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厉乌雅
7 years ago
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1 浅谈淡水鱼类的人工催产张伟, 王嘉博, 王耀辉大连水产学院生命科学与技术学院 (116023) 摘要 : 对淡水鱼类性腺发育的调控机制进行了阐述, 并就性腺发育成熟及其排卵和产卵的诸多环境因子进行了综述 ( 如水温光照降雨 ) 在此基础上, 着重讨论了人工催产的决定因素和提高人工催产的方法旨在对生产实践提供指导关键词 : 环境因子性腺发育人工催产 1. 引言为确保细胞周期这一生命增殖过程有条不紊地进行, 细胞内发展了一系列调控机制, 对这一过程进行严格的监控 [1] 许多研究已经证明, 鱼类能够按照环境条件的周期性综合调整他们的生理机能包括下丘脑腺垂体及性腺中各种激素分泌活动调节作用生产上的人工催产就是在细胞周期调控及其相关理论的基础上发展起来的 2. 性腺发育调控机制鱼类的生殖受到环境的影响感受器官把外界环境的刺激 ( 如温度光照降雨等 ) 传送到脑, 使下丘脑分泌促性腺激素释放激素 (GnRH), 以促使性腺发育成熟与排出精子和卵子这整个过程的前阶段是神经联系起主要作用, 而后阶段则主要是激素起作用由神经联系转变为激素控制是在下丘脑和脑垂体之间的接触面, 而实现这种转变是通过神经分泌细胞的神经内分泌活动下丘脑分泌产生的神经激素是促性腺激素释放激素 (GnRH), 它和脑垂体促性腺激素分泌细胞的特异性受体结合后刺激促性腺激素 (GtH) 的产生和释放, 起着调节生殖活动的作用而同时下丘脑分泌产生的多巴胺起促进性腺激素释放的抑制因素 (GRIF) 的作用, 既抑制 GnRH 的作用, 亦抑制 GtH 的自行释放 [2][3] 最近的研究表明, 由脑垂体产生的 GtH 与卵母细胞的双层细胞, 即膜细胞和颗粒细胞的特异性受体结合, 最后由颗粒细胞产生 17α,20β- 双羟孕酮, 作用于卵母细胞, 诱导鱼类卵母细胞最后成熟 ( 核偏位融解和卵黄与原生质的极化 ), 诱导产生成熟促进因子 (MPF) MPF 即卵细胞促成熟因子, 或细胞促分裂因子, 或 M 期促进因子 [2] 在成熟卵母细胞中,MPF 已经存在, 只是处于非活性状态, 被称为前体 MPF 非活性态的前体 MPF 通过翻译后修饰, 可以转化为活化态的 MPF MPF 含有两个亚单位, 即 CDK 和周期蛋白当两者结合后, 表现出蛋白激酶活性 CDK 为其催化亚单位, 周期蛋白为其调节亚单位 CDK 激酶即 MPF 通过使某些蛋白质磷酸化, 改变其下游的某些蛋白质的结构和启动其功能, 实现其调控细胞周期的目的 [1] - 1 -

2 3. 环境因子许多生理活动过程的内在周期性就是季节性生殖活动的反映 [4] 性腺的发育和成熟也是这样大多数鱼类的性腺的发育和成熟是有季节性的, 只有少数鱼类是常年连续产卵的在季节性生殖的鱼类当中, 产卵时间有很大的不同温带的鱼类在春夏季产卵 ; 冷水性的鲑鳟鱼类在秋季产卵, 而热带地区的许多鱼类在雨季产卵各种鱼类生殖周期的准确时间性, 是为保持所产生的幼鱼得到适宜的生存条件与性腺发育密切相关的季节性因素有以下几点 : 3.1 光照光周期是许多硬骨鱼类调节生殖周期的重要环境因素光照信息能经由鱼的眼松果体输入春季产卵的鲤科鱼类和鳉科鱼类在长光照下, 如果切除松果体或使其致盲, 都会引起正在发育中的或已发育成熟的性腺退化, 并且血液中的 GtH 水平失去昼夜周期的变化秋季产卵的鱼类如虹鳟和河鳟, 光周期是影响性腺发育的主要因素 3.2 水温对于水生动物来说, 温度是生态因子中最重要的因素之一在鱼类的生殖活动中最为明显的温度关系是鱼类产卵的温度阈, 而且产卵温度总是控制在比较狭窄的范围内如鲤科鱼类最适产卵的水温是 18, 尽管卵巢已经完全成熟, 而水温未达到 18 也不能产卵若人工升温即便在冬季也能产卵温带鱼类最适产卵温度在 ; 热带鱼类产卵温度在 25 以上 ; 冷水性鱼类如鲑鳟鱼类产卵温度一般低于 14 温度对鱼类性腺成熟排卵产卵过程主要起到三个方面的作用 :1. 直接作用于性腺, 影响酶和激素的活性和作用 2. 影响性腺对脑垂体分泌的 GtH 的敏感性 3. 影响垂体 GtH 的合成和分泌在温带鲤科鱼类中, 对春季产卵的鱼类一般温度是影响性腺发育的主要因子 3.3 其它因子鱼类产卵时异性刺激也是必要的, 雄鱼对雌鱼的刺激不仅通过视觉, 雄鱼分泌的信息素也可以刺激雌鱼产卵有些鱼类需要有卵的附着物存在, 如水生植物等它们缺乏附着物时即使满足了水温往往也不能产卵流水刺激对许多在流水中产卵的鱼类性腺的成熟排卵产卵极为重要蓄养条件下, 特别是雌鱼常由于某些生态环境刺激强度不够, 卵母细胞不能从 Ⅳ 期顺利过渡到 Ⅴ 期, 而不能排卵产卵在进行人工催产时, 适当给予流水刺激 ( 人工冲水 ) [5-6], 对性腺迅速过渡到 Ⅴ 期也有促进作用 [2] 4. 人工催产鱼类的性腺的成熟是需要一个特定的环境条件 ( 如, 温度光照降雨等 ) 但在人工养殖的情况下, 在环境条件得不到满足的情况下, 就需要注射激素的人工催产的帮助, 但如果不注重亲鱼的培养, 人工催产也是不能成功的 4.1 亲鱼的培育卵子发生要经过增殖期生长期和成熟期 ; 成熟期必须经过两次成熟分裂原生质细胞分裂产生卵原细胞, 接着进入增殖期, 卵原细胞增加, 然后, 不再分裂进入 - 2 -

3 生长期, 卵原细胞变为初级卵母细胞, 初级卵母细胞大小达到成熟阶段大小然后进行第一次减数分裂产生次级卵母细胞, 放出第一极体再进行一次成熟分裂产生卵细胞, 放出第二极体生长期又可以分为小生长期 ( 细胞的生长 ) 和大生长期 ( 卵黄的生长 ) [7] 在卵母细胞的生长过程中, 合成了大量的 RNA 和蛋白质 [8], 特别是 MPF 的合成对卵子的最后成熟起到关键的作用因此, 亲鱼的选择和培育至关重要应注意以下几点 : 首先, 重视亲鱼培育工作, 培育工作要全年进行, 不能只抓产前培育, 忽视产后培育, 但各个季节的培育目标应有所侧重, 产后的夏季培育应以恢复亲鱼体力, 提高产后成活率, 促使老一代卵子退化吸收, 恢复卵巢机能为目标秋季培育应以促使新一代卵母细胞产生和亲鱼积累足够的脂肪以便安全越冬为目标春季培育应以促使卵母细胞积累卵黄为目标产前培育应以增加亲鱼活动, 促使躯体和内脏脂肪转化为目标其次, 重视亲鱼更新换代工作建立亲鱼档案, 做到同一鱼池饲养同一年龄亲鱼, 及时淘汰老龄亲鱼, 每年补充新亲鱼使亲鱼群体始终保持较高的繁殖力生长发育和衰老是生物界的普遍规律, 淡水鱼类同样如此, 当处于最适生殖年龄时, 其催产率最高, 所获得的鱼苗最健壮但各地家鱼人工繁殖场均存在亲鱼年龄老化问题, 虽然家鱼人工繁殖场每年都不同程度地补充亲鱼, 但很少甚至没有生产单位主动淘汰年龄老化亲鱼, 除非因故死亡而自然淘汰. 亲鱼经过 5-6 年的催产后, 催产率往往不如 2-4 产龄的亲鱼, 且所产卵的质量较差至于亲鱼在池养条件下性成熟几年后其催产率达到高峰, 这个问题尚待进一步研究再次, 应尽量做到减少人为干扰, 减少拉网操作次数自然条件下, 淡水鱼类产卵都是在凌晨安静的环境条件下进行, 任何干扰都可能导致产卵中断停止人工催产也不例外, 发育成熟的亲鱼如果给予过多的人工干扰 ( 如拉网操作 ) 会导致性腺退化 [9] 这是因为下丘脑分泌促性腺激素释放激素 (GnRH) 促使脑垂体不断分泌促性腺激素 (GtH) 持续作用于性腺, 当血液中 GtH 含量达到排卵阈值水平时, 才能促使卵细胞的成熟分裂, 生殖活动才能顺利进行但当亲鱼遇到外界干扰如拉网时, 会象其它脊椎动物一样, 遇到紧急危险时出现应答性紧急反应, 肾上腺活动增加, 肾上腺皮质激素和肾上腺素分泌大量增加, 与此同时, 丘脑下部促性腺激素释放抑制因素 (GRIF) 分泌增加, 导致血清中 GtH 含量下降, 从而对亲鱼性腺发育和生殖活动产生抑制作用 4.2 提高催产率的措施催产过程以雌鱼为例简述如下 : 雌鱼第 Ⅳ 期卵母细胞达到一定体积停止生长, 等待成熟此时的卵母细胞处于第一次减数分裂前期阶段, 含有一个体积较大的细胞核, 称为生发泡 (GV) 卵母细胞成熟需要雌性激素孕酮的刺激注射催产剂后, 在 GtH 诱导的孕酮作用下, 卵母细胞向 Ⅴ 和 Ⅵ 期转化, 生发泡破裂 (GVBD), 染色体凝集, 进行第一次减数分裂 ; 然后立即进行第二次减数分裂, 并停留在分裂中期, 即成熟的卵细胞 ( 第 Ⅵ 期卵细胞 ) [1] 在这个过程中, 研究较多且与催产密切相关的就是促性腺激素 (GtH) 因为它决定着催产的成功与否许多研究已经证明, 鱼类的排卵反应可能既取决于血液 GtH 含量升高的幅度, 亦取决于含量升高的速度 [4], 即鱼类卵母细胞的最后成熟和排卵是由于 GtH 大量而迅速释放所诱导 [2] 人工催产就是以增强 GnRH 和 GtH 的作用和抑制 GRIF 的作用来达到催产的目的因此, - 3 -

4 人工催产就是使用高活性促性腺激素释放激素 (GnRH) 及其类似物 (GnRH-A) 多巴胺拮抗剂 ( 如地欧酮,DOM; 双氟基丁哌啶苯丙米坐酮,PIM) 和多巴胺消竭剂 ( 如利血平 ), 以及直接注射外源 GtH( 如鲤脑垂体匀浆 ; 人绒毛膜促性腺激素,HCG) 作用于下丘脑 - 垂体 - 性腺轴的各个水平上, 促使 GtH 大量释放以使血液中 GtH 高峰出现 [10] 具体操作如下 : 选择合适的催产药物和合适的剂量 [11-15] 首先是对多巴胺的选择, 多巴胺的抑制作用在某些鱼类是很强的, 如金鱼, 鲤鱼等, 如果不注射多巴胺拮抗剂 PIM 和 DOM,LHRH-A 或其它的 GnRH 类似物对促使 GtH 释放的剂量依存反应就不能表现出来而在长春鳊和大鳞副泥鳅等, 单独注射高剂量的 LHRH-A 亦能促使 GtH 分泌和排卵 [4] 其次是对 HCG 的选择,HCG 的选择与性腺发育程度密切相关, 对于性腺发育成熟度高的个体可以少用或不用, 而对性腺发育较差的个体, 可适当增加用量, 但是因为 HCG 有较强的副作用, 过高的剂量会导致亲鱼的死亡选择人工催产的方法人工催产分为一针注射和两针注射, 这与性腺发育程度和温度有关温度高的情况下, 性腺发育良好, 一针注射即可, 应减少剂量到 1/2 温度低的情况下, 要选择两针注射, 而且可以适当的延长针距如果是两针注射, 雌鱼第一针打总剂量的 1/5 1/2, 而雄鱼第一针不注射, 第二针注射, 剂量为雌鱼总剂量的 1/2 5. 问题及展望降低现在我国主要淡水鱼类人工催产主要存在理论和操作两方面的问题淡水鱼类人工催产操作上主要有以下问题需要注意 : 一不注重亲鱼培养, 催产时采用大剂量注射, 导致亲鱼死亡率增高, 受精率和催产率二适时催产是催产成功的关键, 过早或过晚都会导致催产的失败三在人工催产的过程中由于操作不慎, 导致亲鱼的损伤和对亲鱼的惊吓, 造成不产和难产, 甚至导致亲鱼的死亡鱼类的细胞周期调控在理论上有以下问题需要解决 : 一 GtH 分泌细胞神经支配的深入研究二在各种鱼类中, 两种 GtH 即 GtHⅠ 和 GtHⅡ 的研究三 GtH 分泌细胞球形颗粒的性质和功能上的研究四卵巢发育状况如何影响 GtH 的脑垂体分泌率五鱼类 GtH 基因表达的调控研究六 GnRH 多肽在各种鱼体内产生高活性的基础和根据从人工催产的角度来说, 造成催产失败的主要问题集中在人为操作上因此, 为了保证人工催产的成功, 就必须从全局考虑, 不遗漏任何细节, 定期对亲鱼进行观察和记录, 抓好全年各个时期的工作, 尽量避免由于操作不慎导致的催产失败随着发育生物学分子生 - 4 -

5 物学动物生理学和细胞生物学等学科的日新月异, 对鱼类细胞周期调控机制的研究也越来越深入, 已经发展到从分子水平上去了解细胞周期的过程随着研究的进行, 必将进一步推动人工催产这一生产领域的发展参考文献 [1] 翟中和, 王喜中, 丁明孝. 细胞生物学 [M]. 北京 : 高等教育出版社 [2] 杨秀平. 动物生理学 [M]. 北京 : 高等教育出版社 [3] 林浩然. 促性腺激素释放激素 (GnRH) 结构与功能及其受体的进化发展 [J]. 中山大学学报 ( 自然科学版 ),2004,43(6):1-5. [4] 林浩然. 鱼类生理学 [M]. 广州 : 广东高等教育出版社 [5] 杨保国. 亲鱼催产严把三关 [J]. 内陆水产.2005.(5):29. [6] 王志谦, 王咏和. 亲鱼催产把三关 [J]. 渔业致富指南.2005.(9):27. [7] 楼允东. 组织胚胎学 [M]. 北京 : 中国农业出版社 [8] 桂建芳, 易梅生. 发育生物学 [M]. 北京 : 科学出版社,2002. [9] 张繁荣. 提高家鱼催产率浅仪 [J]. 江汉大学学报 (6): [10] 林浩然. 激素和人工诱导鱼类繁殖 [J]. 生物学通报,1999,34(8):l-3. [11] CHANG J P.COOK A F.PETER R E.Influence of catechelamines on gonadotropin secretion in goldfish, Carassius aurasus[j].gen Comp Endocrinol,1983,49: [12] CHANG J P,PETER R E.NAHORNISK C S,et a1.effects of catechelaminergic agonists and antagonists on serum gonadotropin concentrations and ovulation in goldfish:evidence for specificity of dopamine inhibition of gonedotropin secretion[j].gen Comp Endocrinol,1984,55: [13] CHANG J P,YU KI,WANG A 0.et al.differeatial actions of dopamine receptor subtypes on gonedotropin and growth hormone release in vitro in goldlish [J] Neuzoeridocrinol,1990,51: [14] 王黎, 林浩然. 年龄对促黄体素释放激素类似物 (LHRH A) 刺激的和多巴胺能药物抑制的鲤鱼促性腺激素 (GtH) 分泌的影响 [J]. 水生生物学报,1997,21(3): [15] 王黎, 林浩然, 林信伟. 多巴胺能药物对鲤鱼促性腺激素分泌活动的影响 [J]. 动物学报,1997,43(1): The research of induced spawning in freshwater fishes WeiZhang, JiaboWang, YaohuiWang Life Science and Technology Institute, Dalian Fisheries University, Dalian (116023) Abstract This paper set forth the control mechanism of gonadal maturation, ovulation and spawning in the main Chinese freshwater fishes and reviewed the environmental factors which include water temperature, sun-light, rainfall. in this basis, it emphasized the determinant of induced spawning and the methods of enhancing the effect of induced spawning. Aimed to provide guideline of production. Keywords: Environmental factors,recrudescence of gonad,induced spawning - 5 -

第林浩然等期多巴胺拮抗物诱导排卵效应的研究增强材料和方法士选腹部圆而松软的雌鱼体长来自本系实验鱼场周左右的驯养合饵料部分购于附近农贸市场试验在泥鳅的繁殖季节克士试

第林浩然等期多巴胺拮抗物诱导排卵效应的研究增强材料和方法士选腹部圆而松软的雌鱼体长来自本系实验鱼场周左右的驯养合饵料部分购于附近农贸市场试验在泥鳅的繁殖季节克士试第卷第水生生物学报期月年毛多巴胺拮抗物增强丘脑下部促黄体素释放激素类似物诱导大鳞副泥鳅排卵效应的研究林浩然彭纯林鸿平中山大学生物系提在注射低剂量导的排卵效应的的同时注射多巴胺拮抗物能促进脑垂体释放活动细胞的合成和分泌而注射多