使用依托诺孕酮（Etonogestrel）高效实现 Mandarin 鱼（Siniperca chuatsi）的雄性化：一种适用于水产养殖的实用方法及其转录组机制的解析

《Aquaculture》：Highly effective masculinization of mandarin fish ( Siniperca chuatsi) using Etonogestrel: A practical method for aquaculture and transcriptomic mechanism elucidation

为评估合成孕激素埃顿孕酮（ENG）在水产性别控制中的效果及机制，本研究对5日龄全雌性 mandarin鱼进行60天不同浓度（0、10、100、1000 ng/L）的水暴露实验。结果显示，所有处理组均诱导100%雄性化且存活率无显著差异，最低浓度10 ng/L即可促进精原细胞分化。转录组分析揭示ENG通过干扰激素合成（抑制雌激素、增强雄激素活性）和肝脂代谢调控性腺发育，为水产养殖性别控制提供新策略。

　　

Jiangwei Zhou|Simin Zhong|Shengyue Lin|Shuzheng Ye|Dingxian Chen|Chong Han|Qiang Li

华南生物多样性研究中心，广州大学生命科学学院，广州510006，中国

摘要

依酮孕酮（ENG）是一种合成孕激素，在水产养殖中的性别控制方面具有潜在应用。为了评估其雄性化效果并探究其作用机制，我们使用全雌性鲫鱼群体进行了为期60天的水溶性暴露实验，实验浓度分别为0、10、100和1000 ng/L。实验结果表明，ENG在所有处理组中均实现了100%的雄性化，并且能够产生全雌性后代，同时对存活率没有显著影响。即使在最低浓度（10 ng/L）下，它也能促进睾丸分化和精子发生。通过对1000 ng/L ENG暴露组的性腺和肝脏进行转录组分析，发现了许多与ENG暴露相关的差异表达基因，这些基因参与脂质代谢、卵巢发育和激素合成，这表明ENG可能是通过干扰正常的类固醇激素合成和肝脏脂质代谢来诱导雄性化的。总之，ENG是一种高效且可靠的雄性化剂，为生产全雌性鲫鱼种群提供了一种新策略。

引言

在水产养殖中，性别一直是一个关键因素。许多经济鱼类，如海鲈鱼和鲫鱼，都存在性别二态性（Saillant等人，2001年；Xu等人，2015年）。不同性别的鱼体型和生长速度不同。饲养生长较快的性别可以显著提高生产效率，因此可靠的性别控制方法一直备受关注。

然而，鱼类复杂的性别决定机制给实现可靠的性别控制带来了挑战。除了遗传因素外，环境因素（如温度、pH值）和社会行为也会影响性别分化（Devlin和Nagahama，2002年；Oldfield，2005年）。实践经验表明，在进入性别分化关键期之前，许多鱼类可以通过外源性激素人工控制其性别分化方向（Devlin和Nagahama，2002年；Piferrer等人，2012年）。基于这一特性，人们开发了针对不同鱼类的性别反转技术。通过这种技术，许多鱼类成功实现了单性繁殖。利用17α-甲基睾酮（MT），人们已成功诱导罗非鱼和鲫鱼产生新雄性个体，这些新雄性个体随后与正常雌性鱼交配，从而形成全雌性种群（Liu等人，2021a；Abaho等人，2022年）。迄今为止，17α-甲基睾酮和雌激素是用于生产单性种群的主要试剂（Hoga等人，2018年），而孕激素诱导的性别反转研究则较少。

依酮孕酮（ENG）是一种合成孕激素，广泛用于人类长期避孕，并能降低不安全流产的发生率（Hohmann，2009年；Moray等人，2021年；Vegunta等人，2021年）。值得注意的是，研究表明它对Endler孔雀鱼（Poecilia wingei）的雄激素受体具有高亲和力，这表明它有可能诱导雄性化（Bain等人，2015年；Steinbach等人，2019年）。类似地，其他孕激素如炔诺孕酮和左炔诺孕酮也被报道能够导致西方蚊鱼（Gambusia affinis）的完全性别反转（Hou等人，2019年；Yang等人，2025年）。然而，尽管在水产养殖中使用雄激素和雌激素进行性别反转已得到广泛应用，但孕激素（尤其是ENG）诱导养殖鱼类性别反转的能力和机制仍大多未被探索。

鲫鱼（Siniperca chuatsi）属于鲈科（Serranidae）鲤亚科（Sinipercinae），分布于中国、越南和朝鲜等东亚国家的河流中（Zhou等人，1988年）。由于其体型较大、生长迅速且肉质鲜美，鲫鱼在中国被广泛养殖，具有重要的经济价值（Xu等人，2015年）。雌鱼的生长速度比雄鱼快（Wang等人，2006年），因此生产全雌性种群是提高产量的关键目标。鲫鱼的性别分化不稳定发生在受精后30天内（Han等人，2025年）。在此期间，类固醇激素的暴露可能会影响性别分化，为人工性别控制提供了机会。

在这里，我们将基因型为全雌性（XX）的鲫鱼暴露于0、10、100和1000 ng/L的ENG中，以研究其诱导雄性分化的能力。组织学检测确认所有测试浓度下均发生了完全的性腺雄性化。为了探索其作为新型性别控制剂的潜力并了解其作用机制，我们进一步生成了肝脏和性腺组织的转录组谱，并评估了相关的组织病理变化。研究结果不仅证实了ENG作为雄性化剂的有效性，还为未来开发和完善基于孕激素的水产养殖性别控制策略提供了重要的分子线索。

实验动物管理

本研究使用了来自广东良仕水产种业有限公司的孵化后5天（5 dph）的雌性（XX）鲫鱼，这些鱼由新雄性（XX♂）和正常雌性（XX♀）繁殖而来。为了进一步确定它们的性别，在暴露实验前，根据Han等人（2020年）建立的方案，随机选取了15条鲫鱼进行性别分子标记检测。

形态发育和雄性化效应

性别分子标记检测确认所有鱼在暴露前均为雌性（图S1 A）。经过60天的ENG浸泡后，所有组产生的后代也被确认为100%雌性（图S1B）。

表1展示了ENG引起的存活率和雄性化比例。结果表明，ENG暴露对所有实验组中鲫鱼的存活率没有显著影响。组织学分析显示

ENG诱导雄性化的效果评估

我们的研究表明，ENG是一种高效且可靠的鲫鱼雄性化剂。低至10 ng/L的浓度就能实现完全雄性化，并且对鲫鱼的存活率没有显著影响。饲料处理和浸泡是施用类固醇的最可接受方法（Pandian和Sheela，1995年）。作为一种肉食性鱼类，最初通过喂食含有MT的饵料来诱导鲫鱼变为雄性，然后

结论

总之，通过对性腺和肝脏组织的综合分析，本研究表明ENG能有效抑制卵巢发育并诱导性腺雄性化，证明它是一种高效的雄性化剂。此外，转录组分析发现了许多参与激素合成、性别分化和脂质代谢关键途径的差异表达基因，包括负责雌激素抑制、雄激素增强和卵黄蛋白生成的基因

作者贡献声明

Jiangwei Zhou：撰写——原始草稿，正式分析，数据管理，概念构思。Simin Zhong：撰写——审阅与编辑，可视化。Shengyue Lin：可视化，方法学。Shuzheng Ye：方法学，概念构思。Dingxian Chen：可视化，研究。Chong Han：撰写——审阅与编辑，监督。Qiang Li：撰写——审阅与编辑，监督，资金获取。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32302995）、广东省基础与应用基础研究基金（2022 A1515110140；2024 A1515013176）、广州市基础与应用基础研究课题（2024A04J3431）以及广州市高校（机构）与企业联合资助项目（资助编号2025A03J0022）的支持。我们确认所有作者均能访问本研究的所有数据，并对提交决策负责。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（32302995）、广东省基础与应用基础研究基金（2022 A1515110140；2024 A1515013176）和广州市基础与应用基础研究课题（2024A04J3431）的支持。