胡 銀 董艦峰 楊 軍 湯 東

一、中華鱘與達(dá)氏鱘簡介

鱘形目魚類是現(xiàn)存起源最早的脊椎動(dòng)物之一。達(dá)氏鱘（Acipenser dabryanus）隸屬于鱘形目，又名為沙臘子，長江鱘；為我國特有物種，主要分布于金沙江下游和長江上游。達(dá)氏鱘為淡水定居性魚類，除產(chǎn)卵之外，不定期進(jìn)行洄游；達(dá)氏鱘屬于異速生長性，2-3年齡生長最快，平均體長為55.1cm；該魚的繁殖季節(jié)在4-5月，性成熟年齡：雌性為6-8年，雄性為4-5年。達(dá)氏鱘屬于廣溫性魚類，生長適宜溫度17.8-26.2℃，最適溫度是21℃。中華鱘（Acipenser sinensis）是我國一級水生野生保護(hù)動(dòng)物，隸屬于鱘形目（Acipenseriformes），鱘科（Acipenseridae），鱘屬（Acipenser）。歷史上，中華鱘廣泛分布于我國黃海北部海洋至海南島萬寧縣近海，長江、珠江、閩江、甌江、錢塘江和黃河流域，在長江上游和珠江流域的西江均有產(chǎn)卵場。朝鮮西海岸和日本九州也有中華鱘捕撈記錄。目前，中華鱘在珠江、黃河及閩江已絕跡，僅分布于我國東海岸、朝鮮半島西海岸和長江流域。中華鱘為大型江海洄游性魚類。每年6-8月，成年中華鱘由東海聚集到長江口溯江洄游，翌年10-11月在上游產(chǎn)卵場繁殖。中華鱘性成熟個(gè)體于9-11月洄游至長江上游產(chǎn)卵場進(jìn)行繁殖。產(chǎn)卵場環(huán)境要求高，水溫需在18.5-20.5℃。中華鱘生活周期長、性成熟遲，繁殖群體年齡雄性為9-22齡、雌性14-27齡相比之下，達(dá)氏鱘春秋兩季產(chǎn)卵，以春季為主，二者的產(chǎn)卵季節(jié)雖有重疊，但在中華鱘的產(chǎn)卵場從未捕到同時(shí)產(chǎn)卵的達(dá)氏鱘，難有混存的現(xiàn)象，因此中華鱘與達(dá)氏鱘存在生殖隔離。

二、中華鱘與達(dá)氏鱘的疾病研究進(jìn)展

與其它脊椎動(dòng)物類似，中華鱘與達(dá)氏鱘也有免疫系統(tǒng)。隨著漁業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖過程中達(dá)氏鱘與中華鱘也出現(xiàn)各種各樣的疾病，在前人探索疾病預(yù)防的基礎(chǔ)上，人們從不斷研究中認(rèn)識到免疫系統(tǒng)對疾病的預(yù)防有顯著的作用。在研究達(dá)氏鱘與中華鱘疾病的歷程中，發(fā)現(xiàn)卵霉病是達(dá)氏鱘卵人工孵化過程中主要的疾病，是由同絲水霉、鞭毛綿霉等水生真菌引起的；腸炎病為達(dá)氏鱘最嚴(yán)重的原發(fā)病，死亡率較高；脹氣病的致病率為2%；在感染赤皮病圓口魚與達(dá)氏鱘套養(yǎng)試驗(yàn)過程中，結(jié)果顯示1-2齡達(dá)氏鱘死亡率達(dá)25%，3-4齡達(dá)氏鱘影響有限；腐皮病對達(dá)氏鱘的感染過程中，死亡率不高；達(dá)氏鱘與圓口魚套養(yǎng)模式中，圓口魚感染小瓜蟲大量死亡，而達(dá)氏鱘至始至終安然無恙，表明了達(dá)氏鱘對小瓜蟲有較強(qiáng)的抵抗能力。 張德志等報(bào)道在人工養(yǎng)殖條件下，中華鱘也感染擬馬頸魚虱，其主要寄生在鱘魚的鰭基部、肛門和鰓弓，尤其是鰓弓，口腔等部位最多，寄生蟲寄生部位四周紅腫，發(fā)炎，嚴(yán)重出現(xiàn)潰爛，大量死亡；中華鱘易感染腸炎病，會(huì)引起死亡，而爛鰓病危害20cm以下的中華鱘，感染2-3天會(huì)死亡；中華鱘感染小瓜蟲之后大量死亡，說明其抵御病害能力較弱。本文就是在分子水平上，比較達(dá)氏鱘與中華鱘的抗病能力差異，為它們的疾病預(yù)防提供理論依據(jù)。

三、中華鱘與達(dá)氏鱘的抗病能力分析

鱘魚的抗病能力隨著環(huán)境的變異而發(fā)生不同的差別，不同種類的鱘魚在基因的水平上有顯著差異；張四明等采用PCR技術(shù)和DNA測序技術(shù)，測定中華鱘與達(dá)氏鱘個(gè)體間mtDNA分子的串聯(lián)重復(fù)序列單元堿基突變?yōu)?-3個(gè)；采用DNA測序技術(shù)首次測定了達(dá)氏鱘等12種鱘形目魚類的mtDNA ND4L和ND4基因（703 bp）的序列，并進(jìn)行了分子系統(tǒng)學(xué)分析，認(rèn)為達(dá)氏鱘與中華鱘親緣關(guān)系最近，很有可能是中華鱘的一陸封類型。中華鱘與達(dá)氏鱘間的堿基差異分別為2-3、7-8。物種堿基差異的大小與物種親緣關(guān)系成正比，堿基差異越大,物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn)。因此重復(fù)序列差異所提示的幾種鱘魚類的親緣關(guān)系與我們從其它基因（mtDNA ND4L和ND4）序列和隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA得到的親緣關(guān)系結(jié)果相一致，初步說明了重復(fù)序列在鱘魚類的進(jìn)化過程中扮演著一定的角色。DNA的堿基不同影響免疫基因的表達(dá)不同。

1.鱘類抗病能力的種間變異

寄主對不同病原常常會(huì)產(chǎn)生差異懸殊的反應(yīng)，其自身抗病能力也會(huì)產(chǎn)生微妙的變化。各種致病原（病毒，細(xì)菌，寄生蟲等）表現(xiàn)出寄主專一性的多種變異，主要原因是，缺乏致病原和潛在宿主間不定期隨意的接觸或?qū)嶒?yàn)性接觸，可能的變異和病原對宿主的適應(yīng)尤其是某些病毒存在若干性狀上有差異的品系。而且不同種類鱘魚抗病能力有很大的差異。而達(dá)氏鱘與圓口魚套養(yǎng)模式，達(dá)氏鱘沒有感染小瓜蟲，中華鱘感染小瓜蟲大量死亡，鱘魚對寄生蟲的易感性有區(qū)別；從肝臟的免疫基因上分析，不同的免疫基因在達(dá)氏鱘與中華鱘中表達(dá)量有差異；中華鱘是過河口洄游性魚類，達(dá)氏鱘是淡水定居性魚類，生活習(xí)性的不同對于免疫基因的表達(dá)也有一定的影響。魚類是變溫動(dòng)物，隨著環(huán)境的變化，鱘魚體溫會(huì)發(fā)生變化，郭文獻(xiàn)等據(jù)1959-2006年水庫下游宜昌水文站實(shí)測水溫資料，分析了宜昌江段水溫特征參數(shù)變化情況，他指出，葛洲壩水庫蓄水對下泄水溫影響不大，而三峽水庫蓄水后，水溫在降溫季節(jié)高于三峽水庫蓄水前表層水溫，而在升溫季節(jié)3-5月則相反；中華鱘定期洄游產(chǎn)卵，體溫變化幅度較大，達(dá)氏鱘體溫的變化幅度較小，從而影響超氧化物岐化酶的活性，當(dāng)受到病毒、細(xì)菌入侵時(shí)，機(jī)體的免疫細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生自由基物質(zhì)（主要是氧自由基和一氧化氮自由基等）來殺滅細(xì)菌病毒，這是免疫反應(yīng)中重要的一環(huán)，免疫基因的表達(dá)量受到了嚴(yán)重的影響，減弱鱘魚的抗病效果。魚類具有不同的免疫臨界溫度，這可能與魚類的生活習(xí)性有關(guān)，一般來說溫水性魚類較高，冷水性魚類較低。一般認(rèn)為，在免疫臨界溫度以上，魚類免疫應(yīng)答的強(qiáng)度隨溫度的升高而增強(qiáng)。魚體的免疫基因MHC2主要在免疫系統(tǒng)的細(xì)胞上表達(dá)，Sultmann等研究斑馬魚MHC2類A基因的多態(tài)性、功能表達(dá)中，發(fā)現(xiàn)MHC2類A基因在脾臟中高度表達(dá)；達(dá)氏鱘與中華鱘的MHC2基因相似率為99.5%，但基因的表達(dá)量造成達(dá)氏鱘與中華鱘的抗病能力的差異；其次基因的表達(dá)編碼的蛋白質(zhì)也有較少的差別，MHC2基因表現(xiàn)的生物活性有區(qū)別。鱘魚的種間變異也是外部環(huán)境造成的，隨著時(shí)間的推移，鱘類部分脾臟不斷進(jìn)化，達(dá)氏鱘的種屬發(fā)生進(jìn)化，免疫功能趨于完善，表現(xiàn)出比中華鱘的抗病能力要強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)達(dá)氏鱘與中華鱘免疫基因的相似率比較高，但是中華鱘溫差變化幅度大，在感染外來病原體時(shí)，免疫系統(tǒng)迅速作出免疫應(yīng)答，溫度影響酶的活性，促使基因表達(dá)mRNA量降低，抵御病害有一定的限度，因此中華鱘的病害迅速暴發(fā)。免疫基因表達(dá)的mRNA量與生物體抵御病害能力成正相關(guān)。中華鱘與達(dá)氏鱘是同一物種進(jìn)化的分支，種群內(nèi)發(fā)生了變異，從而表現(xiàn)出免疫抗病能力的區(qū)別。

2.鱘魚群體之間的遺傳變異

鱘魚終生生活在水環(huán)境中，所以水環(huán)境中的鱘魚會(huì)面臨多種病害的威脅。鱘魚不同群體生物抗病能力不同，一定程度上取決于群體的遺傳變異。達(dá)氏鱘久居淡水水域中，而且不斷與環(huán)境抗?fàn)?，春秋兩季都產(chǎn)卵，以春季為主，產(chǎn)卵量較大，后代存活率較高，經(jīng)過環(huán)境的選擇，后代的遺傳變異幾率大；相比之下中華鱘秋季產(chǎn)卵，沒有春季產(chǎn)卵的實(shí)例，而存活的后代數(shù)量有限，后代的遺傳變異幾率小，故而抗病能力顯著下降。除了選擇的遺傳影響外，在遺傳表型中還摻雜著顯性及母體遺傳反應(yīng)，達(dá)氏鱘的免疫基因呈現(xiàn)母系遺傳，經(jīng)過后代的不斷遺傳變異，后代免疫基因的突變幾率較高；表現(xiàn)出抗病能力較強(qiáng)。Tang等（1992）將含生長激素基因的質(zhì)粒導(dǎo)入小鼠表皮細(xì)胞，88%的被免疫小鼠產(chǎn)生了抗生長激素抗體，二次免疫后抗體水平顯著升高。現(xiàn)在用很多病原體抗原基因的重組質(zhì)粒接種動(dòng)物，均引發(fā)了特異性的免疫應(yīng)答，并對野毒攻擊具有一定的保護(hù)作用。隨著免疫基因的分析應(yīng)用不斷深入，基因免疫應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用。中華鱘天然群體遺傳多樣性偏低，但不同年度群體間遺傳差異不明顯，年度間樣本遺傳穩(wěn)定。截流后中華鱘遺傳多樣性有微弱的下降，但依然能夠維持群體的遺傳多樣性水平。曹波通過RAPD研究野生、人工養(yǎng)殖中華鱘的遺傳多樣性，野生與養(yǎng)殖群體的多態(tài)位點(diǎn)的比例為43.16%和33.68%，野生中華鱘群體間平均遺傳距離為0.127，遺傳相似率87.3%，人工養(yǎng)殖品種在遺傳上有一定退化，養(yǎng)殖群體已經(jīng)對野生群體造成了影響。而Wan Qiuhong等通過 DNA指紋技術(shù)，測定了1958-1959年、1980-1981年和1998-1999年達(dá)氏鱘的DNA條帶數(shù)（19、19、18）、特有條帶率（25.4%、12.9%、10.6%）和不同條帶數(shù)（63、54、47），發(fā)現(xiàn)達(dá)氏鱘的DNA多樣性有丟失的傾向，水平最低。天然中華鱘與達(dá)氏鱘懷卵量不同，而且后期人類大量破壞生態(tài)水環(huán)境，造成中華鱘的性腺發(fā)育成熟緩慢，中華鱘的數(shù)量急劇下降，造成群體的遺傳多樣性降低，會(huì)影響到后代的免疫基因的遺傳多樣性降低。達(dá)氏鱘性成熟早，懷卵量豐富，后代存活比例較高，種群間遺傳多樣性高，特別西南地區(qū)的水溫適宜，餌料資源豐富，適合達(dá)氏鱘的生長，達(dá)氏鱘免疫基因的遺傳多樣性高。2011年研究人員放養(yǎng)達(dá)氏鱘550條，用PIT芯片標(biāo)記達(dá)氏鱘，保護(hù)區(qū)內(nèi)資源調(diào)查區(qū)都檢測到標(biāo)記放流的達(dá)氏鱘。達(dá)氏鱘在自然生態(tài)下后代抵御病害的能力較強(qiáng)，則說明免疫基因的表達(dá)量與多樣性較中華鱘高，從而說明了達(dá)氏鱘比中華鱘的免疫抗病能力強(qiáng)。

四、結(jié)論

通過在分子水平上分析中華鱘與達(dá)氏鱘之間的區(qū)別，來深入探究它們抗病能力的差別，結(jié)合中華鱘與達(dá)氏鱘的進(jìn)化親緣關(guān)系，分析中華鱘與達(dá)氏鱘的現(xiàn)狀，可以獲得結(jié)論：免疫基因的表達(dá)量變化以及遺傳多樣性影響免疫應(yīng)答反應(yīng)過程，與其發(fā)揮免疫抗病能力的強(qiáng)弱息息相關(guān)。