王淳懿,袁漢文,楊代勤 (長江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434025)
黃鱔 [Monopterusalbus(Zuiew)]是一種雌性先熟雌雄同體魚類,第一次性成熟都為雌性,產(chǎn)卵后經(jīng)過間性最終逆轉(zhuǎn)為雄性,并且這一發(fā)育過程是單向的,即發(fā)生性轉(zhuǎn)變后不再由雄性個(gè)體逆轉(zhuǎn)為雌性個(gè)體;而且間性個(gè)體在較長的一段時(shí)間內(nèi)均可發(fā)現(xiàn)[1]。黃鱔在自然條件下轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄孕埕~至少需要3a的時(shí)間,在自然條件下也發(fā)現(xiàn)有超過6齡以上的雌性個(gè)體[2]。自從發(fā)現(xiàn)黃鱔自然性逆轉(zhuǎn)特性以來,很多學(xué)者對(duì)其分別從生理生化[3]、細(xì)胞水平[4]和分子水平[5-6]等方面對(duì)其逆轉(zhuǎn)機(jī)制進(jìn)行了研究,但至今還沒弄清楚。宋平等[7]研究了黃鱔雌雄兩性中性類固醇激素的周年變化規(guī)律,到目前為止,關(guān)于低蛋白飼料對(duì)黃鱔血清性類固醇激素含量的影響報(bào)道很少。本研究通過探討低蛋白飼料對(duì)黃鱔血清中雌二醇和睪酮含量的影響,以為進(jìn)一步探索黃鱔性逆轉(zhuǎn)機(jī)制提供依據(jù)。
試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)組,每組飼料的蛋白含量分別為100、150、200、250g/kg和400g/kg,飼料中各成分含量及營養(yǎng)水平見表1。所有飼料均以魚粉和大豆粉作為蛋白源,魚油作為脂肪源,α-淀粉作為能量來源;以其中飼料蛋白含量為400g/kg組作為對(duì)照[8]。飼料中各種原料經(jīng)過60目的篩子后充分混勻,魚油根據(jù)配比逐漸加入到飼料中,每千克飼料約加水400ml,經(jīng)過約30min的攪拌后,將飼料制成直徑為2.0mm的圓柱狀,在室溫下烘干,然后儲(chǔ)存在-20℃的冰箱中備用。
整個(gè)養(yǎng)殖試驗(yàn)均在室外池塘的網(wǎng)箱中進(jìn)行。所用試驗(yàn)魚為同批孵化出來的苗種 (均由長江大學(xué)黃鱔研究所提供),分別投放到15個(gè)網(wǎng)箱中 (5個(gè)處理3個(gè)平行),每個(gè)試驗(yàn)網(wǎng)箱中投放50條,試驗(yàn)魚的初始體重為 (13.50±1.10)g,試驗(yàn)網(wǎng)箱的規(guī)格為2m×1m×1.5m。在試驗(yàn)網(wǎng)箱中經(jīng)過2周的馴養(yǎng)后開始進(jìn)行正式養(yǎng)殖試驗(yàn),每個(gè)網(wǎng)箱中投喂對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)飼料。網(wǎng)箱中投放水花生作為黃鱔的棲息環(huán)境。
養(yǎng)殖試驗(yàn)從2011年5月到2012年7月共15個(gè)月。整個(gè)試驗(yàn)期間,每天18:00時(shí)投喂,投喂量為魚體重的2%~6%,第2天早晨將殘餌進(jìn)行清理。在水溫低于10℃或超過38℃時(shí)和遇到雷雨天氣則不進(jìn)行投喂。從養(yǎng)殖開始后的第4個(gè)月取樣,每個(gè)月月底取樣1次,取樣時(shí)每個(gè)網(wǎng)箱中隨機(jī)挑選3條,迅速帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。
表1 試驗(yàn)飼料配方組成及營養(yǎng)水平
采用斷尾法采血。所取血樣盛放在事先用肝素鈉潤洗過的1.5ml的離心管中,采血500~3000μl,平均為 (1200±200)μl。血樣采取后放于離心機(jī)中以3500r/min離心25min,收集血清后存放在-20℃的冰箱中備用。
按照北京北方生物技術(shù)研究所生產(chǎn)的雌二醇放射免疫分析試劑盒和北京科美東雅生物技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的睪酮放射免疫分析試劑盒說明書的方法和步驟分別測(cè)定雌二醇和睪酮的含量,采用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司生產(chǎn)的Gc-911γ放射免疫計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。其中,雌二醇的可檢測(cè)范圍是0~4000pg/ml,睪酮的可檢測(cè)范圍是0~2000pg/ml。試劑盒主要技術(shù)參數(shù):標(biāo)準(zhǔn)范圍:5~4000pg/ml;靈敏度:≤2pg/ml;精密度:批內(nèi)CV<10%,批間CV<15%。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0進(jìn)行方差分析、顯著性及相關(guān)性檢驗(yàn),結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差 (mean±SD)表示。以P<0.05表示有顯著性差異。
試驗(yàn)期間,黃鱔血清雌二醇含量的變化如圖1所示。由圖1可見,繁殖季節(jié)后,從8月份開始,各試驗(yàn)組中雌二醇的含量都呈下降趨勢(shì),并且剛開始時(shí)下降的速率較快隨后減慢。雌二醇含量在第二年1月份達(dá)到最低值,越冬后雌二醇含量開始上升,在繁殖季節(jié)前迅速上升,在第二年5月份達(dá)到最大峰值,隨后開始下降。
圖1 不同月份不同飼料蛋白水平下的黃鱔血清雌二醇含量
試驗(yàn)期間,黃鱔血清睪酮含量的變化如圖2所示。有圖2可見,繁殖季節(jié)后,從8月份開始,各試驗(yàn)組中睪酮的含量呈下降趨勢(shì),剛開始時(shí)下降的速率較快隨后減慢。在越冬季節(jié)睪酮含量達(dá)到最低值,并且12月和第二年1月份血清中睪酮的含量都檢測(cè)不到,越冬后睪酮含量開始上升,在繁殖季節(jié)前上升迅速,在第二年6月份達(dá)到最大峰值,隨后迅速下降。
圖2 不同月份不同飼料蛋白水平下的黃鱔血清睪酮含量
不同蛋白水平的飼料對(duì)黃鱔血清雌二醇和睪酮都有顯著的影響 (表2)。對(duì)照組中黃鱔血清雌二醇含量顯著性地高于其他各試驗(yàn)組,而投喂蛋白含量為100、150g/kg 和 200g/kg 的 3 組 與150、200g/kg和250g/kg的3組間血清雌二醇均沒有顯著性差異;對(duì)照組中睪酮含量顯著性低于各處理組,蛋白含量為100g/kg組的睪酮含量顯著性地高 于 200、250g/kg 和 400g/kg 處 理組,但是蛋白含量為200g/kg和250g/kg的2組間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
表2 不同蛋白水平對(duì)雌二醇和睪酮含量的方差分析
鑒于黃鱔雌二醇和睪酮具有季節(jié)性差異,本研究對(duì)不同蛋白水平和不同月份的對(duì)黃鱔血清雌二醇和睪酮的交互作用進(jìn)行了分析 (表3)。結(jié)果表明,不同蛋白水平對(duì)雌二醇和睪酮含量都有顯著性影響。不同蛋白水平、不同月份和兩者的交互作用,三者均對(duì)黃鱔血清雌二醇和睪酮含量的影響均呈顯著性。
表3 蛋白含量和月份交互作用對(duì)黃鱔血清雌二醇和睪酮含量的影響分析
本研究結(jié)果表明,黃鱔血清雌二醇和睪酮含量在繁殖周期內(nèi)有著相似的變化規(guī)律。繁殖季節(jié)后,各試驗(yàn)組中雌二醇和睪酮的含量都呈下降趨勢(shì),并且剛開始時(shí)下降的速率較快隨后減慢,并在越冬期間達(dá)到低谷;越冬期之后,兩者含量開始上升,在繁殖季節(jié)達(dá)到高峰,這與宋平等[7]報(bào)道的結(jié)果相似。本研究結(jié)果表明,飼料的蛋白水平影響黃鱔血清雌二醇和睪酮的含量,雌二醇含量隨著飼料中蛋白水平的升高而升高,而睪酮的含量則隨著蛋白含量的升高而降低。
性類固醇激素在魚類的性別分化過程中起著十分重要和特殊的作用。很多關(guān)于性類固醇激素調(diào)節(jié)硬骨魚的配子生成的研究表明,卵巢產(chǎn)生的雌激素主要調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞的生長發(fā)育,而精巢產(chǎn)生的雄激素主要調(diào)節(jié)精子發(fā)生[9]。睪酮是11-氧睪酮和雌二醇的前體,在性別分化過程中起著十分重要的作用,也可以反映性別分化的過程;雌二醇被認(rèn)為是雌魚中重要的性類固醇激素,在脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育特別是性別分化過程中起著十分重要的作用[10-11]。雌二醇還被認(rèn)為是控制性腺發(fā)育生理過程和誘導(dǎo)卵黃蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)[12]。
本研究結(jié)果表明,黃鱔血清雌二醇含量隨著蛋白質(zhì)水平的升高而增加,而睪酮含量則降低;二者在繁殖季節(jié)前和繁殖期都快速升高。這意味著類固醇激素作為內(nèi)源性物質(zhì)在配子發(fā)生過程中起著重要作用,類固醇激素在配子形成時(shí)瞬間升高反映了類固醇激素作為內(nèi)源性調(diào)節(jié)物質(zhì)在繁殖過程中起著重要的作用。Bogart[13]認(rèn)為性別分化是由雄性激素和雌性激素的比例決定的,這個(gè)比例高則發(fā)展為雄性,反之則發(fā)展為雌性。性別分化在其他一些物種中也與這個(gè)比例有關(guān)[14]。
[1]Liem K F.Geographical and taxonomic variation in the pattern of natural sex reversal in the teloest fish order Synbranchiformes[J].Journal of Zoology,1968,156:225-238.
[2]楊代勤,陳 芳,阮國良,等.黃鱔性轉(zhuǎn)變與體重、年齡的關(guān)系 [J].長江大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)農(nóng)學(xué)卷,2008,5(4):45-47.
[3]Tao Y X,Lin H R,Kraak G V D,et al.Hormonal induction of precocious sex reversal in the ricefield eel,Monopterusalbus[J].Aquaculture,1993,118:131-140.
[4]肖亞梅,劉 筠.黃鱔由間性發(fā)育轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌园l(fā)育的細(xì)胞生物學(xué)研究 [J].水產(chǎn)學(xué)報(bào),1995,19(4):297-304.
[5]Huang X,Guo Y Q,Shui Y,et al.Multiple alternative splicing and differential expression ofdmrt1during gonad transformation of the rice field eel[J].Biology of Reproduction,2005,73:1017-1024.
[6]Song H J,Zhou F,Xia L X,et al.Construction of a BAC library and identification ofDmrt1gene of the rice field eel,Monopterusalbus[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2006,348:775-780.
[7]宋 平,熊全沫.黃鱔血清睪酮和雌二醇含量周年變化規(guī)律的研究 [J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),1993,(2):115-119.
[8]楊代勤.黃鱔營養(yǎng)需要與消化酶的研究 [D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2002.
[9]Nagahama Y.17α,20β-Dihydroxy-4-pregnen-3-one,a maturation-inducing hormone in fish oocytes:Mechanisms of synthesis and action [J].Steriods,1997,62:190-196.
[10]Chang C F,Hung C Y,Chiang M C,et al.The concentrations of plasma sex steroids and gonadal aromatase during controlled sex differentiation in grey mullet,Mugilcephalus[J].Aquaculture,1999,177,37-45.
[11]Piferrer F.Endocrine sex control strategies for the feminization of teleost fish[J].Aquaculture,2001,197 (1-4):229-281.
[12]Blaise C,GagnéF,Pellerin J,et al.Determination of vitellogenin-like properties inMyaarenariahemolymph(Saguenay Fjord,Canada):apotential biomarker for endocrine disruption [J].Environmental toxicology,1999,14:455-465.
[13]Bogart M H.Sex determination:A hypothesis based on steroid ratios[J].Journal of Theoretical Biology,1987,128:349-357.
[14]Rougeot C,Krim A,Mandiki S N M,et al.Sex steroid dynamics during embryogenesis and sexual differentiation inEurasian perch,Percafluviatilis[J].Theriogenology,2007,67:1046-1052.Eel,Monopterusalbus(Zuiew)