论文：长丰鲢繁殖生物学研究

长丰鲢繁殖生物学研究

罗相忠，覃维敏，梁宏伟，沙 航，邹桂伟

(中国水产科学研究院长江水产研究所，武汉 430223)

长丰鲢(HypophthalmichthysmolitrixChangfeng)是中国水产科学研究院长江水产研究所选育，2010年通过国家原良种审定委员会审定的我国“四大家鱼”第一个新品种。2012年被农业农村部(原农业部)列为主推水产新品种。其具有生长速度快、体型好、遗传纯合度高、出肉率高及耐低氧等特点，适宜于在可控淡水水域内进行增养殖，其养殖效果良好，深受养殖企业(户)喜爱[1]。长丰鲢作为“低碳、环保、有机、健康鱼”，在新时代现代渔业高质量发展与生态文明建设中有显著成效。

繁殖生物学研究是开展鱼类增、养殖的基础性工作。生物的繁殖策略主要指在长期进化过程中适应环境、提高繁殖性能，且每个物种都有自己独特繁殖特性[2]。陈得仿等[3]研究了大亚湾黑鲷(Acanthopagrusschlegeli)繁殖生物学的周年变化特征。张志明等[4]对额尔齐斯河银鲫的繁殖生物学特性进行了研究。孙雪娜等[5]综述了金钱鱼(Scatophagusargus)繁殖生物学特性的相关研究进展。刘亚秋等[6]对珠江西江流域重要的经济鱼类广东鲂(Megalobramaterminalis)生殖周期、生殖力类型和生殖力等方面进行研究。开展繁殖特性研究，对鱼类群体繁衍、增殖及种群评估有着重要意义。性腺发育是鱼类繁衍后代的前提，性腺细胞历经细胞发生、发育、成熟与产出等过程，具有规律性变化[7]。目前，国内外对鱼类性腺发育研究报道较多，大多从组织生理学、细胞学和亚显微镜结构等方面对性腺发育进行了较为广泛的研究[8-10]。鱼类繁殖力是种群得以延续的基础，对评估种群数量、保护种质资源，制定合理繁殖策略有重要作用。不同鱼类繁殖力不尽相同，有其特异性，是鱼类长期适应环境的结果。即使是同种鱼类，因生活环境和年龄不同，其个体繁殖力也不相同，国内科研工作者对鱼类的繁殖力做了大量的研究，对生产实践起到了积极作用，李培伦等[11]进行了黑龙江乌苏里白鲑(Coregonusussuriensis)的个体繁殖力研究。李培伦等[12]对兴凯湖大银鱼(Protosalanxchinensis)个体繁殖力的研究表明，个体绝对繁殖力、体长和体质量相对繁殖力都分别与性成熟系数显著正相关。阮行建等[13]对东南太平洋智利竹筴鱼(Trachurusmurphyi)生物学特征与个体繁殖力研究发现，绝对繁殖力与叉长、体质量及性腺重等生物学指标呈显著性正相关。本研究分析了不同年龄长丰鲢性腺发育情况、繁殖力大小，以期更好指导长丰鲢的良种繁育。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2019年3-6月分别在湖北石首市大垸镇老河长江四大家鱼原种场和湖北潜江白鹭湖长丰鲢良种场按年龄分组共采集长丰鲢96尾鱼，其中1～6龄鱼分别为30、20、21、12、7和6尾，1龄鱼的体质量约25 g和体长约10.65 cm，个体很小，性腺极细小，难以分辨雌雄，故未采集性腺。从2龄开始雌、雄个体性腺能较好辨认，收集的长丰鲢2～6龄段雌鱼取样数分别为10、16、7、6和6尾；2～5龄雄鱼取样数分别为10、5、5、1。分别测量其体质量、体长等生物学指标，并解剖观测其性腺发育情况，取性腺前、中、后部分组织用波恩氏液固定。性成熟雌鱼每尾分别取前、中、后部卵巢各0.4 g用甲醛固定。将固定性腺置于-20 ℃冰箱冷冻保存备用。每尾鱼取鳞片用于年龄鉴定。

1.2 石蜡切片制作

各年龄组分别取三份固定的卵巢组织样品，采用苏木精-伊红(HE)染色法进行组织学观察。

1.3 繁殖力计算

繁殖力采用重量比例法计算，在长丰鲢繁殖季节，选取3～4龄15尾长丰鲢雌鱼，6龄6尾长丰鲢性腺发育到IV期，体质健壮的成熟雌鱼，分别解剖称取卵巢总重并随机选取卵巢前、中、后部位卵巢样品用于卵粒数量计数，用比例法推算出卵巢中所含卵粒数。其绝对繁殖力计算公式为：

E=W×e/w

式中：E-绝对繁殖力(粒)；e-样品卵数(粒)；W-全卵巢重量(g)；w-取样体质量(g)。

相对繁殖力公式为：

F=E/W

式中：F-相对繁殖力(粒/g)；E-绝对繁殖力(粒)；W-体质量(g)。

1.4 卵径测量

在固定好的长丰鲢各年龄段卵巢中随机选取1 000粒，在体视镜下拍照后用Fiji图片处理软件测量卵径，精确到0.01 mm，取其平均值作其年龄段卵巢卵粒的卵径。

2 结果与分析

2.1 长丰鲢性腺发育

2.1.1 长丰鲢雌鱼性腺发育

按照鱼类卵巢发育划分标准，长丰鲢1龄鱼的性腺灰白色线条状，Ⅱ期卵巢呈扁管状，在Ⅱ期早期显半透明或者淡肉色，到了后期颜色逐渐加深，呈深肉色或者淡黄色；经组织切片HE染色后，显微镜下观察第Ⅱ时相的卵母细胞处于初级，前期形状多为不规则的多边形或者椭圆形(图1-1和图1-2)，到了后期其形状会更趋向圆形，嗜酸性的细胞核被染成粉红色，细胞质嗜碱性较强，被染成深蓝紫色，核的四周分布着大小不一的核仁(图1-3)，到了Ⅱ期后期核膜外周出现团块状卵黄核，呈成深蓝色(图1-4)。Ⅳ期的卵巢呈青灰色，体积较大，饱满，充满腹腔，卵巢两头较钝圆，中间较为粗大，Ⅳ期卵巢主要分布着第Ⅳ时相的卵母细胞，卵母细胞中卵黄物质积累明显，卵黄颗粒充满核外空间，卵黄颗粒融合成卵黄小板，细胞核体积变小，核膜消失，发生偏位并逐步移向动物极，细小的核仁分布于细胞核中(图1-5和图1-6)。Ⅴ期卵巢外观呈青灰色，饱满柔软，轻压鱼腹部，卵子会自动流出，卵子圆形，淡灰色或者淡黄色，第Ⅴ时相的次级卵母细胞卵黄颗粒合成板状的趋势明显，板状卵黄散布于细胞内，细胞核更趋向偏离中心，核仁消失，核膜溶解，形状不规则(图1-7和图1-8)；长丰鲢雌鱼性腺1～4龄分期(含催情后)分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-Ⅵ、Ⅱ-Ⅵ期。

图1 长丰鲢卵巢组织切片观察

长丰鲢卵巢不同时相卵母细胞直径见表1。从表1中看出随性腺发育卵母细胞直径逐渐增大，至发育成熟达(1 082.8±85.6) μm。

表1 长丰鲢卵巢不同时相卵母细胞直径

2.1.2 长丰鲢雄鱼性腺发育

1龄长丰鲢个体都较小，肉眼只能模糊看到性腺的雏形，长丰鲢性腺基本上都处于Ⅰ期，性腺极细小；2龄鱼，肉眼观察呈半透明乳白色，细线管状，血管不发达，其精巢处于第Ⅱ期，经组织切片HE染色后，发现精巢中分布大量细胞质被染成淡紫色而细胞核被染成深紫色精原细胞(图2-1和图2-2)；Ⅲ期精巢呈圆管状，直径约为0.2 cm，半透明银白色，血管不发达，生殖细胞以精原细胞为主，其中还分布有少量初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞(图2-3)；Ⅳ期精巢呈棒状，中间较粗，往两边逐渐变小，中间有一条明显血管，血管向周围延伸出少量微血管，镜检后发现早期其生殖细胞主要以被染成紫色次级精母细胞为主，以及被染成深蓝色少量的精细胞和精子组成(图2-4)，到后期其精细胞逐渐增多，深蓝色区域逐渐增多(图2-5)；Ⅴ期精巢呈乳白色，柔软，布满红色血管，轻压鱼腹会有精液流出，此时生殖细胞主要由精细胞和精子组成，被染成深蓝色(图2-6)。

图2 长丰鲢精巢组织切片观察

2.1.3 性腺发育分期

对1～4龄长丰鲢性腺发育的研究发现，1龄鱼在春季卵巢和精巢都处于第Ⅰ期，2龄雌鱼卵巢在春季处于第Ⅱ期，到了夏季其卵巢也只发育到第Ⅱ期晚期，而2龄鱼雄鱼精巢在春季也处于第Ⅱ期，到了夏季其精巢也只发育到第Ⅲ期早期，长丰鲢在2龄时未达到性成熟年龄；3龄长丰鲢雌鱼卵巢和精巢在夏季基本上发育到第Ⅳ期，达到初次性成熟年龄；4龄长丰鲢无论精巢还是卵巢在繁殖期均达到了第Ⅳ期，可进行人工繁殖，繁殖后性腺从第Ⅴ-Ⅵ期退化至第Ⅱ期。

2.2 性成熟年龄

对长丰鲢后备亲鱼性腺发育研究，发现采集样本中雌鱼最小性成熟年龄为3冬龄，其中最小体质量2.20 kg、最小体长47.40 cm；雄鱼最小性成熟年龄也为3龄，最小体质量为2.10 kg、最小体长52.30 cm。长丰鲢雌鱼与雄鱼各年龄的体长与体质量组成分别见表2和表3。从表中可看出,长丰鲢性成熟前同龄雌雄个体差别不大,性成熟后,雌鱼个体体质量相对较大。

表2 长丰鲢雌鱼各龄体长及体质量组成

表3 长丰鲢雄鱼各龄体长及体质量组成

2.3 繁殖力

通过35尾长丰鲢雌鱼繁殖力的计算，其中体质量为2.20～8.30 kg，平均(5.04±2.18) kg，体长范围47.5～75.0 cm，平均(60.54±9.54) cm；繁殖力为335 468～1 970 308粒，均值为(997 311±509 106) 粒；相对繁殖力为97 397～276 833 粒/kg，均值(197 766±51 136) 粒/kg，长丰鲢不同年龄绝对繁殖力和相对繁殖力见表5，长丰鲢繁殖力随着年龄的增大而增加。在3龄和4龄阶段，其繁殖力增加不明显，5龄长丰鲢繁殖力比4龄增加一倍多，而到了6龄后增加趋势有所降低，只比5龄增加8万粒左右(表4)。

表4 各年龄组长丰鲢雌鱼个体平均繁殖力

长丰鲢绝对繁殖力和体质量、体长均呈二项式相关(图3和图4),拟合所得出的最适方程分别为y=50 794W2-316 293W+1E+6(R2=0.802 9)；y=1 701L2-162 066L+4E+6(R2=0.654)

图3 长丰鲢绝对繁殖力与体质量的关系

图4 长丰鲢绝对繁殖力与体长的关系

2.4 卵径

随机抽取长丰鲢雌性亲本，测量其卵径范围是709.7～1 398.2 μm,平均值为(1 061.0±124.0) μm，不同年龄段之间卵径有所差别，长丰鲢在3龄时，卵径大约为983.7 μm，而4、5、6龄长丰鲢的平均卵径分别为1 082.6、1 069.2、1 090.0 μm，卵径差别不大，卵径都比初次性成熟的3龄大。从不同年龄段卵径分布(见图5)可看出，3龄鱼长丰鲢卵径在900～999 μm之间比例最大，为32.7%；4、5、6龄长丰鲢卵径处于1 000～1 099 μm、1 100～1 199 μm两范围内占比多为26%～30%之间，最高占比为5龄达35.55%。

图5 长丰鲢不同年龄段的卵径

3 讨论

3.1 性腺发育

鱼类性腺发育在初次性周期之前主要受年龄影响，在一定条件下，其发育与年龄增长存在恒定关系[14]。本研究发现长丰鲢1龄鱼时只能隐约观察到灰白色的细线状性腺，处于第Ⅰ期；2龄鱼精巢和卵巢都处于第Ⅱ期；3龄鱼处于第Ⅲ～Ⅳ期；3+龄鱼精巢和卵巢都会发育到第Ⅳ期，催产后达第V期，产卵后性腺为第Ⅵ期。在同一的池塘养殖环境中，同一年龄段个体间因环境或者遗传因素的不同，个体的体质量也会有差别；虽然2龄长丰鲢最大个体和最小个体相差280 g，但性腺发育都处于第Ⅱ期；3冬龄鱼个体之间体质量相差1.6 kg，性腺发育却趋于一致。在不同养殖环境中，如湖泊、水库、池塘及河流等，体质量虽然有显著差别，但其性腺发育阶段却无显著差别。第一次性周期性腺发育受年龄影响较大，而不能以鱼类体质量来衡量鱼的性腺发育阶段。总之，长丰鲢和其它四大家鱼一样，性腺发育受年龄的影响，不会因为体质量增加而提前性成熟。但对于相同养殖条件，生长在同一水域下长丰鲢，以体质量粗略判断其性腺发育阶段应是可行的。

3.2 性成熟年龄

初次性成熟年龄是鱼类的繁殖特性之一，每种鱼类的性成熟有所不同，这是由其遗传因素决定的，具有种类特异性。初次性成熟较早的鱼类，如斑马鱼(Daniorerio)、稀有鲫(Gobiocyprisrarus)等小型鱼类，繁殖世代间隔短，繁殖能力强；而初次性成熟较晚的鱼类，繁殖间隔长，世代更新慢，环境剧烈变化时容易灭绝[15]。种群都是以最适的性成熟年龄来保证其正常繁衍的，同一物种因其饲养环境不同，初次性成熟年龄也存在差别，也呈现出一定地域性。李思发等[16]研究长江和珠江水系的鲢性成熟年龄时发现，长江水系的雌性鲢初次性成熟年龄为4龄，雄鱼为3龄，而珠江水系鲢比长江水系提早一年，黑龙江水系则比长江水系晚一年，鲢的初次性成熟具有明显的地域性。本研究中池塘养殖的长丰鲢雌鱼的最小性成熟年龄为3冬龄，雄鱼也为3冬龄。长丰鲢雄鱼初次性成熟年龄与长江水系鲢一样，都是3周年性成熟，而长丰鲢雌鱼性成熟年龄比长江水系鲢早1年，可能是池塘养殖环境比天然水体鱼类更易获得营养，从而促进性腺提早发育。郜星晨等[17]采用logistic方程推算出长江宜昌段初次性成熟鲢鱼雌性个体体长为48.2 cm，体重为2 206.7 g；初次性成熟雄性个体体长为48.4 cm，体质量1 677.5 g，长丰鲢与其基本一致。

3.3 繁殖力

鱼类繁殖力是评估种群动态重要指标之一，与水体饵料丰度及饵料可获得性、种群分布密度、渔业开发程度以及自身生长特性等多种因素密切相关。本研究中长丰鲢繁殖力个体间也存在较大差异，3龄长丰鲢繁殖力最大约101万粒，最小为约49万粒。在一定范围内，其随体质量和体长增加而增加，但到一定年龄，繁殖力开始下降。鲢的最佳繁殖年龄为4～13龄，长丰鲢初次性成熟为3龄，较自然水域长江水系鲢提早1年。3龄长丰鲢繁殖力617 641粒，4龄为761 167粒，较3龄增长23.24%；5龄为1 598 551粒，较4龄增长了110.0%；6龄1 684 025粒，较5龄仅增长了5.35%。长丰鲢4龄比3龄繁殖力略微增加，5龄其繁殖力呈跳跃式增加，而6龄繁殖力又呈缓慢增加。不同年龄长丰鲢繁殖力变化不同的原因是3～4龄长丰鲢主要以增加体质量为主，繁殖力增加较少，而达到增长拐点5～6龄，此时摄取的营养主要用于性腺发育，其体质量增长较缓。李思发[18]研究长江鲢时发现， 4、5龄鲢繁殖力增加不明显，而到6龄就增加较多。长丰鲢平均繁殖力997 311粒，与长江鲢(688 000粒)[18]、长江宜昌段鲢(477 662粒)[17]相比，长丰鲢繁殖力都呈显著增加。鱼类繁殖力并非一成不变，随环境变迁，鱼类也会适当调整，以保证种群繁衍。长丰鲢是从长江天然水体鲢中选育而来，其繁殖性能比长江鲢有较大幅度提高，其中4龄长丰鲢绝对繁殖力比长江鲢提高了22.37%，相对繁殖力提高了16.95%；5龄长丰鲢绝对繁殖力提高了139.94%，相对繁殖力提高了91.79%；6龄长丰鲢绝对繁殖力提高了95.14%，相对繁殖力提高了80.16%[18]。长丰鲢不同年龄段繁殖力较长江水域鲢都有不同程度提高，这与水体环境密切相关，养殖环境比天然水域鱼的繁殖力要高，主要是养殖环境人工可控，鱼类营养能更易保障[19]。因而雌、雄鱼性腺发育比自然水域更好；雌鱼怀卵量更多。

3.4 卵径

鱼类繁殖易受到自身因素和外部环境因素影响，而鱼卵径大小是衡量早期鱼苗发育和成活的重要因素[20]，鱼类卵径大小与鱼类生活环境息息相关，同一种群因生活环境不同，其卵径大小也不同。卵径也是评估鱼苗好坏的有效方法之一，通常亲本卵径越大，其抵抗不良环境能力越大，发育成为个体的机会也越大[21]。长丰鲢3龄时卵径大约为983.7 μm，相对较小；而4、5、6龄时平均卵径分别为1 082.6、1 069.2、1 090.0 μm，相差不大，初次性成熟长丰鲢卵径比再次性成熟卵径要小，但卵径不会随着年龄增大而明显增大；4～6龄长丰鲢卵径大小相对恒定。长丰鲢繁殖最好年龄段选择4龄或以上亲鱼，4龄长丰鲢繁殖性能各个方面都发育良好，而对于3龄鱼来说虽达到其繁殖初次成熟年龄，但其繁殖性能(卵径大小、个体大小等)都还未发育到最佳，其繁殖后代亦会受亲本影响。