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州河流和海洋中，其肉質(zhì)肥腴，味道鮮味，經(jīng)濟價值較高[1-2]。從1998年開始，我國從美國引進美洲鰣受精卵進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，市場價格也較高。因而，國內(nèi)美洲鰣養(yǎng)殖面積日益擴大[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人工模擬其洄游的環(huán)境條件(如：低溫和鹽度刺激)，來進一步調(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。本實驗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依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用魚：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。

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

試驗用飼料：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]和強化培育三個階段：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)進入陸基水泥池強化培育，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%，當水泥池內(nèi)水溫開始達到15～16 ℃，隨著外面氣溫的上升，先后采用塑料大棚兩邊通風、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：美洲鰣親本進入土池大棚后，穩(wěn)定半個月，待攝食正常后，開始模擬自然升鹽，通過換入當?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?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)測從2016年7月12日開始，當日雌雄親本各取樣30尾，以后每約1個月取樣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)測量記錄魚體長和體重，然后解剖取性腺，鑒別雌雄，進行發(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)育期進行分類統(tǒng)計和性腺形態(tài)學觀察。

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對性腺各階段的體長、體重及性腺相關(guān)指標的差異進行方差分析，用Duncan氏法作多重比較，以P<0.05為差異顯著；用獨立樣本t檢驗比較同一性腺發(fā)育階段雌雄魚之間的體長、體重及性腺相關(guān)指標，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

性腺重相對增長率(RWG)=(WG2-WG1)/WG1×100%

性腺指數(shù)相對增長率(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，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，此時雌魚腹部膨大，卵巢體積進一步增大，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，同時還有未發(fā)育的、細小的卵母細胞(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，肉眼能看到細小血管(圖3-b)。

IV期精巢，主要出現(xiàn)在次年3-4月份，此時雄魚腹部稍有輪廓，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)，導致卵巢不育、生殖機制障礙[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

性腺指數(shù)(GSI)是性腺成熟度的一個重要指標，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(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，同時還有未發(fā)育的、細小的卵母細胞，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)負生長，這與洪孝友等[4]對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途徑：一個是親本體內(nèi)原來儲存的營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，這會造成魚體其他部位的消瘦；另一個途徑是從外界及時攝入的營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，然而此時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～IV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，親本性腺發(fā)育到Ⅲ期前后，投喂高營養(yǎng)價值的餌料，增加投喂頻率。