施氏鲟胚胎发育期中几种微量元素含量的变化

张颖，徐式见，徐伟，宋聃，刘晓勇，孙大江，曲秋芝，王斌，夏泳涛

（1.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070；2.杭州千岛湖鲟龙科技股份有限公司，浙江 杭州 311700；3.中国水产科学研究院鲟鱼工程繁育中心，北京 100070）

施氏鲟胚胎发育期中几种微量元素含量的变化

张颖1，徐式见2，徐伟1，宋聃1，刘晓勇3，孙大江1，曲秋芝1，王斌2，夏泳涛2

（1.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江 哈尔滨 150070；2.杭州千岛湖鲟龙科技股份有限公司，浙江 杭州 311700；3.中国水产科学研究院鲟鱼工程繁育中心，北京 100070）

在水温（18±0.5）℃下，利用生物化学方法测定施氏鲟Acipenserinae schrenkii胚胎发育过程中微量元素的含量，分析胚胎发育进程与微量元素含量的关系，为稚、幼鱼及亲鱼培育的营养需求量和饲料配制提供参考。结果显示：胚胎发育过程中，Fe、Mn、Cu、Zn含量的变化规律与代谢高峰期各不同。Fe含量呈先降低-升高的变化趋势，孵出期最高（18.12mg/kg）；Mn含量先降低后升高，受精卵期含量最高（1.04mg/kg）；Cu含量的高峰期分别为卵黄栓期、心搏期、孵化早期和孵出期，含量分别为1.66mg/kg、1.95mg/kg、1.83mg/kg和1.93mg/kg；卵裂期Zn含量最高（10.86mg/kg）；视泡期微量元素的含量最低。

施氏鲟；微量元素；胚胎发育

我国是世界养鲟大国，年产量约9万t，占世界鲟产量的80%以上[1]。施氏鲟Acipenser schrenckii（俗称七粒浮子）是黑龙江流域的特有重要经济鱼类[2]和我国第一个自主研发的鲟养殖种类。自二十世纪九十年代开始人工养殖，目前已成为我国生长快、抗病力强的重要鲟养殖品种[3,4]。但鲟孵化率低、苗种品质低下等已成为制约产业健康发展的瓶颈问题之一。

微量元素是机体必需的营养物质，参与水产动物骨骼形成、维持胶质系统、合成激素与酶的必需组成部分，影响水产动物的健康和正常生长繁殖，严重时还能导致疾病，甚至死亡[5,6]。但饲喂微量元素和多维素可有效提高泰山赤鳞鱼Varicorhinus scaphesthes macrolepis的孵化率和存活率[7]。鱼类早期胚胎发育易受母源性营养物质组成的影响，易发生胚胎发育紊乱，造成大量胚胎死亡。了解胚胎期营养物质组成对提高孵化率和成活率具有重要意义。有关微量元素对猪、鸡受精率影响的研究较多，而有关鱼类胚胎发育过程中微量元素含量的变化规律研究得还少[8,9]。本文通过比较分析施氏鲟胚胎发育时期体内Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素含量的变化，为提高授精率和研制稚、幼鱼及亲鱼的配合饲料提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 亲鱼选择和人工催产

试验用施氏鲟亲鱼来自杭州千岛湖鲟龙科技股份有限公司和中国水产科学研究院鲟鱼工程繁育中心。2015年5月中旬，挑选体质量15～25kg、无伤病、体质健壮、性成熟的施氏鲟雌、雄鱼各3尾，放入水温为14℃的催产池中。

水温16～18℃时，雌鱼胸鳍基部两针注射LRH-A2，第一针1～2μg/kg，第二针2～4μg/kg，根据鱼卵发育成熟情况适当增减药物剂量，两针间隔l0～12h左右；雄鱼在雌鱼注射前1d采用一针注射，注射量为雌鱼的一半左右，激素效应时间为22～26h，随水温和亲鱼性腺发育程度而稍有所延长或缩短。

1.1.2 手术取卵、人工授精与孵化

用消毒好的手术刀在鱼体腹腔中后部腹中线，开2～3cm的小口，由前向后轻轻挤出成熟分离的卵粒，取卵后立即用缝合线将伤口缝合并消毒。用镜检合格的精液，以半干法授精2min，30%滑石粉脱黏30min，清洗后的受精卵转到孵化器内单独孵化，标记号码。

1.2 方法

1.2.1 胚胎样本的采集

受精卵在孵化桶内常规孵化，水温为（18± 0.5）℃，溶解氧6.0≥mg/L。孵化期间用解剖镜观察胚胎的发育过程，每尾雌鱼在受精卵、卵裂期、囊胚期、原肠期、卵黄栓期、神经胚期、视泡期、心脏搏动期、孵出前期、孵出期各取胚胎样品20g，-80℃冰箱内保存备用。

1.2.2 微量元素的测定

取施氏鲟不同发育的胚胎样品进行干法灰化，用盐酸-硝酸消化法消化后，用SDA-100F型原子吸收分光光度计测定Fe、Mn、Cu和Zn的含量。

1.3 数据处理

试验数据以平均数±标准差（mean±SD）表示，用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氏鲟胚胎不同发育期体内Fe的含量

如表1所示，随着胚胎发育的进行，施氏鲟胚胎内Fe含量呈先降低-后升高的变化趋势。受精卵期至卵黄栓期，施氏鲟胚胎内Fe含量逐渐显著降低（P＜0.05）；由神经胚期至孵出期，Fe含量逐渐显著升高（P＜0.05），神经胚期Fe含量最低，为14.25mg/kg，孵出期最高，为18.12mg/kg。

2.2 施氏鲟胚胎不同发育期体内Mn的含量

整个胚胎发育期，施氏鲟胚胎内Mn含量呈先降低后升高的变化趋势（表1）。受精卵期至视泡期，施氏鲟胚胎内Mn含量显著降低至最低含量（P＜0.05）；由心搏期开始逐渐升高，受精卵期Mn含量最高，为1.04mg/kg，视泡期Mn含量最低，为0.63 mg/kg，显著低于其他时期（P＜0.05）。

2.3 施氏鲟胚胎不同发育期体内Cu的含量

整个胚胎发育期，施氏鲟胚胎内Cu含量变动在1.43～1.95mg/kg之间（表1），呈降低-升高-再降低-再升高的变化趋势，含量高峰期分别为卵黄栓期（1.66mg/kg）、心搏期（1.95mg/kg）、孵化早期（1.83mg/kg）和孵出期（1.93mg/kg）。

2.4 施氏鲟胚胎不同发育期体内Zn的含量

施氏鲟胚胎内Zn含量的变化具有发育时期特异性（表1），其中卵裂期Zn含量最高（10.86mg/kg），神经胚期最低（8.10mg/kg），且与视泡期差异不显著（P＞0.05）。由受精卵期至卵黄栓期，施氏鲟胚胎Zn含量呈显著升高-显著降低-显著升高的变化趋势，卵裂期最高（P＞0.05），神经胚期至孵出期，Zn含量显著升高，并维持较高代谢水平。

综上所述，施氏鲟胚胎视泡期对Fe、Mn、Cu和Zn等微量元素的代谢利用水平较低，显著低于孵化早期（P＜0.05）。

表1 施氏鲟胚胎不同发育时期体内微量元素含量的变化（mg/kg）Tab.1 Changes in trace element during embryonic development of during embryonic development of Amur sturgeon Acipenser schrenckii

3 讨论

3.1 鱼胚胎发育过程中微量元素的代谢

鱼类胚胎发育期是内源性营养代谢期，胚胎的营养物质组成影响鱼类的受精率、早期发育、孵化率与成活率及混合性营养期及外源性营养期仔、稚鱼的发育及成活率[10,11]。因此，胚胎期营养物质的代谢利用规律对内源性营养调控、亲鱼及仔鱼培育十分重要。

施氏鲟胚胎发育过程中，4种微量元素的变化规律存在相同的特点和独特的变化规律。其中，视泡期为施氏鲟胚胎微量元素代谢利用的最低期，而Fe的最高代谢利用期为孵出期，Mn为受精卵期，Cu为孵出期，Zn为卵裂期。

3.2 施氏鲟胚胎发育过程中Fe、Mn、Cu和Zn含量的变化规律

Fe、Mn、Cu、Zn是鱼体内重要的微量元素，是酶的辅基或激活剂，通过提高酶活性，增强幼体免疫力，提高成活率[12]。鱼缺铁时体内酶的活性降低，阻碍生长，影响机体免疫功能[13]。本试验中，施氏鲟胚胎孵出期Fe元素含量最高，刚孵出的仔鱼内源性营养向外源性营养转换期，表明随着施氏鲟仔鱼的快速发育和营养期转换，机体内Fe元素的代谢利用也达到了最高期。Mn是动物体内精氨酸激酶、脯氨酸肽酶、RNA多聚酶、超氧化物歧化酶和丙酮酸羧化酶的组成部分，可促进鱼类骨骼的生长发育，提高受精率、孵化率，提高饲料转化率[14,15]。本试验中，施氏鲟胚胎发育过程中，受精卵时期Mn元素含量最高，随后显著降低，Mn含量可能来自亲本。Cu是细胞色素氧化酶、赖氨酸氧化酶、超氧化物歧化酶、酪氨酸酶的组成成分，这些酶构成机体防御系统，起到了增强机体免疫功能的作用[16,17]。Cu还能促进Fe的吸收和利用[18]。与Fe一样，鱼类自身也不能合成Cu，鱼类能有效地从水中摄取Cu[19]。本试验中，施氏鲟胚胎发育中Cu代谢吸收的最大值出现在心搏期，表明胚胎发育过程中受精卵在水中吸收更多的Cu原子，有效地保护了胚胎的正常发育。Zn是鱼类必需的微量元素之一，具有广泛的生理功能，可通过AKP等酶类参与核酸和蛋白质合成、能量代谢、氧化还原等生化代谢过程，影响机体的物质代谢和生长发育等[20,21]。本试验中，卵裂期施氏鲟胚胎Zn的代谢利用最高，随后一直维持较高的代谢利用水平，可能与一直参与仔鱼发育有关[22]。

3.3 鲟科鱼类体内微量元素的平衡代谢关系

微量元素如铁、锌、铜等对维持生物体代谢和健康至关重要，生物体内存在复杂的维持微量元素稳态代谢平衡机制（homeostasis）[23]。鲟科鱼类体内的微量元素代谢平衡随着品种、年龄、发育时期、组织、生长方式等变化而变化，如野生与人工养殖中华鲟Acipenser sinensis的微量元素组成存在差异[24]。本研究中，施氏鲟胚胎内微量元素含量随发育时期的变化而变化，且代谢变化规律不同，如视泡期为施氏鲟胚胎微量元素代谢利用的最低期，而Fe的最高代谢利用期为孵出期。董颖等[25]对杂交鲟的研究表明，杂交鲟肌肉中富含锌、磷、镁、铁、钾、钠和钙等多种微量元素，其中俄西杂交鲟具有六种杂交鲟中最高的锌和钙含量，而施氏杂交鲟则具有最高的铁和钠。户业丽等[26]对施氏鲟成鱼鱼皮营养组成的研究表明，施氏鲟鱼皮中除含有丰富的N a、K、Ca、Mg、P等常量元素外，微量元素Fe、Se、Cu、Zn含量也很高，其中Zn含量高达21.30mg/kg，远高于胚胎期施氏鲟体内的Zn含量。而杂交鲟肌肉和软骨中钾的含量最高，其中肌肉的钙磷比，锌铜比和锌铁比最为合理[27]。匙吻鲟肌肉和软骨中均未钠、钾和钙含量比较高，其中肌肉中钙含量最高，软骨中钠含量最高，而 Zn含量分别为 5.9mg/kg和3.4mg/kg，远低于施氏鲟胚胎期的Zn含量[28]。

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Changes in Levels of Several Trace Elements During Embryonic Development of Amur Sturgeon Acipenser schrenckii

ZHANG Ying1,XU Shi-jian2,XU Wei1,SONG Dan1,LIU Xiao-yong3,SUN Da-jiang1, QU Qiu-zhi1,Wang Bin2,Xia Yong-tao2
（1.Heilongjiang River Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Harbin 150070，China; 2.Hangzhou Qiandaohu Xunlong Sci-tech Co.,Ltd.,Hangzhou 311700,China; 3.Technological and Engineering Center of Sturgeon’s Reproduction,Chinese Academy of Fishery Sciences,Beijing 100070,China）

In this study,the changes in levels of four trace elements including Fe,Mn,Cu and Zn were determined during embryonic development of Amur sturgeon Acipenser schrenckii using biochemical methods and the relationships between the levels of four trace elements and the embryogenesis were evaluated in order to explore the nutritional requirement of Amur sturgeon juveniles as well as provide reference with development of optimal formulated feed.The results showed that the metabolic peak of the four trace elements was different during the embryonic development.During the embryogenesis,Fe content in the embryos was increased first and then decreased,with the peak value of 18.12 mg/kg in the hatching stage,and the Mn content was shown to be increased first and then to be decreased,with the peak value of 1.04 mg/kg in the zygotes.However,the metabolic peaks of Cu were observed at yolk plug（1.66 mg/kg）,cardiac activity（1.95 mg/kg）,prehatching（1.83 mg/kg）and hatching stage（1.93 mg/kg）.The dynamics of Zn content was found to be stage-specific,with the maximum value of 10.86 mg/kg at cleavage stage and the minimal at optic vesicle stage.The findings indicate that the requirements of Amur sturgeon postlarvae and fry for the four trace elements are varied with embryonic development stages due to the metabolic peaks of different trace elements.

Acipenser schrenckii;trace element;embryonic development

Q954.4

A

1005-3832（2016）06-0037-04

2016-08-01

公益性行业（农业）科研专项（201203086）；黑龙江省冷水性鱼类种质与增养殖重点实验室项目；杭州市钱江特聘专家项目（2016）.

张颖（1977-），女，博士，副研究员，从事鱼类繁殖生理研究．E-mail:juletzhang@hotmail.com

孙大江，男，研究员．E-mail:13845059350@163.com