排卵期雌性青鳉释放的嗅觉线索诱导雄性求偶行为的机制研究

这篇研究首次证实了青鳉（Oryzias latipes）排卵期雌鱼通过尿液释放的化学信号能特异性激活雄性求偶行为（如quick-circle动作）。研究发现雌性在排卵期膀胱储尿量是非排卵期的10倍以上，揭示了脊椎动物通过尿液传递性信息素（pheromone）的新机制，为鱼类生殖行为调控提供了重要理论依据。

　　

摘要

化学通讯在动物成功繁殖中至关重要。本研究以模式生物青鳉为对象，首次证实排卵期雌鱼释放的嗅觉线索能激活雄性求偶行为序列，其中至少有一种成分通过尿液传递。雄性青鳉的求偶行为包括跟随（following）、定位（positioning）和快速绕圈（quick-circle）等动作。研究发现，排卵期雌鱼膀胱储尿量显著高于非排卵期雌鱼和雄性，暗示尿液在生殖信号传递中的关键作用。

1 引言

在卵生动物中，雄性需通过多种信息判断雌性是否处于可产卵状态（即排卵期）。已有研究表明，金鱼和斑马鱼通过F型前列腺素（prostaglandins）传递生殖信号，而罗非鱼和樱鳟则通过尿液中的化学物质识别雌性生殖状态。青鳉作为重要模式生物，其繁殖行为具有每日产卵的特性，但雄性如何识别雌性排卵状态的机制尚不明确。

2 方法

2.1 实验鱼培育

野生型青鳉采集自日本岐阜大学周边水域，在户外养殖池（1200 L）中培育。实验选用体长28.3-41.9 mm的成体，采用隔离配对法进行行为观察。

2.2 求偶行为记录

定义求偶行为序列：跟随→定位→快速绕圈→上浮→抱合（wrapping）→颤抖（quivering）。统计前10分钟的跟随和定位频次，以及40分钟内的快速绕圈频次。

2.3 嗅觉线索验证

通过三种实验设计：

1. 排卵雌鱼水：将排卵雌鱼饲养水用于已产卵雌鱼配对

2. 交配后水：收集完成抱合行为后的饲养水

3. 尿液添加实验：直接向水中添加排卵雌鱼膀胱尿液

2.4 尿液定量

采用毛细管法测量膀胱尿液重量，计算尿体指数（urine-somatic index）。

3 结果

3.1 行为差异

雄性对排卵雌鱼的求偶行为频率显著高于已产卵雌鱼（快速绕圈频次73.3 vs 0.3次，p<0.05）。

3.2 嗅觉线索作用

• 排卵雌鱼水：使雄性对已产卵雌鱼的定位行为增加1.9倍（p=0.079）

• 交配后水：快速绕圈频次提升至8.7次（p=0.096）

• 尿液添加：快速绕圈频次从0.89激增至7.13次（p<0.001）

3.3 尿液储存

排卵雌鱼尿体指数（0.0867）显著高于雄性（0.0052）和非排卵雌鱼（0.0046）（p<0.01）。

4 讨论

研究揭示了青鳉存在双重嗅觉信号系统：

1. 远程信号：通过非尿液途径（如鳃）释放，诱导跟随行为

2. 近程信号：通过尿液释放的前列腺素（如PGE₂）或其代谢物，特异性激活快速绕圈行为

排卵期雌鱼膀胱储尿量激增的发现，为理解脊椎动物利用尿液传递性信息素的进化策略提供了新视角。该机制与金鱼中发现的"双信息素系统"（17,20β-P与磺化代谢物空间分离）具有功能相似性。

5 结论

本研究首次证实青鳉排卵雌鱼通过尿液释放特异性化学信号调控雄性求偶行为，揭示了脊椎动物生殖通讯的新模式，为鱼类繁殖行为研究提供了重要理论基础。