Физиолого-репродуктивный статус производителей осетровых рыб в преднерестовый период в условиях аквакультуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиолого-репродуктивный статус производителей осетровых рыб в преднерестовый период в условиях аквакультуры

М.В. Шалак, Н.А. Садомов

(Поступила в редакцию 03.08.10)

Аннотация

репродуктивный осетровый рыба водоснабжение

В работе представлены данные, характеризующие физиолого-репродуктивный статус производителей осетровых рыб при выращивании в условиях установки замкнутого водоснабжения. В качестве объектов исследований были выбраны самки стерляди, самцы гибрида бестера F₁, а также их половые продукты, цельная кровь и сыворотка. Приводятся показатели, полученные в ходе морфофизиологических, биохимических и гормональных исследований крови. Представленные данные могут иметь научный и практический интерес для разработки основ повышения эффективности воспроизводства этих ценных видов рыб.

Annotation

The article presents data which describe physiological-reproductive status of spawning females of sturgeons grown in conditions of closed water supply reservoir. Objects of research were females of starlet, males of hybrid bester F₁, as well as their genital products, whole blood and serum. We have shown indicators, obtained during morpho-physiological, biochemical and hormonal research of blood. Presented data can be of scientific and practical interest for development of bases of increasing efficiency of reproduction of these valuable fish species.

Введение

Потребление рыбы и продуктов ее переработки важный показатель уровня и качества жизни населения. Потребность в этих продуктах удовлетворяется рыбохозяйственным комплексом, представляющим собой сложный многоотраслевой производственный механизм.

Аквакультура - это важный сектор агропромышленного производства в большинстве развивающихся стран мира. Однако в годы промышленного спада начала 90-х гг. производство товарной рыбы в Беларуси снизилось с 18,5 тыс. тонн (1989 г.) до 3,9 тыс. тонн и фактически базировалось на монокультуре карпа [1]. По этой причине государственной программой «Возрождение и развитие села» предусмотрено к 2010 г. увеличить производство рыбы в Республике Беларусь до 20 тыс. тонн в год. Вместе с тем дальнейшее развитие рыбной отрасли Беларуси невозможно без увеличения доли аквакультуры в общем объеме производимой продукции, в том числе и без увеличения доли аквакультуры осетровых рыб.

В западных странах, в отличие от давно известных объектов аквакультуры, таких как лососевых и карповых, выращивание и разведение осетровых в условиях аквакультуры направленно прежде всего на получение пищевой черной икры, которая является очень дорогим деликатесом [2]. Кроме того, катастрофическое снижение численности осетровых во всем мире требует незамедлительных мер по повышению выпуска жизнестойкого рыбопосадочного материла в естественные места обитания. Поэтому в современной аквакультуре осетровых рыб первостепенное значение приобретают вопросы воспроизводства, а также содержания и эксплуатации маточных и ремонтно-маточных стад.

Качество рыбопосадочного материала, как и в целом получаемых половых продуктов (икра и сперма), зависит от целого комплекса факторов, таких как технология выращивания, преднерестовые и нерестовые условия содержания, технология получения половых продуктов, физические и гидрохимические условия водной среды на всех этапах воспроизводства. К числу таких факторов относят также рыбоводно-биологический и репродуктивный статус производителей.

Цель исследований - изучение физиолого-репродуктивного статуса производителей осетровых в преднерестовый период в условиях интенсивной аквакультуры.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях рыбного цеха «Акватория» на базе фермерского хозяйства «Василек» (д. Наквасы, Путчинский с/с, Дзержинский р-н, Минская обл.). Указанный рыбный цех работает по принципу установки замкнутого водоснабжения (УЗВ).

Объектом исследований являлись самки стерляди, самцы гибрида бестера F₁, а также их половые продукты, цельная кровь и сыворотка. Выбор объектов исследований был обусловлен относительной простотой получения, невысокой стоимостью и популярностью как объектов икорно-товарной аквакультуры осетровых. Применяемая технология воспроизводства соответствовала основным принципам, широко принятым в современной практике аквакультуры осетровых рыб [3]. Для оценки физиологического состояния, интенсивности метаболических реакций и репродуктивного статуса производителей в преднерестовый период проводили морфофизиологические, биохимические, гормональные исследования крови осетровых рыб. Отбор проб крови осуществляли из хвостовой вены по стандартным методикам [4].

Морфофизиологические и биохимические исследования крови выполнялись в отделе болезней птиц, пчел, рыб и пушных зверей РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского» РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по животноводству», а также в отделе биохимии и микологии диагностической лаборатории ГУ «Белорусский государственный ветеринарный центр».

В ходе морфофизиологических исследований в цельной крови определяли следующие показатели: содержание гемоглобина, общее число эритроцитов, гематокритную величину, эритроцитарные индексы. Содержание гемоглобина (HGB) и общее число эритроцитов (RBC) определяли методом фотоэлектроколориметрии на эритрогемометре. Гематокритную величину (PCV) определяли по методу Гедина. Эритроцитарные индексы (среднее содержание гемоглобина в эритроците - MCH, средний объем эритроцита - MCV, средняя концентрация гемоглобина в эритроците - MCHC) рассчитывали по общепринятым формулам [5].

В ходе биохимических исследований в сыворотке крови определяли показатели белкового (общий белок), углеводного (глюкоза) и минерального (концентрация кальция и неорганического фосфора) обмена, а также содержание ферментов переаминирования (аспартатаминотрансфераза АсАТ, аланинаминотрансфераза АлАТ). Биохимические исследования проводились фотометрическими методами (измерение оптической плотности проводили на спектрофотометре СФ-46) с использованием биохимических наборов НТПК «Анализ Х». Общий белок сыворотки крови определяли биуретовым методом. Концентрацию глюкозы в крови определяли ферментным методом. Определение общего кальция в сыворотке крови проводили комплексо-метрическим методом по Уилкинсону. Неорганический фосфор в безбелковом фильтрате крови определяли по реакции с ванадат-молибдатовым реактивом (по Пулсу). Содержание аминотрансфераз (АсАТ, АлАТ) в сыворотке крови определяли методом Райтмана-Френкеля.

Гормональные исследования сыворотки крови выполнялись в лаборатории прикладной эндокринологии, ветеринарии и биотехнологии УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия». В ходе гормональных исследований определяли концентрацию половых гормонов: эстрадиол, прогестерон, тестостерон. Уровень гормонов в сыворотке крови определяли с применением тестов ImmunoLISA (estradiol, progesterone, testosterone) на микропланшетном фотометре «Multiscan Ascent»; для инкубирования и встряхивания анализируемых субстанций в микропланшетах использовали инкубатор-встряхиватель iEMS; для промывания лунок в стандартном микропланшете (128) - промыватель «Wellwash 4 MK 2». Определение показателей проводили согласно инструкциям, прилагаемым к наборам.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью статистического приложения компьютерной программы OriginPro 8 с использованием t/p критерия Стьюдента.

Основная часть

Половые стероидные гормоны играют важную роль на всех стадиях репродуктивного цикла у позвоночных животных. При этом в исследованиях репродуктивного цикла осетровых рыб изучают в основном тестостерон, эстрадиол и прогестерон [6]. Концентрация половых гормонов в сыворотке крови производителей представлена в табл. 1.

Таблица 1. Концентрация половых гормонов в сыворотке крови производителей осетровых в преднерестовый период.

* P < 0,05

Концентрация половых гормонов в сыворотке крови подвержена значительным колебаниям, при этом у производителей одинакового вида, возраста, пола, гонады, у которых находятся на одинаковой стадии зрелости, различия в концентрации половых гормонов могут быть существенными [7]. На основании данных, приведенных в табл. 1, можно утверждать, что концентрация половых гормонов в крови производителей осетровых, которые использовались в наших исследованиях и были выращены от стадии икринки до половозрелого состояния исключительно в УЗВ, типичная для преднерестового периода половозрелых особей, гонады которых находятся на IV стадии зрелости. Тестостерон, являясь основным андрогеном у хрящевых ганоидов (в отличии от костистых рыб, где основным мужским половым гормоном является 11-кетотестостерон), кроме синтеза белка и ускорения роста тканей [8], повышает стимулирующие эффекты гонадотропинов и вовлечен в развитие ооцита во время заключительного созревания (влияет на зародышевый пузырек). В наших исследованиях концентрация тестостерона у самцов, была выше, чем у самок (табл. 1), что объясняется не только половым различием, но также интенсивным протеканием метаболических процессов в преднерестовый период, что характерно в большей степени для самцов [8].

Эстрадиол, стимулируя рост и созревание половых желез самок, и поддержание их способности к воспроизводству, вместе с тестостероном через механизм обратной связи влияет на секрецию гонадотропинов [8]. Этот главный эстроген стимулирует синтез белков вителогенина и zona radiata в гепатоцитах самок рыб [9]. Эстрадиол играет важную роль на стадии пост-вителогенеза в развитии ооцита и завершает его созревание [10], что объясняет данные, представленные в табл. 1, где концентрация эстрадиола у самок значительно превышала таковую у самцов (P < 0,05).

Прогестерон и его несколько производных секретируется фолликулярным эпителием и, действуя на цитоплазматическую мембрану ооцита, побуждают его перейти к созреванию [11], поэтому превышение этого показателя у самок является закономерностью.

В условиях интенсивного индустриального выращивания рыб одним из критериев соблюдения физиологически обоснованных технологий выращивания является оценка функционального состояния производителей, а именно обмена веществ. Высокие плотности посадки, напряженные гидрохимические условия, длительное голодание в период зимовки, а также рыбоводные манипуляции в нерестовый период и сопутствующие стресс-факторы могут быть основными причинами нарушений обмена в организме производителей.

Биохимические показатели сыворотки крови производителей осетровых в преднерестовый период представлены в табл. 2.

Таблица 2. Биохимические показатели сыворотки крови производителей осетровых в преднерестовый период.

* P < 0,05

Определение белка в сыворотке крови рыб имеет важное значение для выявления нарушений в физиологическом состоянии, особенно у производителей, т.к. по этому показателю возможно подтвердить или исключить гипопротеинемию, которая может наблюдаться у самок и самцов после зимовки из-за длительного голодания [5].

Согласно представленным в табл. 2 данным, концентрация общего белка в сыворотке крови самок находится в пределах физиологической нормы [12]. Следует обратить внимание на то, что этот показатель у самцов выше, чем у самок, и незначительно превышает диапазон нормальных значений, что может объясняться более интенсивной мышечной нагрузкой в преднерестовый и нерестовый периоды [13], в результате чего содержание белка может увеличиться до 10% [14]. Определение концентрации аминотрансфераз (АсАТ, АлАТ), ферментов, играющих важную роль в азотистом обмене, необходимо для оценки обменных процессов в живом организме, а также для тестирования работы печени, которая играет важное значение в процессе полового созревания осетровых [15]. Согласно представленным в табл. 2 данным, коэффициент де Ритиса у производителей находится в пределах физиологической нормы [16]. Определение концентрации глюкозы в крови рыб необходимо для оценки углеводного обмена, синтетической и антитоксической функций печени, для выявления гипо- или гипергликемии [17]. Согласно представленным в табл. 2 данным, концентрация глюкозы в крови превышает диапазон нормальных значений [18]. При норме 1,72,1 ммоль/л у самцов этот показатель составил 5,4±2,5 ммоль/л, у самок 4,2±1,0 ммоль/л. Высокий уровень глюкозы можно рассматривать как индикатор стресс-реакции рыб. Возможно, что таким образом организм рыб среагировал на рыбоводные манипуляции, а также на подъем температуры. В стрессовых ситуациях у рыб под действием кортизола происходит активация глюкозы, которая обеспечивает увеличение энергетического обмена, что помогает организму рыбы противостоять напряжению (стрессу) [19]. Согласно данным, представленным в табл. 2, концентрация кальция в сыворотке крови у самцов было в пределах физиологической нормы [18] или незначительно ее превышала (у самок P < 0,05). Это может объясняться тем, что кальций крови, как один из маркеров оценки зрелости производителей рыб, связывает гликолипопротеиды, а именно белок желточных гранул ооцита вителлогенин [18]. По результатам изменения концентрации кальция в крови производителей можно делать выводы об интенсивности синтеза вителлогенина у самок рыб. Определение концентрации фосфора в крови важно для подтверждения или исключения гипофосфатемии или гиперфосфатемии, что может происходить при нарушении обменных процессов. Согласно представленным в табл. 2 данным, концентрация фосфора в сыворотке крови была в пределах физиологической нормы [18].

Показатели красной крови тонко отражают реакцию кроветворных органов на воздействие различных физиологических и патологических факторов на организм [5]. Морфофизиологические показатели цельной крови (содержание гемоглобина (HGB), общее число эритроцитов (RBC), гематокритная величина (PCV), среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH), средний объем эритроцита (MCV), средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC)) производителей осетровых рыб в преднерестовый период представлены в табл. 3.

Таблица 3. Морфофизиологические показатели цельной крови производителей осетровых рыб в преднерестовый период

Согласно данным, представленным в табл. 3, показатели красной крови находятся в пределах физиологических норм [20], а высокие значения HGB и RBC свидетельствуют о функциональной готовности рыб к нересту.

Таким образом, гормональные, биохимические и морфофизиологические исследования крови производителей осетровых рыб в преднерестовый период свидетельствуют об удовлетворительном физиологическом и репродуктивном статусе самцов и самок, используемых в технологии индустриального искусственного воспроизводства. На основании этого можно прогнозировать успешную работу с производителями во время нерестового периода, т.е. получение половых продуктов хорошего рыбоводного качества.

Заключение

Результаты, полученные в ходе гормональных, биохимических и гематологических исследований крови производителей осетровых рыб в преднерестовый период, свидетельствуют об удовлетворительном физиологическом и репродуктивном статусе самцов и самок. Концентрация половых гормонов (тестостерон, эстрадиол, прогестерон) типична для преднерестового периода половозрелых особей, гонады которых находятся на IV стадии зрелости. Основные показатели сыворотки крови (общий белок, фосфор, кальций, глюкоза, АсАТ, АлАТ) изменяются в зависимости от половых и функциональных особенностей организма производителей. Высокие показатели красной крови (гемоглобин, эритроциты, гематокрит, эритроцитарные индексы) свидетельствовали о функциональной готовности рыб к нересту.

Физиолого-биохимические показатели крови и содержание половых гормонов в сыворотке крови в преднерестовый период приводятся впервые для производителей осетровых, выращенных в УЗВ Беларуси, что может иметь научный интерес для разработки основ повышения эффективности воспроизводства этих ценных видов рыб.

Литература

1. Мамедов, Р.А. Современное состояние и перспективы развития товарного осетроводства в Беларуси / Р.А. Мамедов // Вопросы рыбного хозяйства Беларуси: сб. науч. тр. / Ин-т рыбного хозяйства НАН Беларуси; гл. редактор В.В. Кончиц. Минск, 2006. Вып. 22. С. 134-137.

2. Doroshov, S.I. Epilogue: a perspective on sturgeon culture / S.I. Doroshov, F.P. Binkowski // Environmental Biology of Fishes. 1985. Vol. 14. P. 147-151.

3. Mohler, J.W. Culture Manual for the Atlantic sturgeon (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus) / J.W. Mohler. - Hadley, Massachusetts, 2003. 66 p.

4. Иванова, Н.Т. Атлас клеток крови рыб (сравнительная морфология и классификация форменных элементов крови рыб) / Н.Т. Иванова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. 64 с.

5. Давыдов, О.Н. Патология крови рыб / О.Н. Давыдов, Ю.Д. Темниханов, Л.Я. Куровская. Инкос, 2006. 206 с.

6. Wildhaber, M.L. Physical and hormonal examination of Missouri River shovelnose sturgeon reproductive stage: a reference guide / M.L. Wildhaber [et al.] // J. of Applied Ichthyology. 2007. Vol. 23. P. 382-401.

7. Webb, M.A.H. Reproductive structure of the adult green sturgeon, Acipenser medirostris, population in the Rogue River, Oregon / M.A.H. Webb, D.L. Erickson // Environmental Biology of Fishes. 2007. Vol. 79. P. 305-314.

8. Barannikova, I.A. Steroids in the Control of Reproductive Function in Fish / I. A. Barannikova [et al.] // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2002. Vol. 32, №2. P. 141-148.

9. Oppen-Berntsen, D.O. Eggshell zona radiata proteins from cod (Gadus morhua) extraovarian origin and induction by estradiol-17в / D.O. Oppen-Berntsen [et al.] // International J. of Developmental Biology. 1992. Vol. 36. P. 247-254.

10. Pelissero, C. The influence of sex steroids in commercial fпsh meals and fish diets on plasma concentration of estrogens and vitellogenin in cultured Siberian sturgeon Acipenser baevi / C. Pelissero [et al.] // Aquatic Living Resources. 1989. Vol. 2. P. 161-168.

11. Детлаф, Т.А. Развитие осетровых рыб: созревание яиц, оплодотворение, развитие зародышей и предличинок / Т.А. Детлаф, А.С. Гинзбург, О.И. Шмальгаузен. М.: Наука, 1981. 224 с.

12. Алымов, Ю.В. К проблеме формирования продукционных стад осетровых рыб на рыбоводных заводах дельты р. Волга / Ю.В. Алымов [и др.] // Общероссийская студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум» 15-20 февраля 2009 г. [Электронный ресурс]. 2009. Режим доступа: http://forum.rae.ru/pdf/article015.pdf. Дата доступа: 24.06.2009.

13. Barannikova, I.A. Steroids in sturgeon's migration regulation / I.A. Barannikova [et al.] // Fish Physiology and Biochemistry. 2003. Vol. 28. P. 263-264.

14. Пустовит, Н.С. Некоторые гематологические показатели молоди камчатской микижи Parasalmo mykiss / Н.С. Пустовит, О.П. Пустовит // Вопросы ихтиологии. 2005. Т. 45. №5. С. 680-688.

15. Hiramatsu, N. Vitellogenin-derived yolk proteins in a hybrid sturgeon, bester (Huso huso x Acipencer ruthenus): Identification, characterization and course of proteolysis during embryogenesis / N. Hiramatsu [et al.] // Comparative Biochemistry and Physiology. 2002. Vol. 131. P. 429-441.

16. Stanic, B. Assessing pollution in the Danube River near Novi Sad (Serbia using several biomarkers in sterlet (Acipenser ruthenus L.) / B. Stanic [et al.] // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2006. Vol. 65. P. 395-402.

17. Методические рекомендации по диагностике, терапии и профилактике нарушений обмена веществ у продуктивных животных / Всеросс. науч-исслед. вет. ин-т патологии, фармакологии и терапии; авт.-сост. М.И. Рецкий [и др.]. Воронеж, 2005. 94 с.

18. Cataldi, E. Serum parameters of Adriatic sturgeon Acipenser naccarii (Pisces: Acipenseriformes): effects of temperature and stress / E. Cataldi [et al.] // Comparative Biochemistry and Physiology. 1998. Vol. 121. P. 351-354.

19. Mommsen, T.P. Cortisol in teleosts: dynamics, mechanisms of action, and metabolic regulation / T.P. Mommsen [et al.] // Reviews in Fish Biology and Fisheries. 1999. Vol. 9. P. 211-268.

20. Knowles, S. Hematology and plasma chemistry reference intervals for cultured shortnose sturgeon (Acipenser brevirostrum) / S. Knowles [et al.] // Veterinary Clinical Pathology. 2008. Vol. 35. №4. P. 434-440.

Размещено на Allbest.ru