魚類性成熟操縱研究進展

劉金鵬，劉巧玲，李樹國*

（1.內蒙古通遼市水產技術推廣站，內蒙古 通遼 028000；2.內蒙古民族大學動物科技學院，內蒙古 通遼 028000）

在魚類育苗生產中，雄性魚類性早熟往往會帶來一系列問題。一方面，由于自身生長率降低，使魚肉品質下降；另一方面，雄性和雌性性成熟的時間不同步，影響整個群體的后續(xù)生產，導致魚苗產量下降。

大西洋庸鰈（）體型具有明顯的大小差異和年齡性別特征。雄性性成熟早，個體??；雌性性成熟晚，個體大。大西洋東北海域的庸鰈雄性2～3齡性成熟，體長55 cm；雌性6～8齡性成熟，體長110～115 cm。我國黃、渤海的半滑舌鰨（），雄魚2齡時大部分性成熟，快速生長期（指性成熟前）只能保持到3齡，性成熟的個體最大體長為42 cm，最小體長只有19.8 cm；雌魚2齡時少部分性成熟，快速生長期可保持到5齡，最大體長可達82 cm。

魚類人工養(yǎng)殖需要大量的優(yōu)質苗種，而優(yōu)質苗種需要對親魚進行人工繁殖而獲得。當雄性、雌性親魚性成熟不同步時，在養(yǎng)殖環(huán)境中，如果不進行人為干擾，這些親魚很難繁殖獲得高產。因此，采用人工的方法操縱魚類的性成熟，是獲得魚類集約化養(yǎng)殖所需大量苗種的關鍵環(huán)節(jié)。操縱魚類性成熟過程的方法有外源激素誘導、營養(yǎng)調控、環(huán)境調控等，具體如下。

1 外源激素誘導魚類性成熟

1.1 外源激素

在人工養(yǎng)殖條件下，魚類被囚禁在養(yǎng)殖設施中，會表現出某種程度的繁殖障礙。如親魚產卵不同步、喪失產卵意識、產精量減少、不能完全成熟和排卵等。這些繁殖障礙可以通過操縱養(yǎng)殖環(huán)境而得到解決或弱化，但在大多數情況下，激素處理是控制魚類繁殖的最有效手段。20世紀50年代，我國就通過注射外源激素的方法進行了四大家魚的人工繁殖，并獲得成功。

塞內加爾鰨（）在人工養(yǎng)殖條件下，存在繁殖機能障礙，自主產卵很少見，即使產出的魚卵大部分也是未受精的。Rasines等進行塞內加爾鰨人工繁殖時，用促性腺激素釋放激素類似物（GnRHa）作為催產激素，分別對時間為06：00組、12：00組和19：00組的塞內加爾鰨進行注射。結果顯示，效應時間在上述3組中沒有差別，但產卵的同質性和受精率06：00組、12：00組最好，19：00組最差；且06：00組產卵量最大。說明進行塞內加爾鰨人工繁殖時，早上注射激素效果最好。

柳學周等在進行半滑舌鰨人工繁殖試驗過程中發(fā)現，雌魚產卵期較長，產卵次數多，而雄魚排精次數少，無法保證后期產的卵受精，浪費較多。因此，成熟雄魚的數量和成熟時間能夠和雌魚產卵期相匹配，是提高半滑舌鰨人工育苗效率的關鍵。但人工注射激素的方法能否促進雄魚的性成熟還需要進一步研究。

1.2 緩釋激素

魚類性腺發(fā)育在激素的作用下能夠加速，但是激素水平畢竟只能在短期內維持有效濃度；多次注射則又會使魚類產生應激反應，影響卵細胞的發(fā)育和成熟，卵子出現體積縮小、質量下降、提前排卵、胚胎發(fā)育異常等現象。目前，熱敏凝膠緩釋系統(tǒng)、滲透泵緩釋系統(tǒng)、生物可降解微球體緩釋是應用較多的幾種激素緩釋系統(tǒng)，技術較為成熟。

1.2.1 熱敏凝膠緩釋激素

熱敏凝膠緩釋系統(tǒng)是新發(fā)展起來的一種藥物緩釋系統(tǒng)，可在相當長的一段時間內保持藥物濃度。熱敏凝膠體系具有準備時間短、配方成本低、用途廣泛、比其他緩釋技術容易實施等特點，因而在魚類激素處理方面有著理想的應用前景。

Poloxamer 407（P407）是一種凝膠體系，由環(huán)氧乙烷（EO）和環(huán)氧丙烷（PO）組成嵌段共聚物。根據濃度差異和輔料的存在與否，P407表現出不同的熱凝膠特性。Marco等對熱敏凝膠體系的配方進行了調整，調整過的熱凝膠體系在低溫（15℃）時為液體，在養(yǎng)殖溫度（20℃）下為凝膠，含有質量濃度為1.5 g/L雌二醇（17β-estradiol，E2）的熱敏凝膠混合物，注射到金魚（）體內72 h和96 h以后，E2濃度顯著高于對照組，且能夠維持11 d。試驗同時檢測到E2緩釋期間，金魚體內伴隨著較高水平的血漿卵黃蛋白原（VTG），暗示熱敏凝膠緩釋體系能夠抑制E2肝清除，從而延長雌激素受體調制通路的激發(fā)時間。

1.2.2 滲透泵緩釋激素

滲透泵是一種長效激素緩釋系統(tǒng)，可以誘導魚類的性成熟。雌性日本鰻鱺（）在人工養(yǎng)殖條件下很難達到性成熟。日本鰻鱺每周注射鮭魚腦垂體提取物（SPE），連續(xù)注射10周以上時，具有效誘導卵黃生成的作用，直到完全性成熟。每周注射人絨毛膜促性腺激素（hCG）也可以誘導雄性日本鰻鱺精子的發(fā)生和排精。負面影響是每周注射激素需要對親魚反復操作，親魚受到脅迫容易死亡；另外，多次操作還會消耗大量的人力、時間以及觀測費用。Kagawa等用滲透泵分別裝載3種激素（hCG，SPE，GnRHa），對日本鰻鱺雌雄親魚進行了試驗。對于雄魚來說，hCG和SPE組誘導了精子的發(fā)生，性腺指數（GSI）增加，但SPE組低于hCG組。hCG組GSI為5～50 IU/d，存在劑量依賴性，3種劑量的GnRHa（0.94，1.86和3.75μg/d）均未能誘導精子的發(fā)生。因此，滲透泵加載50 IU/d hCG注射，是誘導未成熟雄性日本鰻鱺精子發(fā)生和排精的可靠手段。對雌魚來說，SPE組誘導了卵黃生成，并且GSI增加；hCG組不一致的誘導了早期卵黃生成；GnRHa組效果不顯著。因此，用滲透泵裝載SPE是誘導日本鰻鱺性成熟的有效手段。試驗使用的滲透泵直徑7 mm，長30 mm，容積約200μL。植入方法是用手術刀先在腹部開一個8 mm的口，然后將滲透泵植入腹膜腔中，傷口不用縫合，2周內可自然愈合。Kagawa等的試驗證實，GnRHa不是誘導日本鰻鱺性成熟的有效激素；但José等試驗證明，GnRHa卻是誘導塞內加爾鰨性成熟的有效激素，這也許是物種差異造成的。

1.2.3 生物可降解微球體緩釋激素系統(tǒng)

利用特殊材料制成的微球體，內含激素，植入魚體后，微球體可緩慢降解釋放出激素。Mylonas等就生物可降解微球體緩釋激素系統(tǒng)，在條紋狼鱸（）和大西洋鮭（）性成熟中的應用進行了研究。攜帶激素的微球體是由脂肪酸二聚體和癸二酸摩爾比為25∶75的共聚物（p[FAD-SA]），利用雙乳狀液通過溶劑蒸發(fā)的方法獲得。制作好的微球體為球形，直徑10～240μm，含3%的GnRHa。體外試驗發(fā)現，在15℃時，激素釋放達90 d。前30 d為一級動力學，方程為：GnRHa（μg）=1.7（=0.99）；隨后的零級動力學方程式為：GnRHa（μg）=0.027+4.5（=0.98）。在16℃時，注射微球體后，條紋狼鱸血漿GnRHa濃度維持在較高水平，28 d后顯著下降，但仍可以繼續(xù)釋放1個月左右。雌性條紋狼鱸和大西洋鮭分別在注射微球體11 d和15 d后100%產卵，雄性產精量分別增加4～10倍和2.5倍。

2 營養(yǎng)調控魚類性成熟

歐洲海鱸（）是歐洲國家重要的養(yǎng)殖魚類，但雄性歐洲海鱸存在著性早熟個體偏小、達不到上市規(guī)格等問題，影響了養(yǎng)殖產業(yè)的發(fā)展。實際測定結果顯示，早熟個體較正常個體生長率降低了20%～40%。因此，預防或延遲雄性個體的性成熟是提高養(yǎng)殖效益的重要策略之一。青春期的年齡和尺寸由遺傳和環(huán)境因素以及內在的和外在的因素調節(jié)，而這種調節(jié)是通過腦―垂體―性腺軸的激活來控制。飼料油脂在主要營養(yǎng)成分中能夠調節(jié)魚類的繁殖性能，對歐洲海鱸營養(yǎng)需要的研究結果證實，多不飽和脂肪酸（PUFA），尤其是海產n-3系列高不飽和脂肪酸（n-3 HUFA），是飼料油脂中最重要的營養(yǎng)成分，能夠顯著改變性類固醇激素的水平，繼而影響繁殖能力。為了推遲性早熟，Bogevik等用植物油和魚油作為脂肪源配制成飼料投喂歐洲海鱸，2個月后，分子生物學、組織學和形態(tài)學研究結果發(fā)現，植物油組延遲了其性成熟，這也許是通過下調雌激素合成酶（或稱芳香化酶，Aromatase）基因（11，19和2）表達實現的。

Per等用含有效磷0.9%的飼料投喂大西洋鮭，結果顯著降低了性成熟比例，尤其是雄魚。研究表明，1～2齡鮭，適當在其飼料中增加磷的比例，可以預防處于生長期的大西洋鮭性早熟。當然，飼料中不能過分增加磷的比例，否則會增加魚類糞磷和非糞磷的排放，對環(huán)境造成危害，飼料中有效磷含量比實際需要量在1 kg干飼料中高出6 g即可。大菱鲆（）親魚被控光控溫和營養(yǎng)強化后，性腺發(fā)育啟動提前67 d，性腺發(fā)育時間縮短9 d，產卵期縮短18 d，產卵量、受精率、孵化率均有所提高，由于性腺發(fā)育提前2個多月，可以實現反季節(jié)銷售。進一步通過控溫控光及營養(yǎng)強化，可以做到全年繁殖，實現每個季節(jié)都有苗種銷售，為大菱鲆產業(yè)升級提供了保障。

3 光周期操縱魚類性成熟

魚類的性成熟由內生節(jié)律控制，光周期在環(huán)境因素中被認為是最重要的因素，可以影響硬骨魚類的內生節(jié)律，使一個群體內的親魚每年幾乎同步產卵。光周期能夠操縱親魚繁殖，可以在全年內獲得配子體，這在很多硬骨魚商業(yè)養(yǎng)殖中獲得了成功，如虹鱒（），大西洋庸鰈（），大菱鲆等。

Hansen等和Taranger等在海水網箱養(yǎng)殖的大西洋鮭特定生長階段，利用持續(xù)的額外光線，促進了魚體的生長并延遲了性成熟。Norberg等研究了持續(xù)光照和不同周期的光照條件，對室內養(yǎng)殖大西洋庸鰈性早熟的影響，結果表明，光周期可以成為操縱雄性大西洋庸鰈性早熟的因素。Karlsen等在遮光水箱中對大西洋鱈（）進行了試驗，與自然光照組相比，持續(xù)光照組的GSI、卵母細胞直徑、E2、睪酮、腦垂體促性腺激素亞基（，和）的mRNA水平均較低，表明持續(xù)光照延遲了正常產卵季節(jié)的大多數雌性個體的性成熟。Birgitta等進行了4種光周期對大西洋鱈生殖響應研究，結果顯示，首先產卵的是光周期壓縮組，而光周期延長組的性成熟推遲。由上述研究可見，光周期可以操縱魚類的性成熟，使其提前或延后。Carrillo等應用不同光周期對黑鱸（）的研究證實，光周期對卵子質量、孵化率和仔魚成活率等均有顯著影響。因此，在利用光周期操縱魚類性成熟時，應選擇合適的光周期促進魚類的性成熟，盡量不要影響后代的質量。

4 注射疫苗對魚類性成熟的影響

目前，通過注射疫苗影響魚類性成熟方面的研究較少。Per等給大西洋鮭注射疫苗（Norvax?Compact）后發(fā)現，與未注射疫苗組相比，注射疫苗組顯著降低了試驗魚的提早性成熟比例，降低幅度為9.2%，尤其是對雌性魚，其性成熟比例僅0.7%，而雄性魚性成熟比例為8.9%。疫苗能夠降低魚類性成熟比例的機制尚不明了，有待進一步研究。

5 結語

各種魚類性成熟緩釋激素操控技術各有優(yōu)缺點，各種技術聯(lián)合使用效果會更好?，F有激素緩釋技術的缺點，一般都是前期血漿中激素水平較高，而后期水平較低。高濃度、長時間的緩釋系統(tǒng)開發(fā)是未來的研究方向，一旦技術獲得突破，應用前景廣闊。