長豐鰱繁殖生物學(xué)研究

羅相忠，覃維敏，梁宏偉，沙 航，鄒桂偉

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223)

長豐鰱(HypophthalmichthysmolitrixChangfeng)是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所選育，2010年通過國家原良種審定委員會審定的我國“四大家魚”第一個新品種。2012年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部(原農(nóng)業(yè)部)列為主推水產(chǎn)新品種。其具有生長速度快、體型好、遺傳純合度高、出肉率高及耐低氧等特點(diǎn)，適宜于在可控淡水水域內(nèi)進(jìn)行增養(yǎng)殖，其養(yǎng)殖效果良好，深受養(yǎng)殖企業(yè)(戶)喜愛[1]。長豐鰱作為“低碳、環(huán)保、有機(jī)、健康魚”，在新時代現(xiàn)代漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)中有顯著成效。

繁殖生物學(xué)研究是開展魚類增、養(yǎng)殖的基礎(chǔ)性工作。生物的繁殖策略主要指在長期進(jìn)化過程中適應(yīng)環(huán)境、提高繁殖性能，且每個物種都有自己獨(dú)特繁殖特性[2]。陳得仿等[3]研究了大亞灣黑鯛(Acanthopagrusschlegeli)繁殖生物學(xué)的周年變化特征。張志明等[4]對額爾齊斯河銀鯽的繁殖生物學(xué)特性進(jìn)行了研究。孫雪娜等[5]綜述了金錢魚(Scatophagusargus)繁殖生物學(xué)特性的相關(guān)研究進(jìn)展。劉亞秋等[6]對珠江西江流域重要的經(jīng)濟(jì)魚類廣東魴(Megalobramaterminalis)生殖周期、生殖力類型和生殖力等方面進(jìn)行研究。開展繁殖特性研究，對魚類群體繁衍、增殖及種群評估有著重要意義。性腺發(fā)育是魚類繁衍后代的前提，性腺細(xì)胞歷經(jīng)細(xì)胞發(fā)生、發(fā)育、成熟與產(chǎn)出等過程，具有規(guī)律性變化[7]。目前，國內(nèi)外對魚類性腺發(fā)育研究報道較多，大多從組織生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)和亞顯微鏡結(jié)構(gòu)等方面對性腺發(fā)育進(jìn)行了較為廣泛的研究[8-10]。魚類繁殖力是種群得以延續(xù)的基礎(chǔ)，對評估種群數(shù)量、保護(hù)種質(zhì)資源，制定合理繁殖策略有重要作用。不同魚類繁殖力不盡相同，有其特異性，是魚類長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。即使是同種魚類，因生活環(huán)境和年齡不同，其個體繁殖力也不相同，國內(nèi)科研工作者對魚類的繁殖力做了大量的研究，對生產(chǎn)實踐起到了積極作用，李培倫等[11]進(jìn)行了黑龍江烏蘇里白鮭(Coregonusussuriensis)的個體繁殖力研究。李培倫等[12]對興凱湖大銀魚(Protosalanxchinensis)個體繁殖力的研究表明，個體絕對繁殖力、體長和體質(zhì)量相對繁殖力都分別與性成熟系數(shù)顯著正相關(guān)。阮行建等[13]對東南太平洋智利竹筴魚(Trachurusmurphyi)生物學(xué)特征與個體繁殖力研究發(fā)現(xiàn)，絕對繁殖力與叉長、體質(zhì)量及性腺重等生物學(xué)指標(biāo)呈顯著性正相關(guān)。本研究分析了不同年齡長豐鰱性腺發(fā)育情況、繁殖力大小，以期更好指導(dǎo)長豐鰱的良種繁育。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2019年3-6月分別在湖北石首市大垸鎮(zhèn)老河長江四大家魚原種場和湖北潛江白鷺湖長豐鰱良種場按年齡分組共采集長豐鰱96尾魚，其中1～6齡魚分別為30、20、21、12、7和6尾，1齡魚的體質(zhì)量約25 g和體長約10.65 cm，個體很小，性腺極細(xì)小，難以分辨雌雄，故未采集性腺。從2齡開始雌、雄個體性腺能較好辨認(rèn)，收集的長豐鰱2～6齡段雌魚取樣數(shù)分別為10、16、7、6和6尾；2～5齡雄魚取樣數(shù)分別為10、5、5、1。分別測量其體質(zhì)量、體長等生物學(xué)指標(biāo)，并解剖觀測其性腺發(fā)育情況，取性腺前、中、后部分組織用波恩氏液固定。性成熟雌魚每尾分別取前、中、后部卵巢各0.4 g用甲醛固定。將固定性腺置于-20 ℃冰箱冷凍保存?zhèn)溆谩Ｃ课掺~取鱗片用于年齡鑒定。

1.2 石蠟切片制作

各年齡組分別取三份固定的卵巢組織樣品，采用蘇木精-伊紅(HE)染色法進(jìn)行組織學(xué)觀察。

1.3 繁殖力計算

繁殖力采用重量比例法計算，在長豐鰱繁殖季節(jié)，選取3～4齡15尾長豐鰱雌魚，6齡6尾長豐鰱性腺發(fā)育到IV期，體質(zhì)健壯的成熟雌魚，分別解剖稱取卵巢總重并隨機(jī)選取卵巢前、中、后部位卵巢樣品用于卵粒數(shù)量計數(shù)，用比例法推算出卵巢中所含卵粒數(shù)。其絕對繁殖力計算公式為：

E=W×e/w

式中：E-絕對繁殖力(粒)；e-樣品卵數(shù)(粒)；W-全卵巢重量(g)；w-取樣體質(zhì)量(g)。

相對繁殖力公式為：

F=E/W

式中：F-相對繁殖力(粒/g)；E-絕對繁殖力(粒)；W-體質(zhì)量(g)。

1.4 卵徑測量

在固定好的長豐鰱各年齡段卵巢中隨機(jī)選取1 000粒，在體視鏡下拍照后用Fiji圖片處理軟件測量卵徑，精確到0.01 mm，取其平均值作其年齡段卵巢卵粒的卵徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 長豐鰱性腺發(fā)育

2.1.1 長豐鰱雌魚性腺發(fā)育

按照魚類卵巢發(fā)育劃分標(biāo)準(zhǔn)，長豐鰱1齡魚的性腺灰白色線條狀，Ⅱ期卵巢呈扁管狀，在Ⅱ期早期顯半透明或者淡肉色，到了后期顏色逐漸加深，呈深肉色或者淡黃色；經(jīng)組織切片HE染色后，顯微鏡下觀察第Ⅱ時相的卵母細(xì)胞處于初級，前期形狀多為不規(guī)則的多邊形或者橢圓形(圖1-1和圖1-2)，到了后期其形狀會更趨向圓形，嗜酸性的細(xì)胞核被染成粉紅色，細(xì)胞質(zhì)嗜堿性較強(qiáng)，被染成深藍(lán)紫色，核的四周分布著大小不一的核仁(圖1-3)，到了Ⅱ期后期核膜外周出現(xiàn)團(tuán)塊狀卵黃核，呈成深藍(lán)色(圖1-4)。Ⅳ期的卵巢呈青灰色，體積較大，飽滿，充滿腹腔，卵巢兩頭較鈍圓，中間較為粗大，Ⅳ期卵巢主要分布著第Ⅳ時相的卵母細(xì)胞，卵母細(xì)胞中卵黃物質(zhì)積累明顯，卵黃顆粒充滿核外空間，卵黃顆粒融合成卵黃小板，細(xì)胞核體積變小，核膜消失，發(fā)生偏位并逐步移向動物極，細(xì)小的核仁分布于細(xì)胞核中(圖1-5和圖1-6)。Ⅴ期卵巢外觀呈青灰色，飽滿柔軟，輕壓魚腹部，卵子會自動流出，卵子圓形，淡灰色或者淡黃色，第Ⅴ時相的次級卵母細(xì)胞卵黃顆粒合成板狀的趨勢明顯，板狀卵黃散布于細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞核更趨向偏離中心，核仁消失，核膜溶解，形狀不規(guī)則(圖1-7和圖1-8)；長豐鰱雌魚性腺1～4齡分期(含催情后)分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-Ⅵ、Ⅱ-Ⅵ期。

圖1 長豐鰱卵巢組織切片觀察

長豐鰱卵巢不同時相卵母細(xì)胞直徑見表1。從表1中看出隨性腺發(fā)育卵母細(xì)胞直徑逐漸增大，至發(fā)育成熟達(dá)(1 082.8±85.6) μm。

表1 長豐鰱卵巢不同時相卵母細(xì)胞直徑

2.1.2 長豐鰱雄魚性腺發(fā)育

1齡長豐鰱個體都較小，肉眼只能模糊看到性腺的雛形，長豐鰱性腺基本上都處于Ⅰ期，性腺極細(xì)小；2齡魚，肉眼觀察呈半透明乳白色，細(xì)線管狀，血管不發(fā)達(dá)，其精巢處于第Ⅱ期，經(jīng)組織切片HE染色后，發(fā)現(xiàn)精巢中分布大量細(xì)胞質(zhì)被染成淡紫色而細(xì)胞核被染成深紫色精原細(xì)胞(圖2-1和圖2-2)；Ⅲ期精巢呈圓管狀，直徑約為0.2 cm，半透明銀白色，血管不發(fā)達(dá)，生殖細(xì)胞以精原細(xì)胞為主，其中還分布有少量初級精母細(xì)胞、次級精母細(xì)胞和精細(xì)胞(圖2-3)；Ⅳ期精巢呈棒狀，中間較粗，往兩邊逐漸變小，中間有一條明顯血管，血管向周圍延伸出少量微血管，鏡檢后發(fā)現(xiàn)早期其生殖細(xì)胞主要以被染成紫色次級精母細(xì)胞為主，以及被染成深藍(lán)色少量的精細(xì)胞和精子組成(圖2-4)，到后期其精細(xì)胞逐漸增多，深藍(lán)色區(qū)域逐漸增多(圖2-5)；Ⅴ期精巢呈乳白色，柔軟，布滿紅色血管，輕壓魚腹會有精液流出，此時生殖細(xì)胞主要由精細(xì)胞和精子組成，被染成深藍(lán)色(圖2-6)。

圖2 長豐鰱精巢組織切片觀察

2.1.3 性腺發(fā)育分期

對1～4齡長豐鰱性腺發(fā)育的研究發(fā)現(xiàn)，1齡魚在春季卵巢和精巢都處于第Ⅰ期，2齡雌魚卵巢在春季處于第Ⅱ期，到了夏季其卵巢也只發(fā)育到第Ⅱ期晚期，而2齡魚雄魚精巢在春季也處于第Ⅱ期，到了夏季其精巢也只發(fā)育到第Ⅲ期早期，長豐鰱在2齡時未達(dá)到性成熟年齡；3齡長豐鰱雌魚卵巢和精巢在夏季基本上發(fā)育到第Ⅳ期，達(dá)到初次性成熟年齡；4齡長豐鰱無論精巢還是卵巢在繁殖期均達(dá)到了第Ⅳ期，可進(jìn)行人工繁殖，繁殖后性腺從第Ⅴ-Ⅵ期退化至第Ⅱ期。

2.2 性成熟年齡

對長豐鰱后備親魚性腺發(fā)育研究，發(fā)現(xiàn)采集樣本中雌魚最小性成熟年齡為3冬齡，其中最小體質(zhì)量2.20 kg、最小體長47.40 cm；雄魚最小性成熟年齡也為3齡，最小體質(zhì)量為2.10 kg、最小體長52.30 cm。長豐鰱雌魚與雄魚各年齡的體長與體質(zhì)量組成分別見表2和表3。從表中可看出,長豐鰱性成熟前同齡雌雄個體差別不大,性成熟后,雌魚個體體質(zhì)量相對較大。

表2 長豐鰱雌魚各齡體長及體質(zhì)量組成

表3 長豐鰱雄魚各齡體長及體質(zhì)量組成

2.3 繁殖力

通過35尾長豐鰱雌魚繁殖力的計算，其中體質(zhì)量為2.20～8.30 kg，平均(5.04±2.18) kg，體長范圍47.5～75.0 cm，平均(60.54±9.54) cm；繁殖力為335 468～1 970 308粒，均值為(997 311±509 106) 粒；相對繁殖力為97 397～276 833 粒/kg，均值(197 766±51 136) 粒/kg，長豐鰱不同年齡絕對繁殖力和相對繁殖力見表5，長豐鰱繁殖力隨著年齡的增大而增加。在3齡和4齡階段，其繁殖力增加不明顯，5齡長豐鰱繁殖力比4齡增加一倍多，而到了6齡后增加趨勢有所降低，只比5齡增加8萬粒左右(表4)。

表4 各年齡組長豐鰱雌魚個體平均繁殖力

長豐鰱絕對繁殖力和體質(zhì)量、體長均呈二項式相關(guān)(圖3和圖4),擬合所得出的最適方程分別為y=50 794W2-316 293W+1E+6(R2=0.802 9)；y=1 701L2-162 066L+4E+6(R2=0.654)

圖3 長豐鰱絕對繁殖力與體質(zhì)量的關(guān)系

圖4 長豐鰱絕對繁殖力與體長的關(guān)系

2.4 卵徑

隨機(jī)抽取長豐鰱雌性親本，測量其卵徑范圍是709.7～1 398.2 μm,平均值為(1 061.0±124.0) μm，不同年齡段之間卵徑有所差別，長豐鰱在3齡時，卵徑大約為983.7 μm，而4、5、6齡長豐鰱的平均卵徑分別為1 082.6、1 069.2、1 090.0 μm，卵徑差別不大，卵徑都比初次性成熟的3齡大。從不同年齡段卵徑分布(見圖5)可看出，3齡魚長豐鰱卵徑在900～999 μm之間比例最大，為32.7%；4、5、6齡長豐鰱卵徑處于1 000～1 099 μm、1 100～1 199 μm兩范圍內(nèi)占比多為26%～30%之間，最高占比為5齡達(dá)35.55%。

圖5 長豐鰱不同年齡段的卵徑

3 討論

3.1 性腺發(fā)育

魚類性腺發(fā)育在初次性周期之前主要受年齡影響，在一定條件下，其發(fā)育與年齡增長存在恒定關(guān)系[14]。本研究發(fā)現(xiàn)長豐鰱1齡魚時只能隱約觀察到灰白色的細(xì)線狀性腺，處于第Ⅰ期；2齡魚精巢和卵巢都處于第Ⅱ期；3齡魚處于第Ⅲ～Ⅳ期；3+齡魚精巢和卵巢都會發(fā)育到第Ⅳ期，催產(chǎn)后達(dá)第V期，產(chǎn)卵后性腺為第Ⅵ期。在同一的池塘養(yǎng)殖環(huán)境中，同一年齡段個體間因環(huán)境或者遺傳因素的不同，個體的體質(zhì)量也會有差別；雖然2齡長豐鰱最大個體和最小個體相差280 g，但性腺發(fā)育都處于第Ⅱ期；3冬齡魚個體之間體質(zhì)量相差1.6 kg，性腺發(fā)育卻趨于一致。在不同養(yǎng)殖環(huán)境中，如湖泊、水庫、池塘及河流等，體質(zhì)量雖然有顯著差別，但其性腺發(fā)育階段卻無顯著差別。第一次性周期性腺發(fā)育受年齡影響較大，而不能以魚類體質(zhì)量來衡量魚的性腺發(fā)育階段?？傊?，長豐鰱和其它四大家魚一樣，性腺發(fā)育受年齡的影響，不會因為體質(zhì)量增加而提前性成熟。但對于相同養(yǎng)殖條件，生長在同一水域下長豐鰱，以體質(zhì)量粗略判斷其性腺發(fā)育階段應(yīng)是可行的。

3.2 性成熟年齡

初次性成熟年齡是魚類的繁殖特性之一，每種魚類的性成熟有所不同，這是由其遺傳因素決定的，具有種類特異性。初次性成熟較早的魚類，如斑馬魚(Daniorerio)、稀有鯽(Gobiocyprisrarus)等小型魚類，繁殖世代間隔短，繁殖能力強(qiáng)；而初次性成熟較晚的魚類，繁殖間隔長，世代更新慢，環(huán)境劇烈變化時容易滅絕[15]。種群都是以最適的性成熟年齡來保證其正常繁衍的，同一物種因其飼養(yǎng)環(huán)境不同，初次性成熟年齡也存在差別，也呈現(xiàn)出一定地域性。李思發(fā)等[16]研究長江和珠江水系的鰱性成熟年齡時發(fā)現(xiàn)，長江水系的雌性鰱初次性成熟年齡為4齡，雄魚為3齡，而珠江水系鰱比長江水系提早一年，黑龍江水系則比長江水系晚一年，鰱的初次性成熟具有明顯的地域性。本研究中池塘養(yǎng)殖的長豐鰱雌魚的最小性成熟年齡為3冬齡，雄魚也為3冬齡。長豐鰱雄魚初次性成熟年齡與長江水系鰱一樣，都是3周年性成熟，而長豐鰱雌魚性成熟年齡比長江水系鰱早1年，可能是池塘養(yǎng)殖環(huán)境比天然水體魚類更易獲得營養(yǎng)，從而促進(jìn)性腺提早發(fā)育。郜星晨等[17]采用logistic方程推算出長江宜昌段初次性成熟鰱魚雌性個體體長為48.2 cm，體重為2 206.7 g；初次性成熟雄性個體體長為48.4 cm，體質(zhì)量1 677.5 g，長豐鰱與其基本一致。

3.3 繁殖力

魚類繁殖力是評估種群動態(tài)重要指標(biāo)之一，與水體餌料豐度及餌料可獲得性、種群分布密度、漁業(yè)開發(fā)程度以及自身生長特性等多種因素密切相關(guān)。本研究中長豐鰱繁殖力個體間也存在較大差異，3齡長豐鰱繁殖力最大約101萬粒，最小為約49萬粒。在一定范圍內(nèi)，其隨體質(zhì)量和體長增加而增加，但到一定年齡，繁殖力開始下降。鰱的最佳繁殖年齡為4～13齡，長豐鰱初次性成熟為3齡，較自然水域長江水系鰱提早1年。3齡長豐鰱繁殖力617 641粒，4齡為761 167粒，較3齡增長23.24%；5齡為1 598 551粒，較4齡增長了110.0%；6齡1 684 025粒，較5齡僅增長了5.35%。長豐鰱4齡比3齡繁殖力略微增加，5齡其繁殖力呈跳躍式增加，而6齡繁殖力又呈緩慢增加。不同年齡長豐鰱繁殖力變化不同的原因是3～4齡長豐鰱主要以增加體質(zhì)量為主，繁殖力增加較少，而達(dá)到增長拐點(diǎn)5～6齡，此時攝取的營養(yǎng)主要用于性腺發(fā)育，其體質(zhì)量增長較緩。李思發(fā)[18]研究長江鰱時發(fā)現(xiàn)， 4、5齡鰱繁殖力增加不明顯，而到6齡就增加較多。長豐鰱平均繁殖力997 311粒，與長江鰱(688 000粒)[18]、長江宜昌段鰱(477 662粒)[17]相比，長豐鰱繁殖力都呈顯著增加。魚類繁殖力并非一成不變，隨環(huán)境變遷，魚類也會適當(dāng)調(diào)整，以保證種群繁衍。長豐鰱是從長江天然水體鰱中選育而來，其繁殖性能比長江鰱有較大幅度提高，其中4齡長豐鰱絕對繁殖力比長江鰱提高了22.37%，相對繁殖力提高了16.95%；5齡長豐鰱絕對繁殖力提高了139.94%，相對繁殖力提高了91.79%；6齡長豐鰱絕對繁殖力提高了95.14%，相對繁殖力提高了80.16%[18]。長豐鰱不同年齡段繁殖力較長江水域鰱都有不同程度提高，這與水體環(huán)境密切相關(guān)，養(yǎng)殖環(huán)境比天然水域魚的繁殖力要高，主要是養(yǎng)殖環(huán)境人工可控，魚類營養(yǎng)能更易保障[19]。因而雌、雄魚性腺發(fā)育比自然水域更好；雌魚懷卵量更多。

3.4 卵徑

魚類繁殖易受到自身因素和外部環(huán)境因素影響，而魚卵徑大小是衡量早期魚苗發(fā)育和成活的重要因素[20]，魚類卵徑大小與魚類生活環(huán)境息息相關(guān)，同一種群因生活環(huán)境不同，其卵徑大小也不同。卵徑也是評估魚苗好壞的有效方法之一，通常親本卵徑越大，其抵抗不良環(huán)境能力越大，發(fā)育成為個體的機(jī)會也越大[21]。長豐鰱3齡時卵徑大約為983.7 μm，相對較??；而4、5、6齡時平均卵徑分別為1 082.6、1 069.2、1 090.0 μm，相差不大，初次性成熟長豐鰱卵徑比再次性成熟卵徑要小，但卵徑不會隨著年齡增大而明顯增大；4～6齡長豐鰱卵徑大小相對恒定。長豐鰱繁殖最好年齡段選擇4齡或以上親魚，4齡長豐鰱繁殖性能各個方面都發(fā)育良好，而對于3齡魚來說雖達(dá)到其繁殖初次成熟年齡，但其繁殖性能(卵徑大小、個體大小等)都還未發(fā)育到最佳，其繁殖后代亦會受親本影響。