第十一章水生生物学生殖生理.ppt

第十一章 生殖生理研究鱼类繁殖的意义研究鱼类繁殖的意义：鱼类的繁殖保证了种群的增殖和种族的延续；鱼类繁殖习性、繁殖能力和生长情况等方面的研究，对于制定天然水域鱼类繁殖的保护措施和合理捕捞，保证水产资源稳步发展具有重要意义；为鱼类人工繁殖和新品种的选育提供可靠的生物学基础； 过度捕捞和工业污染等，造成资源极大的破坏，渔业产量日趋减少各国都在大力发展鱼类的增养殖事业而苗种来源是实现渔业农牧化的前提苗种来源仅靠天然捕捞是远远不够的，通过人工繁殖，才是实现鱼类种苗大规模生产的必由之路鱼类繁殖生理学研究对于提高人工繁殖技术具有重要的指导意义第一节 鱼类性腺的构造和机能一、生殖细胞的起源1. 原始生殖细胞的起源和特征 性腺的前身是生殖嵴（germinal ridge），起源于中胚层(mesoderm)，在胚胎时期由背系膜两侧的体腔壁产生一对上皮纵褶，此纵褶就称为生殖褶或生殖嵴生殖嵴继而深入体腔，与体壁隔开，并悬挂于体腔系膜上，与外来的原始生殖细胞（primordial germ cell, PGC) 共同组成生殖腺（gonad） 鱼类PGC起源于内胚层（endoderm）。

PGC的亚显微结构中可明显地观察到一种特殊的电子致密物，称为生殖质（germ plasm），它在PGC中始终存在，其结构可能与性别决定有直接联系 Ⅱ-3 草鱼受精后第36天最早迁入生殖嵴中的PGC(白色箭头所示，×800）Ⅱ-4 草鱼受精后第40天迁入生殖嵴中的PGC(白色箭头所示，×800）二、卵巢的形态、结构和分期（一）卵巢的形态和结构 鱼类卵巢一般位于鳔的腹面鲤科鱼类（例如四大家鱼）没有生殖导管，只是在卵巢的后端通向生殖孔的部位有相当于生殖导管的结构严格地讲，这是卵巢组织的延续包在卵巢外周的卵巢膜是同背系膜相连的，但是它们的功能很不一样，卵巢膜是属于生殖上皮，可以产生卵原细胞，与卵巢膜相连接的背系膜是属于体腔上皮，没有生殖功能鱼类卵巢具双重功能：产生卵细胞；产生控制生殖过程的某些激素，雌激素，孕酮（二）卵巢的分期 卵巢的分期是根据卵巢发育过程中，卵细胞的细胞形态学和生理学特征以及卵巢本身的组织学成分来区分的分期的重要依据是以卵细胞的成熟等级或时相为标准的这里的卵细胞概念是指包括卵原细胞、初级卵母细胞、成熟卵母细胞和退化卵母细胞可以把卵细胞区分为六个时相。

1. 卵细胞的时相 卵原细胞以细胞团或卵索的结构进行频繁的有丝分裂（Ⅱ-13），增加未来卵母细胞的数量在细胞团或卵索中，大的位于中央的卵原细胞发育为卵母细胞，小的位于四周的卵原细胞分化为滤泡细胞，Ⅰ 时相 因此，卵原细胞和滤泡细胞是同源的Ⅰ时相的卵原细胞本身并不被滤泡细胞包围，它们的最大特点是进行有丝分裂，待有丝分裂停止后，即离开细胞团或卵索 Ⅱ-13 第一期卵巢，示卵索中的卵原细胞进行有丝分裂×8101. 卵细胞的时相 当卵原细胞停止有丝分裂后即过渡到细胞质和细胞核的增长，进入卵母细胞生长期的小生长阶段Ⅱ 时相 Ⅱ时相卵母细胞最显著的特点是： ① 在细胞质中出现卵黄核 (yolk mucleus)(Ⅱ-14)；② 细胞质呈嗜碱性反应；③ 细胞膜外包围一层滤泡细胞 Ⅱ-14 第Ⅱ期卵巢，示第二时相卵母细胞白色箭头示第二时相卵母细胞核旁的卵黄核×2591. 卵细胞的时相 此时相是初级卵母细胞由小生长期转入到大生长期卵黄形成的过渡时期，就卵细胞整个生长发育的历程来说，Ⅲ时相经历的时间较短 Ⅲ 时相 ① 在卵周开始出现卵黄粒；② 滤泡细胞由Ⅱ时相的单层发展为二层。

Ⅱ-15 第Ⅲ期卵巢，示第时相卵母细胞白色箭头示第Ⅲ时相卵母细胞×108Ⅲ时相的特点： ③ 由于滤泡细胞的分泌，在卵细胞膜和滤泡细胞之间形成一薄层非细胞结构的膜，称为放射膜（zona radiata）；④ 在卵细胞膜的内缘出现皮质液泡；⑤ 由于放射膜的出现，放射膜在卵母细胞的动物性极构成一漏斗状的膜也通向卵质，此膜孔称为卵孔或受精孔（micropyle）在受精孔内嵌合一个特殊的细胞，称为精孔细胞（micropylar cell），由滤泡细胞分化而来的受精孔和精孔细胞在硬骨鱼类是普遍存在的尼罗罗非鱼例外（刘筠，1983）Ⅲ时相的特点： 1. 卵细胞的时相 此时相是初级卵母细胞卵黄颗粒充满的时期具两种类型的卵黄物质：即卵黄囊（yolk vesicle）和卵黄颗粒（yolk globule）Ⅳ 时相 Ⅱ-16 第Ⅳ期卵巢，示Ⅳ时相卵母细胞（ Ⅳ ++)×60① 卵黄积累至充满，卵母细胞体积增长到最大，到生长成熟② 卵核或生殖泡（germinal vesicle, GV）偏位，生殖泡移向动物性极精孔细胞所在位置的下方（Ⅱ-17，18）③ 两层滤泡细胞、放射膜和精孔细胞更加明显清楚（Ⅱ-18，19）。

Ⅳ时相的特点： 卵黄的充实和胚泡偏位是人工繁殖季节可以接受人工催产的可靠标志 Ⅳ时相卵母细胞又可分为早期（Ⅳ+）、中期（Ⅳ++）（Ⅱ-16）和 末期（Ⅳ+++）（Ⅱ-17）Ⅳ+++卵母细胞已经达到生长成熟，是人工催产的最佳时机Ⅱ-17 第Ⅳ期卵巢，示Ⅳ时相卵母细胞（Ⅳ+++），黑色箭头示受精孔及精孔细胞的位置 ×60Ⅱ-16 第Ⅳ期卵巢，示Ⅳ时相卵母细胞（ Ⅳ ++)×60Ⅱ-18 图17的放大，示已达生长成熟Ⅳ时相（Ⅳ+++）卵母细胞中核与受精孔位置的关系黑色箭头示受精孔及精孔细胞 ×1200Ⅱ-19 示Ⅳ时相卵母细胞膜的结构黑色箭头示滤泡膜；白色箭头示放射膜 ×10001. 卵细胞的时相 卵母细胞由Ⅳ时相到Ⅴ时相经历的时间很短，主要是完成成熟和排卵两个过程，达到生理成熟（Ⅱ-21） Ⅴ 时相 Ⅱ-21 Ⅴ时相卵子白色箭头示细胞质已开始在动物性极形成胚基，×65所谓生理成熟，是指卵子的成熟程度已达到能够受精的水平 Ⅱ-22 达到生理成熟的Ⅴ时相卵子白色箭头示第二次成熟分裂中期图象，黑色箭头示第一极体×1000 Ⅱ-23 达到生理成熟的Ⅴ时相卵子。

白色箭头示第二次成熟分裂中期图象×1000Ⅱ-24 达到生理成熟的Ⅴ时相卵子黑色箭头示精孔细胞消失后敞开的受精孔×1000 然而，多种动物的卵子在能够受精时的成熟度并非完全一致，也就是说卵母细胞生长发育的最后一个步骤即成熟分裂（染色体减数分裂）的完成是与受精相关，这种相关程度，大体可以分为四种类型：第一类，受精发生在成熟分裂之前，即初级卵母细胞的细胞核尚未破裂，例如海绵动物（Sponge）、蛔虫（Ascaris）、沙蚕（Nereis）等；第二类，受精发生在第一次成熟分裂中期，许多贝类动物、家蚕和“北星二号”蚯蚓等；第三类，受精发生在第二次成熟分裂中期，绝大多数脊椎动物是如此，四大家鱼是这一类别的典型；第四类，受精发生于两次成熟分裂完成之后，腔肠动物和多数棘皮动物属于这种类型；Ⅱ-28 Ⅴ时相卵子在扫描电镜下显示的受精孔，受精孔中的精孔细胞已经消失，黑色箭头示受精孔×990Ⅱ-27 Ⅴ时相卵子卵表框架上在扫描电镜下显示的受精孔（黑色箭头）×3901. 卵细胞的时相 生长在池塘环境不能自然繁殖的四大家鱼等的卵母细胞，当达到生长成熟经历一定的时间后，如不及时进行人工催产，就会趋向生理死亡或称自然退化。

处于退化过程的Ⅳ时相卵母细胞为Ⅵ时相卵母细胞Ⅵ 时相 Ⅱ-20 第Ⅵ期卵巢白色箭头示生理死亡的Ⅵ 时相退化卵母细胞×652.卵巢的组织学分期 卵巢紧贴在鳔腹两侧，是一对透明的线状细丝，用肉眼不能区分性别卵原细胞集成卵索，卵索中卵原细胞和细胞核显得非常活跃，可以看到有丝分裂染色体的各种分裂图象（Ⅱ-13）有些还能观察到部分早期的初级卵母细胞鱼类I期卵巢终生只出现一次 Ⅰ期卵巢 2.卵巢的组织学分期 卵巢扁平透明，呈肉红色用肉眼尚看不清卵粒、以第Ⅱ时卵母细胞为主体（Ⅱ-14），也有卵原细胞在第一次性周期内，Ⅱ期卵巢由Ⅰ期卵巢发展而来，当雌鱼达到性成熟年龄以后的Ⅱ期卵巢，或是由Ⅴ期卵巢产卵后形成（一次产卵类型），或是由Ⅵ期卵巢自然退化后形成属于多次产卵类型的罗非鱼（Tilapia），终生只有在第一次性周期内出现一次Ⅱ期卵巢 Ⅱ期卵巢 2.卵巢的组织学分期 卵巢呈青灰色，血管密布，且有纵走的圈套血管，肉眼能看清卵粒Ⅲ期卵巢以第Ⅲ时相卵母细胞为主（Ⅱ-15），也有Ⅱ时相的卵母细胞和Ⅰ时相卵原细胞达到性成熟年龄以后的四大家鱼雌性个体，都是以Ⅲ期卵巢越冬的，根据这一特点，可以作为选留亲鱼的依据。

Ⅲ期卵巢 2.卵巢的组织学分期 卵巢呈青灰稍带棕黄色，卵粒明显卵巢体积显著增大，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ时相卵母细胞组成（Ⅱ-16），在生殖季节，几乎充满整个腹腔纵走血管和分枝的扩展达到高峰卵核偏位和卵黄颗粒充满卵黄囊是卵母细胞生长成熟的标志（Ⅱ-18） Ⅳ期卵巢 2.卵巢的组织学分期 Ⅴ期卵巢松软呈青灰色，提起鱼体，卵粒可以从泄殖腔自动流出池养家鱼的卵巢不能自动发育到Ⅴ期，必须通过人工催产，使达到生长成熟的Ⅳ时相卵母细胞完成成熟、排卵成为游离状态，此时称为Ⅴ期卵巢（Ⅱ-21） Ⅴ期卵巢 2.卵巢的组织学分期 卵巢表面血管萎缩充血，颜色紫红； 卵巢体积逐渐缩小，卵巢膜松驰变厚； 在卵巢外表可看到灰白多角扁平的斑点，这就是自然退化的Ⅵ时相卵母细胞（Ⅱ-20） Ⅵ期卵巢  鱼类的卵子发生（ovogenesis）在胚胎发育前肾管（pronephrie canal） 形 成 时 期 ， 原 始 生 殖 细 胞 （ PGC） 就 已 从 内 胚 层（ entoderm） 细 胞 分 化 出 来 ， 以 迁 移 的 方 式 经 过 中 胚 层（mesoderm）和肠系膜（mesogut），最后到达生殖腺。

PGC性别决定（sex determination），早在受精时就已经决定了♀，PGC→卵 原 细 胞 （ oogonia） ； ♂， PGC→精 原 细 胞（spermatospore）当鱼类决定性别以后，性细胞的来源除了在胚胎发育时期提供的原始性细胞作为最初的基础，在以后的性周期中，生发上皮（genital epithelium）是性细胞的主要来源 （三）卵子发生的特点和性质 1. 卵原细胞在卵巢中的动态 卵原细胞是卵子发生的基础，无论是在第一次周期内或是在达到性成熟以后的性周期中，都是通过有丝分裂的方式连续地保持卵巢中的怀卵量卵原细胞除了在生殖季节期间处于比较静止状态，其它时间都是十分活跃，均在进行频繁的有丝分裂 2. 卵黄发生的机制 脊椎动物除哺乳动物外，其它如鱼类、两栖类、爬行类和鸟类的初级卵母细胞在生长发育过程中都有共同的特点，就是卵黄的积累鱼类卵黄的形成始于Ⅲ时相，Ⅳ+++到达到高峰 卵黄形态结构泡内卵黄（即卵黄囊）泡外卵黄（即卵黄颗粒） 卵黄化学成分 碳水化合物卵黄：最早出现 脂肪卵黄：蛋白质卵黄：最后成熟卵黄发生机制内源性卵黄发生（endogenous vitellogenesis）：卵黄囊 外源性卵黄发生（exodogenous vitellogenesis）：卵黄颗粒 E2 血液循环 胞饮作用 肝脏 → 卵黄蛋白原 → 卵巢 → 卵质3. 卵母细胞成熟、排卵过程（Ⅳ时相→Ⅴ时相）的细胞形态学演变 (1）生长成熟（growth maturation） 鱼类初级卵母细胞经过小生长期和大生长期，卵体长足，卵质内的卵黄物质完全充满，卵核或胚泡（GV）明显偏向动物性极受精孔下方附近位置（Ⅱ-17，18），处于这种状况的Ⅳ+++时相卵母细胞，可以被认为是已经达到生长成熟。

（2）生理成熟（physiologic maturation） 达到生长成熟（Ⅳ+++）的初级卵母细胞的生殖泡（GV）进行染色体的减数分裂（meiosis），排出第一极体（first polar body），处于第二次成熟分裂中期（second meiotic metaphase）（Ⅱ-22，23）；分散在卵黄间隙和卵周的细胞质向动物性极集中，形成胚基（Ⅱ-21）所谓排卵（ovulation），是指卵母细胞从滤泡细胞层的包围中解脱出来，嵌合在受精孔（micropyle）中的精孔细胞（micropylar cell）解体消失，受精孔敞开（Ⅱ-24，27，28），为精子入卵做好准备 图6-25 硬骨鱼类卵母细胞的双层滤泡膜结构示意图 (自Y. Nagahama)三、精巢的形态、结构和分期（一）精巢的形态和结构 鱼类精巢的基本结构有两个类型：叶状型和管状型绝大多数种类的精巢结构是叶状型的，只有少数种类如鳉鱼（poecilia）是管状的  叶状型的精巢 由许多小叶组成，小叶之间为纤维结缔组织的薄层隔开在小叶内，初级精原细胞在有丝分裂过程时形成小囊，内含许多精原细胞。

在精子发育成熟过程中，一个小囊内的所有生殖细胞都处于同一个发育阶段，经过精子发生和精子形成之后，小囊内充满成熟的精子，小囊最后扩大而破裂，精子释放到和输精小管相通的叶腔内（壶腹腔）图6-23 硬骨鱼类精巢基本构造的两个类型 (自Y. Nagahama) (A)叶状型；(B)管状型图6-23 硬骨鱼类精巢基本构造的两个类型 (自Y. Nagahama) (A)叶状型；(B)管状型 管状型精巢 由许多在外固有层之间定向排列的小管组成，每个小管都通向一中央腔初级精原细胞只分布在小管盲端，并形成小囊，随着精子发生和精子形成的进行，小囊逐渐向中央腔推移；中央腔与输精小管相通，靠近中央腔的小囊破裂而把成熟的精子释放到中央腔内  在小叶或小管之间为间质，由间 质 细 胞 组 成 （ Leydig’s cell），此外还有成纤维细胞、血管和淋巴管小叶或小管本身亦有两种细胞，即生殖细胞和排列在小叶或小管周围的体细胞，称为支持细胞，或 叫 谢 尔 托 立 氏 细 胞（Sertole cell），由它们组成小叶或小管内的小囊图6-24 鱼类管状型精巢的横切面，示不同发育时间的生殖细胞 (自Y. Nagahama)（二）精巢的分期由精原细胞到成熟精子必须经过五个发育阶段:精原细胞（spermatogonium）初级精母细胞（spermatocyteⅠ）次级精母细胞（spermatocyteⅡ）精子细胞（spermatid）精子（sperm）精巢可按组织学成分分为6个时期 为成对的位于鳔腹两侧的细线状结构，肉眼不易区分性别。

组织学切片观察，可以看到精原细胞分散在结缔组织之间终生只出现一次 (Ⅱ-29）Ⅰ期精巢 Ⅱ-29 第Ⅰ期精巢，示精原细胞尚未成束×1530 Ⅱ期精巢 呈细线状，半透明，肉眼可以区分性别精原细胞进行频繁的有丝分裂，精原细胞显著增多精原细胞开始成束，形成精细小管雏形精细小管之间被结缔组织所间隔Ⅱ期精巢发生只出现一次 Ⅱ-30 第Ⅱ期精巢，示精原细胞已开始成束排列×810 稍呈圆柱状，由于血管分布，外表呈现弱红或淡黄色精细小管出现管腔在一个精细小管的横断面内，除少数精原细胞外，都是同型的初级精母细胞雄性达到性成熟年龄以后，Ⅲ期精巢可由Ⅵ期精巢自然退化或由Ⅴ期精巢排精后回复 Ⅲ期精巢 Ⅱ-31 第Ⅲ期精巢，已形成精细小管×810 呈灰白色，表面有明显的血管分布此期的精细小管内出现初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞 Ⅳ期卵巢 Ⅱ-32 第Ⅳ期精巢，精细小管中存在精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞×810 呈乳白色，精巢表面的血管更加明显精细小管的管腔和壶腹中充满成熟的精子精细小管的内壁由精子细胞及正在变态的精子组成 Ⅴ期精巢 Ⅱ-33 第Ⅴ期精巢，在精细小管中充满大量的精子。

×810 呈淡黄色，体积比Ⅴ期精巢显著缩小自然退化或排过精后的精巢，精细小管内剩下精原细胞和少数的初级精母细胞，管腔中尚存稀少的衰老精子或者完全没有精子（Ⅱ-34） Ⅵ期精巢 Ⅱ-34 排精后，精巢回复到第Ⅲ期×810（三）精子发生与结构 雄性个体由精原细胞到精子形成的全部发育过程有三大特点： 精原细胞进行有丝分裂； 精母细胞同源染色体配对进行两次连续的减数分裂； 精子细胞变态形成精子； 1. 精子的发生由精原细胞到成熟精子必须经过五个发育阶段:精原细胞（spermatogonium）初级精母细胞（spermatocyteⅠ）次级精母细胞（spermatocyteⅡ）精子细胞（spermatid）精子（sperm）四、性成熟与性周期 鱼类从受精卵开始到个体达到性成熟，称为第一次性周期，其间生长与发育是彼此平行而且是同步进行的脊椎动物包括鱼类在内，卵子受精以后就已确定性别，在正常情况下，一般都是按受精时既定性别方向发展鱼类的性成熟和周期以及周期变化的情况是比较复杂 （一） 第一次性周期 由于鱼的种类不同，性成熟年（日）龄有着明显的差异同一种鱼，由于地域气候条件的差异，性成熟年龄也存在着不一致性。

营个体生活的鱼类（大型鲟科）达到性成熟的时间长一些；如中华鲟（9-12龄），达氏鳇（19-20龄）；营集群生活的鱼类早熟，一般为2~4年（鲐鱼4龄）；有些鱼类时间更短，如食蚊鱼出生后一个月可产卵；同一种鱼类低纬度比高纬度早成熟，如鲤鱼：武汉（2龄）、黑龙江（3-4龄）； 鱼类在第一次性周期内，由卵原细胞到成熟卵子和由精原细胞到形成精子，它们的发育时序是按什么规律进行的？现以青鱼为例进行说明 1、青鱼第一次性周期内生殖细胞的发育程序 （1） 卵巢的发育程序1-2龄：卵巢处于第Ⅰ期1-2个月龄生殖腺内的原始生殖细胞尚未明显分化，但从原始生殖细胞分化为卵原细胞的特征可以辨认出来5-10个月龄的卵巢，卵原细胞集成卵索，卵索中卵原细胞的核显得非常活跃，可以看到有丝分裂时染色体的各种分裂图象二龄的卵巢，其中部分卵原细胞脱离卵索，胞核呈静止状态，说明不再进行有丝分裂而转入另一发育阶段，即小生长期的初级卵母细胞 3-5龄：卵巢处于第Ⅱ期，这是第一次性周期内停留时间最长的发育阶段，不仅青鱼如此，草、鲢和鳙鱼的卵巢也都是在第一次性周期内处于第Ⅱ期的时间长达2-3年之久 6冬龄-7龄：雌性青鱼在第一次性周期内的第6个冬龄，卵巢处于第Ⅲ期，在第七个夏季达到性成熟，卵巢发育到第Ⅳ期。

1、青鱼第一次性周期内生殖细胞的发育程序 （2） 精巢的发育程序1-2龄：精巢处于第Ⅰ期5-10月龄的精巢，精原细胞和精囊细胞还不易分别出来，随着年龄的增长，在精原细胞的四周被包着明显分化的精囊细胞，这些精囊细胞将进一步分化为精细小器官的基膜 3龄：第Ⅱ期4龄：第Ⅲ期5冬龄：进入第Ⅳ期第六个夏季达到性成熟，发育到第Ⅴ期（二） 性周期与产卵类型 大多数鱼类的生殖活动都是有季节性，它们与环境条件的周期性密不可分在各种环境因子当中，光周期、温度和降雨对调节鱼类的生殖周期最为重要一般地，性腺发育主要由光周期和温度的季节变化所调节，而产卵通常为温度和降雨所控制温带的鱼类在春、夏季产卵；冷水性的鲑鳟鱼类在秋季产卵，而热带地区的许多鱼类在雨季产卵 1. 性周期 鱼类产卵类型可以为两种类型： 一是以四大家鱼为代表的一次性产卵类型（monospawning type）；另一是以尼罗罗非鱼为代表的多次产卵类型（polyspawning type） 2. 产卵类型 一次产卵类型是指一年一度产卵一次，多次产卵类型则是一年之内可以产卵多次二者的卵巢组织学结构和季节周期变化是明显不同的。

(1) 一次产卵类型的性腺周期变化 已达性成熟年龄的青、草、鲢、鳙四大家鱼，都是以Ⅲ期卵巢越冬的（如图2-5），这是四大家鱼卵巢季节周期变化最为显著的特点 当卵巢发育到Ⅳ期，Ⅳ时相卵母细胞达到生长成熟（Ⅳ+++），对催产药物有效反应（成熟-排卵）时间约为20-25d，若不在有效时间内进行人工催产，卵巢内Ⅳ+++时卵母细胞趋向生理死亡，即所谓退化（degeneration） (2) 多次产卵类型的性腺周期变化 ① 初级卵母细胞由Ⅲ时相到Ⅳ时相是非同步性，在繁殖季节第Ⅳ期卵巢的组织学结构是Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ卵母细胞存在（Ⅱ-49，50），这与四大家鱼有显著不同 作为多次产卵类型代表的尼罗罗非鱼的卵母细胞在生长发育过程中有如下特点： Ⅱ-49 示尼罗罗非鱼第Ⅳ期卵巢组织学结构黑色箭头示Ⅲ时相卵母细胞，证实由Ⅲ-Ⅳ时相是不同步的×150 Ⅱ-50 示尼罗罗非鱼第Ⅱ时相卵母细胞核内灯刷染色体的结构白色箭头示灯刷染色体×1000(2) 多次产卵类型的性腺周期变化 ② 第Ⅳ期卵巢中的Ⅳ时相卵母细胞存在明显的等级差异，那些已经达到生长成熟的Ⅳ+++卵母细胞的卵核（GV）几乎靠近动物性极的膜（Ⅱ-52），产后的卵巢组织学结构仍然是Ⅳ期（Ⅱ-54），凡是达到性成熟的雌性尼罗罗非鱼，不管是在繁殖季节或非繁殖季节，卵巢组织学结构都是处于第Ⅳ期，这也是多次产卵类型与一次产卵类型最明显的区别。

作为多次产卵类型代表的尼罗罗非鱼的卵母细胞在生长发育过程中有如下特点：  Ⅱ-52 示尼罗罗非鱼第Ⅳ期卵巢组织学结构黑色箭头示Ⅳ+++卵母细胞；白色箭头示Ⅳ+卵母细胞×160 Ⅱ-54 尼罗罗非鱼产后的卵巢组织学结构仍为第Ⅳ期黑色箭头示存留在卵巢组织中的放射膜和滤泡细胞×60(2) 多次产卵类型的性腺周期变化 ③ 在繁殖季节（湖南地区5-9月），GSI出现多次性的消长变动，明显地形成多次波峰和波谷在波峰期GSI一般为3.5-4.0%，自然交配产卵或人工催产后下降至2.0-1.5% 作为多次产卵类型代表的尼罗罗非鱼的卵母细胞在生长发育过程中有如下特点： 雄鱼： 在繁殖季节的5-9月，尼罗罗非鱼的雄性精巢随着季节的变迁，精巢成熟系数也相应地出现多次性消长变化2) 多次产卵类型的性腺周期变化 （三）生殖力（1）怀卵量（brood amounts）：鱼类的怀卵量直接决定其生殖能力的大不 绝对怀卵量（absolute brood amounts）：指已达性成熟的雌性亲鱼其卵巢中所含Ⅳ时相卵母细胞的总数（粒）相对怀卵量（relative brood amounts）：指1g体重所含Ⅳ时相卵母细胞的粒数。

一般地，在有效产龄内，绝对怀卵量与鱼体重成正相关相对怀卵量比较稳定，它与卵径的大小成负相关鱼类的生殖力或繁殖能力（reproduction capacity） （2）产卵量 产卵量（spawning amounts）则是指Ⅳ+++卵母细胞经过成熟、排卵产出体外的Ⅴ时相卵子的数量 由于掌握催产季节和人工催产技术等因素的影响，产卵效果与怀卵量的潜力往往存在一定的差距，值得进一步研究的是如何使怀卵量和产卵量的差距缩小在亲鱼的培育过程中，满足亲鱼的营养需要和改善生态条件，从而提高亲鱼的怀卵量；在生殖季节，严格掌握人工催产的时间，使绝大多数被催产的亲鱼都能达到全产（产空）的效果五、鱼类的性类固醇激素间质细胞 ：又称Leydig氏细胞，它们主要分布在叶间的间质用组织化学方法处理发现有类固醇合成的3β-羟-△5-类固醇脱氢酶(3β-HSD)活性，是雄激素合成的主要部位叶边细胞或谢尔托立氏细胞：它们是组成小叶的非生殖细胞组织化学研究表明这些细胞亦具有3β-HSD酶活性但电镜观察表明有些鱼类的叶边细胞具有产生类固醇细胞的特征，即发达的光滑内质网和有管嵴的线粒体，但有些鱼类则不典型，而表现为有吞噬作用和参与代谢产物运输的作用。

一）性类固醇激素生成的组织1、精巢颗粒细胞 ：已证明有芳化酶和17β- 羟基类固醇脱氢酶的活性，但它们的细胞器和类固醇生成没有联系而和蛋白质合成有关，所以，它们的确切机能还需进一步研究膜细胞：有部分膜细胞具有3β-HSD酶活性，它们的超显微结构亦很典型( 光滑内质网和有管状嵴线粒体)，表明这些特殊的膜细胞参与类固醇性激素的合成一）性类固醇激素生成的组织2、卵巢卵母细胞在排卵前的双层滤泡膜是产生类固醇性激素的部位图6-25 硬骨鱼类卵母细胞的双层滤泡膜结构示意图 (自Y. Nagahama)（二）性类固醇激素在鱼类生殖中的作用目前还未能证明是否由性类固醇激素来确定鱼类性腺的最后性别普遍认为鱼类在性未分化之前未能发现性类固醇激素生成细胞，其性别(性腺发育)的诱导机理还不很清楚1、性分化2、性腺发育成熟幼鱼的性腺发育：在鱼苗阶段，用电镜观察未能在已分化的卵巢鉴别出类固醇激素的生成细胞幼鱼的卵巢已经具有类固醇激素的生成能力和对GtH刺激的敏感性在这个时期雌二醇对GtH的合成和分泌有正的反馈作用1）卵巢2、性腺发育成熟成鱼的性周期：在卵黄生成期，血液的雌激素含量增加，主要是雌二醇，它诱导肝脏合成卵黄蛋白原。

在这个时期，雌二醇对脑垂体GtH 的分泌起负的反馈作用；在生殖周期后期，特别是卵母细胞成熟和排卵前，血液中雌二醇含量降低，推想这可能是和排卵前要消除雌二醇对GtH分泌的负反馈作用有关，因为排卵前需要GtH迅速而大量地释放出来睾酮在雌鱼血液中的含量有时比雄鱼还要高些，特别是在卵黄生成末期；而在排卵前还有一小高峰这可能是因为睾酮是雌二醇的前体，由于芳化作用减弱使它在血液中含量增高；而它本身对血浆游离脂肪酸的代谢和诱导排卵后的产卵行为都有一定作用1）卵巢2、性腺发育成熟幼鱼的性腺发育：未成熟的精巢在很早期就可检测到类固醇的生成；随着精巢发育，血液中的雄激素，主要是11-酮基睾酮的含量逐渐增多成鱼的性周期：在精子出现和排精时，血液的睾酮和11-酮基睾酮的含量达到高峰通常，11-酮基睾酮的血液含量和雄鱼的性腺成熟系数几乎平衡增长，在生殖季节后期急剧增加雌二醇：在雄性精巢内的含量很低，甚至测定不到2）精巢3、卵母细胞的最后成熟17α，20β-二羟黄体酮作为诱导卵母 细 胞 成 熟 的 激 素 (maturation inducing hormone，MIH) 由卵母细胞滤泡膜的双层细胞分泌产生后与卵膜的特异性受体相结合，诱导产生成熟促进因子(maturationpromoting factor，MPF) 。

最近的研究已证明MPF由cdc2激酶和cyclin B 组成，它们促进卵母细胞的减数成熟分裂而完成最后成熟，为排卵和受精做好准备(图6-30)图6-30 17α，20β- 二羟黄体酮诱导卵母细胞最后成熟示意图 (自Y. Nagahama) 4、排卵排卵是指最后成熟的卵母细胞脱离滤泡膜进入卵巢腔这时卵母细胞和滤泡膜之间的许多微绒毛脱离联系；然后滤泡形成明显的孔使卵脱出卵母细胞的释出不是被动过程，而可能是某种化学因子的作用，使滤泡主动收缩破裂而把卵细胞排出4、排卵还不完全清楚卵母细胞如何从滤泡排出，但可以观察到排卵时卵母细胞出现类似平滑肌的收缩活动电镜观察表明排卵时滤泡层的膜细胞微丝增加鱼类和哺乳类一样前列腺素参与排卵活动，其作用可能是刺激滤泡收缩前列腺素(prostaglandin, PG)中的PGE1，PGE2，PGF2α等都能诱导为消炎痛所阻抑的雌鱼排卵和产卵活动前列腺素除直接作用于卵巢之外，还可能作用于下丘脑-脑垂体轴第二节 鱼类下丘脑和脑垂体的组织构造和功能 鱼类的生殖受到环境影响感觉器官把外界环境的刺激（如温度、光照、降雨等）传送到脑，使下丘脑分泌促性腺激素释放激素，激发脑垂体分泌促性腺激素作用于性腺并促进性腺分泌性类固醇激素，以促使性腺发育成熟与排出精子和卵子。

这种下丘脑-脑垂体-性腺的调控中轴就是繁殖内分泌生理的基本内容Hypothalamus-Pituitary-Gonad (HPG) 图6-1 鱼类从环境因素刺激的接受到成熟配子的释放之间生理联系的主要环节一、下丘脑的组织结构和功能 所有脊椎动物包括鱼类在内，下丘脑是控制脑垂体生理和机能的枢纽从发生上看，下丘脑起源于间脑腹壁突起而形成的漏斗体（infundibular body）漏斗体腔与第三脑室相通在下丘脑和脑垂体区，神经内分泌细胞体位于下丘脑内，它的轴突纤维和末梢组成神经垂体，而这些轴突纤维的细微分支则广泛分布于腺垂体内与位于腺垂体的分泌细胞相联系这样，分泌产物在神经内分泌细胞体内合成和包装，经过轴突而运输到末梢，然后接受中枢神经（脑）的信号刺激而释放到微血管附近，从而把神经信息和激素联系起来  其中,下丘脑分泌产生的促性腺激素释放激素（gonadotropin releasing hormone, GnRH）与鱼类的生殖活动有密切的关系硬骨鱼类的GnRH是一种十肽的蛋白激素，其基本结构是： 焦谷–组– 色 – 丝 –酪 –甘 –亮 –精 –脯–甘NH2 (pyro) Glu – His – THP – Ser – Tyr – Gly – Leu – Arg – Pro – Gly – NH2 二、脑垂体的组织结构和功能 鱼类脑垂体（pituitary gland）位于间脑腹面，以垂体柄与下丘脑紧密相连。

鱼类的脑垂体与其它脊椎动物一样，其胚胎起源来自两方面：来源于神经成分的称为神经垂体，将腺垂体连接到脑的基底部；来源于胚胎口腔上皮成分的称为腺垂体，是真正的内分泌源 图6-6 硬骨鱼类脑垂体构造(矢切面)示意图1. 神经垂体（neurohypophysis） 主要由神经内分泌细胞的轴突和它们的末梢组成，此外还有一些脑垂体细胞（包括室管膜细胞和神经胶质细胞）和微血管硬骨鱼类神经垂体通常含有两种激素，即精氨酸催产素（arginine vasotocin）和硬骨鱼类催产素（isotocin）精氨酸催产素：参与渗透压调节和盐-水代谢平衡 硬骨鱼类催产素：参与生殖活动，特别是交配和产卵  2. 腺垂体（adenohypophysis）前腺垂体（前叶）（pro-adenohypophysis）（又称为吻端远侧部垂体（rostral pars distalis, RPD）：主要含有催乳激素分泌细胞和促肾上腺皮质激素分泌细胞中腺垂体（间叶） （meso-adenohypophysis）；又称为近端远侧部垂体，proximal pars distalis, PPD)：包括促生长激素分泌细胞，促甲状腺素分泌细胞和促性腺激素分泌细胞。

后腺垂体（后叶）（meta-adenohjypophysis），又称垂体中间部（pars intermedia, PI）：主要含有黑色素细胞刺激激素分泌细胞和另一种性质还未能确定的分泌细胞 图6-6 硬骨鱼类脑垂体构造(矢切面)示意图 3. 促性腺激素分泌细胞 促性腺激素分泌细胞是鱼类脑垂体六种分泌细胞中直接与生殖密切相关的分泌细胞GtH分泌细胞的形成和发展与生殖周期的变化密切相关 GtH 细胞是产生GTH的场所，是研究鱼类生殖生理的重要对象GtH细胞类型：鱼类GtH细胞是一种还是两种，许多学者有不同的观察结果和看法，大多学者认为只有一种，而少数学者报道他们在欧洲鳗鲡、太平洋鲑鱼、鲻鱼等观察到两种类型的GtH细胞 GtH神经支配：研究表明下丘脑神经内分泌细胞的轴突能直接到达GtH细胞或者建立突触联系，并支配它们的分泌活动GtH的功能：对卵黄生成的的卵巢，I和II都能刺激卵母细胞滤泡产生雌二醇在卵黄完成后的卵巢，GtH II主要刺激卵母细胞滤泡产生17α，20β二羟黄体酮。