ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ К РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ ДОМЕСТИЦИРОВАННЫХ САМОК БЕЛУГИ И ВЫРАЩЕННЫХ ОТ ИКРЫ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Значительное сокращение численности белуги в начале XXI в. привело к необходимости восстановления ее популяции искусственным путем. Формирование ремонтно-маточных стад замедляется в связи с существенным дефицитом производителей естественной генерации. Искусственное воспроизводство белуги в настоящее время осуществляется за счет доместикации рыб, а также путем выращивания зрелых особей по принципу «от икры до икры». У производителей, выращенных в заводских условиях, зачастую наблюдаются нарушения в обмене веществ, признаки физиологического истощения, видоизмененный биохимический состав ооцитов. Все это негативным образом отражается на генеративной функции производителей. Представлены результаты изучения физиологической подготовленности производителей белуги к нерестовой кампании, проводимой в Каспийском филиале ФГБУ «Главрыбвод» – Сергиевском осетровом рыбоводном заводе. Объектом исследования являлись самки, отловленные в естественной среде и доместицированные в условиях завода, а также 16–18-летние самки из собственного маточного стада. Оценку физиологической подготовленности к нересту проводили по комплексу физиолого-биохимических показателей крови и степени накопления в ооцитах пластических и энергетических веществ в виде белков и липидов. Выявлено, что доместицированные самки были более подготовлены к восприятию гипофизарных инъекций, чем самки из ремонтно-маточного стада. Об этом свидетельствовали как физиолого-биохимические показатели, так и коэффициент поляризации ооцитов. Икра самок, выращенных в условиях завода, более мелкая, чем у доместицированных рыб (в 1,3 раза), количество триглицеридов в ней в 4,35 раза меньше. Кроме того, у рыб ремонтно-маточного стада проявляется явная неоднородность в накоплении ооцитами белка и липидов, что является следствием гетерогенности функционального состояния.

Ключевые слова:
осетровые рыбы, белуга, производители, маточное стадо, физиология, репродуктивная функция, гормональное стимулирование
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

 

Вся жизнедеятельность животных, в том числе и рыб, направлена на воспроизводство себе подобных. Это наиболее важный период в жизненном цикле рыб, и подготовка к нему
у проходных видов осетровых в естественных условиях осуществляется в период нагула в море, достаточно большой период времени. Резкое сокращение численности популяции белуги в море стало причиной существенного дефицита производителей естественной генерации, используемых на осетровых заводах для искусственного воспроизводства этого вида рыб. Это, в свою очередь, привело к необходимости формирования маточных стад, реализация которого осуществлялась путем доместикации диких рыб, а также за счет выращивания зрелых особей в искусственных условиях по принципу «от икры до икры» [1]. В последнем случае рост, развитие и вступление в репродуктивный период у самок белуг проходит в несвойственной для них среде. Если в естественной среде формирование самок-производителей  происходит в морской среде, то в заводских условиях – в пресной воде, зачастую с применением искусственных кормов. Как известно, изъятие любого животного из привычной для него среды обитания и вселение в иные условия может изменять не только отдельные параметры метаболических реакций, но и в целом направленность обмена веществ [2], что может повлиять в конечном счете и на генеративную функцию.

По результатам проведенных нами ранее исследований установлено, что изменения условий нагула, даже в естественной среде, приводят к появлению нарушений в генеративной
функции [3]. Они проявляются сбоем в обмене веществ, наличием у ряда рыб признаков физиологического истощения и нарушениями процесса вителлогенеза. Вследствие этого видоизменяется биохимический состав ооцитов, что делает их неспособными к оплодотворению и, соответственно, к дальнейшему развитию. Нарушения в процессе созревания ооцитов могут возникать не только по причине изменений в генеративном обмене, но и при отклонениях, возникающих в других физиологических системах.

Таким образом, успех в искусственном воспроизводстве осетровых во многом определяется физиологической полноценностью производителей и степенью их физиологической подготовленности к восприятию гормонального стимулирования, что обусловлено, в первую очередь, условиями содержания и полноценностью кормления производителей продукционного стада.

 

Материалы и методы исследования

Исследования по влиянию на степень физиологической подготовленности к репродуктивной функции доместицированных и выращенных от икры самок волжской популяции белуги (Huso huso, Linnaeus, 1758) проводили на Сергиевском рыбоводном заводе (Астраханская область). Созревших самок отбирали во время осенней бонитировки. Материал для исследований собирался в апреле-мае 2018 г. от самок, отловленных в Северном Каспии в 2002 и 2008 гг. и доместицированных в условиях завода (2 экз.), а также самок из собственного маточного стада, возрастом 16–18 лет (8 экз.). Рыбоводно-биологическая характеристика используемых в исследованиях самок представлена в табл. 1.

Таблица 1

Рыбоводно-биологическая характеристика самок белуги, используемых в исследованиях

№ п/п

ID-номер

чип-импланта

Год получения половых
продуктов

Масса, кг

Стадия зрелости

Коэффициент поляризации

Динамика

массы, кг

осень

весна

осень

весна

Белуга доместицированная (дикая адаптированная)

1

0005FC1E8C

(0006329DEO)

2002, 2009,

2012, 2015

149

152

IV

IV

0,05

3,0

2

000697E45

2008 н/о,

2012, 2015

153

149

IIIIV

IV

0,07

–4,0

Белуга ремонтно-маточного стада (РМС) («от икры до икры»)

1

0006995650

2015

91

84

IV

IV

0,09

–7,0

2

0006994500

2018

88

89

IV

IV

0,08

1,0

3

00061FC769

2018

72

78

IV

IV

0,13

6,0

4

00069966F0

2016

86

88

IV

IV

0,12

2,0

5

000689F3CB

2018

73

73,7

IV

IV

0,11

0,7

6

0006986b8C

2018

95

89

IV

IV

0,14

–6,0

7

000689F663

2018

72

68

IV

IV

0,11

–4,0

8

0414B4AB4A

2018

73

73

IV

IV

0,13

0,0

Преднерестовое выдерживание производителей проводилось в бассейнах конструкции Б. Казанского, инъецирование осуществляли по следующей схеме: предварительная инъекция глицериновой вытяжкой из гипофиза осетровых рыб (ГГП), 4 л.е./кг, разрешающая – сурфагон, 2 мкг/кг. Состояние зрелости ооцитов определяли по методике В. З. Трусова [4]. Кровь для
физиолого-биохимических анализов брали прижизненно из хвостовой вены одноразовым шприцем до гипофизарной инъекции, ооциты – после овуляции, до оплодотворения.

Оценку физиологической подготовленности к репродуктивной функции проводили по комплексу физиолого-биохимических показателей [3, 5]. В крови исследовали содержание гемоглобина, общего белка, β-липопротеидов, холестерина, а также скорость оседания эритроцитов, в икре – содержание водорастворимого белка, общих липидов и триглицеридов. Содержание гемоглобина в крови определяли унифицированным цианметгемоглобиновым фотометрическим методом [6], СОЭ – методом Панченкова [7]. Определение β-липопротеидов вели турбидиметрическим методом по Бурштейну и Самай [8], общего холестерина в крови и триглицеридов в икре – энзиматическим колориметрическим методом с помощью наборов «Холестерин-Ольвекс» и «Триглицериды-Ольвекс», содержание общего белка в крови и ооцитах – биуретовым методом [9], общих липидов в икре – модифицированным методом ВНИРО [10].

 

Результаты исследования

Изучение функционального состояния самок осетровых рыб на завершающих стадиях полового цикла позволяет определить уровень физиологической подготовленности производителей к восприятию гормональных воздействий для завершения процесса созревания гонад, что гарантирует успех получения икры, способной к оплодотворению. Попытка оценить физиологический статус производителей осетровых на основе биохимических показателей, характеризующих состояние только одной функциональной системы, часто не дает желаемого результата. Наилучшие результаты приносит подход, основанный на полифункциональном методе оценки физиологического состояния самок, суть которого – исследование комплекса физиолого-био-химических показателей. Такой подход, основанный на изучении комплекса физиолого-био-химических показателей крови и накопления в ооцитах пластических и энергетических веществ
в виде белков и липидов, был применен к оценке функционального состояния самок белуги.
 

Анализ полученных в результате исследования данных выявил функциональную разнокачественность самок белуги (табл. 2).

Таблица 2

Физиолого-биохимическая характеристика
доместицированных самок белуги и выращенных «от икры до икры»

№ п/п

СОЭ, мм/ч

Гемоглобин, г/л

Общий сывороточный белок (ОСБ), г/л

β-липопротеиды

Холестерин, ммоль/л

г/л

% от ОСБ

Белуга доместицированная (дикая адаптированная)

1

5,0

68,3

40,3

6,96

17,3

5,41

2

7,0

74,0

44,4

8,80

19,8

6,85

Мср.*

6,0

71,2

42,4

7,90

18,5

6,10

Белуга РМС («от икры до икры»)

1

8,0

66,3

44,4

11,49

25,9

9,23

2

5,0

77,7

58,3

10,54

18,1

8,01

3

6,0

88,5

46,1

8,42

18,3

6,38

4

6,0

101,1

46,1

9,04

19,6

6,69

5

5,0

89,1

56,0

10,30

18,4

6,42

6

7,0

83,9

33,3

10,63

31,9

8,10

7

6,0

88,8

41,5

7,62

18,4

5,66

8

5,0

63,4

60,7

11,82

19,5

9,76

Мср.

5,9

82,3

48,3

9,98

21,3

7,53

* Мср. – среднее значение.

 

Разнокачественность в меньшей степени проявляется у доместицированных белуг, в большей – между самками доместицированными и выращенными «от икры до икры», а также внутри
последней группы рыб. Исходя из динамики показателей крови, отражающих последние этапы созревания ооцитов
[5], самка № 1 из группы доместицированных самок более зрелая, чем вторая самка, у которой более высокие параметры исследуемых показателей крови, свидетельствующие о неполной завершенности этого процесса. У самки № 2 регистрировался и меньший коэффициент поляризации ооцитов. Если обратиться к данным по физиологическому состоянию самок белуг естественной популяции в преднерестовый период [11], то и они свидетельствуют о большей схожести этих параметров с первой самкой. Так, у самок естественной популяции содержание холестерина в преднерестовый период составило 173 ± 23 мг % (4,48 ± 0,6 ммоль/л), а концентрация общего сывороточного белка у большинства исследованных рыб не превышало 40 г/л. Однако в целом доместицированные самки были более подготовлены к восприятию гипофизарных инъекций, чем самки из группы РМС. Об этом можно судить не только по исследуемым физиолого-биохимическим показателям, но и по коэффициенту поляризации ооцитов. Он у большинства самок белуги из РМС гораздо ниже (см. табл. 1), что является признаком незавершенности созревания ооцитов у большинства исследуемых рыб из группы РМС.

Об этом же свидетельствуют и исследованные физиолого-биохимические показатели крови. Все они, за исключением СОЭ, у самок белуги из группы РМС выше, чем у доместицированных рыб, с более высоким коэффициентом поляризации ооцитов (в среднем на 15 и 14 % – содержание в крови гемоглобина и белка; на 26 и 23 % – β-липопротеидов и холестерина). Несмотря на то, что у естественной популяции самок белуги наблюдается повышение содержания холестерина в преднерестовый период, по своей величине оно не так высоко, как у самок из группы РМС, и больше соответствует диким самкам с резорбированной икрой, у которых этот показатель составляет 273 ± 76 мг % (7,07 ± 2,0 ммоль/л). Обращает на себя внимание и высокий разброс исследуемых показателей у самок белуги из РМС, которые должны к преднерестовому периоду находиться в достаточно однородном функциональном состоянии, соответствующем IV завершенной стадии зрелости гонад. Из пяти исследуемых параметров крови три имеют высокую вариабельность (см. табл. 2). Содержание общего белка и β-липопротеидов в крови изменяется в пределах полутора минимальных величин, холестерина еще больше – до 1,7 раз. У половины исследуемых рыб из группы РМС содержание холестерина в крови гораздо выше, чем у доместицированных самок (как и содержание β-липопротеидов у большинства самок), что свидетельствует о незавершенности процесса созревания ооцитов. Высокое содержание холестерина в крови, который является предшественником кортикостероидных гормонов, в том числе и половых, свидетельствует о еще высокой активности их синтеза у самок из РМС. Об этом же свидетельствует высокое содержание в крови β-липопротеидов, в состав которых входит ововителин [12], из чего следует, что интенсивность его синтеза печенью и транспорт кровью
в ооциты существенна. Однако, судя по относительному содержанию β-липопротеидов от общего сывороточного белка, этот процесс должен находиться на завершающей стадии [3, 5, 13]. О достаточно высокой интенсивности генеративного обмена у самок белуг из группы РМС свидетельствуют и другие показатели крови – содержание гемоглобина и общего белка. Первый
указывает на повышенный уровень обмена веществ, удовлетворяющий его потребность в кислороде, второй – на повышенную интенсивность белкового обмена. С началом процесса созревания гонад в организме рыб концентрация гемоглобина и белка увеличивается, достигая максимума на стадиях трофоплазматического роста [14–18], снижаясь к концу этого процесса.

Все исследованные физиологические показатели в период созревания гонад у осетровых рыб связаны между собой, подвижны, а их уровень соответствует стадии зрелости ооцитов.
У доместицированных самок такое соответствие имеет место. У самок из группы РМС, наоборот, наблюдаются большой разброс и разобщенность между исследованными параметрами крови, формирующие неадекватность функционального состояния стадии зрелости ооцитов, что связано, вероятно, с ненормальным протеканием генеративного обмена, который негативно отражается на формировании биохимического состава ооцитов. И это действительно так. Содержание белка в ооцитах у белуг из РМС в 1,7 раза меньше, чем у доместицированных самок, общих липидов меньше на 25 %, а триглицеридов меньше в 5,8 раз (табл. 3).

Таблица 3

Биохимический состав ооцитов белуг,
доместицированных и выращенных «от икры до икры»

№ п/п

Масса икринки,

мг

Коэффициент

поляризации

Количество

оплодотворенной

икры, %

Количество

1-дневных личинок,

% от опл. икры

Белок

Липиды

Триглицериды

мг в икринке

%

мг в икринке

%

мг в икринке

%

Белуга доместицированная (дикая адаптированная)

1

31,2

0,05

52

61,3

2,93

9,39

4,40

14,10

1,40

4,49

2

27,0

0,07

82

61,3

2,90

10,74

2,25

8,33

0,46

1,70

Мср.*

29,1

0,06

67

61,3

2,92

10,06

3,25

11,21

0,93

3,09

Белуга РМС («от икры до икры»)

1

20,4

0,09

54

10,5

1,30

6,37

2,23

10,93

0,11

0,54

2

21,7

0,08

46

10,5

1,77

8,16

3,05

14,05

0,16

0,74

3

25,6

0,13

40

4,9

1,27

4,96

2,27

8,87

0,10

0,39

4

22,7

0,12

56

4,9

2,04

8,99

2,86

12,60

0,19

0,84

5

22,7

0,11

30

4,9

1,53

6,74

1,34

5,90

0,10

0,44

6

22,2

0,14

45

4,9

3,08

13,87

2,52

11,35

0,33

1,49

7

20,8

0,11

42

4,9

1,87

8,99

1,79

8,61

0,16

0,77

8

20,8

0,13

40

4,9

1,09

5,24

4,64

22,31

0,10

0,48

Мср.

22,1

0,11

44,13

6,3

1,74

7,91

2,59

11,83

0,16

0,71

* Мср. – среднее значение.

 

Если принять во внимание, что икра самок из РМС более мелкая (в 1,3 раза мельче), и расчет вести в относительных величинах, то и в этом случае явно просматривается дефицит триглицеридов – в 4,35 раза меньше, чем у доместицированных рыб. Кроме того, проявляется явная неоднородность в накоплении ооцитами белка и липидов, что является следствием гетерогенности функционального состояния самок из РМС, отмечаемой нами выше. Весной, после зимовки, функциональное состояние самок рыб, как правило, выравнивается [19], снижается вариабельность физиолого-биохимических показателей, что связано с переходом производителей на завершающие этапы созревания и большей однородности функционального состояния гонад. Этого как раз не отмечается у самок белуги из РМС, что является следствием у одних рыб неполного завершения созревания ооцитов, у других – нарушений в генеративном обмене, результатом чего становится биологическая неполноценность ооцитов, а в большинстве случаев имеет место и то и другое. Последствия таких нарушений – существенное снижение репродуктивной функции. При физиологической неподготовленности самки плохо отвечают на гормональное стимулирование. Они чаще не созревают, а в случае овуляции формируется икра плохого рыбоводного качества (низкий процент оплодотворения, плохая выживаемость потомства). При нарушении генеративного обмена у таких самок овуляция ооцитов и их оплодотворение возможны, но развитие может останавливаться на стадии эмбриогенеза, а в случае вылупления личинки появляются с низкой жизнеспособностью из-за несбалансированности пластических и энергетических веществ. В нашем случае наблюдается недостаточное обеспечение запасными энергетическими веществами в виде триацилглицеридов, из-за чего отмечается очень низкое количество однодневных личинок (см. табл. 3).

Более детальный анализ полученных результатов показывает необходимость индивидуального подхода к гормональному стимулированию самок, с учетом зрелости ооцитов и физиологической подготовленности самих самок. Так, согласно рекомендациям М. С. Чебанова и Е. В. Галич [20], доза предварительной инъекции гипофизарным препаратом должна соответствовать коэффициенту поляризации ооцитов. К этому надо добавить и уровень физиологической подготовленности самок к гормональному стимулированию. У более зрелых рыб она должна быть ниже, стимулирование должно быть мягче. Необходим индивидуальный подход и к менее зрелым самкам, преднерестовое их выдерживание должно быть более продолжительным: чем менее зрелая самка, тем больше длительность такого выдерживания. Что касается самок с нарушениями генеративного обмена, то их причины закладываются в период  профоплазматического роста ооцитов, которые требуют тщательного изучения.

Исследования различных звеньев эндокринной системы [21] производителей рыб при введении им различных гормональных препаратов привели к тем же выводам: успех получения зрелых полноценных половых продуктов зависит от уровня физиологической подготовленности к созреванию перед гормональной стимуляцией. При этом нарушения в репродуктивном процессе появляются не только при изменениях в самой репродуктивной системе, но и в других функциональных системах.

 

Заключение

Сравнительное исследование физиологического состояния самок белуги доместицированных и выращенных «от икры до икры», вступивших в репродуктивный период, выявило существенные различия в уровне подготовленности их к репродуктивной функции. Если первые характеризовались по исследованным показателям как физиологически полноценные производители с небольшими вариациями функциональной подготовленности к восприятию гормонального стимулирования, то самки белуги, составляющие ремонтно-маточное стадо, – высокой функциональной разнородностью и неполноценностью биохимического состава ооцитов, в первую очередь вследствие низкого содержания запасных энергетических веществ.

Список литературы

1. Кокоза А. А., Загребина О. Н., Григорьев В. А., Андрэ М. Э. П. Сравнительные морфофизиологические показатели производителей белуги, используемых на рыбоводных предприятиях Нижней Волги в разные временные периоды // Актуальные вопросы рыбного хозяйства и аквакультуры бассейнов южных морей России: материалы Междунар. науч. конф. (Ростов-на-Дону, 1–3 октября 2014 г.). Ростов н/Д.: Изд-во ЮНЦ РАН, 2014. С. 145–150.

2. Биологические ритмы: в 2 т. / под ред. Ю. Ашоффа: М.: Мир, 1984. Т. 1. 830 с.

3. Гераскин П. П., Металлов Г. Ф., Аксенов В. П. Физиолого-биохимическая характеристика самок севрюги, используемых для искусственного воспроизводства // Осетровое хозяйство водоемов СССР. Астрахань: Изд-во ЦНИИ осетрового хоз-ва, 1984. С. 81–83.

4. Трусов В. З. Метод определения степени зрелости половых желез самок осетровых // Рыбное хозяйство. 1964. № 1. С. 26–28.

5. Гераскин П. П., Металлов Г. Ф., Григорьев В. А., Яицкая М. В. Физиолого-биохимические закономерности созревания самок осетровых рыб // Аквакультура: мировой опыт и российские разработки: материалы Всерос. науч. конф. Ростов н/Д.: Изд-во ЮНЦ РАН, 2017. С. 493–496.

6. Кушаковский М. С. Клинические формы повреждения гемоглобина. Л.: Медицина, 1968. 325 с.

7. Лиманский В. В., Яржомбек А. А., Бекина Е. Н., Андронников С. Б. Инструкция по физиолого-био-логическим анализам рыбы. М.: Изд-во ВНИИРХ, 1984. 60 с.

8. Тодоров Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. София: Медицина и физкультура, 1963. 874 с.

9. Меньшиков В. В. Лабораторные методы исследований в клинике. М.: Медицина, 1987. 365 с.

10. Кривобок М. Н., Тарковская О. И. Определение жира в теле рыб // Руководство по методике ис-следований физиологии рыб. М.: Изд-во АН СССР, 1962. С. 134–142.

11. Долидзе Ю. Б. Физиолого-биохимическая характеристика производителей белуги (Huso huso L.) в естественных и заводских условиях: автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1983. 17 с.

12. Ипатов В. В., Лукъяненко В. И. Сывороточные белки рыб: гетерогенность, структура и функции // Успехи современной биологии. 1979. Вып. 1 (4). Т. 88. С. 108–124.

13. Металлов Г. Ф., Гераскин П. П., Аксенов В. П. Физиолого-биохимические аспекты оценки рыбоводного «качества» самок севрюги Acipenser Stellatus (Pall) // Рыбное хозяйство. Сер.: Аквакультура, информ. пакет. 1997. Вып. 7. С. 4–14.

14. Гераскин П. П., Лукьяненко В. И. Физиолого-биохимическая характеристика производителей волжского стада осетра // Некоторые вопросы осетрового хозяйства Каспийского бассейна (обзор). М., Изд-во ВНИРО, 1966. С. 59–68.

15. Дубинин В. И. Гематологическая характеристика самок озимой расы русского осетра с долевой и тотальной резорбцией икры // Экологическая физиология и биохимия рыб: тез. докл. IV Всесоюз. конф. Астрахань: Изд-во ЦНИОРХ, 1979. Т. 2. С. 86–87.

16. Долидзе Ю. Б. Физиолого-биохимическая характеристика производителей белуги в преднерестовый и нерестовый периоды // Рациональные основы ведения осетрового хозяйства: тез. докл. науч.-практ. конф. Волгоград: Изд-во ЦНИОРХ, 1981. С. 75–76.

17. Шелухин Г. К. Физиолого-биохимические параметры осетровых в морской и речной периоды жизни: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Петрозаводск, 1974. 19 с.

18. Лапухин Ю. А., Пономарев С. В., Сорокина М. Н. Сравнительная оценка функционального состояния молоди гибрида стерлядь × белуга // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2008. № 3 (44). С. 14–17.

19. Комова Н. И. Динамика биохимического состава тканей леща Abramis brama (Ciprinidae) при созревании гонад // Вопросы ихтиологии. 2001. Т. 41. № 3. С. 408–415.

20. Чебанов М. С., Галич Е. В. Руководство по искусственному воспроизводству осетровых рыб. Анкара: ФАО, 2011, 297 с.

21. Бурлаков А. Б. Физиологические механизмы формирования качества половых продуктов при искусственном воспроизводстве рыб // Тез. докл. Первого конгресса ихтиологов России. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. С. 213.