综述：石斑鱼精子冷冻保存中冷冻保护剂应用研究综述

《Reviews in Aquaculture》：Review on Cryoprotectant Utilization in Grouper Sperm Cryopreservation

本综述系统评述了石斑鱼（Epinephelus spp.）精子冷冻保存（Cryopreservation）中冷冻保护剂（CPA）的应用进展，重点探讨了渗透性（如DMSO）与非渗透性（如海藻糖、蔗糖）保护剂的协同作用机制及其对精子活力（motility）、膜完整性和受精率的影响，为水产养殖（Aquaculture）的遗传多样性保护和苗种供应提供了重要技术参考。

　　

ABSTRACT

鱼类精子冷冻保存是提高水产养殖生产力、维持遗传多样性和确保可靠苗种供应的关键技术。本综述重点介绍了冷冻保护剂使用的最新进展，特别是天然与合成冷冻保护剂的协同作用，包括它们作为渗透性和非渗透性剂在优化精子活力方面的相互作用。石斑鱼（Epinephelus spp.）作为东南亚水产养殖的重要物种，因其雌性先熟型雌雄同体特性和有限的精子可获得性而带来挑战。本综述讨论了如二甲亚砜（DMSO）与海藻糖或蔗糖等冷冻保护剂组合如何改善膜完整性、解冻后运动性和受精结果。天然冷冻保护剂提供了毒性更低的 promising 替代方案，但其作用机制仍需进一步研究。通过比较不同鱼种的方案，本综述指出了知识空白，并为海水养殖中的高效冷冻保存提出了未来研究方向。

Conflicts of Interest

The authors declare no conflicts of interest.

鱼类精子冷冻保存技术是支撑现代水产养殖业可持续发展的核心环节之一。这项技术不仅关乎生产效率的提升，更对维系养殖物种的遗传多样性、保障优质苗种的稳定供应具有战略意义。本综述聚焦于石斑鱼（Epinephelus spp.）这一具有重要经济价值的海水养殖鱼类，深入探讨了其精子冷冻保存过程中关键要素——冷冻保护剂（Cryoprotectant, CPA）的应用策略与研究进展。

石斑鱼在东南亚水产养殖中占据显著地位，但其独特的生物学特性，即雌性先熟型雌雄同体（protogynous hermaphroditism），导致功能性雄鱼相对稀缺，精子获取难度大、数量有限。这一瓶颈使得建立高效、稳定的精子冷冻保存库变得尤为迫切。在冷冻保存过程中，精子细胞会经历低温、脱水、冰晶形成等多种应激，极易导致细胞膜结构损伤、蛋白质变性及功能丧失。冷冻保护剂的核心作用便是 mitigating 这些损伤，保护细胞在降温和复苏过程中的结构与功能完整性。

冷冻保护剂根据其能否穿透细胞膜，通常被划分为渗透性保护剂（Permeating cryoprotectants）和非渗透性保护剂（Non-permeating cryoprotectants）。综述重点分析了这两类保护剂，特别是它们协同使用（synergistic roles）所产生的增效作用。在石斑鱼的研究中，渗透性保护剂如二甲亚砜（Dimethyl sulfoxide, DMSO）能够渗入细胞内部，降低细胞的冰点，减少细胞内冰晶的形成。而非渗透性保护剂，如糖类物质海藻糖（trehalose）和蔗糖（sucrose），则主要在细胞外部发挥作用，通过诱导细胞适度脱水，减少冷冻过程中的溶液效应，并在细胞膜外形成一层保护性玻璃态，稳定膜结构。

研究表明，将DMSO与海藻糖或蔗糖等组合使用，往往能取得比单一保护剂更优的效果。这种组合策略被证实能够显著改善石斑鱼精子解冻后的多项关键指标：包括精子运动性（post-thaw motility）、细胞膜完整性（membrane integrity）以及最终的受精能力（fertilization outcomes）。例如，含有DMSO和特定浓度海藻糖的冷冻液，被观察到能更好地维持精子线粒体功能和顶体结构的完整，这对于精子成功完成受精过程至关重要。

除了传统的合成冷冻保护剂，天然来源的冷冻保护剂（Natural cryoprotectants）也日益受到关注。这类物质通常被认为具有细胞毒性低、生物相容性好的优势，为减少冷冻保护剂本身对精子的潜在伤害提供了新的可能。然而，综述也指出，天然冷冻保护剂的具体作用机制，如其与生物大分子的相互作用、对细胞信号通路的影响等，目前尚不完全清楚，是需要未来研究深入探索的领域。

通过横向对比其他鱼类物种的冷冻保存方案，本综述揭示了当前石斑鱼精子冷冻保存研究存在的知识空白（knowledge gaps）。例如，针对不同石斑鱼物种的最佳冷冻-复苏速率、最适保护剂浓度配比、以及解冻后精子的长期保存活力评估等，仍需系统化的数据支撑。展望未来，优化冷冻保护剂的组合配方，深入解析其分子水平的作用机理，并开发标准化、可推广的冷冻保存操作规程，将是推动石斑鱼乃至其他海水经济鱼类养殖业高效发展的关键方向。