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在水产养殖中,赤眼鳟(Argyrosomus regius)人工养殖面临繁殖难题。研究人员开展重组促卵泡激素(rFsh)和促黄体生成素(rLh)对前青春期赤眼鳟睾丸成熟影响的研究。结果显示该处理有效刺激睾丸生长等进程。这为缩短育种周期等提供了可能。
在水产养殖业蓬勃发展的当下,赤眼鳟作为地中海地区新兴的养殖鱼类,却遭遇了繁殖方面的困境。在人工养殖环境中,赤眼鳟亲鱼往往难以自然产卵,这使得其繁殖效率大打折扣,严重制约了产业的进一步发展。与此同时,在鱼类养殖中,缩短鱼类达到性成熟的时间至关重要,它不仅能降低亲鱼的养殖成本,还能加速优良性状的选育进程,提升养殖效益。然而,此前诱导鱼类早熟的研究结果参差不齐,难以满足实际生产需求。在此背景下,为解决赤眼鳟的繁殖难题,来自意大利巴里大学阿尔多?莫罗分校(University of Bari Aldo Moro)、西班牙农业食品研究与技术研究所(IRTA-Institute of Agrifood Research and Technology)等机构的研究人员,展开了关于重组促性腺激素对前青春期赤眼鳟精子发生影响的研究。
研究人员通过一系列实验,最终发现基于 rFsh 和 rFsh/rLh 联合使用的两步方案,能够有效诱导前青春期赤眼鳟提前完成青春期发育,产生可释放的精子。这一成果意义重大,为赤眼鳟的人工养殖提供了关键的技术支持,有望大幅缩短其繁殖周期,促进产业发展。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,从赤眼鳟垂体 mRNA 序列推导促性腺激素(Gths)的 α 和 β 亚基氨基酸序列,并通过特定的转染和纯化流程制备出重组促性腺激素 rFsh 和 rLh。其次,选取合适的前青春期赤眼鳟幼鱼,将其分为对照组和不同处理组,按照既定的实验方案进行激素注射处理。最后,在不同时间点对实验鱼进行采样,测量相关生物指标,制作睾丸组织切片,利用组织学染色、免疫组化以及 TUNEL 等技术,对睾丸的发育、细胞增殖和凋亡情况进行分析。
1. 生物计量数据和性腺指数(GSI)、生精小管直径、睾丸组织学及生殖细胞类型的相对定量分析
研究人员对不同处理组和对照组的赤眼鳟进行生物计量数据测量,包括全长、体重和性腺重,并计算性腺指数(GSI)。结果发现,对照组在不同时间点的 GSI 和生精小管直径无显著变化,而处理组 TREATED 12 和 TREATED 21 的 GSI 和生精小管直径显著高于各自对照组。在睾丸组织学方面,对照组 0 的睾丸较小,生精小管几乎无管腔且精子数量少;对照组 12 的睾丸有各阶段精子发生;处理组 TREATED 12 部分鱼处于活跃精子发生,部分鱼精子发生停滞;处理组 TREATED 21 的鱼精子发生停滞,管腔和输精管充满精子。对生殖细胞类型的定量分析表明,处理组 TREATED 12 中未分化的 A 型精原细胞(Aund)密度显著低于对照组,而 TREATED 21 组与对照组无差异;TREATED 12 和 TREATED 21 组中已定向的精原细胞(Adiff和 B 型)、精子细胞和精子的相关指标与对照组相比也有显著变化。
2. 增殖指数和细胞凋亡分析
通过免疫组化检测增殖细胞核抗原(PCNA)来分析细胞增殖情况,发现对照组和处理组鱼的未分化 A 型精原细胞增殖指数无显著差异,但 21 周采样的两组鱼增殖指数均显著低于 12 周采样的鱼。利用 TUNEL 法检测细胞凋亡,发现对照组 0 的凋亡结构面积显著大于对照组 12;处理组 TREATED 21 的凋亡结构密度显著高于 TREATED 12。这表明停止激素处理会导致生殖细胞和支持细胞(Sertoli cells)凋亡增加。
在讨论部分,研究人员指出,此前基于促性腺激素释放激素类似物(GnRHa)的处理方案虽能刺激排卵等,但对诱导垂体 Fsh 合成或分泌效果不佳。而本研究中,rFsh 和 rLh 联合处理能有效刺激赤眼鳟精子发生和睾丸生长,模拟了性成熟时生殖轴的生理激活过程。不过,实验设计的时间限制使得无法确定对精原干细胞自我更新的影响。此外,研究中观察到的细胞凋亡现象与其他研究相符,即 Fsh/Lh 和性激素的减少会导致生殖细胞凋亡增加。
综上所述,本研究证明了 rFsh 和 rFsh/rLh 联合处理对诱导赤眼鳟早熟和产生可释放精子的有效性,为缩短其育种周期奠定了基础。但对于精原干细胞自我更新的调控机制以及 Fsh/Lh 在其中的作用,仍需进一步深入研究。