星鲽生殖生理和内分泌特征研究
本文以我国重要海水养殖经济鱼种一星鲽为研究对象,以建立稳定的星鲽人工繁育技术体系为研究目的,以脑垂体、性腺发育规律、性类固醇激素表达、配子发育成熟、GnRH克隆表达为研究核心和主线,综合运用组织学、电镜技术、组织化学、放射免疫技术、分子克隆技术、基因定量表达和激素诱导技术等方法,全面认识了星鲽生殖生理和内分泌特征。以此为参考,在生产实践中成功诱导星鲽亲鱼性腺成熟产卵,为建立稳定的星鲽人工繁育技术提供了参考依据和技术支持。附录部分,将本人2009-2010年在美国联合研究期间的相关研究内容和结果做了简要概述。本文各部分研究结果简述如下:
首次系统研究和认识了星鲽亲鱼卵巢发育规律、性类固醇激素表达与温光调控的关系。星鲽卵巢发育属非同步分批发育模式,一年一次成熟分批产卵类型。卵巢年周期发育过程中可见5个发育时相的卵母细胞,卵巢发育相应划分为5个发育时期。性腺指数(GSI)、肝脏指数(HIS)和肥满度(CF)在亲鱼的年周期发育中呈现规律性的变化。血浆性类固醇激素水平呈现周期性变化,并与性腺成熟周期具有密切的藕联关系。水温和光周期对卵巢发育具有明显的影响并显著影响性类固醇激素的表达。圆斑星鲽和条斑星鲽卵巢发育的有效积温分别为1050日.度和1180日.度,研究结果可为亲鱼促熟和激素催产提供技术依据。首次研究了外源激素sGnRH、LHRHa对2龄雌性圆斑星鲽后备亲鱼性腺发育的诱导效果:2龄亲鱼对外源激素的诱导应答效应较性成熟亲鱼弱,卵母细胞发育可达到5时相早中期但未能达到水合成熟,性类固醇激素表达水平显著升高,但未能引发排卵。
探明了星鲽精巢年周期发育的生理和内分泌特征:精巢年周期发育过程中可见5个时相的生殖细胞,精巢发育相应分为5期。研究中首次发现圆斑星鲽雄鱼存在雌雄同体现象,但机制不明。认识了星鲽精巢年周期发育过程的性类固醇激素表达变化规律。圆斑星鲽和条斑星鲽精子具有相似的共同结构,都具有头部、中段和鞭毛3部分,其结构与其它高等鱼类精子结构相似。精子不具顶体,但具有开口于核前端稍偏处呈不规则状的核前部凹陷及核内核泡。圆斑星鲽精子活力最适宜温度8-12℃,最适宜盐度25-35,最适宜pH7-8。超低温冷冻保存了圆斑星鲽精子,以12％GLY+10％YK及12％MeOH+10％YK保存精子的效果较好,解冻后受精率和孵化率较高,与新鲜精液无显著差异。外源激素GnRH和HCG处理都可以显著提高条斑星鲽精液质量,精液流动性和液化能力增强、精子活动率和快速活动率显著提高、快速活动时间和精子寿命延长,性类固醇激素表达水平明显升高,表明缓释激素诱导可有效提升条斑星鲽雄鱼的精液质量。
首次观察了条斑星鲽脑垂体组织和超微结构:脑垂体呈背腹型,包括神经垂体和腺垂体两部分。神经垂体为一束神经纤维,中间夹杂两种垂体细胞和有两种不同的胶质。腺垂体分为前腺垂体(RPD)、中腺垂体(PPD)和后腺垂体(PI)。腺垂体内鉴别出6种内分泌细胞。前腺垂体表达3种,中腺垂体表达3种,后腺垂体表达1种。以半滑舌鳎为研究载体,首次阐明了性类固醇激素17β-雌二醇(E2)及其受体(ERα)、睾酮受体(AR)在性腺分化发育过程中的免疫细胞化学定位和可能的生理功能:原始性腺中已有E2、ERα和AR的分布和表达;不同发育时期的配子细胞对E2及ERα、AR抗体均呈现不同程度的阳性或阴性反应,为性类固醇激素参与鲆鲽类性腺分化提供了重要的形态学证据。
采用分子克隆技术,首次系统研究了圆斑星鲽GnRH信号系统及其可能的生理功能。在圆斑星鲽脑中克隆到3种GnRH基因,分别是:cGnRH-Ⅱ、sGnRH和sbGnRH。每一种GnRH都包括一个信号肽、一个Gly-Lys-Arg连接序列和一个GnRH相关肽。分析了3种GnRH基因的氨基酸序列与其它脊椎动物的同源性。系统进化分析表明圆斑星鲽3种不同分子形式的GnRH分别归属于3个不同分支:cGnRH-Ⅱ分支、sGnRH分支和鱼类特异性GnRH分支(如sbGnRH、cfGnRH等)。GnRH基因都在脑中表现出最高表达水平且具有性别特异性表达模式:雌性中不同组织的GnRH mRNA表达水平都相应高于雄性。cGnRH-Ⅱ的mRNA仅在脑中表达,而sbGnRH在各个组织都有表达,sGnRH仅在脑、垂体和性腺中表达。sbGnRHmRNA的表达水平变化与卵巢年周期发育过程具有最密切的关系,表明sbGnRH可能是性腺成熟调控的关键GnRH基因。
综合采用温度、光照、激素诱导等技术,成功诱导条斑星鲽亲鱼性腺发育成熟和排卵,获得了良好的产卵效果,筛选了一种有效地性腺促熟剂,利用该技术可在繁殖季节稳定获取受精卵,为星鲽养殖业发展提供技术支持。
星鲽;性腺发育;生殖生理;内分泌特征;人工繁育
中国海洋大学
博士
海洋生物学
王清印
2011
中文
S917.4
202
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）