盐度对中华鲟生长的影响机制及中华鲟的等渗点分析

摘要

中华鲟(Acipensersinensis)为溯河洄游型鱼类，是国家一级重点保护动物。在迁地保护下，淡水环境中成熟的中华鲟亲鱼面临个体变小，繁殖力下降的问题。为复壮中华鲟个体大小，本文主要分析了盐度对中华鲟生长影响的机制;通过对5月龄，9月龄，12-15龄中华鲟进行实验，构建了“循环养殖系统中特定收集器和计数法计算饲料转化率的方法”和“分级稀释建立高连续梯度盐度选择实验的装置及方法”:探讨了中华鲟幼鱼盐度适应机制;分析了5月龄，9月龄，12-15龄中华鲟的等渗点;构建了叉长、体重和年龄与血清渗透压和等渗点的关系模型;对比了等渗环境和淡水环境下中华鲟幼鱼在与生长相关的行为、激素、酶含量以及组织和卵质成分方面的差异;荧光定量RT-PCR分析了等渗组和淡水组PRL(prolactin)，GH(growthhormone)，IGF-1(insulin-likegrowthfactor1)在组织的表达差异;同时比较了淡水环境下中华鲟再成熟卵和海水卵的主要成分差异。得出主要结论:盐度并不影响中华鲟幼鱼个体的生长速率大小，但是渗透压调节能耗需要通过增加摄食来实现;全人工繁殖中华鲟幼鱼和野生幼鱼一样具备盐度适应性，且在淡水中已经形成盐度适应机制，喜好盐度位于等渗点区域;等渗点盐度有利于中华鲟幼鱼的钙质积累和酶耗能的节约;等渗组和淡水组相比，淡水组幼鱼需要显著较多的摄食实现和等渗组幼鱼同步生长;等渗点盐度和中华鲟年龄最相关，等渗点随年龄发生变化;盐度和溯河洄游习性对卵质有较大的影响;自幼鱼到性成熟建议中华鲟养殖盐度为8.3-11.5psu。具体方法及得到结论如下:
　　1.构建了“循环养殖系统中特定收集器和计数法计算饲料转化率的方法”和“分级稀释建立高连续梯度盐度选择实验的装置及方法”，前者为计算饵料系数和计算早、午、晚摄食节律和日摄食节律提供了方便和准确性;后者为盐度喜好实验提供了设备系统及方法论。
　　2.5月龄中华鲟在淡水中已经形成盐水适应机制且喜好盐度位于等渗盐度区域。5月龄中华鲟分别在淡水(FW，0.41psu)和咸水(BW，12.5psu)下养殖28天，前10天为适应期，后18天为适应后期，在第28天采集左右侧第二鳃弓鳃丝进行扫描电镜和透射电镜检查。淡水(0.41psu)和咸水(12.5psu)下，鳃丝中均出现浆细胞、扁平细胞和氯细胞。氯细胞方面，在淡水中氯细胞有两种，一种是球形氯细胞，高度高于临近的扁平细胞;另一种是三角形氯细胞，该氯细胞在鳃丝的高度低于扁平细胞，呈三角形。咸水中则仅出现一种氯细胞—球形氯细胞;且淡水和咸水下，球形氯细胞分布密度和大小没有差异。同时在淡水中发现从三角形氯细胞到球形氯细胞的过渡细胞。通过在适应后期，血清渗透压，血清PRL，GH和IGF-1水平在淡水和各盐水组间没有差异，也是淡水中已经形成盐水适应机制的一种反映。通过“分级稀释建立高连续梯度盐度选择实验的装置及方法”，分析得出5月龄中华鲟的喜好盐度区间为7.5-8.5psu，该盐度接近于等渗点9.52psu;
　　3.盐度改变了中华鲟血清离子的组成。
　　9月龄中华鲟等离子点为:K+:9.65±1.01psu;Cl-:6.82±0.37psu;Na+:9.40±0.58psu;Ca2+:1.62±0.71psu。血清钠离子浓度随盐度增加没有显著变化(P=0.250)，但血清氯离子随着盐度的增加而增加(P＜0.05)，NaCl理论贡献值和实际贡献百分比在各盐度没有差异（OsmNaCl=224.27±3.17-233.41±2.63mOsm/kg，93.39±2.22％-96.79±4.17％）。在各个盐度，血清Mg2+的水平远远低于水样Mg2+浓度。但是血清P浓度却是远远高于水样。血清K+，Mg2+浓度随盐度升高而显著升高，但血清Ca2+则没有变化，Mg∶Cl比随环境盐度升高而增加，Ca∶Cl比和K∶Cl比随盐度升高则没有变化。对比分析淡水组和等渗组血清电解质，发现血清K+，Mg2+，Ca2+浓度，Mg∶Cl，Ca∶Cl和K∶Cl比值没有显著差异。
　　4.盐度改变了中华鲟的行为。
　　对于9月龄中华鲟而言，在所有盐度组中鳃盖运动频率最低(74±2min-1)和最低的摆尾频率（51±3min-1）均出现在IW(isosmoticwater)组。饲料转换率FCR(1.14-1.46)和特定生长率SGR(0.85-1.31)在所有盐度组中没有显著性差异（包括等渗点）（PFCR＞0.05和PSGR＞0.05）。各盐度下早中晚摄食节律方面，0.25，6.32和25psu组均没有差异，在12psu下晚20:00摄食量显著高于15L00，在19psu下，8L00摄食量显著多于20L00。日摄食方面，在与等渗盐度差异较大的盐度水体（0.27psu和25psu）中华鲟依靠更多的摄食，补充用于渗透压调节消耗的能量。
　　5.等渗(IW)和淡水组(FW)对比实验中，盐度影响中华鲟血清PRL激素和GH/IGF-1mRNA的表达。
　　对于9月龄中华鲟而言，在适应期实验中，PRL在12.7psu时略高于至5.98，6.32和9.69psu，但在19.1和25psu又下降到低盐度先前水平。生长激素随盐度增加而增加，在25psu时最高。IGF-1的趋势和GH相反，IGF-1的水平最低发生在25psu。在适应后实验中，三种激素水平盐度随盐度变化没有表现出显著差异性。在等渗组和淡水组比较实验中，淡水中PRL水平显著高于等渗组(P＜0.01)但GH和IGF-1水平在等渗组和淡水组则没有显著性差异。
　　6.酶含量方面，淡水中华鲟相比于等渗盐度下中华鲟，消耗较大的消化力为渗透压调节提供能量。
　　对于9月龄中华鲟而言，中肠，后肠和肾的Na+/K+-ATP酶含量在IW组和FW(freshwater)组相似，而在鳃丝(P＜0.05)，前肠(P＜0.01)和螺旋瓣(P＜0.01)FW明显高于IW高约7％。前肠，螺旋瓣和胃在FW中脂肪酶含量比IW组高出10％(P＜0.05)。此外，前肠ALT含量在FW显著高于IW(P＜0.05)。在肝脏中淀粉酶的含量也是FW组高于IW组(P＜0.05)。另外，在螺旋瓣的蛋白酶含量在FW高于IW约18.1％，而在中肠，则是在IW高于FW约13.2％(P＜0.05)。
　　7.等渗(IW)和淡水组(FW)对比实验中机体组成成分的差异显著。
　　对于9月龄中华鲟而言，在等渗(IW)和淡水组(FW)对比实验中，脂肪及其脂肪酸组成，粪便蛋白质、脂肪及其氨基酸和脂肪酸组成没有差异，但是肌肉钙离子组成差异显著。经过52天的实验，等渗组肌肉钙离子含量显著高于淡水组;全骨板和头部软骨钙、磷含量等渗组低于淡水组，但是镁离子含量则是等渗组高于淡水组。
　　8.盐度造成中华鲟卵质的差异。
　　海水卵较之于淡水卵蛋白含量明显较高，脂肪含量则明显偏低。脂肪酸含量有极大地差异。两种卵均含17种氨基酸，包括10种鱼类必需氨基酸。总氨基酸量和各氨基酸没有差异。卵黄蛋白没有差异。磷元素、镁离子和维他命A在海水卵中含量明显多于淡水卵，维他命E则是淡水卵多于海水卵。钙离了和锌离子没有差异。在淡水卵中检测到镉离子，海水卵中则未检测到。
　　9.中华鲟血清渗透压和等渗点和年龄最相关，自幼鱼到性成熟，中华鲟等渗点为8.3-11.5psu。
　　5月龄中华鲟的喜好盐度位于等渗盐度点，血清渗透压与年龄最相关。9月龄子一代中华鲟幼鱼在0.27，6，12，19和25psu盐度下适应后，水渗透压和盐度的关系通过线性拟合确定。二阶多项式拟合血清渗透压和盐度之间的关系，通过解方程求得等渗点为9.57±0.06psu。在该盐度下，血清渗透压等于咸水渗透压，鱼体无渗透压力。五月龄子二代中华鲟在淡水中氯细胞已经形成咸水适应机制，等渗点盐度为9.52psu。以“分级稀释建立高连续盐度梯度实现水生动物盐度选择实验的装置和方法”为新的实验体系，分析得出5月龄子二代中华鲟喜好盐度为8.5-9.5psu，这和5月龄子二代中华鲟等渗点9.52psu保持一致。对5月龄和9月龄中华鲟血清渗透压分析发现:盐水环境和淡水环境下渗透压没有显著差异，淡水环境下渗透压可作为盐水环境渗透压;等渗点下血清渗透压和与中华鲟相适应的淡水条件下血清渗透压在同一个水平。据此，该结果提供了迁地保护下大型中华鲟亚成体等渗点的简易计算方法。测得淡水环境下中华鲟血清渗透压，即作为等渗点盐度渗透压。将此渗透压带入盐度和渗透压关系式，即可计算出等渗点盐度。血清渗透压和年龄的二次多项式模拟最吻合，相关系数最高。因此认为年龄和中华鲟血清渗透压最相关:Y=278.061-11.3127X+0.6587X2，Y表示血清渗透压，X表示年龄。对该二次多项式求导得出导数为0时，年龄为8.6年，即从出生到9龄时，中华鲟血清渗透压逐渐降低;从9龄开始，中华鲟血清开始随年龄增加而逐渐升高。同理等渗点也和年龄最为相关:Y=9.79431-0.35711X+0.0213X2，Y表示血清渗透压，X表示年龄。一阶求导得零点横坐标为8.38龄，即第9龄，这和渗透压结果一致。即从出生到9龄时，中华鲟等渗点逐渐降低;从9龄开始，中华鲟血清开始随年龄增加而逐渐升高。
　　总之，考虑到在等渗盐度组较之于淡水组明显较低的鳃盖运动频率，摆尾频率，鳃丝Na+/K+-ATPase含量以及所观察到的低脂肪酶，ALT和淀粉酶含量，显著降低的日摄食量和不变的特定生长率，肌肉中显著升高的Ca2+含量和增加的骨板和软骨中Mg2+含量，以及盐度对卵质产生的影响，等渗盐度是中华鲟的较理想生长环境盐度。此外，在淡水养殖中，Ca2+和Mg2+应该进行适当补偿。同时，中华鲟血清渗透压和等渗点盐度随年龄而变化，随着生长的进行，中华鲟的等渗养殖盐度需要进行调整。

目录

声明

摘要

缩略语表

第1章 世界鲟鱼濒危状况及中华鲟介绍

1．1 世界鲟鱼濒危状况

1．2 中华鲟生活史及迁地保护现状

1．2．1 中华鲟物种特征介绍

1．2．2 海区分布及分布区域盐度

1．2．3 血清成分及血清渗透压

1．2．4 中华鲟迁地保护特点及面临问题

1．3 研究的目的及意义

第2章 中华鲟有关研究方法和实验装置的建立

2．1 循环养殖系统中特定收集器和计数法计算饲料转化率的方法

2．1．1 前言

2．1．2 材料和方法

2．1．3 实例

2．1．4 传统称重法和计数法所得FCRs的比较

2．1．5 结果和分析

2．1．5 讨论

2．2 分级稀释建立连续梯度盐度选择实验的装置及方法

2．2．1 前言

2．2．2 装置结构

第3章 中华鲟幼鱼盐水适应力、适应机制的形成及其盐度喜好性研究

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 短期盐度适应机制实验

3．2．2 长期盐度实验

3．2．3 高盐度实验

3．2．4 5月龄中华鲟盐度选择实验

3．2．5 数据分析

3．3 结果和分析

3．3．1．鳃丝的扫描电镜和透射电镜结果分析

3．3．2 5月龄中华鲟盐水适应期渗透压变化及等渗点分析

3．3．3 盐度选择实验结果

3．4 讨论

第4章 中华鲟等渗点分析

4．1 前言

4．2 实验材料和方法

4．2．1 5月龄血清来源

4．2．2 9月龄中华鲟盐度适应养殖

4．2．3 亚成体中华鲟实验

4．2．4 数据分析

4．3 结果与分析

4．3．1 渗透压调节以及等渗点分析

4．3．2 亚成体等渗点分析及渗透性相关性研究

4．3．3 血清渗透压及等渗点与体长、体重和年龄关系

4．4 讨论

第5章 盐度对中华鲟幼鱼的行为及生长速率影响

5．1 前言

5．2 材料和方法

5．2．1 9月龄中华鲟长期盐度适应养殖实验

5．2．2 9月龄中华鲟等渗点(IW)和淡水(FW)养殖对比实验

5．2．3 饵料系数(FCR)、特定生长率(SGR)和摄食节律的计算

5．3 数据分析

5．4 结果

5．5 讨论

第6章 盐度对中华鲟幼鱼血清激素含量的影响及GH／IGF-1mRNA的组织表达实时PCR分析

6．1 前言

6．2 材料和方法

6．2．1 实验材料

6．2．1 血清制备

6．2．3 ELISA法测定激素含量

6．2．4 GH和IGF-1mRNA表达分析

6．3 结果和分析

6．3．1 5月龄中华鲟盐度适应时激素调节

6．3．2 9月龄中华鲟盐度适应时激素调节

6．3．3 9月龄淡水组和等渗组GH和IGF-1在各组织的表达差异

6．4 讨论

第7章 中华鲟在等渗点和淡水环境下主要消化酶含量研究

7．1 前言

7．2 材料和方法

7．3 结果与分析

7．3．1 Na+／K+-ATPase含量结果

7．3．2 纤维素酶含量结果

7．3．3 脂肪酶含量结果

7．3．4 谷氨酸脱氢酶含量结果

7．3．5 谷丙转氨酶含量结果

7．3．6 谷草转氨酶含量结果

7．3．7 淀粉酶含量结果

7．3．8 蛋白酶含量结果

7．4 讨论

第8章 盐度对中华鲟血清电解质的影响及等渗和淡水环境下中华鲟组织成分的对比分析

8．1 前言

8．2 材料和方法

8．2．1 电解质测定

8．2．2 组织成分分析

8．3 结果与分析

8．3．1 电解质变化

8．3．2 组织成分比较

8．4 讨论

第9章 盐度和生殖洄游缺失对中华鲟鱼卵成分的影响

9．1 前言

9．2 材料和方法

9．2．1 饵料组成

9．2．2 人工催产

9．2．3 卵样品的获取

9．2．4 测定方法

9．2．5 统计分析

9．3 结果和分析

9．4 讨论

9．4．1 脂肪和脂肪酸差异的讨论

9．4．2 钙磷差异的讨论

第10章 基于中华鲟保护的养殖建议

10．1 等渗点研究盐度喜好研究的意义及建议

10．2 淡水中形成盐度适应机制的意义及建议

10．3 血清PRL，GH和IGF-1激素的变化以及在各组织的mRNA实时荧光定量PCR表达分析及建议

10．4 等渗和淡水条件下机体成分研究的意义及建议

10．5 淡水再成熟卵和海水卵卵质成分研究的意义及建议

10．5．1 左旋肉碱的应用

10．5．2 鲅和多春鱼的应用

参考文献

附录Ⅰ 论文及取得成果

附录Ⅱ 攻读博士期间主要参加的科研项目和撰写的报告

附录Ⅲ 硕博期间获得荣誉

致谢