基于环境DNA技术的珠江中下游鱼类多样性初步研究

通过环境DNA技术(Environmental DNA,eDNA)检测珠江中下游鱼类生物多样性,探索珠江中下鱼类多样性监测和保护的新途径。2023年2月在珠江中下游设置了桂平、藤县、封开、德庆、肇庆和九江共6个采样点,通过水样采集及过滤、eDNA提取、遗传标记扩增及测序和数据库比对分析等流程检测鱼类多样性。结果表明,6个采样点共检测出30种鱼类,隶属于4目10科27属,其中土著鱼类26种,外来种4种。较已有传统调查数据新检出2种鱼类:美丽沙鳅(Botia pulchra)和齐氏罗非鱼(Oceochromis zillii)。鱼类优势种为子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)、瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、尼罗罗非鱼(O.nilotica)、齐氏罗非鱼、南方波鱼(Rasbora steineri)和鲤(Cyprinus carpio)。根据Shannon指数和Simpson指数显示,eDNA检测九江和桂平站点的鱼类多样性最高,藤县的最低。作为一种新的检测方法,eDNA技术可用于快速检测珠江中下游鱼类的多样性及分布,在实际应用中可将eDNA技术与传统的监测方法相结合,以提供更全面的鱼类生物多样性数据信息。

四大家鱼微卫星标记的筛选及其在物种鉴定中的应用

采用132对微卫星（SSR）引物分别对四大家鱼基因组DNA进行PCR扩增筛选,共获得12个特异性标记可作为四大家鱼的鉴定位点,其中青鱼6个（HL13、Q3214、BL12、Q3191-1、hljy2526、Q3205）、草鱼3个（Q3205、C3210、C41926）、鲢鱼3个（hljy2526、L718-2、L30814）、鳙鱼2个（Y11534、Y666）。用这些微卫星标记对2006年肇庆江段5-9月份采集的漂流性仔稚鱼（酒精保存样本）进行四大家鱼的识别,结果表明：四大家鱼在5、8月份所占的比例最大,分别为11.81%和22.8%,9月份次之,6、7月份比较少;在总量上,草鱼最多,青鱼最少,鉴定结果与形态鉴定基本一致,说明采用微卫星标记进行种类鉴定是可行的。

珠江水系鱼类群落多样性空间分布格局

珠江是我国南方第一大河,是我国重要淡水渔业生产基地和水生生物资源基因库。珠江鱼类在维持生物多样性、提供鱼类种质资源方面举足轻重。但是到目前为止,关于其鱼类空间分布格局的研究甚少。特别是近几十年来各种水工建设和过度捕捞使得渔业资源急剧衰退,鱼类空间分布的研究显得尤为重要。2015年对珠江全流域13个站位进行了全面调查,共采集渔获物10119尾,隶属于94种72属17科。鲤科鱼类占显著优势,其次种类较多的依次为鲿科、鳅科。采用非度量多维标度排序(NMDS)方法对鱼类群落空间分布特征进行了分析,结果表明珠江鱼类被划分为3个类群,即以餐、南方拟餐、黄颡鱼等小型鱼类为主的中上游类群、以赤眼鳟、鲮鱼、广东鲂等中型鱼类为主的中下游类群和以罗非鱼为主的重要支流类群。同时发现中下游物种多样性高,上游及河口江段多样性低的格局。采用冗余分析方法(RDA)分析了鱼类多样性与环境因子的关系,发现年均气温、降雨量、年均径流量、河流宽度与透明度是珠江水系河流鱼类群落结构差异的主要影响因子,其中年均气温是影响鱼类群落分布的最关键因子之一。与历史资料对比后发现,珠江鱼类种类明显减少、空间分布也发生了巨大改变。研究是珠江水系野生渔业资源长期调查的一部分,研究结果将对渔业资源的多样性保护和可持续利用具有指导意义。

珠江干流长洲水利枢纽蓄水后珠江鳡鱼(Elopichthys bambusa)早期资源现状

长洲水利枢纽是珠江干流最下游一级的梯级水坝,其正常蓄水后必然改变下游的水文环境特征,也必将对下游的鳡鱼产卵场功能造成一定的影响.为了解长洲水利枢纽蓄水后珠江鱤鱼（Elopichthys bambusa）的资源现状,2008 2013年在珠江肇庆江段设立固定采样点,通过定量弶网对鳡鱼早期补充群体进行调查.结果显示：珠江鳡鱼苗主要出现在4月中旬至8月上旬,多年平均持续时间为97±21 d,盛期在5 7月,鳡鱼苗占鱼苗早期补充群体总量的0.46%±0.21%.鳡鱼苗的出现具有明显的季节变化规律,每年伴随洪峰有3-5次苗汛出现,苗汛次数与洪峰次数之间存在显著相关关系,但苗汛峰值大小与径流量之间不存在显著相关关系.鳡鱼苗多年平均资源量为16.89×10^8±9.16×10^8尾,繁殖群体总量约为52.8 t.研究表明：长洲水利枢纽蓄水后鳡鱼早期资源量呈下降趋势,但珠江禁渔缓解了长洲水利枢纽建设对珠江鳡鱼资源的影响.基于以上结果,为长洲水利枢纽蓄水后珠江鳡鱼的保护提出了建议.

淡水鱼类功能多样性及其研究方法

目前,群落功能多样性备受生态学界关注,被认为是能解决生态问题的一种重要途径。我国对于群落功能多样性主要集中在植物群落和微生物群落,而在鱼类群落方面的研究几乎是空白。我国鱼类资源正面临着严重威胁,包括水坝建设导致的鱼类通道受阻、水库形成造成鱼类产卵场功能消失、过度捕捞、水质恶化和富营养化加重、外来种入侵等因素,导致渔业资源急剧衰退,水生生态系统功能下降。以淡水鱼类群落为例,对鱼类功能多样性的数据获取及处理分析与评价、测定指标及计算方法与研究难点等进行综述,以期为鱼类资源保护提供新的理论依据和切入点。

珠江禁渔对广东鲂资源补充群体的影响分析

继我国各大水系实施禁渔期制度之后,珠江水系于2011年4月1日至6月1日实现首次禁渔。广东鲂是珠江中下游地区主要的经济鱼类之一,为分析珠江实施禁渔期制度对广东鲂资源补充群体的影响,于珠江实施禁渔制度前(2006—2010年)和禁渔制度后(2011—2012年)在珠江下游肇庆江段设立固定采样点,利用定量弶网对流经该江段的广东鲂鱼苗补充群体进行调查。结果显示,禁渔前,珠江广东鲂鱼苗集中出现在4月中下旬至10月中旬,持续时间为(189±11)d,高峰期为6—8月。禁渔期制度实施之后,全年广东鲂鱼苗出现的起始时间变化不大,但是结束时间提前,持续时间略有缩短,4—5月份广东鲂鱼苗密度明显增大。广东鲂鱼苗总量及其在鱼苗补充群体中的比例均有所提高。根据禁渔前广东鲂鱼苗发生量与径流量之间存在的回归关系:LgY=0.988Lnx-4.932(R2=0.365,P<0.01),结合禁渔后实际调查结果,对禁渔的实际作用进行了估算,2011年和2012年由于禁渔分别增加了9.43×108和651.81×108尾广东鲂鱼苗。研究表明,在径流量有保障的前提下,目前的禁渔制度可以有效增加广东鲂鱼苗补充群体资源量。

珠江口日本鳗鲡种苗资源状况研究

以珠江口为研究区域,在珠海市金湾区泥湾门桥以南至三灶机场东侧金沙滩旅游区对开海区设置固定监测点,定点监测了日本鳗鲡（Anguilla japonica）种苗捕捞情况,对鳗苗捕捞情况与资源量的年际变化等进行了分析。结果发现,珠江口采集到的鳗苗体长多为50 mm左右,呈透明柳叶状,处于柳叶鳗和玻璃鳗之间;估算出珠海地区鳗苗资源量2011年-2012年为901.22×104尾,2012年-2013年为893.88×104尾,2013年-2014年为3 487.35×104尾,相比于前2年,2013年-2014年的资源量显著增加,且2011年-2014年鳗苗高峰期出现时间逐年往后移。监测分析结果为更好地掌握珠海地区鳗苗资源的变化状态、促进该区域渔业资源的保护提供基础性数据及理论支持,但是由于监测年数有限,最终的变化规律仍需进一步的观测。

珠江东塔产卵场鳙繁殖的生态水文需求

鳙(Aristichthys nobilis(Richardson)),我国著名的四大家鱼之一,是一种重要的大型淡水经济鱼类。然而近年来由于各种原因,我国鳙种群数量急剧下降。依据2006—2013年珠江中下游长时间序列仔鱼数据和日平均流量数据,分析了研究水域鳙的繁殖生态,包括仔鱼出现的时间分布特征和早期资源周年变化规律,同时采用交互小波光谱分析方法 (cross wavelet analysis),分析了径流量与鳙仔鱼多度的关系。发现珠江水系鳙早期资源发生主要在5至8月,2006—2011年早期补充资源量逐渐减少,2012—2013年间呈明显著增加;鳙早期资源年度出现的时间呈缩减趋势,其中最大繁殖量出现的时间逐年提前。交互小波光谱分析结果表明:径流量的改变与鳙仔鱼的多度显著正相关,当径流量大于5×103m3/s,且持续2d以上,是珠江水系鳙大量繁殖的基础,将对受梯级水坝控制的鳙产卵场的繁殖生态水文保障具有指导意义。

西江广东肇庆段赤眼鳟的年龄鉴定及生长研究

于2006年5月～6月和2008年5月在珠江的干流西江广东肇庆段采用刺网捕捞赤眼鳟(Spualiobarbus cur-riculus)标本296尾。采集赤眼鳟的鳞片材料进行年轮特征观察研究,并对赤眼鳟的生长情况进行分析。结果表明,渔获中3龄、4龄赤眼鳟占优势。3龄前体长的相对增长率较大,3龄以后生长缓慢。赤眼鳟体质量生长曲线拐点为8龄,应属衰老拐点。总死亡系数Z=0.337 9,自然死亡系数M=0.193 6,捕捞死亡系数F=0.144 3,开发率为E=0.427。为确保资源的可持续利用,可允许捕捞体长应不小于230 mm,体质量不小于220 g。

基于单位补充量模型的西江广东鲂种群资源利用现状评价

广东鲂(Megalobrama terminalis)是珠江中下游最重要的经济鱼类之一,但由于过度捕捞和栖息地破坏,资源日趋衰退,科学评估其资源利用现状,对合理开发与科学养护具有重要意义。利用2009—2015年西江肇庆江段渔业资源调查监测数据,分析了广东鲂生长与死亡相关特征及参数变化;利用单位补充量渔获量(Yield per recruitment,YPR)模型、单位补充量产卵群体生物量(Spawning biomass per recruitment,SBR)和生物学参考点评估了西江肇庆江段广东鲂资源利用状况。结果表明:西江广东鲂体长(L)和体重(W)关系为W=1.518×10^(-5)L^(3.051)(R^2=0.962,n=2252),生长方程为Lt=419.989[1–e^(-0.225(t+0.172))];现有捕捞强度(F平均1.27/年)远超过种群开发可承受水平(F_(40%)=0.53,F_(0.1)=0.27,F_(20%)=0.94);YPR_(ave)=30.58 g,远低于YPR_(0.1)(36.73 g)和YPR_(max)(45.89 g);SBR=11.5%,低于20%的下限临界参考点。西江广东鲂种群资源已过度开发,处于补充型捕捞过度和生长型捕捞过度状态。目前珠江禁渔期制度的实施对广东鲂资源补充起到了良好作用,但提高开捕体长至250 mm资源恢复效果将更明显。

连江西牛鱼道过鱼效果及其影响因子研究

连江西牛鱼道是我国华南地区首座在水坝主体加建的过鱼通道。为了解其过鱼效果,于2013年1—12月采用张网法和堵截法对西牛鱼道过鱼种类、数量及其环境因子进行12次监测,共监测到鱼类41种,属4目9科33属,通过鱼道的鱼类以银鮈(Squalidus argentatus)、乐山小鳔鮈(Microphysogobio kiatingensis)、子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)等小型鱼类为优势种群。不同季节鱼道过鱼种类和数量差别较大,4—6月过鱼种类和数量显著高于其他月份。对不同月份鱼道鱼类群落进行聚类分析(CLUSTER),可以将其分为3个类群。过鱼生物多样性指数8月最高、1月最低;丰富度指数5月最高、1月最低。对各月份采集的鱼类群落与水文因子进行冗余分析(RDA),发现流速、流量、上游水位和透明度这4个因子对过鱼效果影响显著(P<0.05)。

广东鲂性腺发育组织学研究

利用组织学方法,对珠江下游野生广东鲂(Megalobrama terminalis)性腺进行了显微观察和研究,描述了其卵巢、精巢的结构特征以及各类型生殖细胞形态。结果显示,广东鲂属于一次性产卵类型,卵巢发育类型为部分同步型。其卵巢为细线或条状,卵巢发育经历卵原细胞期、单层滤泡细胞期、卵黄泡期、卵黄充满期、成熟期和退化期。卵细胞发生经历3个阶段:卵原细胞、初级卵母细胞和次级卵母细胞;卵巢初级卵母细胞中核仁外排现象出现在第2时相末期至第3时相早期;精巢呈线状或直棒状,精巢为叶状型结构。精细胞发生经历5个阶段:精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞及精子;繁殖季节精子充满于精小叶内,精小囊消失。

珠江中下游鲴亚科鱼苗发生规律与年际变化

为了解珠江鱼类补充群体发生规律及资源量状况,2005-2011年在珠江中下游肇庆江段设置定点采样点,通弶过定量网连续采集漂流性鱼苗样品,对珠江中下游鲴亚科（Xenocyprininae）鱼苗补充群体进行了调查研究。结果表明：珠江中下游鲴亚科鱼苗稳定出现在4～10月,每年持续（183±12）d,平均出现率为40.1%。在5～8月伴随洪水过程有多个漂流高峰期,鲴类鱼苗密度与径流之间显著正相关（n=876,P〈0.01）。2007年鲴类鱼苗密度显著高于2009年（P=0.012）和2011年（P=0.009）,而与其他各年之间不存在显著性差异。鲴类鱼苗密度峰值出现时,白天平均密度高于早上和晚上,采样期间内整体3个时间段之间不存在显著性差异。鲴类鱼苗资源量总体呈现减少的趋势,长洲水利枢纽可能是最主要影响因素,建议其通过保证鱼道正常运行和生态调度两种途径减小对珠江中下游鱼类资源的影响。

人工鱼巢材料选择及实施效果影响因素分析

为找出最适合的人工鱼巢材料,形成产黏性卵鱼类产卵场修复技术,该研究于2019年3—5月在西江肇庆江段利用芦竹(Arundo donax)、芒草(Miscanthus sp.)、象草(Pennisetum purpureum)、蒲葵(Livistona chinensis)、仿真水草、尼龙网布共6种材料制作人工鱼巢,分析了材料及环境因素对鱼巢实施效果的影响。结果表明,鲤(Cyprinus carpio)鱼卵对黏附介质具有较强的偏好性,芦竹制作的鱼巢有卵黏附的比例和单件鱼巢黏附鱼卵数量均显著高于其他材料制作的鱼巢(P<0.05),可知芦竹是制作鱼巢的最佳材料。有卵黏附的比例和鱼卵数量均随着入水天数的延长而下降,主成分分析表明鱼巢入水天数是影响实施效果的最主要因素,径流量和水位的上涨可促使鲤到鱼巢产卵,而天气状况对鱼巢效果影响不大。此外,还讨论了鱼巢投放时间、地点对实施效果的影响。

连江西牛鱼道运行效果的初步研究

鱼道建设被认为是有效缓解水坝阻隔鱼类洄游的重要方法之一,而鱼道效果监测是评价其功能的重要环节。连江西牛鱼道是广东省第一座建立在水坝主体上的过鱼通道,为了解其运行效果,采用张网法和截堵法,2012年3-8月共6次对西牛鱼道的过鱼效果进行监测。研究表明,西牛鱼道共监测到鱼类3目、8科、30属、38种,以银鮈(Squalidus argentatus)、乐山小鳔鮈(Microphysogobio kiatingensis)、子陵吻鰕虎(Rhinogobit giurinus)等小型鱼类为优势类群。进入鱼道的鱼类呈现昼夜差异,上午集鱼效果要显著优于其他时间段;不同季节集鱼的种类和数量呈现较大差别,3-8月集鱼数量逐渐减少,集鱼种类数以5月最多。与国内外其他鱼道的过鱼效果比较,西牛鱼道能较好地发挥其功能。

基于渔业声学调查的珠江东塔产卵场鱼类栖息地适宜性研究

东塔产卵场是珠江最大的鱼类产卵场,同时也是多种珍稀特有鱼类的重要栖息地,对维持珠江中下游鱼类早期资源的补充及其多样性至关重要。为评估东塔产卵场鱼类的栖息地适宜性,基于2016—2019年的声学数据,通过热点分析,筛选出鱼类适宜分布的区域。以地形因子水深、坡度、坡向为栖息地指示因子,建立各因子适宜度指数范围,进而采用几何平均值法建立栖息地适宜性指数(Habitat suitability index,HSI)模型,并计算研究江段的HSI值。结果显示,东塔产卵场鱼类密度分布介于0.009~0.057尾·m^(−3);在时间上,鱼类密度呈逐年下降趋势,在空间上,鱼类分布整体自相关性不强,部分区域局部自相关性强,如产卵场沙洲邻近区域三年结果均为“热点区域”,大藤峡水利枢纽下游及石咀段出现“冷点区域”。该江段鱼类的适宜水深范围为5~8 m,适宜坡度范围为1.0°~1.5°(微斜坡),适宜坡向范围为90°~180°(东南方向)。通过HSI模型计算,得出研究江段HSI值介于0.02~0.95,平均值为0.31±0.22,高值区域集中出现在东塔产卵场的沙洲两侧,河流两侧也有零星分布,可能为鱼类潜在的适宜栖息区域;主航道基本为HSI低值区。利用2017年声学调查数据对HSI模型进行了验证,鱼类资源密度与HSI值呈线性正相关关系,表明该模型可较好地预测东塔产卵场的鱼类栖息情况,可用于江河鱼类栖息地适宜性分析与评价。

草鱼α-淀粉酶基因5'侧翼序列克隆与分析

应用PCR和Genome Walking技术克隆获得长度为168 bp的草鱼（Ctenopharyngodon idellus）α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列和2 063 bp的5＇侧翼序列。将草鱼α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列与已知几种鱼类α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列比对,相似度为68%～86%。将草鱼α-淀粉酶基因5＇侧翼序列进行生物信息学分析,确定了其转录起始区域及转录起始位点（TSS）;在TSS上游30 bp处有1个TATA-box,-58 bp处有CCAAT-box;在5＇侧翼序列中还发现有GATA-1、OCT-1、GR、HNF-3、AP1和SP1等转录因子结合位点。草鱼α-淀粉酶基因5＇侧翼序列的克隆,为进一步研究不同食性鱼类α-淀粉酶基因侧翼序列的差异、鱼类α-淀粉酶基因的表达、功能及调控机理奠定基础。

珠江肇庆江段赤眼鳟开口后仔、稚鱼的异速生长分析

运用实验生态学的方法,对珠江肇庆江段的赤眼鳟(Spualiobarbus curriculus)开口后仔稚鱼的异速生长及其生态学意义进行研究。结果表明,赤眼鳟开口后仔鱼的游泳、感觉和摄食器官快速分化,许多器官的发育存在异速生长:身体各部分中,头长、尾长和头高为正异速生长,腹长在开口后至20日龄为负异速生长,20日龄后为正异速生长;体高也存在正异速生长,但生长拐点(18日龄)前后均为正异速生长。在头部器官中均存在异速生长拐点,吻长、眼径和眼后头长的生长拐点分别是开口后23、19和16日龄。运动器官中,背鳍、腹鳍、臀鳍及尾鳍均存在异速生长,且分别在开口后18、19、17和14日龄达到生长拐点。游泳、感觉及摄食相关的器官的优先发育,使开口后的仔鱼在最短的时间内获得了与早期生存密切相关的各种能力,对适应复杂多变的外界环境具有重要的生态学意义。

基于体长频率数据的西江封开段赤眼鳟可捕规格与资源保护研究

该研究于2014年在西江封开段进行了8个月的渔获物调查,采集了526尾赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)的体长、体质量等生物学信息,利用体长频率分布估算赤眼鳟生长、死亡参数,并分析渔业资源利用状况。结果显示,赤眼鳟体长-体质量的幂函数关系参数a=0.028 8,b=2.858 2。von Bertalanffy生长参数渐近体长L_(inf)=74 cm,生长系数K=0.1,自然死亡系数M=0.19,总死亡系数Z=1.51,捕捞死亡系数F=1.32,开发率E=0.88。渔业资源量分析显示,2014年西江封开段赤眼鳟资源量为2 234 652尾、428.558 t。单位补充量渔获量(Yield per recruit, YPR)模型分析显示,当前赤眼鳟首次开捕体长为12.3 cm,F为1.32,YPR为1.89 g;当首次开捕体长调整为27.8 cm、F调整为0.45时,可获得YPR 7.76 g。当前赤眼鳟资源处于过度开发状态,建议将开捕体长设为27.8 cm,将捕捞强度降至0.45。

珠江三种鲌亚科鱼类微卫星鉴别技术的建立

应用微卫星标记技术鉴别珠江3种主要鲌亚科鱼类广东鲂（Megalobrama terminalis）、鳊（Parabamis pekinensis）、海南红鲌（Culter recurviceps）.从GenBank和文献资料中初选3种鲌亚科鱼类的微卫星标记,设计108对微卫星引物,用PCR扩增3种鱼的基因组DNA,并用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测选出每种鱼的特异微卫星标记,共获得16个特异性标记.其中,微卫星标记F-524在广东鲂和海南红鲌中扩增的目的片段为309～320 bp,在鳊中无扩增条带;微卫星标记L-4在鳊和海南红鲌中扩增目的片段为160～201 bp,在广东鲂中无扩增条带;微卫星标记L-7在广东鲂和鳊中扩增的目的片段为160～190 bp,在海南红鲌中扩增的片段为123～143 bp.3个微卫星标记,单独使用1个特异性标记或几种特异性微卫星标记相结合,可快速从分子水平鉴别出广东鲂、鳊、海南红鲌,从而解决3种鲌亚科鱼类早期发育过程中形态比较相似,通过形态鉴定比较困难的问题.