鱼类性成熟操纵研究进展

刘金鹏，刘巧玲，李树国*

（1.内蒙古通辽市水产技术推广站，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古民族大学动物科技学院，内蒙古 通辽 028000）

在鱼类育苗生产中，雄性鱼类性早熟往往会带来一系列问题。一方面，由于自身生长率降低，使鱼肉品质下降；另一方面，雄性和雌性性成熟的时间不同步，影响整个群体的后续生产，导致鱼苗产量下降。

大西洋庸鲽体型具有明显的大小差异和年龄性别特征。雄性性成熟早，个体小；雌性性成熟晚，个体大。大西洋东北海域的庸鲽雄性2～3龄性成熟，体长55cm；雌性6～8龄性成熟，体长110～115cm。我国黄、渤海的半滑舌鳎，雄鱼2龄时大部分性成熟，快速生长期（指性成熟前）只能保持到3龄，性成熟的个体最大体长为42 cm，最小体长只有19.8cm；雌鱼2龄时少部分性成熟，快速生长期可保持到5龄，最大体长可达82cm。

鱼类人工养殖需要大量的优质苗种，而优质苗种需要对亲鱼进行人工繁殖而获得。当雄性、雌性亲鱼性成熟不同步时，在养殖环境中，如果不进行人为干扰，这些亲鱼很难繁殖获得高产。因此，采用人工的方法操纵鱼类的性成熟，是获得鱼类集约化养殖所需大量苗种的关键环节。操纵鱼类性成熟过程的方法有外源激素诱导、营养调控、环境调控等，具体如下。

1 外源激素诱导鱼类性成熟

1.1 外源激素

在人工养殖条件下，鱼类被囚禁在养殖设施中，会表现出某种程度的繁殖障碍。如亲鱼产卵不同步、丧失产卵意识、产精量减少、不能完全成熟和排卵等。这些繁殖障碍可以通过操纵养殖环境而得到解决或弱化，但在大多数情况下，激素处理是控制鱼类繁殖的最有效手段。20世纪50年代，我国就通过注射外源激素的方法进行了四大家鱼的人工繁殖，并获得成功。

塞内加尔鳎在人工养殖条件下，存在繁殖机能障碍，自主产卵很少见，即使产出的鱼卵大部分也是未受精的。Rasines等进行塞内加尔鳎人工繁殖时，用促性腺激素释放激素类似物（GnRHa）作为催产激素，分别对时间为06：00组、12：00组和19：00组的塞内加尔鳎进行注射。结果显示，效应时间在上述3组中没有差别，但产卵的同质性和受精率06：00组、12：00组最好，19：00组最差；且06：00组产卵量最大。说明进行塞内加尔鳎人工繁殖时，早上注射激素效果最好。

柳学周等在进行半滑舌鳎人工繁殖试验过程中发现，雌鱼产卵期较长，产卵次数多，而雄鱼排精次数少，无法保证后期产的卵受精，浪费较多。因此，成熟雄鱼的数量和成熟时间能够和雌鱼产卵期相匹配，是提高半滑舌鳎人工育苗效率的关键。但人工注射激素的方法能否促进雄鱼的性成熟还需要进一步研究。

1.2 缓释激素

鱼类性腺发育在激素的作用下能够加速，但是激素水平毕竟只能在短期内维持有效浓度；多次注射则又会使鱼类产生应激反应，影响卵细胞的发育和成熟，卵子出现体积缩小、质量下降、提前排卵、胚胎发育异常等现象。目前，热敏凝胶缓释系统、渗透泵缓释系统、生物可降解微球体缓释是应用较多的几种激素缓释系统，技术较为成熟。

1.2.1 热敏凝胶缓释激素

热敏凝胶缓释系统是新发展起来的一种药物缓释系统，可在相当长的一段时间内保持药物浓度。热敏凝胶体系具有准备时间短、配方成本低、用途广泛、比其他缓释技术容易实施等特点，因而在鱼类激素处理方面有着理想的应用前景。

Poloxamer 407（P407）是一种凝胶体系，由环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）组成嵌段共聚物。根据浓度差异和辅料的存在与否，P407表现出不同的热凝胶特性。Marco等对热敏凝胶体系的配方进行了调整，调整过的热凝胶体系在低温（15℃）时为液体，在养殖温度（20℃）下为凝胶，含有质量浓度为1.5 g/L雌二醇（17β-estradiol，E2）的热敏凝胶混合物，注射到金鱼体内72h和96h以后，E2浓度显著高于对照组，且能够维持11d。试验同时检测到E2缓释期间，金鱼体内伴随着较高水平的血浆卵黄蛋白原（VTG），暗示热敏凝胶缓释体系能够抑制E2肝清除，从而延长雌激素受体调制通路的激发时间。

1.2.2 渗透泵缓释激素

渗透泵是一种长效激素缓释系统，可以诱导鱼类的性成熟。雌性日本鳗鲡在人工养殖条件下很难达到性成熟。日本鳗鲡每周注射鲑鱼脑垂体提取物（SPE），连续注射10周以上时，具有效诱导卵黄生成的作用，直到完全性成熟。每周注射人绒毛膜促性腺激素（hCG）也可以诱导雄性日本鳗鲡精子的发生和排精。负面影响是每周注射激素需要对亲鱼反复操作，亲鱼受到胁迫容易死亡；另外，多次操作还会消耗大量的人力、时间以及观测费用。Kagawa等用渗透泵分别装载3种激素（hCG，SPE，GnRHa），对日本鳗鲡雌雄亲鱼进行了试验。对于雄鱼来说，hCG和SPE组诱导了精子的发生，性腺指数（GSI）增加，但SPE组低于hCG组。hCG组GSI为5～50 IU/d，存在剂量依赖性，3种剂量的GnRHa（0.94，1.86和3.75μg/d）均未能诱导精子的发生。因此，渗透泵加载50 IU/d hCG注射，是诱导未成熟雄性日本鳗鲡精子发生和排精的可靠手段。对雌鱼来说，SPE组诱导了卵黄生成，并且GSI增加；hCG组不一致的诱导了早期卵黄生成；GnRHa组效果不显著。因此，用渗透泵装载SPE是诱导日本鳗鲡性成熟的有效手段。试验使用的渗透泵直径7mm，长30mm，容积约200μL。植入方法是用手术刀先在腹部开一个8mm的口，然后将渗透泵植入腹膜腔中，伤口不用缝合，2周内可自然愈合。Kagawa等的试验证实，GnRHa不是诱导日本鳗鲡性成熟的有效激素；但José等试验证明，GnRHa却是诱导塞内加尔鳎性成熟的有效激素，这也许是物种差异造成的。

1.2.3 生物可降解微球体缓释激素系统

利用特殊材料制成的微球体，内含激素，植入鱼体后，微球体可缓慢降解释放出激素。Mylonas等就生物可降解微球体缓释激素系统，在条纹狼鲈和大西洋鲑（）性成熟中的应用进行了研究。携带激素的微球体是由脂肪酸二聚体和癸二酸摩尔比为25∶75的共聚物（p[FAD-SA]），利用双乳状液通过溶剂蒸发的方法获得。制作好的微球体为球形，直径10～240μm，含3%的GnRHa。体外试验发现，在15℃时，激素释放达90d。前30d为一级动力学，方程为：GnRHa（μg）=1.7（=0.99）；随后的零级动力学方程式为：GnRHa（μg）=0.027+4.5（=0.98）。在16℃时，注射微球体后，条纹狼鲈血浆GnRHa浓度维持在较高水平，28d后显著下降，但仍可以继续释放1个月左右。雌性条纹狼鲈和大西洋鲑分别在注射微球体11d和15d后100%产卵，雄性产精量分别增加4～10倍和2.5倍。

2 营养调控鱼类性成熟

欧洲海鲈是欧洲国家重要的养殖鱼类，但雄性欧洲海鲈存在着性早熟个体偏小、达不到上市规格等问题，影响了养殖产业的发展。实际测定结果显示，早熟个体较正常个体生长率降低了20%～40%。因此，预防或延迟雄性个体的性成熟是提高养殖效益的重要策略之一。青春期的年龄和尺寸由遗传和环境因素以及内在的和外在的因素调节，而这种调节是通过脑―垂体―性腺轴的激活来控制。饲料油脂在主要营养成分中能够调节鱼类的繁殖性能，对欧洲海鲈营养需要的研究结果证实，多不饱和脂肪酸（PUFA），尤其是海产n-3系列高不饱和脂肪酸（n-3 HUFA），是饲料油脂中最重要的营养成分，能够显著改变性类固醇激素的水平，继而影响繁殖能力。为了推迟性早熟，Bogevik等用植物油和鱼油作为脂肪源配制成饲料投喂欧洲海鲈，2个月后，分子生物学、组织学和形态学研究结果发现，植物油组延迟了其性成熟，这也许是通过下调雌激素合成酶（或称芳香化酶，Aromatase）基因（11，19和2）表达实现的。

Per等用含有效磷0.9%的饲料投喂大西洋鲑，结果显著降低了性成熟比例，尤其是雄鱼。研究表明，1～2龄鲑，适当在其饲料中增加磷的比例，可以预防处于生长期的大西洋鲑性早熟。当然，饲料中不能过分增加磷的比例，否则会增加鱼类粪磷和非粪磷的排放，对环境造成危害，饲料中有效磷含量比实际需要量在1kg干饲料中高出6g即可。大菱鲆亲鱼被控光控温和营养强化后，性腺发育启动提前67d，性腺发育时间缩短9d，产卵期缩短18d，产卵量、受精率、孵化率均有所提高，由于性腺发育提前2个多月，可以实现反季节销售。进一步通过控温控光及营养强化，可以做到全年繁殖，实现每个季节都有苗种销售，为大菱鲆产业升级提供了保障。

3 光周期操纵鱼类性成熟

鱼类的性成熟由内生节律控制，光周期在环境因素中被认为是最重要的因素，可以影响硬骨鱼类的内生节律，使一个群体内的亲鱼每年几乎同步产卵。光周期能够操纵亲鱼繁殖，可以在全年内获得配子体，这在很多硬骨鱼商业养殖中获得了成功，如虹鳟，大西洋庸鲽，大菱鲆等。

Hansen等和Taranger等在海水网箱养殖的大西洋鲑特定生长阶段，利用持续的额外光线，促进了鱼体的生长并延迟了性成熟。Norberg等研究了持续光照和不同周期的光照条件，对室内养殖大西洋庸鲽性早熟的影响，结果表明，光周期可以成为操纵雄性大西洋庸鲽性早熟的因素。Karlsen等在遮光水箱中对大西洋鳕进行了试验，与自然光照组相比，持续光照组的GSI、卵母细胞直径、E2、睾酮、脑垂体促性腺激素亚基的mRNA水平均较低，表明持续光照延迟了正常产卵季节的大多数雌性个体的性成熟。Birgitta等进行了4种光周期对大西洋鳕生殖响应研究，结果显示，首先产卵的是光周期压缩组，而光周期延长组的性成熟推迟。由上述研究可见，光周期可以操纵鱼类的性成熟，使其提前或延后。Carrillo等应用不同光周期对黑鲈的研究证实，光周期对卵子质量、孵化率和仔鱼成活率等均有显著影响。因此，在利用光周期操纵鱼类性成熟时，应选择合适的光周期促进鱼类的性成熟，尽量不要影响后代的质量。

4 注射疫苗对鱼类性成熟的影响

目前，通过注射疫苗影响鱼类性成熟方面的研究较少。Per等给大西洋鲑注射疫苗（Norvax®Compact）后发现，与未注射疫苗组相比，注射疫苗组显著降低了试验鱼的提早性成熟比例，降低幅度为9.2%，尤其是对雌性鱼，其性成熟比例仅0.7%，而雄性鱼性成熟比例为8.9%。疫苗能够降低鱼类性成熟比例的机制尚不明了，有待进一步研究。

5 结语

各种鱼类性成熟缓释激素操控技术各有优缺点，各种技术联合使用效果会更好。现有激素缓释技术的缺点，一般都是前期血浆中激素水平较高，而后期水平较低。高浓度、长时间的缓释系统开发是未来的研究方向，一旦技术获得突破，应用前景广阔。