲鰣2齡雌魚親本卵巢初次發(fā)育，肉眼觀察到Ⅴ期卵巢的卵巢腔內(nèi)充滿顆粒大、成熟的卵粒，同時(shí)還有未發(fā)育的、細(xì)小的卵母細(xì)胞，這說明仿洄游培育美洲鰣卵巢初次成熟屬于典型的分批成熟、分批產(chǎn)卵的產(chǎn)卵類型。這與洪孝友等[4]對(duì)工廠化江水培育的2冬齡美洲鰣親本的研究結(jié)果一致，這種現(xiàn)象也出現(xiàn)在野生親本[7]和人工養(yǎng)殖的3齡親本[5-6]。由此可見，無論是野生的還是人工養(yǎng)殖的，無論是初次性成熟的還是再次成熟的美洲鰣雌魚均為分批產(chǎn)卵類型。

3.3 性腺發(fā)育與親本生長

仿洄游培育美洲鰣雌雄親本在性腺初次發(fā)育到III期前后，雌雄親本的生長滯緩，雌魚親本甚至出現(xiàn)負(fù)生長，這與洪孝友等[4]對(duì)工廠化培育美洲鰣雌魚親本體重沒有明顯增加的研究結(jié)果相一致。導(dǎo)致這現(xiàn)象的原因是美洲鰣親本性腺發(fā)育到中后期，性腺快速發(fā)育，性腺重量迅速增加，消耗了大量的營養(yǎng)物質(zhì)和能量，這侵占了美洲鰣親本用于生長的能量；而性腺發(fā)育所消耗營養(yǎng)物質(zhì)和能量的來源主要有兩個(gè)途徑：一個(gè)是親本體內(nèi)原來儲(chǔ)存的營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，這會(huì)造成魚體其他部位的消瘦；另一個(gè)途徑是從外界及時(shí)攝入的營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，然而此時(shí)美洲鰣親本性腺迅速發(fā)育膨大(特別是卵巢發(fā)育V期的產(chǎn)卵前雌魚)，快速侵占胃腸等其他內(nèi)臟空間，親本攝食量大幅下降[5]，這說明外界攝入途徑的來源相對(duì)有限。

4 小結(jié)與建議

仿洄游培育的水溫(10.8～30.8 ℃)和鹽度(1～15)的周年變化范圍符合美洲鰣親本性腺發(fā)育的要求。仿洄游培育美洲鰣性腺初次發(fā)育(II～V期)過程中，雌雄親本的肥滿度均較高，分別為1.55～2.07和1.56～1.71，卵巢發(fā)育V期雌魚親本的肥滿度(2.07)顯著高于在卵巢II～I(xiàn)V期親本的(1.55～1.67)；而雄魚親本肥滿度在精巢發(fā)育各階段(II～V期)均無顯著性差異。美洲鰣性腺初次發(fā)育表現(xiàn)出良好的發(fā)育狀況，雌雄親本的性腺指數(shù)較高，性腺發(fā)育V期雌雄親本的性腺指數(shù)(GSI)分別為26.10±6.46和5.18±0.68。建議，美洲鰣親本培育采用低溫和鹽度刺激的仿洄游培育方式；同時(shí)，親本性腺發(fā)育到Ⅲ期前后，投喂高營養(yǎng)價(jià)值的餌料，增加投喂頻率。