鲇繁殖生物學特征分析

韓 慶，劉可可，黃艷飛,3，田 漢，王文彬，劉良國

1.湖南文理學院 生命與環(huán)境科學學院，湖南 常德 415000

2.水產高效健康生產湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 常德 415000

3.環(huán)洞庭湖水產健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德 415000

鲇 (Silurusasotus) 屬鲇形目、鲇科、鲇屬，廣泛分布于我國江河、湖泊，是洞庭湖流域主要魚類之一[1]，性兇猛，肉食性，多以魚蝦為食，具有適應性強、生命力旺、生長發(fā)育快、抗病能力強、肉質細膩鮮嫩、肌間刺少等特點[2]，已被廣泛推廣養(yǎng)殖。在鲇形目魚類繁殖生物學方面，國內已對南方鲇 (S.meriordinalis)[3-4]、懷頭鲇 (S.soldatovi)[5]、蘭州鲇 (S.lanzhouensis)[6]、洞庭湖鯰 (S.asotus)[7]、豹紋脂身鯰 (Pterygoplichthyspardalis)[8]、中華鯡鲇 (Clupisomasinensis)[9]開展了一系列研究。

魚類的繁殖能力對其資源變化有一定影響[10]。沅江屬長江流域洞庭湖支流水系，是湖南省第二大河流，全長1 033 km，起源于貴州，在湖南漢壽縣匯入洞庭湖[11]。凌津灘水電站地處湖南省常德市桃源縣，是沅江干流最下游的一個梯級，與上游五強溪水電站相距47.5 km。魚類的生物學特性由遺傳和環(huán)境共同作用決定[12]，為適應環(huán)境，同一物種不同地理種群間生物學特性存在一定的差異[13-16]。目前尚未見對沅江干流水域鲇種群生物學相關的研究報道，選取凌津灘庫區(qū)為本研究的取樣及生態(tài)環(huán)境調查點，對沅江凌津灘庫區(qū)鲇的生長與繁殖特征進行研究，一方面可為野生鲇的定種、品種改良以及人工繁殖等提供基礎理論資料，另一方面通過探討鲇對大壩隔斷的生態(tài)響應，可為其種質資源保護與合理利用提供科學依據(jù)，并為凌津灘庫區(qū)制定魚類種群調控政策提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

2018 年5 月至2020 年4 月共進行了24 次采樣，每月15 日左右在湖南省常德市桃源縣的凌津灘庫區(qū)興隆街河段采集鲇樣本約30 尾，共采集樣本738 尾。采集的鲇在鮮活狀態(tài)下，采用帶水增氧方式運輸至環(huán)洞庭湖水產健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室進行分析。

1.2 生物學指標測量

體長、體高等指標采用游標卡尺測量，精確到0.01 cm，體質量、去內臟質量 (空殼質量) 和性腺質量等采用電子天平稱量，精確到0.01 g。懷卵量采用質量取樣法，每年5—8 月從IV 期卵巢中稱1.00 g 卵，在Motic 顯微操作系統(tǒng)下用計數(shù)器對分散成熟的全部卵粒計數(shù)。參照文獻[17]計算鲇絕對繁殖力和相對繁殖力，同時，隨機選取每尾魚的100 粒卵子測定卵粒直徑。

1.3 體長與體質量的關系

體長與體質量的關系參考郜星晨等[17]的方法利用冪函數(shù)進行擬合，肥滿度 (K) 的計算參照劉艷超[18]采用Fulton法，計算公式如下：

式中：W、L、a、b分別代表體質量、體長、生長的條件因子、異速生長因子。

1.4 性比及性腺發(fā)育

性腺發(fā)育期根據(jù)黃小林等[19]通過目測比對區(qū)分。性別鑒定通過魚體外形特征結合性腺解剖檢查進行，并統(tǒng)計雌、雄個體數(shù)目計算性比，通過χ2檢驗性比差異顯著性。雌性體長以10 mm 為間距分組，統(tǒng)計各體長組性成熟個體比例，進行Logistic 曲線擬合，并推算雌性鲇群體50% 性成熟體長，公式為：

式中：Pi為各體長區(qū)段性成熟個體百分比；k為成熟度增長系數(shù)；Li為各體長區(qū)段中間值；L50為50% 性成熟體長。

1.5 性成熟系數(shù)及繁殖力

絕對繁殖力、相對繁殖力、性成熟系數(shù) 計算公式如下：

式中：F為絕對繁殖力；FW為相對繁殖力；GSI 為性成熟系數(shù) (%) ；N為每克卵巢卵數(shù) (?！-1)；WO為性腺質量；WN為空殼質量。

1.6 實驗數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 與SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理、圖表繪制和統(tǒng)計分析。

2 結果

2.1 鲇的雌雄性狀鑒別與性比

外觀上，可以根據(jù)鲇尾鰭分叉的深度來鑒別性別，雄性尾鰭分叉深而明顯，超過尾鰭2/3 以上，雌性尾鰭分叉淺，不到尾鰭的1/3 (圖 1)。雌、雄胸鰭第一硬刺后緣不同，雌性較為光滑；雄性有粗壯的鋸齒，用手摸有割手感。腹部感官不同，雌性膨大具有彈性，外生殖突短而粗大，生殖孔呈橢圓形且較突出、充血紅腫；雄性腹部狹小，外生殖突細長，生殖孔狹小稍長、充血不明顯。在繁殖盛期，雌性體型較雄性大，體表光滑多黏液，下腹膨脹柔軟，卵巢輪廓隱約可見，擠壓腹部有卵粒流出；雄性體表黏液少，軀體較狹長，腹部手感較硬。

圖1 雌雄鲇尾鰭分叉對比Fig.1 Differences of tail fins between female and male S.asotus

沅江鲇的性比在不同時期有較大差異，但大多是雌性明顯多于雄性。根據(jù)對738 尾樣本的統(tǒng)計，其中雌性404 尾、雄性334 尾，性比為1.21，通過χ2檢驗，顯著大于1 (P＜0.05)。不同月份間性比有差異，7、8、10 月最高；3、12 月次之，高于4 月；4 月高于1、9 月，1、9 月高于2、5、11 月，6 月最低，且差異顯著 (P＜0.05) (表1)。

表1 鲇 1—12 月的性比Table 1 Sex ratio of S.asotus from January to December

2.2 鲇體長與體質量的關系

按照采樣月份對測量的738 尾鲇的體長、體高、體質量進行統(tǒng)計 (表2)，均在11 月達到最高，分別為(39.52±4.81) cm、(5.88±0.76) cm、(381.60±158.40) g。從體長來看，5—11 月除9 月偏低外總體呈遞增趨勢，在11 月達到最高，12 月開始下降，次年1 月最低，1—4 月又呈現(xiàn)遞增趨勢。體高、體質量的變化趨勢與體長基本一致。體長、體高、體質量周年變化與繁殖、越冬等生理活動相一致，9 月偏低可能由取樣數(shù)量偏少導致。雌性體長為19.20～44.00 cm，平均 (32.67±4.52) cm，優(yōu)勢體長為35.00～40.00 cm；體質量為125.00～1 042.00 g，平均(381.78±105.34) g。雄性體長為14.80～37.20 cm，平均(28.19±5.62) cm，優(yōu)勢體長為30～35 cm；體質量為55.00～514.00 g，平均 (276.43±88.72) g。

表2 鲇體長、體高、體質量的周年變化Table 2 Annual changes in body length,body height and body mass of S.asotus

經協(xié)方差分析顯示，雌雄間體長與體質量關系差異不顯著 (F=0.39,P=0.57＞0.05)，不考慮性別因素，通過回歸分析得到738 尾鲇體質量和體長的冪函數(shù)關系為：W=0.056L2.57(R=0.97，圖2)，b值2.57，用t檢驗分析顯示低于3 的理論勻速生長值，差異顯著 (P＜0.05)，說明鲇體長按線性長度增加，體質量則按體長的冪次增加，群體生長為異速型。

圖2 鲇體長-體質量關系Fig.2 Relationship between body length and body mass of S.asotus

2.3 鲇性腺發(fā)育與性成熟系數(shù)

鲇周年的發(fā)育分期 (表3) 與性成熟系數(shù)相一致。IV 期即成熟期為5 月，V 期即生殖期為6—8 月，VI—II 期即疲弱期為9 月，10—12 月為II 期即靜息期，有部分是從VI 期重新向II 期過渡，處于I 期的數(shù)量很少，卵巢中尚未排出的卵粒慢慢退化，并被親魚吸收利用。鲇在繁殖季節(jié)5—8 月，各月性腺發(fā)育分期的組成存在一定差異 (圖3)，其中5 月以IV 期為主，占75.50%；6 月以V 期為主，占67.50%；7 月以V 和VI 期為主，分別占52.90% 和41.50%；8 月以VI 期為主，占72.50%。

表3 鲇性腺發(fā)育狀況Table 3 Gonadal development of S.asotus

圖3 鲇卵巢發(fā)育分期的月份變化Fig.3 Variation of ovaries developmental stages of S.asotus from Yuanjiang River in different months

對404 尾雌性鲇，體長以10 mm 為間距分組，然后對各分組性成熟比例和體長進行Logistic 回歸擬合，獲得性腺成熟度百分比與體長組的關系方程如下 (圖4)：

圖4 鲇雌性性成熟比例與體長關系Fig.4 Relationship between body length and sex mature frequency of female S.asotus in Yuanjiang River

通過Logistic 曲線回歸法擬合估算得到，雌性鲇的群體50%性成熟體長為258.85 mm。

鲇全年平均性成熟系數(shù)雌性高于雄性 (P＜0.01)，雌性平均7.51，雄性平均1.85。鲇雌性性成熟系數(shù)5 月最高，達15.24，5—9 月下降，9 月達最低(2.04)，9 月至次年5 月呈上升趨勢，魚類卵巢的成熟系數(shù)只在繁殖期達到最大，而周年中鲇性成熟系數(shù)僅出現(xiàn)一個峰值，說明鲇為一次產卵型魚類；雄性性成熟系數(shù)也是5 月最高(4.24)，5—11 月下降，11 月達最低(0.74)，11 月至次年5 月上升。說明鲇雌、雄性成熟系數(shù)的周年變化趨勢基本同步，從而保障了鲇的繁殖率。

鲇雌性性成熟系數(shù)平均值從1 月一直增加到6 月，之后逐漸下降，9 月最低，10—12 月較低；雄性性成熟系數(shù)變化規(guī)律與雌性相似 (表4)。鲇群體肥滿度平均為0.88，雌性平均0.94，雄性平均0.81，雌性顯著高于雄性 (P＜0.01)。雌、雄肥滿度周年變化呈相同趨勢，12 月至次年5 月逐步上升，5—7 月下降，7—10 月上升，10—12 月下降。雌、雄肥滿度均在5 月最高，分別為1.37、1.19；在11 月最低，分別為0.65、0.56。肥滿度周年變化與繁殖、越冬等生理活動相適應。

表4 鲇 1—12 月份的性成熟系數(shù)Table 4 Gonadosomatic indexes of S.asotus from January to December

2.4 鲇繁殖力和卵徑

共分析了5—8 月67 尾雌性性成熟個體的繁殖力，個體絕對繁殖力最大為125 324 粒，最小為4 259 粒，平均(29 677±18 174) 粒；個體相對懷卵量最大為287 ?！-1，最小為17 ?！-1，平均 (107±65) ?！-1。最小的雌魚個體體長為23.65 cm，體質量為109.52 g，絕對繁殖力 (F) 與體質量(W) 和體長 (L) 均成直線相關，個體繁殖力隨體質量、體長的增加而增加，關系式分別為：

鲇平均卵徑范圍介于794.40～1 908.40 μm，平均(1 444.50±97.45) μm，優(yōu)勢卵徑組為1 200～1 400 μm (圖5)。

圖5 鲇 IV 期卵巢的卵徑分布Fig.5 Oocyte diameter-frequency distribution of S.asotus ovary at stage IV

由表3 可知，鲇5—8 月的性腺發(fā)育程度，5 月以IV 期為主，6 月以V 期為主，7—8 月以VI 期為主，結合表5 得出，IV—VI 期不同性腺發(fā)育期其卵徑的大小不一樣，表現(xiàn)為IV 期高于V 期高于VI 期，獨立t檢驗顯示，IV—VI 期的性腺發(fā)育程度與卵徑呈負相關關系，且差異顯著 (P＜0.05)。

3 討論

3.1 性比

鲇總性別比例為雌性404 尾、雄性334 尾，雌∶雄=1.21∶1，通過χ2檢驗，大于 1∶1 的理論比值且差異顯著 (P＜0.05)，與肖智[20]鲇繁殖習性研究結果一致，而與短尾高原鰍 (Triplophysabrevieauda)[18]、寬口裂腹魚(Schizothoraxeurystomus)[21]等繁殖群體中雌性顯著少于雄性不同，雄魚明顯多于雌魚，可保障受精率，提高繁殖力。鲇雌、雄總比例大于1，但在2、5、6、11 月低于1，呈現(xiàn)季節(jié)性差異，這種現(xiàn)象也出現(xiàn)在西藏哲古措異尾高原鰍 (T.stewarti)[22]、沙塘鱧 (Odontobutisobscura)[23]中。尤其是鲇6 月的性比僅0.33，這可能與雄性個體小滿足繁殖所需相關。鲇雌雄周年總比例大于 1∶1 的理論比值，可能由取樣數(shù)較少導致，因此要進一步得出鲇的性別比例狀況，還需加大取樣量和采樣的隨機性；也可能是雌魚生長快，具有競爭優(yōu)勢所致。雌性鲇生長速度明顯快于雄性，因此，鲇雌性明顯多于雄性，正好符合人工養(yǎng)殖需要，有利于提高養(yǎng)殖產量。但是雄性數(shù)量少，個體又較雌性小，難以保證受精率，對其繁殖極為不利。要解決這一矛盾需加強對鲇性別分化機制的探討。何福林等[24]在溝鯰 (Ietalurus punetaus) 魚苗生長初期使用甲基睪丸酮等激素處理，將溝鯰遺傳上的雌性轉化為生理上的雄性，從而提高溝鲇雄性的數(shù)量。對鲇能否利用甲基睪丸酮等激素誘導雌轉雄，還有待進一步研究。若可行，便有望通過遺傳雌性與轉化雄性交配培育出全雌鲇，如同全雄黃顙魚 (Pelteobagrusfulvidraco)[25]一樣應用于養(yǎng)殖生產，提高養(yǎng)殖產量和經濟效益。

3.2 體長與體質量的關系

高小平等[26]認為對硬骨魚類而言體質量 (W) 與體長(L) 為冪函數(shù)關系：W＝aLb，b的取值范圍為2.5～4.0。本實驗得到鲇體長與體質量關系式為：W=0.056L2.57，R=0.97，b=2.57，在高小平等[26]報道的取值范圍之內，但與低等甲殼動物中華絨螯蟹 (Eriocheirsinensis) 的直線線性相關不同[27]。楊麗亞等[28]研究顯示魚類是否處于等速生長可以用冪指數(shù)b的大小來判斷，當b為3 時，則表明魚類的生長為等速型。鲇b=2.57，與3 差異顯著 (P＜0.05)，說明鲇的生長趨于異速生長，與網(wǎng)箱養(yǎng)殖福瑞鯉 (Cyprinus carpio) (b=2.84)[29]、雅魯藏布江下弧唇裂腹魚 (Schizothorax curvilabiatus) (b=2.94)[30]、短尾高原鰍 (b=3.05)[31]、方氏云鳚 (Enedriasfangi) (b=3.10)[32]、鰱 (Hypophthalmichthys molitrix) (b=2.75)[33]等與3 接近的研究結果不一致。影響b值變化的因素包括環(huán)境、發(fā)育階段、年齡、季節(jié)、捕撈強度[34]、性別、海拔、種群[35]、食物、疾病[17]、個體大小[36]等，本實驗并未考慮這些因素的影響，還有待進一步研究。

3.3 繁殖特性

本研究結果顯示，鲇性成熟系數(shù)的周年變化表現(xiàn)出明顯的周期性，雌性性成熟系數(shù)5 月最高，5—9 月下降，9 月最低，9 月至次年5 月呈上升趨勢；雄性性成熟系數(shù)也是5 月最高，5—11 月下降，11 月最低，11 月至翌年5 月上升，雌、雄性成熟系數(shù)的周年變化規(guī)律基本一致，推測5 月下旬至8 月上旬為其繁殖期與實際的繁殖期一致，這一結果與郜星晨等[17]對長江宜昌段鳙 (Aristichthysnobilis)的繁殖研究結果一致。鲇的卵巢大多處于II、III、IV 期，在5 月基本進入成熟期，部分開始進入排卵期即V 期，GSI 變化較大[37]。絕對懷卵量在4 259～125 324 粒之間變化，差異很大，繁殖力受個體大小、環(huán)境因素、成熟期等影響[38-40]。魚類的產卵類型通?？梢酝ㄟ^卵徑分布和成熟系數(shù)周年變化來判斷[41]。本實驗中鲇卵徑的周年分布中只在5 月達到高峰，這與長江宜昌段鳙[17]呈現(xiàn)雙峰不同。鲇成熟卵徑均值為1.63 mm，遠低于長江宜昌段鳙卵徑均值(3.75) mm[17]，與同為鲇形目的其他魚類比較，低于卵徑均值為1.87 mm 的豹紋脂身鯰，高于卵徑均值為1.56 mm 的光澤黃顙魚 (P.nitidus)、卵徑均值為1.50 mm 的瓦氏黃顙魚 (P.vachelli) 和卵徑均值為1.05 mm 的革胡子鯰 (Clariidaegariepinus)[8]。鲇的卵徑較大，說明卵所含供孵化后仔魚利用的營養(yǎng)物質較多，保證了孵化成活的機會，有利于提高受精卵的孵化率和仔魚的成活率。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，雌鲇產卵后卵巢內有明顯的空卵泡，并殘留大量處于III 期后的未成熟期卵子，這可能是鲇與生俱來的一種正常自然現(xiàn)象，也可能是外來干擾造成的，其產生原因還有待進一步分析。鲇的卵巢發(fā)育是同步的，吳士平和李海洋[3]研究發(fā)現(xiàn)鲇可第二次產卵和再次進行人工催產。本實驗中發(fā)現(xiàn)鲇在生殖期結束時，卵巢內殘留較多的成熟卵母細胞，這種繁殖特性對鲇的養(yǎng)殖具有重要意義，可在鲇排卵后進行第二次催產，以提高其產卵量，這一現(xiàn)象與吳士平和李海洋[3]的研究結果一致，但是關于催產的時間間隔還有待進一步研究。