1例人工養(yǎng)殖子一代中華鱘雌雄同體現(xiàn)象的初步研究

鄭躍平，王軼凡，范厚勇，徐嘉楠，莊 平

（1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306；2.上海市水生野生動植物保護(hù)研究中心，上海 200092；3.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海長江口漁業(yè)資源增殖和生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，上海 200090；4.長江口水生生物資源監(jiān)測與保護(hù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，上海 200092）

中華鱘（AcipensersinensisGray，1835）隸屬硬骨魚綱（Osteichthyes）輻鰭亞綱（Actinopterygii）鱘形目（Acipenseriformes）鱘科（Acipenseridae）鱘屬，是一種大型溯河產(chǎn)卵洄游性魚類，主要分布于我國東南沿海大陸架水域和長江中下游干流，在我國南海也見其蹤跡，是17種鱘屬魚類中分布緯度最低的一個物種，能適應(yīng)較高的水溫［1］。中華鱘個體大、壽命長、洄游范圍廣，是長江流域水生態(tài)系統(tǒng)中的傘護(hù)種和旗艦種［2］。20世紀(jì)后期，由于涉水工程建設(shè)、過度捕撈、環(huán)境污染及航運(yùn)等人類活動的干擾，中華鱘賴以生存的棲息生境不斷退化或功能喪失，其自然種群嚴(yán)重衰退［3－4］。1988年中華鱘被列為國家一級重點(diǎn)保護(hù)動物，1997年被列入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》（CITES）附錄Ⅱ保護(hù)物種，2010年被世界自然保護(hù)聯(lián)盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）升級為極危級（CR）物種［1］。目前已知的唯一產(chǎn)卵場（葛洲壩下產(chǎn)卵場）內(nèi)繁殖群體數(shù)量已不足100尾［5］。自2013年開始，中華鱘出現(xiàn)自然繁殖中斷現(xiàn)象：2015年中斷，2017—2019年連續(xù)中斷，野生中華鱘種群岌岌可危［6］，如果不采取針對性搶救和保護(hù)措施，中華鱘或?qū)⒃谖磥?0～20年滅絕（野外滅絕EW）［7］。

現(xiàn)階段，在《中華鱘拯救行動計劃（2015—2030）》［8］框架下，除了采取強(qiáng)有力的就地保護(hù)措施，加強(qiáng)產(chǎn)卵場、洄游通道、索餌場等關(guān)鍵棲息地保護(hù)之外，開展人工蓄養(yǎng)保種、全人工繁殖和擴(kuò)大人工群體規(guī)模也是中華鱘保護(hù)的重要舉措，這是采用人工條件保持物種延續(xù)的主要途徑。我國科研人員對于中華鱘養(yǎng)殖環(huán)境［9－10］、養(yǎng)殖密度［11］、營養(yǎng)需求、馴化投喂［12］、親本培育［13］、人工催產(chǎn)［14］、生理生化［15－17］等諸多方面已經(jīng)開展了相關(guān)的科學(xué)研究，并在中華鱘全人工繁殖方面取得了突破，據(jù)報道，2013年成功繁育出二萬三千余尾中華鱘幼魚［18］。

關(guān)于中華鱘人工養(yǎng)殖個體的雌雄同體現(xiàn)象，迄今尚未見相關(guān)報道?？赂６鞯龋?9］曾對1例野生中華鱘成魚雌雄同體現(xiàn)象作過初步研究報道。而對于鱘魚類雌雄同體的研究，僅俄羅斯鱘（A.gueldenstaedtii）［20］、大西洋鱘（A.oxyrinchus）［21］、小 體 鱘（A.ruthenus）［22］、密 西 西 比 鏟 鱘（Scaphirhynchusplatorynchus）［23］有過少量報道。其中均提到，雌雄同體現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與環(huán)境污染有關(guān)。因此有必要針對此次發(fā)現(xiàn)的雌雄同體中華鱘，通過分析其生長特征、性腺外觀、性腺組織學(xué)特征等情況，既可為中華鱘雌雄同體現(xiàn)象提供佐證案例，也可為中華鱘人工養(yǎng)殖與繁殖工作中中華鱘雌雄同體的誘發(fā)機(jī)制研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用魚

實(shí)驗(yàn)用魚為人工養(yǎng)殖條件下偶然發(fā)現(xiàn)的1尾雌雄同體子一代中華鱘，該尾魚系2004年人工繁殖的子一代，2005年從中華鱘人工繁殖機(jī)構(gòu)引進(jìn)，先后暫養(yǎng)于上海市水生野生動植物保護(hù)研究中心嘉定臨時基地和崇明基地。該尾中華鱘于2019年3月因腹腔鰾背壁上方、脊索下脈管軟骨骨裂引發(fā)背大動脈內(nèi)出血死亡，死亡時體長163 cm，體質(zhì)量51.54 kg，在死亡原因調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)該尾中華鱘存在雌雄同體現(xiàn)象。

1.2 生長情況分析

分析該尾魚從引進(jìn)到死亡的生長數(shù)據(jù)，采用Excel和SPSS 15.0對該尾中華鱘的生長指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析，探究該尾魚生命過程中的生長情況。

1.3 性腺組織影像觀察及石蠟切片

參照文獻(xiàn)［13］方法，從中華鱘精巢和卵巢分別采集1.5 cm×1.5 cm×0.3 cm的組織塊，放置于10%中性甲醛溶液內(nèi)固定，24 h后按照組織石蠟切片制備流程，經(jīng)乙醇和二甲苯脫水、石蠟包埋、常規(guī)切片、HE染色、中性樹脂封片后，于尼康光學(xué)顯微鏡（Nikon ECLIPSE 50i）下觀察并拍照記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 生長情況

從該尾魚引進(jìn)至死亡的14年間，其全長由85 cm增至196 cm，體長由69 cm增至163 cm，體質(zhì)量由3.76 kg增至51.54 kg。整體生長情況與研究中心其他中華鱘生長情況基本一致。1～6齡為該中華鱘全長、體長快速增長期，年均增長率均在16.26%以上，6齡后體長增長明顯減緩，10齡后基本處于停滯狀態(tài)。1～8齡為該中華鱘體質(zhì)量快速增長期，年均增重率在21.12%以上，8齡后體質(zhì)量增長減緩且進(jìn)入波動期，存在負(fù)增長現(xiàn)象（表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)用魚生命周期內(nèi)主要生長指標(biāo)變化情況Tab.1 Changes of main growth indexes in life cycle of experimental fish

2.2 性腺基本外觀

解剖觀察可見，魚腹腔背部兩側(cè)性腺，以精巢為主，卵巢間隔分布在精巢上（圖1）。精巢白色，表面光滑，質(zhì)地較硬，呈塊狀。卵巢淡黃色，表面點(diǎn)狀凸起，質(zhì)地柔軟，肉眼隱約可見卵粒。取下兩側(cè)性腺，經(jīng)測量稱重，右側(cè)性腺長64 cm、寬4.0～7.2 cm、重0.422 kg，左側(cè)性腺長61 cm、寬3.6～8.5 cm、重0.436 kg。性腺上附著有占比較大的脂肪組織。

圖1 雌雄同體中華鱘性腺外觀Fig.1 Appearance of gonad of hermaphroditism Acipenser sinensis

有關(guān)鱘形目魚類雌雄同體現(xiàn)象研究報道較少，柯福恩等［19］在1988年曾報道1例成熟的雌雄同體野生中華鱘，該魚全長278 cm，體長236 cm，體質(zhì)量115 kg，年齡17齡左右。本案例中華鱘為14＋齡子一代中華鱘，為亞成體，兩尾雌雄同體中華鱘均體型較大，且性腺均以精巢為主，精巢和卵巢發(fā)育期基本同步。本例中華鱘在體型和年齡上，較早期報道的案例小，性腺發(fā)育程度也不及早期報道的個體，但兩個案例呈現(xiàn)基本的同質(zhì)性，表現(xiàn)為性腺中均以精巢為主體，精卵巢發(fā)育基本同步。推測雌雄同體的現(xiàn)象極有可能是在性腺分化時期，直接分化為兩種不同的性腺，而不是受外界因素誘導(dǎo)引起后期的性逆轉(zhuǎn)。兩個案例中的中華鱘個體生長環(huán)境不同，但雌雄同體現(xiàn)象表現(xiàn)形式相近。本案例的發(fā)現(xiàn)，為中華鱘雌雄同體研究提供了一定參考與方向。

2.3 性腺組織石蠟切片

通過性腺組織石蠟切片觀察，可見性腺部分區(qū)域存在精卵共存的現(xiàn)象，在精細(xì)胞密集區(qū)可見精原細(xì)胞、初級精母細(xì)胞、育精囊，發(fā)育時相相當(dāng)于Ⅱ期精巢，見到的卵細(xì)胞多為初級卵母細(xì)胞，卵母細(xì)胞卵徑204～367μm，細(xì)胞核居中，細(xì)胞質(zhì)中未見明顯卵黃顆粒，發(fā)育時相相當(dāng)于Ⅱ期卵巢（圖2）。

圖2 雌雄同體中華鱘性腺組織切片F(xiàn)ig.2 Section of gonad tissue of hermaphroditism Acipenser sinensis

雌雄同體是指雌雄兩性出現(xiàn)在同一個體上的現(xiàn)象，是魚類性征多樣性和特殊性的主要表現(xiàn)之一。世界上約有1%的脊椎動物存在雌雄同體現(xiàn)象，幾乎都是魚類［24－25］。魚類由于其物種的多樣性和長期適應(yīng)棲居環(huán)境的變化，導(dǎo)致其生殖策略的多樣性。魚類的生殖現(xiàn)象包括但不限于雌雄異體、雌雄同體、卵生、胎生和卵胎生等。一些魚類的性染色體尚處于分化的初始狀態(tài)，這可能是魚類性別分化易變的原因之一［25］。

已有報道的雌雄同體魚類約四百六十多種，隸屬17目41科，如鯔（Mugizcephazus）、鯉（Cyprinuscarpio）［26］、青鳉（Oryziaslatipes）［27］、黃鱔（Monopterusjavanensis）［24］、日本鰻鱺（Anguilla japonica）［28］、黑鯛（Acanthopagrusschlegeli）［29］等。其中，鮨科魚類普遍存在功能性雌雄同體的現(xiàn)象，鯛科魚類在特定年齡段存在性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，其余多數(shù)魚類可以通過人工激素誘導(dǎo)或者在環(huán)境激素的影響下出現(xiàn)非功能性雌雄同體現(xiàn)象。

鈴木克美和熊國強(qiáng)［30］對硬骨魚類雌雄同體現(xiàn)象進(jìn)行了較為深入的研究，提出了正常或常規(guī)性雌雄同體現(xiàn)象（normal hermaphroditism）、非正?；蚧涡源菩弁w現(xiàn)象（abnormal hermaphroditism）、功能性雌雄同體現(xiàn)象（functional hermaphroditism）、非功能性雌雄同體現(xiàn)象（non-functional hermaphroditism）的劃分法。對中華鱘雌雄同體現(xiàn)象分析發(fā)現(xiàn)，由于至今報道的雌雄同體中華鱘案例極少，可初步認(rèn)定中華鱘雌雄同體為非正常或畸形性雌雄同體現(xiàn)象，而對于其雌雄同體是屬于功能性還是非功能性雌雄同體，還需繼續(xù)開展更多的案例分析。

激素及環(huán)境污染物是引起或影響魚類雌雄同體現(xiàn)象的重要因素，革胡子鲇（Clariaslazera）在甲基睪丸酮的人工誘導(dǎo)下會出現(xiàn)能夠自體繁殖的雌雄同體［31］。國外學(xué)者研究表明，小體鱘可以通過鱘魚腦垂體的使用誘導(dǎo)出一定比例的雌雄同體［22］，施氏鱘（A.sinensis）可以通過雌二醇誘導(dǎo)出雌雄同體［28］，密西西比鏟鱘在氯丹超標(biāo)的密西西比河內(nèi)也發(fā)現(xiàn)大量雌雄同體［23］。據(jù)此，是否在本研究雌雄同體中華鱘生活史的某個階段，其生長環(huán)境中存在一定濃度的環(huán)境激素，進(jìn)而引起中華鱘雌雄同體的產(chǎn)生，有待下一步深入研究。

人工養(yǎng)殖條件下雌雄同體中華鱘的發(fā)現(xiàn)，為中華鱘雌雄同體現(xiàn)象提供了一個例證，鱘魚中雌雄同體的誘導(dǎo)及性別的轉(zhuǎn)變已有報道，中華鱘雌雄同體樣本的發(fā)現(xiàn)與研究，或許可為中華鱘的人工繁殖與親本培育提供新的思路，為中華鱘的人工保種和物種保護(hù)提供新的研究方向，未來需要對此現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的研究與分析。