ВК49865 Гистологическая характеристика поэтапного сперматогенеза в годичном половом цикле у самцов сибирского осетра в индустриальных рыбоводных предприятиях различного типа - от ФГБНУ "ВНИРО" ("ВНИИПРХ")

Филиал по пресноводному рыбному
хозяйству ГНЦ РФ ФГБНУ «ВНИРО»

+7 (495) 108-68-56 +7 (925) 789-83-62

Многоканальный телефон с 9:00 до 18:00

Филиал по пресноводному рыбному
хозяйству ГНЦ РФ ФГБНУ «ВНИРО»

Вы здесь

Главная / Информаторий / Гистологическая характеристика поэтапного сперматогенеза в годичном половом цикле у самцов сибирского осетра в индустриальных рыбоводных предприятиях различного типа

Гистологическая характеристика поэтапного сперматогенеза в годичном половом цикле у самцов сибирского осетра в индустриальных рыбоводных предприятиях различного типа

03.10.2022
НовостьНовость
НовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовостьНовость

  • Аннотация

    Современное развитие индустриальной аквакультуры неразрывно связано с вопросом формирования маточных стад и организации их воспроизводства, выращивания посадочного материала, получения товарной продукции. Специфические условия выращивания, заключающиеся в увеличении продолжительности благоприятных температур воды для роста рыбы, одновременно накладывают определенный отпечаток на формирование воспроизводительной системы рыб. Изучение этих процессов дает возможность наиболее рационально подходить к вопросу возможности получения половых продуктов в необходимые для рыбоводного хозяйства сроки. Работа выполнена в условиях установки замкнутого цикла водообеспечения (УЗВ) и прямоточного бассейнового индустриального рыбоводного хозяйства отдела «Конаковский» филиала по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Исследования проводились на одновозрастном материале сибирского осетра поколения 2017 года. Отбор проб осуществлялся биопсийным методом с фиксацией в 70%-ном спирте. В материалах статьи представлены данные по вопросу прохождения процесса сперматогенеза у сибирского осетра в условиях бассейнового индустриального предприятия с годовой суммой тепла 5600 градусо-дней и при комбинированном содержании производителей

  • на первом этапе в условиях установки замкнутого цикла водообеспечения продолжительностью 210 суток с суммой тепла 1511 градусо-дней с последующим размещением и выращиванием их в условиях прямоточного бассейнового хозяйства в течение 150 суток с суммой тепла 2340 градусо-дней. Представлена гистологическая характеристика протекания сперматогенеза и половых циклов у сибирского осетра с подробным описанием, иллюстрированным фотоматериалом происходящих процессов и сопутствующими отличиями в зависимости от условий содержания. В результате исследований установлено, что у впервые нерестующих самцов сибирского осетра при комбинированном содержании в бассейнах прямоточного водоснабжения и УЗВ (условия длительной зимовки) при создании определенных температурных условий обеспечивается продление нерестового сезона на 2–3 месяца путем смещения половых циклов.

    Ключевые слова: самцы сибирского осетра; сперматогенез; половой цикл; резорбция; стадия зрелости; сумма тепла; биопсия.

    Разная продолжительность гаметогенеза и случаи его задержки известны еще со времен классических работ В. Франца (Franz). Отдельные обобщения в этом плане были сделаны В.А. Мейеном, П.А. Дрягиным и Н.Л. Гербильским. Впервые эффекты задержки при взаимосвязи с сезонностью размножения и быстрым последующим сдвигом гаметогенеза были продемонстрированы и уточнены Б.Н. Казанским, сформулировавшим при этом общую закономерность смены фаз регуляции и стадийности гаметогенеза рыб. Для управления сперматогенезом у осетровых рыб в зависимости от влияния температуры воды в градусо-днях показана возможность выведения самцов осетровых рыб в нерестовое состояние в необходимый период времени. Познание репродуктивных способностей самцов при различных условиях содержания раскрывает гистологическая картина закономерных поэтапных преобразований половых клеток, которая позволяет выделять во времени сроки и продолжительность нереста, а именно преднерестовый, нерестовый и посленерестовый периоды годичного полового цикла у сибирского осетра. В результате наших исследований у впервые нерестующих самцов сибирского осетра при содержании в бассейнах прямоточного водоснабжения и УЗВ (условия длительной зимовки) показан закономерный ход развития половых клеток в годичном половом цикле во взаимозависимости от температурного фактора. Таким образом, при создании определенных температурных условий, исчисляемых в градусо-днях, обеспечивается продление нерестового сезона на 2–3 месяца путем смещения половых циклов, обеспечивая при этом повышение продуктивности в рыбоводных предприятиях. Закономерности сперматогенеза и половых циклов сибирского осетра в зависимости от условий содержания и с сопутствующими отличиями представлены ниже.

Материал и методы

При проведении экспериментальных работ на индустриальном предприятии отдела «Конаковский» филиала по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ) было отобрано 50 впервые созревших самцов сибирского осетра в возрасте 1400 суток (генерация 2017 года). Для первого созревания им потребовалось 21 483 градусо-дней со средней температурой воды 15,3 °С. Для оценки исходного состояния самцов на начальном этапе исследований были получены (методом биопсии) контрольные образцы половых продуктов с целью проведения гистологического исследования. Из отобранных и прочипированных электронными метками самцов сформировали две экспериментальные группы и распределили их по рыбоводным бассейнам с разными температурными условиями: 30 самцов

  • в бассейнах с прямоточным водоснабжением со среднегодовой температурой 15,0 °С и 20 самцов
  • в бассейнах цеха длительного выдерживания с температурой воды 4–6 °С. При анализе развития половых клеток в ходе сперматогенеза у сибирского осетраленской популяции использовали гистологические методы. Фрагменты гонад отбирали методом биопсии с фиксацией в 70%-ном спирте, после обезвоживания готовили срезы толщиной 7–8 мкм на микротоме РОТМИК-2. Освобожденные от парафина срезы окрашивали железным гематоксилином по Гейденгайну с последующим обезвоживанием и заключением в бальзам. Изучение и анализ серийных гистологических срезов осуществляли с использованием микроскопа «Микромед-2» и цифровой камеры для микроскопа серии ToupCam. Всего от 50 чипированных сибирских осетров проанализировано 2200 шт. серийных срезов с целью оценки развития гонад, протекания процесса сперматогенеза в годичных половых циклах у зрелых самцов сибирского осетра при содержании их в различных температурных условиях. При описании стадий зрелости гонад и развития половых клеток использовали универсальную шкалу и объяснение присутствия явления тотальной резорбции остаточных зрелых спермиев, не влияющей на ход очередной волны спермато- и спермиогенеза.

    • Характеристика сперматогенеза сибирского осетра при содержании в прямоточных бассейнах индустриального цеха отдела «Конаковский» на протяжении одного года

    Описание развития половых

    клеток в течение годичного

    полового цикла

    Гистологическая картина сперматогенеза, сумма тепла

    ув. ок. 10× об. 10×

    ув. ок. 10× об. 40×

    С января по март интенсивно

    протекает волна сперматогенеза,

    характеризующая IV, IV–VI, V,

    VI стадии зрелости гонад, с

    преобладанием цист со зрелыми

    сперматозоидами, присутствуют

    в том или ином количестве и

    другие стадии в зависимости

    от временно́го фактора, что

    является нормой асинхронного

    • развития половых клеток

    Январь

  • 292*

    • Февраль

  • 255*/547**

    • Март

  • 315*/862**

    • В апреле наблюдается

    равноценное присутствие

    в разных цистах зрелых

    и резорбирующихся

    сперматозоидов, а также наличие

    • опустевших цист

    Апрель

  • 338*/1200**

    • В мае, июне, июле характерна VI

    стадия зрелости гонад (выбой).

    В июне и июле в гонаде в

    основном присутствуют

    опустевшие цисты от

    сперматозоидов и небольшое

    количество перезревших

    резорбирующихся

    сперматозоидов в цистах и

    выводном протоке.

    В июле происходит быстрая

    остаточная тотальная резорбция

    перезревших сперматозоидов

    в цистах и выводном протоке,

    которая осуществляется в

    • течение одного месяца

    Май

  • 538*/1738**

    • Июнь

  • 658*/2396**

    Июль

  • 769*/3165**

    • В августе наблюдается начало 

    нового полового цикла с 

    остаточными процессами 

    резорбции. Семенники во II–VI 

    стадиях зрелости, в цистах

    происходит размножение

    • сперматогоний

    Август

  • 685*/3850**

    • В сентябре начало новой волны

    сперматогенеза. Два деления

    мейоза с формированием

    сперматоцитов I порядка,

    сперматоцитов II порядка и

    сперматид

    Сентябрь

  • 496*/4346**

    • При содержании в прямоточных

    бассейнах с суммой тепла

    с нарастающим итогом от

    4850 по 5506 градусо-дней в

    течение трех месяцев (октябрь,

    ноябрь, декабрь) в цистах и в

    выводном протоке находятся

    преимущественно зрелые

    сперматозоиды для очередного

    полового цикла. На зимовку

    самцы уходят в IV–V стадиях

    • зрелости семенников   

    Октябрь

  • 504*/4850**

    Ноябрь

  • 380*/5230**

    Декабрь

  • 276*/5506**

    • Примечания: * сумма тепла за месяц, градусо-дней; ** сумма тепла с нарастающим итогом, градусо-дней;

    • 1
    • зрелые сперматозоиды в цистах;
    • 2
    • фолликулярная оболочка цист;
    • 3
    • сперматозоиды в выводном протоке;
    • 4
    • резорбция сперматозоидов в цистах;
    • 5
    • опустевшие цисты от сперматозоидов;
    • 6
    • резорбция сперматозоидов в выводном протоке;
    • 7
    • размножение сперматогоний;
    • 8
    • сперматоциты I порядка;
    • 9
    • сперматоциты II порядка;
    • 10
    • сперматиды;
    • 11
    • тотальная резорбция.

    Характеристика сперматогенеза при комбинированном содержании сибирского осетра в условиях искусственной зимовки (УЗВ) и прямоточных бассейнах на протяжении одного года

    Описание развития половых

    клеток в течение годичного

    полового цикла

    Гистологическая картина сперматогенеза, сумма тепла

    ув. ок. 10× об. 10×

    ув. ок. 10× об. 40×

    Начальное состояние

    семенников в январе.

    Во фрагментах гонад проходит

    волна сперматогенеза, в цистах

    преимущественно находятся

    зрелые сперматозоиды

    При содержании производителей

     в условиях искусственной зимовки

    в УЗВ с января по апрель

    гистологический

    • анализ не проводился
    		Январь
  • 155.
    • Февраль
    • 140*/295**.
    • Март
    • 155*/450**.
    • Апрель
    • 150*/600**
    С мая по июль самцов

    продолжали содержать в УЗВ, при

    этом у них брали пробы гонад

    для гистологического анализа.

    В цистах и в выводном протоке

    преимущественно находились

    зрелые сперматозоиды с

    помесячным увеличением

    резорбционных процессов.

    Для семенников характерны

    IV, V, VI стадии зрелости,

    это весомый показатель о

    возможности продления

    нерестового сезона на 2–3

    месяца при регулировании

    температурных условий с целью

    получения половых продуктов от

    • половозрелых рыб
    		Май
  • 155*/755**

    Июнь

  • 150*/905**

    Июль

  • 606*/1511**

    • В августе и сентябре, в течение

    1,5 месяца, заканчивается

    посленерестовый период

    текущего полового цикла.

    В цистах завершается

    остаточная резорбция

    перезревших сперматозоидов

    с преобладанием в сентябре

    в выводном протоке быстрой

    тотальной резорбции цист с

    перезревшими сперматозоидами

    Август

  • 685*/2196**

    Сентябрь

  • 496*/2692**

    • Начало следующего полового

    цикла начинается в октябре с

    размножения сперматогоний,

    новой генерации половых

    клеток. Семенники в это время

    находятся во II–VI стадиях

    зрелости

    Октябрь

  • 504*/3196**

    • В ноябре осуществляется 

    волна сперматогенеза, включающая

    два деления мейоза с 

    последующим формированием

    сперматозоидов, семенники

    • переходят в III, IV стадии зрелости   

    Ноябрь

  • 380*/3576**

    • В декабре при сумме тепла 

    с нарастающим итогом 

    3852 градусо-дней в цистах 

    и в выводном протоке 

    преимущественно находятся 

    зрелые сперматозоиды для 

    • очередного полового цикла
    		Декабрь
  • 276*/3852**

    		•

    Примечание: обозначения см. в таблице 1.

    При рассмотрении протекания процесса сперматогенеза в разных условиях можно наблюдать изменение продолжительности развития половых клеток. Сумма тепла, получаемая организмом в преднерестовый, нерестовый и посленерестовый периоды в годичном половом цикле (см. табл. 1, 2), ведет за собой изменение количества зрелых сперматозоидов в гонаде. Уменьшение суммы тепла на 980 градусо-дней при условии выдерживания производите- лей при температуре 4–6 °С ведет к возможности продления нерестового се- зона на 90 суток, при этом по мере увеличения помесячной суммы тепла наблюдаются наращивание скорости резорбционных процессов в семенниках с последующей быстрой тотальной резорбцией перезревших сперматозоидов и ускорение по сравнению с самцами, содержащимися в условиях прямоточного хозяйства, процессов формирования новой генерации зрелых спермато- зоидов в годичном половом цикле. За счет этого срок следующего созревания и готовность самцов к воспроизводству приходят одновременно, несмотря на разную сумму тепла: 3852 против 5506 градусо-дней. На гистологических препаратах видно, что в выводных протоках обеих групп самцов находятся преимущественно зрелые сперматозоиды, пригодные для участия в процессе воспроизводства.

    Для управления созреванием в различных температурных условиях важно знать закономерности развития половых клеток и соблюдать цикличность половых циклов. При сходстве закономерного процесса сперматогенеза у единовременно нерестующих рыб прижизненный поэтапный анализ развития половых клеток позволяет не только определять показатели зрелости, но и детально выявлять особенности прохождения процесса сперматогенеза в зависимости от экологических факторов, разрабатывая при этом пути управления процессом воспроизводства разных видов рыб.

    Заключение

    Знание закономерного процесса сперматогенеза рыб с единовременным типом икрометания на примере осетровых рыб способствует увеличению продолжительности сезона разведения рыб.

    В результате гистологических исследований впервые показан закономерный ход развития половых клеток в зависимости от температурного фактора в годичном половом цикле у впервые нерестующих самцов сибирского осетра при содержании в бассейнах прямоточного водоснабжения и комбинированного содержания (УЗВ

  • условия длительной зимовки и прямоточные бассейны). 

    Таким образом, при создании определенных температурных условий обеспечивается продление нерестового сезона на 2–3 месяца путем смещения половых циклов, обеспечивая при этом повышение эффективности работы рыбоводных предприятий.

    • Библиографический список

    1. Гербильский, Н.Л. Гонадотропная функция гипофиза у костистых и осетровых / Н.Л. Гербильский // Труды лаб. основ рыбоводства.

  • Л., 1947.
  • Т. 1.
  • С. 25–95.
    • 2.   Гречанов, И.Г. Экспериментальное изучение явления тотальной резорбции спермиев в семенниках леща Abramis brama (L) Рыбинского водохранилища / И.Г. Гречанов, В.М. Володин // Вопросы ихтиологии.
    • 1981.
    • Т. 21, вып. 6.
    • С. 1125–1129.
    • 3. Дрягин, П.А. Половые циклы и нерест рыбы / П.А. Дрягин // Известия ВНИОРХ.
    • 1949.
    • Т. 28.
    • С. 3–113.

    1. Илясова, В.А. Гаметогенез и половые циклы новых объектов рыбоводства и акклиматизации в связи с искусственным воспроизводством: 03.00.10 Ихтиология: автореф. дис. д-ра биол.

    • наук / В.А. Илясова; ВНИИ прудового рыбного хоз-ва.
    • М., 1995.
    • 48 с.
    • 2. Илясова, В.А. Анализ закономерного хода сперматогенеза у сибирского осетра при искусственном воспроизводстве в зависимости от абиотических факторов / В.А. Илясова, Е.А. Мельченков, В.В. Калмыкова, Н.А. Козовкова, А.П. Воробьев, А.А. Арчибасов, А.В. Мищенко // Сб. науч. тр. ВНИИПРХ. Актуальные вопросы пресноводной аквакультуры.
    • М.: Перо, 2021.
    • Вып. 92.
    • С. 4–12.
    • 3.   Казанский, Б.Н. Закономерность гаметогенеза и полового цикла у рыб / Б.Н. Казанский // Научные открытия России. Государственный реестр открытий СССР.
    • Научное открытие
    • 4. Казанский, Б.Н. Закономерности гаметогенеза и экологическая пластичность размножения рыб / Б.Н. Казанский // Экологическая пластичность рыб.
    • Л.: ЛГУ, 1975.
    • С. 3–32.
    • 5. Мельченков, Е.А. Оценка влияния температурных условий содержания на процесс сперматогенеза и продукционные характеристики сибирского осетра в условиях рыбоводных хозяйств различного типа / Е.А. Мельченков, В.А. Илясова, В.В. Калмыкова, А.П. Воробьев, Н.А. Козовкова, А.А. Арчибасов, Ю.А. Антипина // Рыбоводство и рыбное хозяйство.
    • 2022.
    • № 5.
    • С. 327–339.
    • DOI 10.33920/sel-09-2205-03.
    • 6.   Микодина, Е.В. Гистология для ихтиологов. Опыт и советы / Е.В. Микодина, М.А. Седова, Д.А. Чмилевский, Е.А. Микулин, С.В. Пьянова, О.Г. Полуэктова.
    • М.: ВНИРО, 2009.
    • 112 с.
    • 7.     Мейен, В.А. Изменение половых циклов самок костистых рыб под влиянием экологических условий / В.А. Мейен // Известия АН СССР. Серия биологическая.
    • 1944.
    • № 2.
    • С. 351–373.
    • 8.      Подушка, С.Б. Критический обзор публикаций о нарушениях репродуктивной системы у осетровых рыб / С.Б. Подушка // Научно-технический бюллетень лаборатории ихтиологии ИНЭНКО.
    • 2000.
    • № 3.
    • С. 3–30.
    • 9.      Рабазанов, Н.И. Функциональные изменения гаметогенеза и полового цикла в водоемах с нарушенным экологическим режимом: автореф. дис. д-ра биол. наук / Н.И. Рабазанов.
    • Махачкала, 2010.
    • 48 с.
    • 10.   Ромейс, Б. Микроскопическая техника / Б. Ромейс.
    • М.: Иностранная литература, 1953.
    • 648 с.
    • 11.   Сакун, О.Ф. Определение стадий зрелости и изучение половых циклов рыб / О.Ф. Сакун, Н.А. Буцкая.
    • М.: Пищевая промышленность, 1963.
    • 36 с.
    • 12.   Трусов, В.З. Некоторые особенности созревания и шкала зрелости половых желез осетра / В.З. Трусов // Труды ВНИРО.
    • 1964.
    • Т. 56, сб. 3.
    • С. 69–78.
    • 13. Чебанов, М.С. Руководство по искусственному воспроизводству осетровых рыб / М.С. Чеба- нов, Е.В. Галич.
    • М., 2013.
    • 325 с.
    • Franz, V. Die Eiproduction der Scholle (Pleuronectes platessa L.).
    • Wissenschaftliche Meeresun- tersuchungen, Neue Folge.
    • 1910.
    • Bd. 9.
    • 217 p.

    • Сведения об авторах

      Вера Александровна Илясова

    • д-р биол. наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник лаборатории осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Россия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru. ORCID: 0000- 0003-2840-312Х.

      Евгений Алексеевич Мельченков

    • д-р биол. наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хо- зяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Россия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru. ORCID: 0000-0002-3336-165Х. 

      Александр Павлович Воробьев

    • главный специалист лаборатории осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Россия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru. ORCID: 0000-0002-0025-4292.

      Вера Вениаминовна Калмыкова

    • канд. биол. наук, главный специалист лаборатории осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Россия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru. ORCID: 0000-0002-6949-9335. 

      Артур Алексеевич Арчибасов

    • ведущий специалист лаборатории осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИПРХ). Рос- сия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru. ORCID: 0000-0002-1576-4578. 

      Надежда Александровна Козовкова

    • главный специалист лаборатории осетроводства и акклиматизации, филиал по пресноводному рыбному хозяйству ФГБНУ «ВНИРО» (ВНИИ- ПРХ). Россия, 141821, Московская область, Дмитровский городской округ, пос. Рыбное, д. 40а. E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru.

    Обратный звонок