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长江上游是我国淡水鱼类种质资源最为丰富的地区之一,共有鱼类261种,仅分布于上游水域的特有鱼类就有112种,而这些特有鱼类中约有43种是喜激流生境的鱼类。三峡大坝(Three Gorges Dam,TGD)位于长江上游,是目前世界上最大的水利工程,于2009年竣工,坝高185 m。三峡水库至2010年达到最高蓄水位海拔175 m,总库容约39.3 km3,水面面积1084 km2,在重庆市巴南区至湖北省宜昌市三斗坪镇形成长约667 km的库区。原三峡水库库区江段鱼类资源丰富,是多种珍稀鱼类和特有鱼类的栖息地,三峡水库蓄水后改变了原有的江河流水生态环境,对库区鱼类生活史特征及资源造成不同程度的影响。 本研究通过对三峡水库重要经济鱼类—铜鱼(Coreius heterodon)和圆口铜鱼(C.guichenoti)种群特征的研究,从生长、繁殖、死亡和种群动态等方面综合分析了三峡水库175 m蓄水后,铜鱼和圆口铜鱼的资源现状;从鱼体和肝脏重金属水平探讨三峡水库蓄水对铜鱼和圆口铜鱼重金属富集的影响,评价其食品安全性;从分子生物学角度探讨圆口铜鱼性成熟内分泌调控特征。本研究还将两种铜鱼的主要种群特性参数与历史数据进行比较,揭示三峡水库蓄水后铜鱼和圆口铜鱼生活史特征的变化规律;对长江上游圆口铜鱼性腺不同时期转录组特征的研究,为鱼类性腺成熟发育过程中的大多内分泌信号调控网络提供了大量的数据参考,并为优化圆口铜鱼人工繁殖提供数据支持。主要研究结果如下: 三峡水库上、中、下游渔获物中铜鱼的出现率分别为100%、75%和33%,圆口铜鱼的出现率分别为100%、50%和8%。铜鱼有1-4龄共4个年龄组,上游主要是1-2龄,中游主要为3龄,而下游主要是1龄;中游和上游采集到的圆口铜鱼样本主要由1-3龄共3个年龄组组成,且两个江段的圆口铜鱼主要为1龄,在下游区,仅采集到1尾2龄圆口铜鱼。生长方程(von Bertalanffy growth function)参数估算结果显示,三峡水库上游两种铜鱼具有最高生长速率k值,而下游k值最低。铜鱼在中游具有最大的渐进体长L∞,在下游L∞最低;而圆口铜鱼在上游和中游具有相同的L∞。与蓄水前相比,铜鱼和圆口铜鱼自然死亡率升高(M),捕捞死亡率降低(F)。近几年由于实行禁渔期制度和加强渔业捕捞管理,捕捞死亡率有所下降,但两种铜鱼资源的利用率(E=F/Z)大于0.5,这仍可能会引起资源量下降。因此,保护和恢复这两种铜鱼资源的渔业管理措施应予加强且长期实施。 对长江上游铜鱼和圆口铜鱼繁殖生物学研究显示,圆口铜鱼绝对繁殖力均值约为27785粒/尾,铜鱼绝对繁殖力均值约为48349粒/尾。铜鱼和圆口铜鱼相对繁殖力变化范围虽都在前人调查的范围内,但均值有所降低,可能是由于三峡水库蓄水后水位升高导致饵料生物(底栖动物)生物量下降,与饵料供应不足和个体小型化有关。铜鱼卵径范围为0.43-1.73 mm,均值为1.11±0.27 mm;圆口铜鱼卵径范围为0.45-2.5 mm,均值为1.35±0.40 mm。圆口铜鱼卵巢卵径显著大于铜鱼(P<0.05)。 对处于卵巢发育Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ期的野生圆口铜鱼样本进行转录组分析,发现卵巢组织在其发育各阶段具有明确的组织学和转录表达特征。卵巢组织的全序列转录组测序分析,共检录得到11495个基因片段。差异表达基因聚焦内分泌/自分泌信号分子的转录表达,发现促乳素(prolactin,PRL)、卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)、雌激素(estrogen)、前列腺素E2(prostaglandinE2,PGE2)合成酶类、生长/分化因子9(growth/differentiationfactor9,GDF9)、激活素(activin)、和抗穆氏管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)等均发生了与卵巢发育成熟相关联的显著动态变化。通过对卵巢诱导成熟激素(maturation-inducing hormone,MIH)合成酶分子表达水平的观察,发现涉及MIH的17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one(17α,20β-双羟孕酮)的合成酶分子表达水平较高,而另一种MIH分子11-deoxycorticosteron(11-脱氧皮质酮)的合成酶的表达水平处于检测水平之下,提示17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one可能是圆口铜鱼卵巢成熟后期的主要促进因子。同时,本研究首次发现了完整的合成胆酸的合成酶系列的表达,这是鱼类卵巢组织中合成胆酸的首次报道,其生理作用有待进一步研究。 圆口铜鱼精巢转录组测序分析检测到42895个基因序列,注释30813个基因。SSR分析结果显示,共发现52764个重复序列,其中A/T的单核苷酸重复最为普遍。单核苷酸多态性共有6种,包括4种颠换和2种转换,其中C∶G->T∶A和T∶A->C∶G两种类型转换最为普遍。精巢不同发育期与有丝分裂、减数分裂、微管蛋白等相关基因表达发生动态变化。 测定了三峡水库上、中、下游不同年龄组铜鱼和圆口铜鱼肌肉和肝脏中重金属含量。7种重金属元素在铜鱼和圆口铜鱼体内的含量水平基本一致,重金属在铜鱼和圆口铜鱼肌肉中含量大小均为Zn>Cu>Cr>Hg>As≥Pb>Cd,在铜鱼肝脏中含量大小为Zn>Cu>Pb>Cd>Cr>As>Hg,而在圆口铜鱼肝脏中含量大小为Zn>Cu>Pb>Cr>Cd>Hg>As。铜鱼和圆口铜鱼肝脏中重金属含量显著高于肌肉(P<0.05)。两种鱼类间大部分重金属在库区上、中、下游无显著差异(P>0.05)。铜鱼和圆口铜鱼肌肉中7种重金属含量均未超过国家食品安全卫生标准,属于安全食用范围;肝脏中除Cd和Pb外的其他元素含量也未超过国家标准。 总体来看,三峡水库175 m蓄水后不同区域铜鱼和圆口铜鱼的种群特征发生了显著变化,相较于库区上游地区,下游铜鱼和圆口铜鱼资源量较低、生长慢、个体小、年龄结构较简单、营养状况较差(肝体指数表示)。这些变化可能与生境的改变和饵料生物资源的变动等相关。铜鱼和圆口铜鱼的最大个体和大多数高龄个体分别采集于三峡水库的中游和上游,结果说明了中游可能更适合铜鱼的生长,而上游则可能更适合圆口铜鱼的生长。圆口铜鱼性腺成熟过程中有其特有的内分泌信号表达特征,且卵巢组织中有完整的胆酸合成途径。三峡水库蓄水未对铜鱼和圆口铜鱼的重金属富集产生显著影响,不影响其食品安全。