**部分 鱼类繁殖基础生物学
鱼类繁殖方式与行为是多种多样的，但我国经济鱼类基本上属于卵生和体外受精的繁殖方式。每种鱼达到特定的成熟年龄后，其性腺便呈周期性有规律地变化。多数鱼类在天然水体中一年只能产卵一次，但有些鱼类在一年内可多次产卵。鱼类性腺成熟与繁殖的周期直接受脑垂体分泌的有关激素控制，垂体分泌作用又受神经活动的调节，而神经活动又受外界环境条件的影响，这些内、外因素彼此相互联系、相互作用。因此为了使鱼类在人工控制下进行繁殖，提高鱼类人工繁殖的催产率、受精率和孵化率，必须掌握这些规律。本章的主要内容包括：鱼类的性腺发育、鱼类的性周期和性成熟、内分泌腺和神经系统与鱼类繁殖的关系、主要养殖鱼类精子和卵子的生物学、受精与胚胎发育和主要养殖鱼类繁殖习性。
1 鱼类的性腺发育
1.1 卵巢的发育
卵巢是雌性生殖腺，能产生卵子和分泌雌性激素。大多数鱼类有一对卵巢，位于鳔腹面的两侧。未成熟的卵巢呈条状，成熟的卵巢里充满卵粒，并随卵粒的长大而逐渐膨大，*后可占据体腔的一部分。
1.1.1 卵巢和卵子的结构
1.1.1.1 卵巢结构
大多数养殖鱼类的卵巢成对，有鳔鱼类的卵巢位于鳔的两侧，呈囊状，囊壁薄而有弹性。卵巢外覆盖一层腹膜，腹膜下面是一层由结缔组织构成的白膜。卵巢膜向内突出成横隔，把卵巢隔成一间间小室，卵子产生并长在卵巢的间隔上，因此，卵巢的横隔又叫产卵板或蓄卵板（ovarian lamellae）。两侧卵巢后端变细相合而成输卵管，开口于体外，其开口叫生殖孔或泄殖孔。绝大多数养殖鱼类的卵巢属于此种封闭卵巢（closed ovary）或被卵巢（cystovarian），成熟卵细胞直接经输卵管从生殖孔排出体外，人工挤卵时可顺利地把卵巢囊中的成熟卵粒挤出。但是，鲟形目鱼类为游离卵巢（free ovary）或裸卵巢，既无卵巢腔，也无输卵管，成熟的卵子先跌入体腔，然后由泄殖孔排出体外。因此，在进行人工授精挤卵时，不能顺利把腹腔中的成熟卵粒挤出。海鳗（Muraenesox cinereus）的卵巢由许多卵巢叶片规则排列而成，整个卵巢外无被膜，卵巢叶片是海鳗的产卵板（张克俭等，1999）。
卵巢中有很多产卵板。每个产卵板上产生并着生大小不同的卵细胞。每个卵细胞被一层或随着发育变成两层的扁形细胞层包围着。这个包在卵细胞外面的细胞层叫滤泡膜（follicular epithelium）。滤泡膜主要由两种细胞组成：外层的鞘膜细胞（thecal cell）和内层的颗粒细胞（granular cell）。两层之间由基膜分开。鞘膜层含有成纤维细胞、胶原纤维和毛细血管。有些鱼类的鞘膜层还含有鞘膜细胞；颗粒层则由排列紧密的单层柱状上皮细胞组成。滤泡膜的作用是保护卵细胞，给卵输送营养，分泌性激素以控制卵的生理活动。
1.1.1.2 卵子结构
在产卵板上的卵细胞，发育成熟后便排出体外或吸收。大多数养殖鱼类的成熟卵为圆形或椭圆形，卵径变化在0.5～2.0mm之间。成熟鱼卵的构造与一般身体细胞差别不大，都是由细胞核（卵核）、细胞膜（卵膜）和细胞质（卵质）等基本成分构成的，所不同的是鱼卵还含有营养物质卵黄，卵膜和卵核等的结构也有其特点。
细胞核（卵核）：细胞核通常位于细胞中央，只是在发育后期才移向一端。卵核一般为球形，由核质和核膜构成。早期发育阶段的卵细胞中核膜明显，成熟卵细胞的核膜则逐渐消失。核中有一个折光较强的核仁，有时（早期细胞核）有几个核仁。核质中还有染色质。这些染色质在细胞分裂期集中成粗粒状、线条状、带状、条块状，叫染色体。卵细胞中的细胞核较大，特别是早期发育阶段的卵细胞，细胞核相对于细胞质大得多，随着卵细胞的发育，核的比例才逐渐变小。尚未成熟的卵细胞核呈泡状结构，又叫生发泡。生发泡的形状和界线随卵的生理状况而改变。一般地，细胞在营养活动旺盛时，生发泡的某一边常暂时呈锯齿状，当细胞在准备分裂时生发泡的界限则逐渐模糊不清，细胞分裂完毕时核又重新恢复原来的形状。
细胞质（卵质）：卵原细胞和早期卵细胞阶段，细胞质基本上和一般体细胞相似，只是当卵母细胞开始积累卵黄物质以后，它的体积才逐渐变小，并且发生某些变化。在银鲳（Pampus argenteus）卵母细胞发育早期，胞质出现分层现象，即靠近细胞核的细胞质颗粒粗，成堆分布且染色很深，而外层细胞质颗粒细，排列均匀，染色浅。这种呈同心圆排列的胞质分层现象称为生长环结构（龚启祥等，1989），这在鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、带鱼（Trichiurus lepturus）、香鱼（Plecoglossus altivelis）也曾有报道，而在其他海洋鱼类中尚未见提及。
根据细胞质和卵黄的体积比及其分布情况，可以把动物的卵分成：无黄卵（某些棘皮动物的卵）、均黄卵或少黄卵（如蠕虫、文昌鱼和多数哺乳动物卵）、间黄卵（鳄卵）、中黄卵（某些虾的卵）和端黄卵。大多数养殖鱼类的卵属于端黄卵，卵黄物质的体积大大超过细胞质。端黄卵的细胞质分布在卵的一端，卵黄在另一端，前者称动物极，后者称植物极。在卵细胞的细胞质中也有中心体、线粒体等结构，与核酸和卵黄的形成有关。
卵黄物质：鱼卵的卵黄常呈球状、板状、块状，也有的在它们之间夹杂着细小的卵黄颗粒。卵黄的化学组成主要为蛋白质、磷脂和少量的中性脂肪。卵黄大致分为三类：蛋白质卵黄（除蛋白质外还含有不同数量的脂肪）、脂肪卵黄（除磷脂和脂肪外可能还混杂一些蛋白质）和碳水化合物卵黄。鱼类的卵黄颗粒较大，称为卵黄小板。它由两种蛋白质组成：卵黄脂蛋白（lipovitellin）和卵黄高磷蛋白（phosvitin）。卵黄小板由2分子卵黄高磷蛋白和1分子卵黄脂蛋白相连形成一个结构单位，排列为规则的六角形结晶格子。卵黄中含有大量磷，并以高能磷酸键的形式存在，可以释放出大量的能量供胚胎发育之需。
鱼类卵黄的发生大体有两种来源，即内源性卵黄发生（endogenous vitellogenesis）［又称自体合成（autosynthesis）］和外源性卵黄发生（exogenous vitellogenesis）［也称异体合成（heterosynthesis）］。内源性卵黄发生是指初级卵母细胞在进入Ⅰ期时，由卵母细胞本身的高尔基体和内质网合成卵黄。外源性卵黄发生是指在肝脏合成的卵黄原蛋白（或称卵黄先质），在17β-雌二醇的作用下通过血液循环进入卵巢，再经过滤泡细胞的转运，*后由卵母细胞本身形成的微绒毛的胞饮作用摄入卵质内形成卵黄。大生长期时，外源性卵黄显得十分重要。
细胞膜（卵膜）：各种鱼类的卵细胞在成熟和产出后所处的环境不同，所以，卵膜的种类和构造也有很大区别，自内向外分为五层，即质膜、放射膜、包卵膜和两层滤泡膜。
质膜：直接与卵质相接触的一层*薄的膜。它是卵本身的外周原生质凝胶化而成的柔软薄膜。质膜是在卵巢中形成的，又叫卵黄膜。
放射膜：厚而韧，是卵子在卵巢里发育形成的，且随着卵母细胞的发育而加厚。膜中有许多放射状排列的小沟管，又叫放射带。电子显微镜观察表明，放射带是卵母细胞和滤泡细胞的微绒毛和突起相互深入的产物。从血液中输送来的营养物质就是通过这些放射小沟管进到卵中的。大多数养殖鱼类卵的放射膜在一处变薄，留有一个无膜的小孔，即卵孔或受精孔（micropyle），也是形成精孔细胞（micropylar cell）的地方。但是，尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）卵的放射膜不在动物极形成受精孔，滤泡细胞也不分化产生精孔细胞（刘筠，1993）。各种鱼类的放射膜厚薄不同，这与胚胎发育的生态条件有关。浮性卵的放射膜比沉性卵的放射膜薄。鲟卵的卵膜厚约50μm，由四个形态不同的区域组成（图1-1）（Doroshov et al.，1983）。*外层（J）是电子密度较高的胶质层，与其内层（L3）的导管相通。未与水接触时，J层物质含在管内，一遇淡水即从L3中释放出来，水合成高黏性的物质。在胚胎早期发育过程中，这种胶质一直存在，对胚胎固定在河流底部的附着物上具有重要作用。生化分析表明，这层胶质物质只有一个明显的110千道尔顿（kDa）糖基化蛋白质带，含蛋白质88.1%，糖11.9%，糖中含有唾液酸。卵在体腔液或生理盐水或螯合剂EDTA处理过的水中，J层的水合作用受抑制，这表明胶质释放和水合作用需要Ca2＋和Mg2＋离子。
高*鲟（Acipenser transmontanus）卵在含蛋白酶抑制因子或类似胰蛋白酶的特殊酶抑制因子的水中孵化时，卵膜的胶质释放受抑制或阻滞，而后者不影响卵的黏性。用含蛋白酶的水处理过的卵的尿抽提物中不含由黏性卵上分离出的110kDa糖蛋白。因此，110kDa糖蛋白存在于卵膜中，在类似胰蛋白酶的酶类作用下才起作用。
与其他动物不同，鲟卵的胶质不源于输卵管，也无须受精激活即起作用。鲟卵植物极的黏性比动物极强，这可使植物极附着到基质上，动物极和卵孔朝上，利于卵子受精和胚胎发育中背腹轴的确立。
高*鲟卵胶质内层L3的主要成分是D-半乳糖，通过非细胞结构的“生物螺母”（biocrew）与相邻的L2层紧固在一起。这些特殊的螺旋结构是由L2上的细丝组成的。生殖洄游前，鲟排出的早熟卵L3与J和L2均已分离。入淡水后30min，L3电子密度明显降低。
L2和L1层相当于其他鱼类的绒膜层，由丝状纤维组成，对糖不呈阳性反应，受精和卵裂后也没有变化。中华绒螯蟹的成熟卵无受精孔，精子在卵的任何部位均可入卵内；家鱼卵在动物极上具有一个受精孔或受精孔区，而鲟卵在动物极直径200μm的区域内有多个受精孔（3～15个）。孔道长50μm，*尖的部分直径只有一个精子大小，尖端穿过L1层，直达透明带。所以，一般认为鲟的多精入卵属异常现象。阻止多精受精的关键是：精卵一接触即发生迅速的皮质反应。这种反应包括透明带下的皮质颗粒的胞吐作用。它使卵膜变形，皮质颗粒迅速封闭受精孔的内开口。
当卵产到水中，放射膜膨大而使卵径显著增大，卵在受精后膨大的这层膜又叫受精膜。受精膜形成就阻止了多个精子进入卵中。卵吸水膨大后，质膜和放射膜之间的腔叫围卵腔，腔中为围卵的蛋白液，胚胎可以通过质膜蛋白液和放射膜与水环境进行正常的物质交换，借以保证胚胎进行物质代谢。
质膜和放射膜是卵本身原生质产生的，通称为初级卵膜或一级卵膜。但是，也有人认为，放射膜是由滤泡上皮细胞胞质突出所形成的细管，因此，当属次级卵膜。
包卵膜：卵母细胞在发育后期，即几乎“长足”时由包围卵母细胞的滤泡上皮细胞分泌物所形成的膜，因此，又叫次级卵膜或二级卵膜。卵子成熟后产出体外，包卵膜包在放射带外随卵子一同离巢，具有加固卵膜、保护卵子的作用。包卵膜一般遇水后呈黏性，又有固着卵和加强生殖隔离的作用。在几种养殖鱼类中，浮性卵和漂流性卵（青鱼、草鱼、鲢、鳙、真鲷、牙鲆等）没有包卵膜，黏性卵（银鱼、鲤、鲫、鲂和大泷六线鱼等）和某些沉性卵有包卵膜。鲤、鲫、鲟、等卵遇水后呈黏性，就是因为有包卵膜。
银鱼卵表面具有由胚孔内生出的卵膜丝，向四周辐射分布，卵膜丝表面具复瓦状纹理（图1-2）（张玉玲，1990）。依银鱼卵的卵膜丝长短、数目、分支、疏密度、胚孔的显著性等，将不同银鱼的卵膜丝分为5种类型。大银鱼和安氏银鱼卵的卵膜丝少者30多条，多者不可计数，细密分支，盖满卵膜表面，裸区具有短丝，这种卵膜丝称为密致型；前颌间银鱼、小齿日本银鱼、近太湖新银鱼和短吻新银鱼卵的卵膜丝11～23条，呈直的分支状，称为稀疏直丝型；寡齿新银鱼、陈氏新银鱼、有明银鱼和居氏银鱼卵的卵膜丝11～14条，呈弯丝分支状，裸区无短丝，称为稀疏弯丝型；白肌银鱼卵的卵膜丝12条，相交处为不规则的三角形，称为稀疏角丝型；太湖新银鱼的卵膜丝17条，呈不等长的辐射状短线，称为短线辐射型。
与黑鲷和牙鲆相比，红鳍东方鲀卵的包卵膜较厚（表1-1）；黑鲷
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