点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:探寻鱼种繁殖密码:鱼类受精机制有哪些秘密“开关”?
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

探寻鱼种繁殖密码:鱼类受精机制有哪些秘密“开关”?

来源:光明网-科普中国2023-05-19 17:27

  繁殖是动物生活史中的关键生命活动,对种族延续和兴旺至关重要。鱼类物种丰富,具有多样的繁殖策略,以便适应不同的生态环境。鱼类繁殖行为受内分泌调控和环境影响,充分了解影响鱼类繁殖行为的内外环境因素,是进行可控人工繁殖的前提。

  受精率是衡量繁殖成功与否的重要指标,与配子质量和繁殖方式密切相关。优化鱼类繁殖人工调控技术,提高受精率,对鱼类野生种群管理和人工苗种繁育生产中均具有重要意义。

  一、改善环境,促进鱼类繁殖

  鱼类的繁殖受环境刺激调控。环境刺激通过相应感觉器官转换为神经信号传递到大脑,到达下丘脑后,引起释放激素分泌,进一步刺激脑垂体分泌促性腺激素,作用于性腺。性腺相应地分泌性激素,主导配子发生、第二性征和繁殖行为等。充分理解鱼类繁殖机制,有助于开发鱼类人工繁殖技术,提高苗种繁育效率。根据鱼类的繁殖模式,提供适宜的环境条件刺激,或者辅以激素诱导,可有效促进性腺发育,获得成熟配子。

  繁殖周期

  繁殖周期是一种特殊的物候现象。大多数养殖鱼类属于季节性繁殖鱼类,繁殖季节与气候季节密切相关。不同鱼类繁殖时间不同。例如,鲤科鱼类在春季和初夏繁殖,鲑科鱼类在秋季产卵。繁殖产卵时间与光照周期、温度和气候等因素相关。鱼类的繁殖季节往往与适宜子代成活的环境条件出现时间吻合。长江上游圆口铜鱼、长薄鳅、中华金沙鳅等产漂流性卵鱼类的产卵时间与洪峰出现时间一致,亲鱼洄游到上游产卵场繁殖,受精卵顺水漂流,激流环境有利于孵化,洪水带来丰富营养物质促进浮游生物繁殖,在下游形成索饵场,确保仔稚鱼有充足饵料供给。

  繁殖策略

  鱼类在水生态系统中占据不同的生态位,经过长期演化形成了独特的繁殖策略。繁殖策略包括性别分化、初次性成熟大小、繁殖营养条件、性腺发育和成熟产卵的环境需求和繁殖行为等方面。

  鱼类性别分化受遗传因素、环境因素、社会因素或者三者协同作用控制。鱼类性别分化时间是变化的,大部分鱼类的性别是固定的单性,但也有部分鱼类的性别是雌雄同体,在生长过程中性别可以发生转变。例如黄鳝,初次性成熟时是雌性,产卵后卵巢逐渐转变为精巢。

  鱼类初次性成熟年龄差异巨大。罗非鱼6月龄初次性成熟,体重不足40g;而红鳍东方鲀初次性成熟需要2-3年,体重需要达到1.2kg以上才能繁殖产卵。大西洋鲑的性成熟年龄与品系有关,具有可塑性,在淡水中体50g时成熟,在海水中体重需达3000g以上。

  营养在鱼类初次性成熟、产卵间隔和产卵量方面均具有重要影响。鱼类在繁殖季节到来前积累营养物质,满足性腺发育需要,提高怀卵量或者配子质量。除了营养,鱼类利用光照周期和水温变化等环境信号引导成熟发育过程,确保产卵时间和子代在关键发育时期碰上最佳环境条件,以提高子代成活机率。鱼类产卵对环境条件,尤其是温度、空间和底质,通常有更精细的要求。例如,鲤鱼需要春季水温由15℃逐渐升高,达到一定积温才能产卵。鳑鲏鱼类利用河蚌孵化鱼卵,雌鱼对雄鱼占领的河蚌质量满意后,才会繁殖产卵。乌鳢利用水草筑巢产卵,雌雄配对后,水草的存在能够促进产卵。

  鱼卵产卵频率与性腺发育类型相关。卵巢发育类型分为非同步和同步两种。同步类型鱼类一生只产卵一次,例如鳗鲡;非同步类型鱼类可多次成熟产卵,也称为分批产卵鱼类,例如斑马鱼。

  鱼类也有多样“婚配”制度

  鱼类的婚配制度多样。有的鱼类实行一夫一妻制,有的多夫一妻制,有的一夫多妻制。例如,高体鳑鲏被成为“模范夫妻”,雄性占领河蚌后成为领域鱼,引导雌鱼前往产卵,在产卵过程中一对一配对。雌鱼在繁殖期产卵管延长,利用延长的产卵管将卵注射到河蚌鳃腔中。雄鱼倒立在河蚌上方,密切观察雌鱼的产卵动作,当雌鱼产卵管插入河蚌出水孔完成排卵,雄鱼立即俯冲到河蚌进水口处排精,使精子与卵子在河蚌鳃腔内相遇完成受精。洄游产卵鱼类往往是多夫一妻的鱼类,在雌鱼产卵瞬间,数尾雄鱼同时排精,确保受精成功。

  二、人工调控,提高繁殖受精率

  受精是成熟精子与卵子结合形成受精卵的过程。受精率是反映配子质量的重要指标。通过亲鱼生殖调控和人工授精可以提高受精率。在苗种繁育生产中,对性腺发育进行人工调控,挑选成熟的亲鱼和采用合适的人工繁殖方法,均是提高受精率的有效措施。

  生殖调控,适配繁殖环境

  生殖调控的主要目标是使亲鱼在其自然繁殖季节达到性成熟并产卵。生殖调控同样能够使鱼类的繁殖期提前或者延后。高水平的生殖调控,能够使亲鱼在一年的任何时候都能成熟产卵,保障苗种全年连续均衡生产。生殖调控包括繁殖周期调控和繁殖行为调控(产卵、排精)。

  生殖调控的关键点包括:亲鱼培育和挑选,养殖环境设置和福利保障,营养强化,配子发生期间的环境调控,成熟期繁殖行为(排精产卵)的环境刺激。

  在养殖条件下,模拟鱼类性腺发育和成熟产卵的自然环境条件,尤其是温度、光照周期,能够促进亲鱼性腺发育和诱导繁殖产卵。当环境受限时,亲鱼性腺发育过程可能受阻,不能正常繁殖产卵。通过人工催产方式,可以弥补繁殖内分泌激素不足。

  人工挤卵,把握受精过程

  产卵需要适宜的环境条件,包括温度、溶氧和无应激。卵子成熟时,细胞核偏离中心位置,核膜消失,完成第一次减数分裂。同时,滤泡破裂,卵子从卵巢释放入卵巢腔,可从生殖孔自由流出。一般情况下,雌鱼排卵后当有发情雄鱼时即可产卵。如果催产亲鱼不能产卵,需要人工挤卵。亲鱼成熟后,收集成熟精子和卵子,进行人工授精可以提高受精率。

  卵子在精子进入后完成第二次减数分裂排出第二极体,进一步发育形成第一个体细胞,完成受精过程。大多数淡水鱼类的成熟卵子可被受精的时间窗口较短。鲤鱼卵子排入水中后快速吸收导致受精孔关闭,受精时间窗口约45-60秒。但在生理盐水中,卵子可受精时间能达几分钟时间。

  精子在精巢中不活动,受精时被激活。精子激活后快速运动,几分钟后停止运动,失去受精能力。但是,精子在激活前处于休眠状态,可以保存较长时间。

  配子保存,控制育种时机

  许多鱼类雌雄性腺并非同步成熟。在繁殖季节开始时,雄性通常比雌性先成熟,在繁殖季节结束时,情况相反。因此,需要有合适的配子保存方法才有利于人工繁殖。

  在进行人工授精时,把握挤卵时机和控制授精过程是提高受精率的关键。另外,对成熟精子和卵子进行体外保存,可以解决雌雄发育不同步问题,同时对家系选择和杂交育种等遗传育种工作也有重要意义。

  参考文献

  [1] Burnell G , By E , Allan G . Advances in aquaculture hatchery technology[M]. 2017.

  [2]Pillay T . Aquaculture: Principles and Practices[C]// Fishing News Books, Blackwell Science. 2005.

  作者:史存卓(大连海洋大学水产设施养殖与装备工程研究中心研究生)

  科学性审核:刘鹰(浙江大学生物系统工程与食品科学学院博士生导师)、熊玉宇(大连海洋大学水产设施养殖与装备工程研究中心讲师、研究生导师)

  统筹:刘雅丹研究员 全国首席科学传播专家

  编辑:武玥彤

  校对:王嘉伟(实习)

 

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 10月29日,上海博物馆“何以中国”文物考古主题图文展进校园第二季系列活动开幕式在复旦大学附属中学举行。

  • 10月21日,在位于苏州工业园区的苏州艾利特机器人有限公司,工程师在对履带式智能移动焊接机器人进行调试。

独家策划

推荐阅读
记者詹媛29日从中国汽车工程学会了解到,该学会日前发布了《2027年度中国汽车十大技术趋势》。这份凝聚共识的行业“风向标”提示,明年,汽车的电池会更强、芯片更自主、“硬科技”使用更多,且能减少堵车。
2026-10-30 09:51
如果说户外运动项目是产业发展的根系,选对项目之后还要让它根往深里扎,让项目发展的更有质量。户外运动产业的高质量发展,体现于一个个鲜活的户外运动项目及项目产业的健康成长,根深方能叶茂,户外运动产业才能行稳致远。
2026-10-30 09:49
生态环境部29日公布的全国地表水环境质量状况显示,今年1月至9月,全国地表水Ⅰ至Ⅲ类水质比例为86.1%,同比上升1.7个百分点;劣Ⅴ类水质比例为0.8%,同比下降0.4个百分点。
2026-10-30 09:50
脑膜边界的免疫细胞还会“监控”蛋白清除过程,并促成免疫耐受反应,避免免疫系统误伤大脑自身组织。在正常生理状态下,这一多通路清除系统与蛋白生成之间保持动态平衡。在此背景下,恢复或增强脑内蛋白清除通路的功能成为值得关注的方向。
2026-10-30 09:59
深秋的陕北,天高云淡。记者走进陕西省榆林市佳县方塌镇圪崂湾村现代农业示范园,联排的大棚在黄土高原的沟峁间依次排开。棚内葡萄藤上挂满沉甸甸的果实,工人们正忙着采摘、分选、打包。
2026-10-30 09:56
北京大学地球与空间科学学院教授江大勇领衔的三叠纪国际合作研究团队与贵州省地质博物馆合作,在贵州关岭三叠纪晚期地层中发现两栖类新物种海异螈。
2026-10-30 09:50
“数字乡村是乡村振兴的战略方向,是建设网络强国、农业强国的重要内容。”中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示。“十五五”时期数字乡村怎么建?记者就此采访了相关专家,梳理数字乡村建设的发力方向。
2026-10-29 09:56
突然口角歪斜、一侧肢体无力、说话含混,或眩晕、行走不稳、视物异常,都可能是脑卒中的信号。赵文博提醒,等待症状自行缓解、未拨打120而自行送医、仅凭血压高低判断是否发生卒中,以及忽视不典型症状,都是脑卒中急救的常见误区。
2026-10-29 09:58
在创新决策方面,应发挥企业洞悉市场需求、产业需求的优势,研判未来产业走势,强化关键问题凝练,让企业当好“出题者”。构建以科技领军企业为牵引、大中小企业融通共生的创新生态,打造高水平产业集群,是驱动引领未来产业高质量发展的基石。
2026-10-29 09:52
一边是批量产出的“成果”,一边是说“不”的数学界。这场“冲突”让人不得不追问:数学真正在意的究竟是答案还是过程?一份通过了验证却无人能道出所以然的证明,算不算数学的收获?AI闯入数学,二者之间是取代、叠加,还是互相成全?
2026-10-29 09:51
近年来,不少资源型地区加快转型步伐,因地制宜探索利用型修复新模式,对资源开发中形成的退化土地、废弃矿坑、污染水体展开系统治理。
2026-10-29 09:44
10月26日,国家药监局批准全球首个活化凝血因子XI(FXI)抑制剂阿舒克森片(商品名:舒华博)上市,用于降低缺血性卒中或高风险短暂性脑缺血发作(TIA,又称“小中风”)成人患者的卒中风险,不包括心源性栓塞型卒中患者。
2026-10-28 10:18
超市里的肉,颜色看着挺好,但它真的新鲜吗?答案远非肉眼能及。
2026-10-28 10:05
算法依赖云端数据,也把隐私风险从个人终端延伸到平台和云端,成为无法回避的公共议题。分层定价应遵循公开、可解释的商业逻辑;算法越了解消费者,平台越应以此维护公平、保护隐私。
2026-10-28 09:42
近年来,河北省唐山市丰南区将发展特色农业作为富民兴农重要抓手,大力发展麻山药、白萝卜等特色农作物种植,并推行标准化管理,促进农业增效、农民增收,助力乡村振兴。图为10月26日,唐山市丰南区小集镇的农民在田间收获麻山药。
2026-10-28 09:44
生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。我国高度重视生态环境犯罪的立法和司法,使包括环境污染、生态破坏、资源滥用在内的生态环境犯罪罪刑规范不断完善。
2026-10-28 09:43
联合国教科文组织打造技能供给的普惠发展底座,世界技能组织则以世赛为全球性平台,逐级检验多层次培养方式的效度。可以说,世赛既是推动技能普惠发展、标准互认对齐的过程,更是提升技能人才培养质量的有力抓手。
2026-10-27 09:43
在极端天气阻断鸟类天然觅食通道之时,由专业机构实施救助性补饲,是必要的保护措施。从管理实践看,人工投喂行为需要科学评估、分类施策,而我国的制度供给正不断完善。
2026-10-27 09:46
江苏苏州深耕健康城市建设,将健康医疗服务能力水平列入全市高质量发展综合考核,把体教融合、体卫融合、食品安全保障等内容增至健康中国行动重点任务中;新华社发  “北京密云区联合北大第一医院设立了全科医师综合能力培养项目,我是第二批培训学员。
2026-10-27 09:44
10月23日,国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组发布的2025年中国创新指数测算结果显示:2025年中国创新指数达到185.5(以2015年为100),比2024年增长6.4%,增幅较上年提高1.1个百分点。
2026-10-27 09:53
加载更多