基于耳石微化学的刀鲚群体生境履历研究进展

刀鲚(Coilia nasus)是一种经济价值高的洄游型鱼类。受过度捕捞、生态环境污染以及水利工程建设等影响,其资源量已极度匮乏。总结了日本水域、黄河水域和长江水域内刀鲚生境履历的研究进展,解析不同水域刀鲚群体的生境履历模式,以期为刀鲚资源保护提供科学支撑和参考资料。随着长江十年禁渔计划的实施,充分了解长江水域刀鲚的生境履历,有助于为中国刀鲚资源的保护和恢复提供参考。     

基于耳石微化学分析的福建水域刀鲚生境履历研究

利用X射线电子探针微区分析技术(electron probe micro-analysis, EPMA),首次对福建(福州、宁德)沿岸海域采集到的3尾刀鲚(Coilia nasus)进行矢耳石的锶(Sr)和钙(Ca)微化学特征分析,重建其生活史。结果显示,这3尾刀鲚耳石核心区的Sr/Ca值均小于3,且耳石面分析显示核心区均为蓝色,表明它们都属于淡水产卵和淡水孵化;其中,福州海域的1尾刀鲚早期生活史对淡水依赖时间较长,而宁德海域的2尾刀鲚对淡水依赖时间较短。根据耳石从核心到边缘的Sr/Ca值变化线分析及过核心截面Sr含量面分析可以确定,3尾刀鲚均为典型的溯河洄游生态类型;其中,福州海域1尾刀鲚呈现淡水–半咸水型的生境履历,而宁德海域2尾刀鲚呈现淡水–半咸水–海水型的生境履历。本研究首次利用耳石微化学分析技术揭示了福建水域刀鲚生活史和生境履历存在多样性,也证实了宁德三沙湾外海域和闽江口外沿岸海域尚存溯河洄游型刀鲚。本研究为进一步开展福建沿岸水域刀鲚的关键栖息地研究及其资源管理和保护提供了宝贵的基础信息。     

日本有明海及周边水域刀鲚耳石微化学研究

刀鲚在日本仅分布于有明海及与之相通的一些河流中,为重要的渔业资源,现已被列入了"危急种"名录。为探明相关水域该资源种的生活史履历及生境需求特征,本研究利用鱼类耳石微化学分析技术,对采自有明海海区及六角川、筑后川河口水域的刀鲚进行了耳石锶(Sr)和钙(Ca)的微化学研究。耳石由核心到边缘Sr、Ca定量线及Sr面分布分色图谱分析结果发现,3种水域刀鲚个体总体上可分为淡水产卵场起源(即溯河洄游)和非淡水产卵场起源(即海生刀鲚)2种生态类型,其中前者刀鲚中还进一步包含有3种不同淡水、海水间生境履历模式,反映出3种水域分布刀鲚生活史和生境需求的多样性及对不同盐度生境较好的适应性。此外,微化学结果还显示,研究涉及的17尾刀鲚中,有30%是在河口半咸水生境孵化起源。这在一定程度上提示,相关水域除传统淡水起源的资源补充量外,河口域半咸水起源的补充量同样不能忽视。     

长江南京江段长颌鲚生境履历的反演研究

利用电子探针显微分析技术(EPMA),对2009年和2014年采自长江南京段的长颌鲚耳石微化学进行了研究,反演了其生境履历.结果显示,这些长颌鲚耳石上元素Sr/Ca值的动态可分为两类.一类Sr/Ca值出现显著波动,不仅具有对应淡水生境的低值(1.87±0.36),而且有对应于河口半咸水生境的较高值(4.80±0.80),甚至出现了外海高盐度生境的高值(7.85±0.57),反映了溯河洄游的生境履历特征.另一类Sr/Ca值稳定3.0以下(14NJC09和14NJCE10),仅反映出在淡水生境中生活的履历.上述结果均得到了耳石Sr面分布的验证.上述“反演”的结果首次发现,传统上认为的一定是溯河洄游的长颌鲚,也可能存在有淡水定居个体.单纯利用上颌骨的长短并不能作为有效判别长江刀鲚资源群体中溯河洄游个体和淡水定居个体的标准.     

耳石微化学技术在鱼类生境履历重建中的研究进展

<正>研究鱼类活动踪迹的手段有很多,早期研究者通过渔业统计数据分析洄游鱼类的活动路径,徐兆礼等^[1-3]根据10余年捕捞统计资料,推测了鱼类产卵场、索饵场和越冬场的位置和范围,绘制出我国近海海域带鱼(Trichiurus lepturus)、大黄鱼(Larimichthys crocea)和小黄鱼(L.polyactis)的洄游路线。然而,渔业捕捞数据属于非独立数据,基于渔业统计数据分析的方法要求数据量大,且对数据质量要求也较高,极大限制了洄游路线估计的准确性。随着技术发展,标志放流技术应用日益广泛,其中生物遥测标记技术^[4]、弹出式卫星数据回收标志^[5]已经被用于监控和记录鱼类个体的坐标和迁移路径,但是这些方法大多只适合于规格较大的鱼类个体,且操作相对复杂、成本高,不适合规模化标志^[6]。对于体型较小、体质偏弱的溪流小型鱼类,     

鄱阳湖刀鲚耳石的两种微化学特征

为确认鄱阳湖中是否仍存在有溯河洄游的刀鲚个体,利用X射线电子探针微区分析技术(EPMA)研究了采自鄱阳湖星子县水域2尾刀鲚个体矢耳石的锶和钙微化学特征.定量线分析结果显示,上颌骨较短个体(PYCB02)的耳石锶钙比值(即Sr/Ca×1 000)为稳定的低值(1.66±0.54),反映了其淡水定居的生活习性;而上颌骨较长个体(PYCE05)的锶钙比值波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(1.82 ±0.50),而且出现了对应于海水生活的高值(5.79±0.91),显示出其溯河洄游的“履历”.这些结果更得到了耳石元素面分布分析结果的支持.这两种截然不同的耳石微化学特征类型首次直观地反映和证实了目前距长江河口约800 km的鄱阳湖中同时存在有溯河洄游和淡水定居的两类刀鲚个体.     

刀鲚胸鳍条和耳石微化学“指纹”相似性研究

耳石微化学被广泛应用于鱼类洄游生态学研究,但耳石的摘取难免会造成鱼的死亡和损伤,故寻找可以快捷、非致死地替代耳石进行微化学分析的材料很有意义。为此,本研究比较了刀鲚(Coilia nasus)胸鳍条和耳石微化学的相似性特征。耳石的锶钙比值(Sr/Ca)和Sr含量图谱分型结果分别很好地对应了所研究的洄游型、淡水定居型和陆封型的典型个体。胸鳍条微化学结果显示,湖鲚和短颌鲚2类个体呈现出稳定的低Sr/Ca值?(1.38±0.52)~(2.04±0.74)和(1.40±0.32)~(1.81±0.66)?与刀鲚胸鳍条生活史第一阶段的特征相吻合?(2.06±0.64)~(2.26±0.29)?,这些均反映了淡水生境“指纹”的特征。刀鲚胸鳍条Sr含量图谱和耳石相似,自核心至边缘可分为明显的3个阶段,分别对应于面分布图上自核心至边缘的蓝色、绿色、蓝色之间微化学“指纹”的变化。由此可见,刀鲚胸鳍条可以作为耳石的非致死、低损伤的代替材料,用于刀鲚洄游习性、生境履历等研究。同时,由于胸鳍条具有取样和前处理的优势,在其他鱼类资源或标志放流评价研究时,可以考虑以胸鳍条代替耳石来开展研究。     

基于耳石微化学的黄河垦利段刀鲚生活史初步研究

为研究黄河刀鲚(Coilia nasus)生境履历特征,利用电子探针微区分析技术(EPMA)对采集自黄河垦利段5尾刀鲚个体(D1、D2、D4、D5和D6)的矢耳石进行微化学特征研究。定量线分析结果显示,黄河口刀鲚生境履历较为复杂,所有个体核心区Sr/Ca值较低,表明其淡水孵化特征,但随着个体生长表现出不同的生活履历。个体D2生活史较复杂,其生长轨迹多次往返于淡水—半咸水生境,不具备洄游型刀鲚应有的规律性特征;个体D1、D4、D5和D6具有明显的洄游特征,不同的是个体D1和D4的Sr/Ca最大值分别为6.1和6.2,D5、D6生境已延伸至Sr/Ca值较高的区域,最大值分别达到8.44、8.63,但是由于调水、调沙对黄河口盐度变化影响较大,尚不能判断D5、D6个体生境已延伸至海水区域。分析的结果显示了同样的特征,个体D1、D4核心区表现为蓝色,外缘区域表现为蓝绿色;个体D2核心区表现为蓝色、绿色、黄色交替出现,个体D5、D6核心区域表现为Sr值较低的蓝色区域,随着生长耳石外围逐渐形成较为明显的黄色圆环。基于以上结果,本研究重新建立了黄河口刀鲚的生境履历,多数个体孵化和早期的生活主要在淡水生境完成,之后进入盐度较高的区域,往返于半咸水—海水生境中进行索饵、育肥,直至被捕获。以个体D2为代表的群体生活史较为复杂,推测可能是由于当年山东东平湖汛期放水而被动进入黄河的定居型刀鲚。     

刀鲚精子超微结构研究

在光学显微镜及透射电子显微镜下观察刀鲚精子超微结构,并对精子各部分长度进行测定。研究表明,刀鲚精子由头部、中段和尾部（鞭毛）组成。头部在光学显微镜下近梭形,透射电镜下纵切则近圆形。头部无顶体,由细胞核组成,核内染色质致密,空隙少,几乎无细胞质。头部后端偏一侧处有一植入窝,内有中心粒复合体。精子中段位于核后端,由中心粒复合体和袖套组成。中心粒复合体由近端中心粒和远端中心粒组成,两者基本位于一直线上。袖套肥厚的一侧有较多的线粒体和囊泡。尾部分为主段和末段,无侧鳍。主段具典型的“９＋２”的轴丝结构,末段很短,无典型轴丝结构。通过光学显微镜测定,精子头部为（２．３４±０．１６）μｍ,中段（１．４９±０．１８）μｍ,头宽（１．２９±０．２１）μｍ,尾部长（３４．０７±４．３１）μｍ,全长（３７．７７±４．２１）μｍ。     

刀鲚精子超微结构研究

在光学显微镜及透射电子显微镜下观察刀鲚精子超微结构,并对精子各部分长度进行测定。研究表明,刀鲚精子由头部、中段和尾部(鞭毛)组成。头部在光学显微镜下近梭形,透射电镜下纵切则近圆形。头部无顶体,由细胞核组成,核内染色质致密,空隙少,几乎无细胞质。头部后端偏一侧处有一植入窝,内有中心粒复合体。精子中段位于核后端,由中心粒复合体和袖套组成。中心粒复合体由近端中心粒和远端中心粒组成,两者基本位于一直线上。袖套肥厚的一侧有较多的线粒体和囊泡。尾部分为主段和末段,无侧鳍。主段具典型的9+2的轴丝结构,末段很短,无典型轴丝结构。通过光学显微镜测定,精子头部为(2.34±0.16)μm,中段(1.49±0.18)μm,头宽(1.29±0.21)μm,尾部长(34.07±4.31)μm,全长(37.77±4.21)μm。     

不同群体刀鲚形态差异研究

基于多变量分析法对辽河、大洋河、鸭绿江和太湖的刀鲚(Coilia nasus)地理群体形态学可数性状、可量性状和框架数据,以聚类分析、判别分析、主成分分析三种多元分析法对其进行综合比较。结果显示:聚类分析将鸭绿江和太湖群体聚为一支,说明在形态上两群体较接近;主成分分析发现大洋河、鸭绿江和太湖3个刀鲚群体形态差异发生在背鳍以后的尾部;判别分析建立的判别函数对3个群体内判别准确率均为100%,群体间综合判别准确率为96.74%,有效判别各群体刀鲚归属。3个群体刀鲚在形态上存在差异,主成分分析、判别分析和聚类分析方法能够不同程度区分出它们的形态差异。     

基于耳石微化学分析的鱼类种群生态学研究进展

研究鱼类的种群生态学,破解其数量特征、生境利用、种群结构和动态变化等种群属性是保护和合理开发天然渔业资源的基础。耳石微化学分析是破解鱼类的种群生态学难题的新颖而有力的手段,不仅可以反演鱼类生活史过程中所经历的环境条件,还可溯源资源群起源的产卵场等关键生境,在鱼类资源种群空间结构形成机制研究及动态评估中具有优势。本文在分析耳石元素组成及其沉积特征的基础上,重点介绍了耳石微化学分析在鱼类种群生态学(如反演鱼类生活史、评估种群结构、把握关联性和破解混合群体的构成与来源等)中的应用进展,也客观评述了耳石微化学分析在鱼类种群生态学研究中的局限性与解决途径,并对今后相关技术的发展趋势及需要关注的科学问题进行了展望。     

长江安庆江段存在溯河洄游型和淡水定居型刀鲚实证研究

为了探究长江十年禁渔后安庆江段刀鲚的生境履历,利用X射线电子探针微区分析技术研究安庆江段不同类型长颌刀鲚(Coilia nasus)和短颌刀鲚的耳石Sr和Ca微化学特征。结果显示,根据耳石Sr/Ca值的变化值将安庆江段的短颌刀鲚分为2类,一类是其比值为一直小于3.0的低值,表明其纯淡水的生境履历;另一类是其比值不仅有小于3.0的低值区,还有大于3.0的高值区(小于7.0),表明其不仅有淡水的生境履历,还有高盐度的河口半咸水生境履历。长颌刀鲚的耳石Sr/Ca值均具有小于3.0的低值区和大于3.0 (甚至大于7.0)高值区的显著波动,表现为典型的淡水、河口半咸水及海水的溯河洄游型生境履历,Sr含量面分析图谱也可印证上述结果。本研究表明,长江安庆江段刀鲚群体组成较为复杂,同时存在溯河洄游型、淡水定居型短颌刀鲚和溯河洄游型长颌刀鲚3种生态表型个体。     

刀鲚精子超低温冷冻保存技术的研究

本文对刀鲚精子的超低温冷冻保存技术进行了研究.以解冻后精子的运动力为参数,分别探讨了不同的稀释液、不同种类不同浓度的保护剂、不同的平衡时间以及不同的稀释比例对刀鲚精子进行超低温冷冻保存的保护效果.结果显示:采用D-15稀释液,将精液和稀释液按1:2稀释,4℃平衡20 rmin,加入10％ DMSO,混匀后液氮面上方6 cm处平衡10 min,接着在液氮面上平衡5 min,最后投入液氮中保存,一周后,液氮蒸气中平衡5min,37℃水浴解冻,活力效果最佳,达70％左右.     

刀鲚RAPD分析条件的优化

以刀鲚基因组DNA为模板,对刀鲚RAPD分析中的DNA模板浓度、镁离子浓度,dNTPs浓度、引物浓度进行了研究。研究结果初步确定了适用于刀鲚遗传多样性分析的RAPD反应体系为:25μl反应体系中,含10×PCR缓冲液2.5μl,模板DNA20ng, dNTPs0.1m mol/L,Mg~(2+)2.5m mol/L,引物0.4μ mol/L,Taq DNA聚合酶1U。     

长江短颌鲚耳石Sr/Ca值变化特征及其江海洄游履历

为确证长江刀鲚生殖洄游季节的短颌刀鲚是否为江海洄游个体,采用X射线电子探针微区分析技术(EPMA)研究了2013年4月27日采自长江靖江段的1尾短颌鲚(XGC-A)和1尾长颌鲚(XGC-B)矢耳石的锶(Sr)和钙(Ca)的微化学特征,同时将实验结果与确认是江海洄游型长江刀鲚矢耳石的Sr和Ca的微化学特征进行了比对分析。定量线分析结果显示,短颌鲚和长颌鲚个体的Sr/Ca值均波动显著,不仅具有对应淡水生活的低值(1.59±0.80、1.55±0.74),而且出现了对应于海水生活的高值(4.38±1.33、3.56±0.94),显示出其溯河洄游的履历;耳石元素面分布分析结果同时验证了短颌鲚和长颌鲚均参与江海洄游的事实。研究表明,目前长江中存在参与江海洄游的短颌鲚个体。     

6个不同水域刀鲚的形态特征与聚类分析

为研究刀鲚(Coilia nasus)不同水域形态特点和分布特点,运用多元统计方法对嵊泗群体(嵊泗海域)、长江流域群体(长江河口、长江泰州段与鄱阳湖)和湖泊群体(洪泽湖与巢湖)的刀鲚24个形态性状指标进行形态差异性分析。单因素方差分析结果显示,各群体之间除尾柄高外其余指标均存在显著差异(P<0.05)。聚类分析结果显示,长江流域群体与嵊泗群体之间形态最为接近相聚成一个类群,洪泽湖群体和巢湖群体分别形成两个类群,并运用差异系数检验显示,这三个类群之间形态多样性差异尚未达到亚种水平,属于同一种群。主成分分析提取了6个特征值大于1的形态指标,累积贡献率为75.784%,并发现各水域刀鲚形态差异表现在头胸部、腹部与尾部性状上。判别分析中,综合判别率为87.9%。研究结果表明,嵊泗群体和长江流域群体形态最为接近,说明嵊泗群体最有可能洄游进入长江;而湖泊群体与嵊泗群体、长江流域群体形态有显著差异,说明湖泊群体的刀鲚最有可能为淡水定居型长颌鲚。     

不同水域刀鲚形态的分析比较

选取采于黄海吕泗渔场(吕泗群体)和大沙渔场(大沙群体),长江口崇明岛(崇明群体),长江芜湖江段(长江芜湖群体),钱塘江口舟山东霍山(舟山群体),黄河东营江段(黄河群体)的刀鲚,测量全长、体长等14个可量性状和20个框架结构数据并计算肥满度。针对不同性别和不同水域的刀鲚所测得的形态学数据进行多元统计分析。结果表明,雌雄刀鲚在体长上没有显著性差异,在肥满度上雌性显著大于雄性,在反映躯干纵向长度的性状和框架结构上,雌性也显著大于雄性;两个黄海群体的形态与长江崇明和芜湖群体最为接近,与舟山群体和黄河群体都有显著差别,显示黄海群体最有可能洄游进入长江,与长江两群体间具有关联性;而舟山群体和黄河群体可能较独立于其它群体,关联性不明显。     

刀鲚研究现状及热点分析——基于CNKI-CiteSpace的可视化

为全面了解学术领域对刀鲚研究的进展和趋势,以中国知网为检索平台,采用文献计量法,对检索的相关文件进行研究,借助CiteSpace软件对我国学术领域对刀鲚的研究进行可视化分析,聚焦目前学术领域对刀鲚的研究现状、未来研究热点和趋势等。结果表明,目前,学术领域对刀鲚相关研究多元且趋于不断探索创新阶段。研究学者和研究机构之间合作相对紧密,对于刀鲚研究的学者群体相对集中,合作频率较高。指出,目前对刀鲚的相关研究较为多元,仍然需要不断地探索新的研究方向,提高对刀鲚研究的创新思维,为今后更好地了解刀鲚,对刀鲚资源进行保护提供较为系统科学的指导。     

鄱阳湖刀鲚的鉴定与资源动态研究

为研究潘阳湖刀鲚资源状况, 2019—2020 年在鄱阳湖开展鱼类资源调查工作, 采集到大量鲚属(Coilia)鱼类, 对这些样本进行了形态学和分子生物学的鉴定。随机测量 112 尾样本的上颌骨长度显著大于头长, 长颌长/头长的范围为 1.00~1.46, 平均为 1.17±0.07。使用线粒体 Cyt b 基因和 D-loop 控制区序列作为分子标记, 对 22 尾随机样本进行物种鉴定, 结果显示 22 尾样本均为刀鲚(Coilia nasus)。对其中 5 尾样本耳石的微化学特征进行了测定, 结果显示耳石锶钙比(Si/Ca)均有大于 3 的过程出现, 表明样本为溯河洄游型刀鲚。2019—2020 年, 刀鲚在鄱阳湖中的单船产量分别达到 8.1 ind/d 和 142 ind/d, 与历史数据相比, 出现了一定的增长。鄱阳湖刀鲚资源量的恢复表明长江禁渔制度实施和取消刀鲚特许捕捞制度取得了良好的效果, 建议进一步开展鄱阳湖刀鲚产卵场调查并加强栖息地保护, 促进刀鲚资源恢复。