草魚人工繁殖中一年多次產卵的生物學基礎：外因通過內因而起作用

關于草魚產卵類型及其生產潛力的利用問題目前有不同的認識。1939年MeйeH根據卵巢組織學特征和產卵習性，把硬骨魚類的產卵類型劃分為兩大類：一類是一次性產卵魚類，在一個性周期中只產卵一次或一批，其卵巢發(fā)育特點是成熟卵的發(fā)育是同步性的；另一類是多次性或分批性、延長性產卵的魚類，在一個性周期中卵細胞分批成熟，產卵多次，其卵巢發(fā)育特點是成熟卵的發(fā)育是不同步的。我國各天然水域中草魚發(fā)育特點和產卵類型，根據已發(fā)表的資料有兩種看法：一種是草魚可能屬于多次性產卵魚類；另一種是草魚屬于一次性產卵魚類。因此，關于我國天然水域中草魚產卵類型問題，似還有深入調查研究的必要。

自家魚人工繁殖成功以來，廣東、廣西、湖 北、江蘇、四川、云南等地通過生產實踐，不斷總結經驗，在培育親魚過程中，逐漸認識到魚類性腺發(fā)育和環(huán)境條件的辯證關系，創(chuàng)造了草魚一年多次產卵的新成就，并引起各地水產工作者的重視和關注。但是，有些作者提出不同看法，認為不宜采取一年多次產卵的做法。

因此，弄清在人工強化培育條件下草魚一年多次產卵的生物學基礎，以便生產中更好地推廣草魚一年多次產卵的經驗十分必要。我們對人工培育的成熟草親魚在催產前和產卵后，卵巢發(fā)育特點和相關器官—腦垂體進行了組織學、組織化學的初步研究。結果表明，在人工強化培育下，草魚一年多次產卵具有正常的生物學特征。第一次催產后，再次發(fā)育成熟的卵子，主要來源于第Ⅲ期時相卵母細胞。這里我們將過去的研究結果重加整理，提出簡要報告。

(成熟的草魚雌魚)

材料和方法

從1976年4月16日到6月28日共解剖雌魚16尾，年齡為7-13，體重4.5-13公斤。為著觀察第一次和第二次催產前和產后卵巢及其相關器官—腦垂體的變化，共分6個試驗組抽樣解剖。

1組第 一次催產前確認為成熟的親魚2尾；

2組第一次催產產空的親魚3尾；

3組第 一次產空后，經強化培育一個月的親魚2尾；

4組第一次產空后，經強化培育在第二次催產前再次發(fā)育成熟的親魚6尾；

5組第二次催產產空的親魚3尾；

6組第二次產空后培育12天的親魚1尾。

卵徑測定、卵巢組織學和組織化學及腦垂體組織學等的觀察，均采用常規(guī)方法進行。卵細胞各個時相的劃分是參照MeйeH的分期原則和目前國內通用的分期標準進行的。

結果

備注：性腺周期分為Ⅰ期（1期）、Ⅱ期（2期）、Ⅲ期（3期）、Ⅳ（4期）、Ⅴ期（5期）、Ⅵ期（6期）。

一、卵巢成熟系數和不同卵徑的卵細胞的數量變動

魚類卵巢成熟系數及卵徑大小變化特征是研究魚類卵巢發(fā)育規(guī)律和產卵類型的一個重要指標。從6個試驗組卵巢重量和成熟系數的變化（見圖），可以明顯看出在人工培育條件下，草魚雌親魚在第一次催產前的成熟系數平均達到19.8%，產空后成熟系數下降為3.5%左右；經過一個多月的人工強化培育，成熟系數逐漸恢復，直到第二次催產前平均達到12.27%，和各地草魚成熟催產前的成熟系數相近。第二次產空后成熟系數又下降為3%。成熟系數呈現的兩個波峰，是產后草魚經過人工強化培育，性腺在一個性周期內可以再次發(fā)育成熟的證據。

根據卵徑測定，可以看到各試驗組草魚卵巢中都有大形卵和中小形卵之分。大型卵飽滿，呈深黃色，卵徑在1000-1560微米之間，它們都是成熟的第Ⅳ期時相卵母細胞。中小形卵呈淡黃色，卵徑在400-1000微米之間，它們大多是第Ⅲ期時相卵母細胞，其中有小部份卵徑較大的可能是第Ⅳ期時相早期的卵母細胞。那些卵徑很小，無色透明，粘連在卵巢間質組織上不易剝離的都是第Ⅱ期時相卵母細胞。

從第一次催產前和產卵后以及經過人工強化培育到第二次催產前后卵巢中大形卵和中小形卵的數量消長關系，進一步表明第一次產空后，卵巢中留下的中小形卵主要是第Ⅲ期時相卵，能逐漸發(fā)育成熟為大形卵第Ⅳ期時相卵，致使成熟卵粒的數量再次增長，這和卵巢成熟系數呈現第二個波峰是一致的。

二、卵巢的形態(tài)和組織結構

第一次和第二次催產臨產前的卵巢均較膨大，卵粒飽滿。產后的卵巢體積顯著縮小，包膜松弛皺縮，外表可看到一些白濁的斑點，為處于退化狀態(tài)的第Ⅳ期（4期）時相卵母細胞。第一次催產后在人工培育過程中，卵巢體積逐漸增大，直至在第二次催產前，又發(fā)育為成熟狀態(tài)的卵巢。

各個試驗組卵巢的組織結構特點是：

1組(第一次催產臨產前)：屬Ⅳ期卵巢。以大小比較均勻的第Ⅳ期時相卵母細胞占絕對優(yōu)勢，并有一定數量的第Ⅱ期時相卵母細胞和少量正常發(fā)育的第Ⅲ期時相卵母細胞。

2組 (第一次產空)：屬Ⅵ期卵巢。絕大部份成熟卵母細胞已排出，殘留許多皺縮的空濾泡膜；余下的卵母細胞除第Ⅰ期、Ⅱ期時相之外，還有相當數量第Ⅲ期時相卵母細胞。它們的細胞膜和濾泡細胞正常，細胞膜內緣的液泡有1層、2層或3層的，細胞內有卵黃顆粒。少數未產出的第Ⅳ期時相卵母細胞開始趨向退化。

3組 (第一次產后培育一個月)：屬Ⅳ期初期卵巢。殘留的空濾泡膜大部份已被吸收。第Ⅳ期時相卵母細胞在數量和面積上都占優(yōu)勢，它們的發(fā)育不很整齊，以第Ⅳ期時相早期和中期為主。仍可看到一些含有1-2層或多層液泡的第Ⅲ期時相卵母細胞。未產出的第Ⅳ期時相退化卵母細胞中，有的卵黃開始液化，有的濾泡細胞肥大，形成多層，卵黃顆粒液化成勻質狀，有的吸收接近完畢。

4組(第二次催產臨產前)：屬Ⅳ期卵巢。和第一次催產臨產前一樣，卵巢中以大小比較均勻一致的第Ⅳ期時相卵母細胞占絕對優(yōu)勢，并有一定數量的第Ⅱ期時相卵母細胞和少量第Ⅲ期時相卵母細胞；此外，仍可看到少數退化卵。

5組(第二次催產產空)：屬Ⅵ期卵巢。絕大部份卵母細胞已成熟排出，殘留許多空濾泡；余下一定數量第Ⅲ期時相卵母細胞和少量未產出的第Ⅳ期時相卵母細胞。

6組 (第二次產后培育12天)：屬Ⅲ期卵巢。第Ⅲ期時相卵母細胞仍相對地比較多，有少量第Ⅳ期時相早期的卵母細胞和正在吸收的退化卵。殘留的空濾泡大多吸收，僅見部份痕跡。

表：各試驗組草魚親魚卵巢中第Ⅲ期時相卵母細胞在一定視野的數量和相對面積

從各個試驗組卵巢組織切片標本上看，第Ⅰ期時相卵母細胞的發(fā)育和數量亦有明顯的變化(表3)。在第一次和第二次催產臨產前，大部份第Ⅰ期時相卵母細胞都已發(fā)育到第Ⅳ期時相，因而，卵巢中以第Ⅳ期時相卵母細胞占絕對優(yōu)勢，而第Ⅲ期時相卵母細胞相對地數量很少，所占面積亦不大。但是，在第一次和第二次催產基本產空后的卵巢，由于絕大多數第Ⅳ期時相卵母細胞已成熟排出，第Ⅰ期時相卵母細胞就相對地顯得比較多。第一次產后經過人工培育，第Ⅲ期時相卵母細胞逐漸發(fā)育到第Ⅳ期時相，因而，在第二次催產前再次成熟的卵巢中，第Ⅲ期時相卵母細胞減少，第Ⅳ期時相卵母細胞增多。這也和圖2表明的情況相吻合。

三、卵巢中磷酸酶的活性

1.堿性磷酸酶(AKP)

堿性磷酸酶起著促進蛋白質合成的作用，是細胞物質交換旺盛的標志。在各個試驗組中，第Ⅰ期時相卵母細胞和第Ⅱ期時相卵母細胞的濾泡膜都顯示較強的酶活性；放射膜上可看到清晰的酶活性反應；核仁上亦顯示較弱的酶活性。退化卵的濾泡膜酶活性比較弱。這清楚表明：在第 一次催產后留下的第Ⅲ期時相卵母細胞不是處在敗育狀態(tài)，而是在人工培育的良好條件下能繼續(xù)正常發(fā)育成熟。

2.酸性磷酸酶(ACP)

酸性磷酸酶是水解酶，一般認為它的出現標志著細胞的解體和功能減退。根據我們的觀察，第一次和第二次催產臨產前成熟的第Ⅳ期時相卵母細胞濾泡膜都呈現明顯的酶活性，而第Ⅱ期時相和第Ⅲ期時相卵母細胞的卵膜和濾泡膜上都沒有酶活性；第一次和第二次產后正在進行人工培育的卵巢，各個時相卵母細胞的濾泡膜上都未觀察到酶活性，而殘留的空濾泡及少數正在退化吸收的第Ⅳ期時相卵母細胞濾泡膜上呈現較弱的酶活性。這同樣表明產后卵巢中第Ⅲ期時相卵母細胞向第Ⅳ期時相發(fā)育成熟是正常的。

四、腦垂體的組織結構

主要觀察比較各試驗組垂體間葉嗜堿性細胞在催產前后的變化。產卵前各試驗組垂體間葉嗜堿性細胞的細胞質中充滿分泌顆粒，有些細胞的顆粒細小而多，均勻分布；有些細胞的顆粒較大而數量少，或呈團塊狀；亦有少數細胞出現一個或多個小的空泡。用魚腦垂體進行催產后，間葉嗜堿性細胞同產卵前的沒有明顯變化。用LRHA (LRH類似物)催產，有較多的嗜堿性細胞出現空泡，或只殘留小量的分泌顆粒，但仍有一部份嗜堿性細胞的分泌顆粒均勻地分布著，并沒有出現分泌顆粒完全排空的現象。

(人工收集魚卵)

草魚和其它許多鯉科魚類一樣，達到性成熟后是一年一個生殖周期。至于一年中的產卵次數，在天然水域中根據以往的調查研究，尚未得到明晰的結論。但是，許多生產單位多年來的生產實踐已經證實：在人工培育條件下，草魚一年可進行兩次或三次催情產卵。經初步分析研究，我們認為草魚一年多次產卵的生物學基礎主要有以下幾方面：

一、成熟草魚卵母細胞發(fā)育的不完全同步性：有人認為草魚卵母細胞的發(fā)育由第Ⅲ期時相過渡到第Ⅳ期時相是同步的，由第Ⅳ期時相過渡到第Ⅵ期時相亦是同步的。我們的觀察表明：人工培育的草魚，卵母細胞由Ⅲ期>Ⅳ期>V期時相的發(fā)育，雖有一定的順序和時間間隔，但并不是絕對地完全同步的，其根據是：

1.由第一次催產基本產空后經過45-60天的人工培育，直到第二次催產前，草魚卵巢成熟系數可以再出現一個波峰。顯然，第二次的波峰是由卵巢中發(fā)育較遲的卵母細胞經過一段時間培育后達到完全發(fā)育成熟而形成。

2.同一尾親魚的成熟卵巢，可以從外觀上區(qū)別出成熟飽滿的大形卵和一些中形卵和小形卵。卵球計算和組織學觀察表明：中形卵 (主要是第Ⅲ期時相卵母細胞)在第一次和第二次催產基本產空后的卵巢中都占有一定數量和面積。

3.從組織切片看，成熟草魚的卵巢主要是由第Ⅳ期時相卵母細胞組成，但也有少量第Ⅲ期時相卵母細胞。同一時相卵母細胞的發(fā)育進程也不完全一致，往往可區(qū)分為早期、中期和末期。

由于卵母細胞由第Ⅲ期時相過渡到第Ⅳ期時相不是完全同步的，在第一次催產之后，留下的尚未完全發(fā)育成熟的卵母細胞就有可能經過人工強化培育后達到完全成熟而在第二次催產時產出。卵巢中第Ⅲ期時相和第Ⅳ期時相卵母細胞的數量變動就是證明。

也許有人會提出這樣的疑問：第二次催產產出來的卵母細胞會不會是第一次催產沒有排空的第Ⅳ期時相卵母細胞？我們的觀察表明：第一次催產沒有完全排空的第Ⅳ期時相卵母細胞不太可能成為第二次催產時成熟卵母細胞的主要來源。因為，一方面是催產產空的卵巢中，留下的第Ⅳ期時相卵母細胞并不多，例如，第一次催產基本產空的2號草親魚(體重10公斤)，卵巢中尚存留大形卵18萬粒左右，而和2號親魚體重一樣的16號親魚，第二次催產時產卵達60萬粒，其數量遠遠超過第一次催產產空后留下的大形卵數量。又如，根據云南省的記錄，草魚第一次催產平均每克體重產卵76粒，第二次催產是63粒，而一般認為草魚全產的平均標準是每克體重產卵62.5粒左右。這表明第一次催產全產后的草魚，第二次催產還能達到第一次全產的一般產卵量，其卵子的來源就既不會是第一次催產不產的，也不可能是第一次催產產剩的。由此可見，必定有相當數量第Ⅲ期時相卵母細胞在第一次催產后經過人工強化培育而達到成熟。另一方面，退化的第Ⅳ期時相卵母細胞在第一次催產后一個月左右就較多地出現，這表明第一次催產后留下的成熟卵母細胞到第二次催產時大多都已退化吸收。

因此，我們初步認為草魚一年多次產卵的組織學和細胞學基礎是：第一次催產產空后的卵巢中有相當數量的第Ⅲ期時相卵母細胞，它們經過人工強化培育一段時間后能夠發(fā)育成熟而在第二次催產時產出。

二、AKP和ACP的酶活性觀察可以看出：第一次催產后正在發(fā)育成熟的第Ⅲ期時相和第Ⅳ期時相卵母細胞濾泡膜上都有明顯的AKP酶活性反應而沒有ACP酶活性反應，表明這些卵母細胞都在進行著旺盛的物質代謝活動，生長發(fā)育是正常的。這是第一次催產后卵巢中第Ⅲ期時相卵母細胞經過人工培育可以發(fā)育進人第Ⅳ期時相的生物化學基礎。

三、垂體間葉嗜堿性細胞在催產臨產前和產卵后，分泌活動旺盛，細胞內出現一些空泡；但是全部嗜堿性細胞的分泌活動并不是同步的，而是一部份細胞排出分泌顆粒，另一部份細胞保留著分泌顆粒，甚至用LRH一A催產亦未出現分泌顆粒完全排空的現象。這表明催產后垂體間葉促性腺激素的分泌活動尚在持續(xù)進行，這是新的卵母細胞能夠發(fā)育成熟的重要生理因素。

在人工繁殖中，草魚一年多次產卵的關鍵是抓好親魚培育，重點是改善親魚的營養(yǎng)條件。毛主席指出：“外因是變化的條件，內因是變化的根據, 外因通過內因而起作用”。由于卵母細胞由第Ⅲ期時相過渡到第Ⅳ期時相不是完全同步的, 一定數量的第Ⅲ期時相卵母細胞保留在第一次催產后的卵巢中，給草魚一年多次產卵提供了可能性。在天然環(huán)境中或者在人工培育不善的狀況下，主要受到營養(yǎng)條件的制約，沒有足夠的營養(yǎng)物質供給卵母細胞生長發(fā)育的需要，這些第Ⅲ期時相卵母細胞就會趨向敗育。

分析各地培育親魚的成敗經驗可以認為，在卵巢正常發(fā)育過程中，一部份第Ⅲ期時相卵母細胞未能同步地過渡到第Ⅳ期時相，往往和營養(yǎng)條件以及其它生態(tài)條件有直接關系。如果營養(yǎng)條件得到改善，它們可以順利過渡到第Ⅳ期時相；如果營養(yǎng)條件仍然得不到滿足，它們就趨向敗育。所以，第一次催產后卵巢能否繼續(xù)發(fā)育，條件是重要的。一旦營養(yǎng)條件得到滿足，加上水質清新，夏季適宜的水溫等良好條件，就可以促使第Ⅲ期時相卵母細胞向第Ⅳ期時相卵母細胞轉化。

這是長期生產實踐中逐步認識到的草魚繁殖生理和環(huán)境條件互相聯系的規(guī)律性。大量事實已經證明：在人工培育條件下，能夠成功地調節(jié)與控制許多家畜家禽的繁殖活動，提高它們的生產量。草魚等一年多次產卵就是對這些所謂“家魚”人工調節(jié)與促進其繁殖能力的有意義的嘗試。

來源：水生生物學集刊第6卷 第3期1978年12月

作者：中山大學生物系動物學教研室，廣東省南?？h水產養(yǎng)殖場

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