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        Na+、K+、葡萄糖及甘油對高體雅羅魚精子活力的影響

        2017-05-30 09:42:27張濤李勝忠牛建功時春明焦飛
        南方農(nóng)業(yè)學(xué)報 2017年4期

        張濤 李勝忠 牛建功 時春明 焦飛

        摘要:【目的】明確水體介質(zhì)參數(shù)與高體雅羅魚精子活力的關(guān)系,解決高體雅羅魚人工繁殖受精率低及魚苗魚種生產(chǎn)效率低的技術(shù)難題?!痉椒ā恳钥焖龠\動時間(FT)、壽命時間(LT)和精子激活率為評價指標,探究Na+、K+、葡萄糖及甘油對高體雅羅魚精子活力的影響。【結(jié)果】Na+濃度為135 mmol/L時高體雅羅魚精子活力最強,F(xiàn)T為71 s,LT為1020 s,精子激活率為95%;K+濃度為5 mmol/L時高體雅羅魚精子活力最強,F(xiàn)T為52 s,LT為280 s,精子激活率為80%;葡萄糖濃度為180 mmol/L時高體雅羅魚精子活力最強,F(xiàn)T為78 s,LT為1200 s,精子激活率為95%;甘油濃度為180 mmol/L時高體雅羅魚精子活力最強,F(xiàn)T為79 s,LT為1380 s,精子激活率為90%?!窘Y(jié)論】適宜濃度的Na+、K+、葡萄糖及甘油具有單獨提高高體雅羅魚精子活力的作用,但高濃度Na+、K+、葡萄糖及甘油對高體雅羅魚精子的激活率呈明顯抑制作用。實際生產(chǎn)中,可選擇135 mmol/L Na+、5 mmol/L K+、180 mmol/L葡萄糖或180 mmol/L甘油作為高體雅羅魚精子的激活液,提高其人工繁殖生產(chǎn)效率。

        關(guān)鍵詞: 高體雅羅魚;精子活力;快速運動時間(FT);壽命時間(LT);精子激活率

        中圖分類號: S965.199 文獻標志碼:A 文章編號:2095-1191(2017)04-0734-05

        Abstract:【Objective】The relationship between water medium parameters and sperm motility of Leuciscus idus was studied to solve the technical problems of low fertility rate and and low production efficiency of fry in L. idus artificial breeding. 【Method】With fast moving time(FT), life time(LT) and sperm activation rate as evaluation indexes, the effects of Na+, K+, glucose and glycerinon on sperm motility of L. idus were studied. 【Result】When the concentration of Na+ was 135 mmol/L, the sperm motility of L. idus was the strongest, with FT being 71 s, LT 1020 s, and sperm activation rate 95%. When the concentration of K+ was 5 mmol/L, the sperm motility of L. idus was the strongest, with FT being 52 s, LT 280 s , and sperm activation rate 80%. When the concentration of glucose was 180 mmol/L, the sperm motility of L. idus was the strongest, with FT being 78 s, LT 1200 s, and sperm activation rate 95%. When the concentration of glycerinon was 180 mmol/L, the sperm motility of L. idus was the strongest, with FT being 79 s, LT 1380 s, and sperm activation rate 90%. 【Conclusion】Appropriate concentrations of Na+,K+,glucose and glycerol alone can increase L. idus sperm motility. But high concentrations of Na+, K+, glucose and glycerol inhibit sperm activation rate. In actual cultivation, 135 mmol/L Na+, and 5 mmol/L K+, 180 mmol/L glucose or 180 mmol/L glycerol can be chosen as sperm activation medium for L. idus to improve the efficiency of artificial breeding.

        Key words: Leuciscus idus; sperm motility; fast moving time(FT); life time(LT); sperm activation rate

        0 引言

        【研究意義】高體雅羅魚(Leuciscus idus)又名圓腹雅羅魚,主要分布于北歐至西伯利亞水系,在我國僅見于新疆額爾齊斯河水系,已被列入新疆二級保護魚類,是典型的淡水冷水性魚類,多棲息在水流較緩慢的江河和湖泊中(高攀等,2015)。高體雅羅魚肉質(zhì)鮮美,在俄羅斯西伯利亞地區(qū)為主要漁撈對象,20世紀90年代前曾為我國新疆阿勒泰地區(qū)的重要經(jīng)濟魚類之一。近年來,受過度捕撈和水利工程建設(shè)的影響,高體雅羅魚的種群數(shù)量急劇下降,而且其人工繁殖技術(shù)尚未成熟,主要表現(xiàn)為精子受精率及受精卵孵化率較低。因此,篩選出適宜的高體雅羅魚精子激活液,對其人工增養(yǎng)殖和種群保護具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】目前,國內(nèi)有關(guān)雅羅魚人工繁殖的研究已有報道。尹家勝等(2001)研究發(fā)現(xiàn),灘頭雅羅魚成魚在水溫升高時排卵,魚卵順利破膜發(fā)育到稚魚,即使天氣突變、水溫下降,幼魚也能耐受低溫考驗。金永煥和鄭偉(2003)研究認為,勃氏雅羅魚親魚的優(yōu)劣對性腺發(fā)育至IV期能否產(chǎn)卵起關(guān)鍵作用。黃孝湘等(2004)研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)長途運輸后雄性勃氏雅羅魚性腺退化嚴重,極易出現(xiàn)精液過熟現(xiàn)象。柳宗元(2006)在勃氏雅羅魚的人工繁殖過程中采用3針注射法對親魚進行催產(chǎn)。孟和平等(2006)認為達里湖東北雅羅魚的孵化率及苗種成活率不僅取決于總堿度,還與鹽度、鈣離子(Ca2+)濃度等因素有關(guān)。金萬昆等(2009)通過高體雅羅魚人工繁殖試驗,發(fā)現(xiàn)高體雅羅魚人工授精的受精率僅比自然受精率高6.9%。楊榮國等(2012)研究證實,采用LRH-A2+DOM兩種藥物合劑對勃氏雅羅魚進行催產(chǎn),能取得較好的效果,其產(chǎn)卵率可達98%,3年累計獲得受精卵855萬粒。韓國蒼等(2015)研究表明,人工輔助天然繁殖技術(shù)能使達里湖大量增殖瓦氏雅羅魚水花魚苗,且該技術(shù)具有成本低、操作簡單、無污染等特點,便于推廣應(yīng)用。閆浩等(2016)通過組織學(xué)觀察東北養(yǎng)殖灘頭雅羅魚性腺發(fā)育特征,發(fā)現(xiàn)2~3齡個體不論在淡水或弱堿水環(huán)境中養(yǎng)殖,其性腺發(fā)育時相無明顯差異;性成熟的灘頭雅羅魚性腺發(fā)育高峰期一年僅出現(xiàn)一次,即為一次性產(chǎn)卵類型?!颈狙芯壳腥朦c】大多數(shù)魚類具有體外受精的習(xí)性,因此魚類精子的活力狀況與水溫、鹽度、滲透壓等水體環(huán)境等因素密切相關(guān)(舒琥等,2005;劉鑒毅等,2007),但至今未見有關(guān)高體雅羅魚精子激活體系的研究報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】探究Na+、K+、葡萄糖及甘油對高體雅羅魚精子活力的影響,明確水體介質(zhì)參數(shù)與精子活力的關(guān)系,為解決高體雅羅魚人工繁殖受精率及魚苗魚種生產(chǎn)效率低的技術(shù)難題提供參考。

        1 材料與方法

        1. 1 試驗材料

        供試高體雅羅魚取自新疆水產(chǎn)科學(xué)研究所水生野生動物保護中心,為3齡體質(zhì)強健、體表鮮亮完好、輕壓腹部有精液流出的雄魚;體長25~35 cm,體重0.5~0.8 kg。精液采集要求呈乳白色,避免尿液、血液混入,共采集14條雄魚精液。試驗試劑均為國產(chǎn)分析純,用去離子水配置。參照李飛和萬全(2009)的研究結(jié)果,鈉離子(Na+)濃度梯度設(shè)為0、45、85、135和150 mmol/L(以NaCl配制),鉀離子(K+)濃度梯度設(shè)為0、5、10、20和50 mmol/L(以KCl配制),葡萄糖濃度梯度設(shè)為0、90、180、270和360 mmol/L,甘油濃度梯度設(shè)為0、90、180、270和360 mmol/L。藥品溶液配制后分裝至分裝瓶中,3 ℃以下密閉遮光保存。試驗環(huán)境溫度18 ℃。

        1. 2 試驗方法

        采用平板載玻片法觀察精子的運動情況,以膠頭吸管吸1滴不同藥品溶液滴在載玻片上,在200倍鏡頭下定好視野,用尖頭針粘取精液至載玻片上,立即觀察,秒表計時。以快速運動時間(FT)、壽命時間(LT)和精子激活率3個指標評價精子活力(魯大椿等,1989;喻達輝等,1998;江世貴等,2000),每個濃度梯度進行2次重復(fù)。FT:當精子與溶液相遇,在顯微鏡下只觀察到翻滾的黑點,精子運動速度很快,在整個運動過程中看不清路線。LT:精子開始活動直至90%以上精子停止死亡的時間。精子激活率:在給定視野內(nèi)被激活的精子數(shù)量占全部精子數(shù)量的百分比(吳清毅等,2011)。

        1. 3 統(tǒng)計分析

        試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行統(tǒng)計分析。

        2 結(jié)果與分析

        2. 1 Na+對高體雅羅魚精子活力的影響

        當Na+濃度在0~135 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力隨Na+濃度的升高而增加;Na+濃度為135 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力最強,其FT、LT和激活率分別為71 s、1020 s和95%(表1)。Na+濃度超過135 mmol/L后,高體雅羅魚精子活力驟然下降。方差分析結(jié)果表明,當Na+濃度為135 mmol/L時,高體雅羅魚精子的FT、LT和激活率均極顯著高于其他濃度梯度(P<0.01,下同)??梢?,Na+對高體雅羅魚精子活力存在明顯的激活或抑制作用。

        2. 2 K+對高體雅羅魚精子活力的影響

        當K+濃度在0~5 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力隨K+濃度梯度的升高而增加;K+濃度為5 mmol/L 時,高體雅羅魚精子活力最強,其FT、LT和激活率分別為52 s、280 s和80%(表2)。當K+濃度超過10 mmol/L后,高體雅羅魚精子活力隨K+濃度的增加而下降。方差分析結(jié)果表明,當K+濃度為5 mmol/L時,高體雅羅魚精子的LT和激活率極顯著高于其他濃度梯度,而FT極顯著高于除10 mmol/L外的其他濃度梯度,說明K+對高體雅羅魚精子活力存在明顯的激活或抑制作用。

        2. 3 葡萄糖對高體雅羅魚精子活力的影響

        當葡萄糖濃度在0~180 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力隨葡萄糖濃度的升高而增加;葡萄糖濃度為180 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力最強,其FT、LT和激活率分別為78 s、1200 s和95%(表3)。葡萄糖濃度超過180 mmol/L后,高體雅羅魚精子活力隨葡萄糖濃度的增加而驟然下降。方差分析結(jié)果表明,當葡萄糖濃度為180 mmol/L時,高體雅羅魚精子的FT、LT和激活率均極顯著高于其他濃度梯度。可見,葡萄糖對高體雅羅魚精子活力具有明顯的激活或抑制作用。

        2. 4 甘油對高體雅羅魚精子活力的影響

        當甘油濃度在0~180 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力隨甘油濃度的升高而增加;當甘油濃度為180 mmol/L時,高體雅羅魚精子活力最強,其FT、LT和激活率分別為79 s、1380 s和90%(表4)。甘油濃度超過180 mmol/L后,高體雅羅魚精子活力隨甘油濃度的增加而驟然下降。方差分析結(jié)果表明,當甘油濃度為180 mmol/L時,高體雅羅魚精子的FT、LT和激活率極顯著高于其他濃度梯度??梢?,甘油對高體雅羅魚的精子活力也有明顯的激活或抑制作用。

        3 討論

        Na+和K+對魚類精子活力發(fā)揮重要的調(diào)控作用,但在不同魚類中這種調(diào)控作用存在明顯差異。潘德博等(1999)研究證實,Na+濃度為3‰時廣東魴精子的FT最長;蘇德學(xué)等(2004a)發(fā)現(xiàn)在5‰ NaC1溶液條件下的白斑狗魚精子LT最長;谷巍等(2005)研究發(fā)現(xiàn),高白鮭精子在NaC1濃度為5‰~6‰的條件下FT和LT最長;劉鑒毅等(2007)研究發(fā)現(xiàn),當Na+濃度為2‰時中華鱘精子LT最長。本研究結(jié)果表明,Na+濃度為135 mmol/L(鹽度為7.9‰)時高體雅羅魚的精子FT和LT最長,精子激活率最高,說明Na+對不同魚類精子活力的調(diào)控濃度各不相同。谷巍等(2005)證實1.0‰的K+可提高白鮭精子活力;劉鑒毅等(2007)研究發(fā)現(xiàn),K+濃度為0.005‰時中華鱘精子活力最佳,其FT、LT分別為80和174 s;而本研究發(fā)現(xiàn),K+濃度為5 mmol/L(0.37‰)時,高體雅羅魚精子活力最強,LT最長。可見,K+對不同魚類精子活力的調(diào)控濃度也不相同,且K+激活魚類精子的適宜濃度遠低于Na+的適宜激活濃度。

        Na+和K+是通過滲透壓來改變魚類精子活力。魚類精漿中Na+、K+等離子所產(chǎn)生的高滲環(huán)境抑制了魚類精子活動,當精液排入水體后滲透壓的改變促使精子激活,而精子激活后大量消耗自身能量,致使其活力明顯降低(蘇德學(xué)等,2004b;王位瑩等,2015)。這種魚類精子活力的降低可通過選擇適宜的Na+和K+濃度來阻止或減緩。因此,在魚類人工授精中應(yīng)選擇適宜滲透壓的Na+、K+激活液,降低魚類精子能量消耗,延長精子活力,提高魚類受精率。

        國內(nèi)外已有許多研究證實,魚類精液中有葡萄糖、果糖等糖類物質(zhì)的存在,且這些糖類物質(zhì)在維持魚類精子活力方面發(fā)揮重要作用。Phronen和Hyvarinen(1983)在硬頭鱒、白鮭的精液中發(fā)現(xiàn)有葡萄糖;蘇德學(xué)等(2004a,2004b)研究指出,適宜濃度的葡萄糖可延長白斑狗魚和丁■的精子活力時間和壽命;李勝忠等(2005)研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖能有效提高凹目白鮭精子活力。本研究結(jié)果表明,在180 mmol/L葡萄糖溶液中高體雅羅魚精子的FT和LT最長,且優(yōu)于在Na+、K+溶液中的活力表現(xiàn)。說明葡萄糖能有效提高魚類精子活力,且葡萄糖提高魚類精子活力的作用強于Na+、K+等。其原因是適宜葡萄糖濃度下魚類精子能利用外源性葡萄糖補充其激活后在滲透壓適應(yīng)和運動上的能量消耗(李勝忠等,2005;王位瑩等,2015)。本研究還發(fā)現(xiàn),甘油濃度為180 mmol/L時高體雅羅魚精子的FT和LT均達峰值,且與葡萄糖的激活效果相當。這在白斑狗魚精子上已得到證實(李勝忠等,2013),但有關(guān)甘油對魚類精子活力調(diào)控的機理有待進一步研究。

        4 結(jié)論

        適宜濃度的Na+、K+、葡萄糖及甘油具有單獨提高高體雅羅魚精子活力的作用,但高濃度Na+、K+、葡萄糖及甘油對高體雅羅魚精子的激活率呈明顯抑制作用。實際生產(chǎn)中,可選擇135 mmol/L Na+、5 mmol/L K+、180 mmol/L葡萄糖或180 mmol/L甘油作為高體雅羅魚精子的激活液,提高其人工繁殖生產(chǎn)效率。

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        (責(zé)任編輯 蘭宗寶)

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