海洋潮间带大弹涂鱼半月周期产卵机理的研究

我们以前的研究发现，海洋潮间带大弹涂鱼在繁殖季节生殖群体呈现有规律的半月周期产卵现象，第1次产卵发生在农历初八至十三（上弦月和满月之间），第2次产卵发生在农廿三至廿八（下弦月和新月之间）；雌鱼血清中性类固醇激素雌二醇(E2)、17α-羟孕酮（17α-P）和睾酮（T）以及雄鱼血清中性类固醇激素T和11-酮基睾酮（11-KT）含量均同样呈明显的半月周期变化，而且性类固醇激素含量峰值出现的时间与产卵时间基本一致。为了揭示大弹涂鱼这种有节律性产卵现象的机理，本研究拟采用自然生态和实验生态、在体和离体相结合的方法，从月相变化或潮汐变化（环境）→松果体（生物节律的调节者）褪黑激素分泌与抑制→褪黑激素的受体组织及其位点→性激素（GnRH、GtH和固醇激素）分泌与抑制的角度入手，研究环境因子与大弹涂鱼生殖神经内分泌活动之间的内在联系。研究结果可为将来人工调控鱼类成熟和产卵技术的创新提供科学依据。

本项目采用自然生态和实验生态以及在体和离体相结合的研究方法，观察了大弹涂鱼松果体和视网膜的形态结构；测定了自然海区大弹涂鱼群体褪黑激素的周期性变化；研究了模拟光照强度和潮汐变化对大弹涂鱼退黑激素分泌的影响以及褪黑激素对大弹涂鱼性类固醇激素分泌的影响；对褪黑激素受体亚型Mel1a在脑垂体、下丘脑和性腺等组织中的分布进行了定位；克隆了大弹涂鱼4个褪黑激素受体亚型（MT1.4a、MT1.7a、MT1b和MT1c），并研究了受体在不同组织中的表达。取得了如下研究成果：（1）大弹涂鱼松果体位于端脑和中脑之间，由终囊和松果体柄两部分组成，具有背囊结构；大弹涂鱼的视网膜在光镜下观察到多层次的结构，细胞排列规整，分层明显，包括3种细胞层和2种丛状层，由内向外依次为感光细胞层、外丛状层、内核层、内丛状层和神经节细胞层等。（2）生殖季节大弹涂鱼群体血清褪黑激素水平具有明显的半月周期变化节律，每个周期均出现1个峰值，第1个峰值出现在下弦月附近，第二次峰值出现在上弦月附近，峰值出现的时间与大弹涂鱼的产卵时间一致；大弹涂鱼血清褪黑激素水平具有明显的日周期变化节律，即白天含量低，晚上含量显著升高。（3）模拟的光照强度和潮汐变化对大弹涂鱼血清褪黑激素水平有一定影响，但不显著。（4）离体条件下褪黑激素（100pg/mL）可以显著促进卵巢分泌17α,20β-DHP，腹腔注射褪黑激素（50ng/g）1h后雌鱼血清17α,20β-DHP显著升高。（5）大弹涂鱼褪黑激素受体亚型Mel1a分布于视网膜的感光细胞层的内节、外丛状层、内核层和神经节细胞层，小脑分子层，视顶盖边缘层，神经垂体和腺垂体的中外侧部，松果体终囊及背囊，精巢的间质细胞、精原细胞和精母细胞，卵巢的卵膜，小肠的柱状上皮细胞外沿和肌肉层。（6）大弹涂鱼4个褪黑素受体亚型在神经组织和周围组织分布广泛，但主要是在脑组织和视网膜表达，各类型受体在各个组织的表达具有特异性。项目除完成了《资助项目计划书》预定的研究内容外，还增加了大弹涂鱼松果体和视网膜的形态结构以及褪黑激素4个受体亚型基因克隆的研究内容。首次发现了鱼类褪黑激素与生殖活动有密切关系，研究结果基本阐明了大弹涂鱼半月周期产卵的机理，达到了项目预定的研究目标。已在国内核心期刊发表研究论文2篇，其他论文在撰稿中。培养博士研究生3名，硕士研究生2名。