Влияние скорости течения воды на созревание яичников и антиоксидантную активность у взрослых особей белого амура (Ctenopharyngodon idellus).

Экологически эффективная эксплуатация гидротехнических сооружений имеет важное значение для сохранения рыбных ресурсов. Известно, что скорость течения воды влияет на нерест рыб, несущих дрейфующую икру. Цель данного исследования – изучить влияние стимуляции скорости течения воды на созревание яичников и антиоксидантную способность взрослых белых амуров (Ctenopharyngodon idellus) посредством лабораторных экспериментов, чтобы понять физиологический механизм, лежащий в основе реакции естественного размножения на экологические потоки. Мы исследовали гистологию, концентрацию половых гормонов и вителлогенина (VTG) в яичниках, а также транскрипты ключевых генов гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси (ГГГ), а также антиоксидантную активность яичников и печени белых амуров. Результаты показали, что, хотя не было выявлено заметных различий в характеристиках развития яичников у белого амура при стимуляции скоростью течения воды, концентрации эстрадиола, тестостерона, прогестерона, 17α,20β-дигидрокси-4-прегнен-3-она (17α,20β-DHP) и витреотида (VTG) были повышены, что связано с транскрипционной регуляцией генов гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. Уровни экспрессии генов (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 и vtg) в гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси были значительно повышены при стимуляции скоростью течения воды, в то время как уровни hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star и igf3 были подавлены. Кроме того, соответствующая стимуляция скоростью течения воды может улучшить состояние здоровья организма за счет повышения активности антиоксидантных ферментов в яичниках и печени. Результаты данного исследования предоставляют фундаментальные знания и данные для экологической эксплуатации гидроэнергетических проектов и восстановления речной экосистемы.
Введение
Плотина «Три ущелья» (ТУД), расположенная в среднем течении реки Янцзы, является крупнейшим в мире гидроэнергетическим проектом и играет решающую роль в использовании и эксплуатации энергии реки (Тан и др., 2016). Однако эксплуатация ТУД не только значительно изменяет гидрологические процессы рек, но и угрожает водным местообитаниям как выше, так и ниже плотины, тем самым способствуя деградации речных экосистем (Чжан и др., 2021). В частности, регулирование водохранилищ гомогенизирует процессы течения рек и ослабляет или устраняет естественные пики паводков, что приводит к уменьшению количества икры рыб (Ше и др., 2023).
На нерест рыбы, вероятно, влияет множество факторов окружающей среды, включая скорость течения, температуру воды и содержание растворенного кислорода. Влияя на синтез и секрецию гормонов, эти факторы окружающей среды воздействуют на развитие гонад у рыб (Liu et al., 2021). В частности, было установлено, что скорость течения влияет на нерест рыб, несущих дрейфующую икру в реках (Chen et al., 2021a). Для смягчения негативного воздействия эксплуатации плотин на нерест рыбы необходимо установить специфические экогидрологические процессы для стимуляции нереста (Wang et al., 2020).

Четыре основных вида китайских карповых (FMCC), включая черного карпа (Mylopharyngodon piceus), белого амура (Ctenopharyngodon idellus), серебряного карпа (Hypophthalmichthys molitrix) и большеголового карпа (Hypophthalmichthys nobilis), которые очень чувствительны к гидрологическим процессам, представляют собой наиболее экономически важные виды рыб в Китае. Популяция FMCC мигрирует к местам нереста и начинает нерест в ответ на импульсы высокого уровня воды с марта по июнь, в то время как строительство и эксплуатация ТГД изменяют естественный гидрологический ритм и препятствуют миграции рыб (Zhang et al., 2023). Поэтому включение экологического стока в схему эксплуатации ТГД станет мерой по защите нереста FMCC. Было показано, что внедрение контролируемых искусственных паводков в рамках эксплуатации ТГД повышает репродуктивный успех FMCC в низовьях реки (Xiao et al., 2022). С 2011 года было предпринято несколько попыток стимулировать нерестовое поведение FMCC с целью смягчения сокращения их численности в реке Янцзы. Было установлено, что скорость течения воды, стимулирующая нерест FMCC, колеблется от 1,11 до 1,49 м/с (Cao et al., 2022), при этом оптимальная скорость течения для нереста FMCC в реках составляет 1,31 м/с (Chen et al., 2021a). Хотя скорость течения воды играет решающую роль в размножении FMCC, наблюдается заметный дефицит исследований физиологического механизма, лежащего в основе реакции естественного размножения на экологические потоки.