论拯救中华鲟野生种群及其栖息生境

中华鲟(Acipenser sinensis)是我国国宝级鱼类,典型的江海长距离洄游性物种,在海水中生长发育,在淡水中产卵繁殖,是全球能够由海洋进入淡水生态系统中最大个体鱼类之一,最大体重记录达560 kg,最长年龄达40龄,目前仅分布于我国内地架沿海和长江中下游干流^([1—3])。中华鲟起源于白垩纪,是古老的物种,具有重要的科学研究、生态和渔业价值^([1, 4, 5])。然而,在过去40年中,由于过度捕捞、洄游通道阻隔和重要栖息生境丧失等诸多原因,导致中华鲟野生资源呈现急剧衰退趋势,自然繁殖困难,野生种群数量已岌岌可危,处于极度濒危状态^([5]),亟待采取超常规的思路、措施和技术,拯救这一极度濒危物种的野生种群及其栖息生境。生物物种和栖息环境之间相互作用,构成了生态系统。生物物种是生态系统中的重要组成部分,每个物种均在生态链上扮演着各自独特的角色,物种与生态系统是一个相辅相成的自然有机整体。

中华鲟物种保护的若干问题探讨

中华鲟是国家一级保护动物,长江中的旗舰物种。IUCN在2009年就将其评估为极度濒危。2013年首次发现中华鲟没有野外繁殖。此后,虽然在2014和2016年有再次野外繁殖,但是自2017年以来,已经连续7年没有发现中华鲟野外繁殖,中华鲟已经面临野外灭绝的风险。应该采取什么样的措施进行中华鲟的保护,是当前各方面都非常关心的议题。有学者提出了要在葛洲坝和三峡水利枢纽修建鱼道,以及在三峡库区以上江段放流中华鲟的建议。这些建议是否合适?如何才能切实有效地保护中华鲟物种?其中的科学问题迫切需要厘清。作者的研究团队长期进行中华鲟的保护生物学研究,本文拟对我们团队的研究结果作一介绍,同时对大家关心的中华鲟保护工作中的一些问题进行讨论,期望能为中华鲟的保护工作提供参考。

三峡蓄水以来葛洲坝下中华鲟产卵场河床质特征变化规律

为探究葛洲坝下中华鲟(Acipenser sinensis)产卵场的河床质特征变化规律,研究基于水声学和水下视频影像分析三峡蓄水以来现有数据(2004—2020年),研究底质表观特征与水声学特征的相关性,分析产卵场底质特征变化及其原因。结果表明:(1)硬度、粗糙度和分形维数分别与河床质充塞度、粒径和主要组成相关;(2)葛洲坝下中华鲟产卵场河床底质特征参数在2004—2020年发生了明显的变化,硬度、粗糙度和分形维数三种特征均值在2004—2012年均呈现先增加后减少的趋势(P<0.01),在2012—2019年均显著增加(P<0.01),在2019—2020年显著减少(P<0.01);(3)产卵场含沙的底质比例在2004—2008年减少33.08%,在2008—2012年增加12.69%,在2012—2015年减少33.83%,此后其持续减少至2019年,在2019—2020年增加39.37%,期间的底质变化可能与三峡蓄水、泥沙调度、新修水坝的蓄水运行及期间发生的洪水有较大关联,且中华鲟的自然繁殖活动明显受河床质变化影响。研究结果为葛洲坝下中华鲟产卵场河床质的推演和产卵场的恢复与重建提供基础数据。

不同动物饵料作为开口饵料对中华鲟仔鱼生长与存活的影响

中华鲟是我国所特有的一种高价值珍稀保护动物,如何有效提高中华鲟(Acipenser sinensis)仔鱼的存活率和生长率是中华鲟养殖的关键。本试验分别选用水蚯蚓、丰年虫幼体、水蚯蚓+丰年虫幼体作为中华鲟仔鱼的开口饵料,养殖16 d后比较存活率、体重、体长以及消化酶活性等的差异,评价不同动物饵料对中华鲟仔鱼的开口效果,以期筛选适宜的开口饵料。结果表明:水蚯蚓+丰年虫幼体处理仔鱼的存活率(87.8%)显著高于丰年虫幼体处理和水蚯蚓处理(P<0.05),且增重率(60%)和特定生长率(6.0%)均显著高于丰年虫幼体处理和水蚯蚓处理(P<0.05)。此外,本研究对水蚯蚓和丰年虫幼体的营养成分进行了分析,结果显示丰年虫幼体总脂肪酸含量较高(19.0%),远高于水蚯蚓(4.26%),尤其是不饱和脂肪酸(38.22%vs25.69%),从而有效促进了中华鲟仔鱼的生长发育;水蚯蚓的蛋白质含量非常高(56.55%),且富含碳水化合物(26.27%),明显高于丰年虫幼体(蛋白质和碳水化合物含量分别为46.03%和13.62%)。综上所述,水蚯蚓搭配丰年虫幼体作为开口饵料可为中华鲟仔鱼提供更为均衡的营养,使中华鲟仔鱼的存活率和生长率得到提高。本研究结果可为中华鲟的繁育积累重要的基础数据,并可为中华鲟的进一步集约化养殖提供理论参考依据。

基于环境DNA的长江中华鲟分布特征探究

中华鲟(Acipenser sinensis)是我国长江流域的旗舰物种,在长江十年禁渔的大背景下,研究中华鲟无损化检测技术具有重要意义。环境DNA(eDNA)技术是一种环境友好型生物监测技术,可以在不直接观察或捕获生物体的情况下对物种进行检测。从文献中筛选出可以用于检测中华鲟eDNA的特异性引物,于2020年9月在长江中下游选取4个中华鲟常出现的区域,进行各断面立体式采样;提取16个点位的e DNA,使用筛选得到的引物对中华鲟进行eDNA的检测,以探究中华鲟的分布特征。结果显示,成功筛选到1组可以检测中华鲟eDNA的引物,使用该引物成功检测到包括中华鲟在内的长江4种鲟类的eDNA,共计测得约300万条鲟类序列。依据测序结果分析不同断面检测到的中华鲟eDNA的差异,发现宜昌江段断面的中华鲟eDNA最多,洞庭湖口断面最少,且表层和底层水体的中华鲟eDNA检出也有显著差异。筛选得到的引物可以用于中华鲟eDNA的检测,中华鲟e DNA的检测结果与中华鲟的历史调查和洄游特征较为吻合。不同水深条件中华鲟eDNA的检出量有显著差异,表明在今后的调查中采用混合或者立体采样可以更加全面地进行中华鲟eDNA的检测。

不同生理状态中华鲟体表黏液与生境微生物组成差异分析

为揭示不同生理状态下中华鲟(Acipenser sinensis)体表黏液与生境微生物组成差异,本研究比较了健康和亚健康中华鲟体表黏液菌群的群落结构差异,探讨细菌群落结构与中华鲟生理状态的相关性。本研究采集健康与亚健康中华鲟的体表黏液和养殖水体,利用高通量测序技术分析其菌群结构。结果表明,亚健康组微生物多样性与丰富度显著高于健康组(P<0.05)。序列的统计分析表明,相较于水体,黏液样本存在大量的独有操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),且与水体的共有OTU数目因中华鲟生理状况而发生变化。根据组间的相似性与差异分析,不同组之间的主成分与主坐标分析显示出较强的分离趋势,且组内样本相对距离较小。在门和属水平下,中华鲟体表黏液和水体群落组成和优势种有显著差异。水体中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(31.84%)和厚壁菌门(Firmicutes)(24.37%);健康组优势菌门为变形菌门(55.23%)和拟杆菌门(Bacteroidetes)(21.00%);亚健康组的变形菌门(40.23%)占比相较于健康组有所下降,但酸杆菌门(Acidobacteria)(18.29%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)(10.08%)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的比例均有不同程度的增加。水体中优势菌群包括球形发丝菌属(Sphaerochaeta)(10.56%)和下水道菌属(Cloacibacillus)(7.95%)。健康组中的优势菌群包括罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)(19.83%)和黏液杆菌属(Mucilaginibacter)(8.11%)。亚健康组的优势菌群则相较于健康组发生了变化,主要由鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(16.71%)和WPS-1_genera_incertae_sedis(5.05%)组成。功能预测发现,亚健康组的菌群功能丰度相较于健康组显示出下降的趋势,包括环境适应、生物代谢、信号转导等。通过对不同生理状态中华鲟黏液微生物组与水体的相似性及差异分析发现,随着中华鲟的生理状态的改变,体表黏液核心菌群产生差异,亚健康组中鞘氨醇单胞菌属是黏液菌群的优势属,该属可作为健康检测的标志物。通过对健康和亚健康中华鲟体表黏液微生物群落的比较,发现不同健康状态存在不同的微生物群落结构,为中华鲟的健康养殖与监测提供了新的视角。

中华鲟IFNe2的抗病毒天然免疫作用

为探究中华鲟干扰素e2(AsIFNe2)的免疫调控作用,本实验通过原核表达获得了重组中华鲟干扰素e2蛋白(rAsIFNe2),并分析其对抗病毒相关基因的影响及其抗病毒活性。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果显示,rAsIFNe2能显著激活中华鲟鳍细胞中干扰素刺激基因(IFN-stimulated genes,ISGs)的表达,如Mx、PKR、Viperin和ADAR4。此外,rAsIFNe2还能通过激活IRFs和IFNes基因的表达,从而帮助宿主细胞迅速建立抗病毒状态。在鲤春病毒血症病毒(SVCV)感染鲤上皮细胞(EPC)模型中,rAsIFNe2能够诱导EPC细胞中Mx、PKR和Viperin的表达,并降低EPC细胞中SVCV病毒G、N和P基因的表达,减少病变效应的产生。研究表明,AsIFNe2在宿主抗病毒天然免疫反应中发挥作用。本研究为深入了解中华鲟的干扰素免疫系统以及治疗病毒性疾病提供理论依据。

论中华鲟抢救性保护的途径

中华鲟(Acipenser sinensis)为我国国家一级重点保护动物,是一种大型江海洄游性鱼类,其成体可达4 m,体重超700 kg,寿命40龄以上,历史上在长江中的洄游距离超2800 km,因其独特的洄游特性而具有重要的生态价值、社会价值、科研价值和巨大的经济潜力(图1)^([1])。我国历来高度重视中华鲟的保护工作,陆续采取了禁止商业捕捞、增殖放流、列入国家重点保护动物名录、建设自然保护区等多项措施^([1—4])。但遗憾的是,由于多种人类活动干扰的叠加和累积影响,中华鲟物种衰退趋势始终未得到遏制。更严峻的是, 2017—2023年已连续7年未发现中华鲟自然繁殖活动,其自然种群延续已面临严重困难。有研究认为,如果现状无法改变,中华鲟自然种群将在10—20年内灭绝^([5]),中华鲟是长江的旗舰物种和伞护种,开展中华鲟抢救性保护工作是贯彻落实习近平总书记“共抓长江大保护”等重要指示精神的关键之举。

基于线粒体DNA和核DNA遗传标记的中华鲟种属鉴定

目的 构建一种基于线粒体DNA和核DNA遗传标记的中华鲟及其潜在杂交种的鉴定方法。方法 根据美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)已公布的中华鲟cytb基因序列设计引物,并选用鲟鱼单拷贝核基因fam43a扩增引物对中华鲟DNA进行扩增与测序,其中对fam43a基因扩增产物进行TA克隆测序。通过BLAST序列相似性检索确定样本来源,并基于邻接法构建鲟形目系统进化树。结果 中华鲟样本测序所得cytb和fam43a基因序列长度分别为728 bp和730 bp,且10个克隆群所测fam43a基因序列完全一致。基本局部比对搜索工具(basic local alignment search tool, BLAST)序列相似分析显示,所测cytb与fam43a基因序列均与GenBank数据库中的中华鲟相似性最高,相似性分别为99.86%和100%。系统进化分析显示,中华鲟样本所测得序列均与GenBank数据库中的中华鲟DNA序列聚类在一起,且与鲟形目其他物种位于不同分支。结论 联合使用线粒体DNA和核DNA遗传标记能够快速准确地鉴定中华鲟及其潜在杂交种,该方法能够满足法医日常检案的鉴定需求,为中华鲟的拯救和保护提供科学技术支持。

中华鲟物种保护的历程、难点和方向

中华鲟(Acipenser sinensis)是长江水生生物保护的旗舰物种,其保护工作对于我国水生生物保护策略及政策的制定有着深远的影响。自葛洲坝工程论证以来,中华鲟物种保护便成为业界的关注焦点^([1—6])。葛洲坝修建前,长江流域中华鲟分布区可延伸到重庆以上的长江上游江段,产卵场主要分布于牛栏江以下的金沙江下游江段和重庆以上的长江上游江段,即从合江县至屏山县,全长约800 km,其中有确凿证据的产卵场16处^([6, 7])。1981年,因葛洲坝修建阻断了中华鲟原有的生殖洄游路径,随后经相关单位调查发现,在葛洲坝下至十里红江段,长度约为4.5 km的范围形成了新的产卵场,这也是目前已知的唯一中华鲟产卵场^([6])。

浸没式超滤膜在某中华鲟大型科普展示水体维生系统中的工程应用

采用上向流活性炭、浸没式超滤膜以及砂滤组合工艺,循环处理某大型中华鲟展示水体。展示总水体量为10 000 m^(3),设计水体循环周期为1.5 h/次,维生系统处理规模为1.6×10^(5)m^(3)/d。经维生系统处理后,出水浊度可稳定小于0.1 NTU以下,确保科普展示的水体清澈、透明,展示效果良好,为膜技术在养殖废水处理中的应用提供工程案例支持。

全国水产总站学会组织开展中华鲟种源保护繁育基地评估工作集中研讨

根据《农业农村部办公厅关于组织开展中华鲟种源保护繁育基地申报工作的通知》(农办渔〔2024〕号)要求,为做好中华鲟种源保护繁育基地评估工作,2月29日,在农业农村部长江流域渔政监督管理办公室的指导下,全国水产技术推广总站、中国水产学会组织有关专家,通过视频会议形式,就中华鲟种源保护繁育基地评估工作相关事宜开展了集中研讨。本次活动由农业农村部长江流域政监督管理办公室相关处室负责人主持,全国水产技术推广总站站长、中国水产学会秘书长崔利锋,农业农村部长江流域政监督管理办公室副主任衣艳荣出席活动并讲话。

国宝中华鲟馆里的故事会

夜幕降临,随着熙熙攘攘的人群如潮水般慢慢散去,北京海洋馆内的灯光也逐渐熄灭。没有了白天的喧嚣和繁忙,整个场馆幻化成了一片宁静又深沉的海底世界,那些五彩斑斓的鱼群与神秘的水生生物,在此刻开始享受属于自己的晚间惬意时光。

农业农村部开展中华鲟大规模增殖放流活动

日前,农业农村部在湖北宜昌组织开展中华鲟保护宣传和增殖放流活动,现场放流中华鲟幼鱼20万尾、2龄中华鲟700尾、3龄中华鲟120尾、5龄中华鲟100尾、15龄中华鲟10尾。中华鲟是长江水生生物的旗舰物种,是生态系统健康状况的重要标志,也是长江水生生物多样性保护的重点和难点。受多种因素影响,目前,中华鲟保护形势仍不容乐观。扩大中华鲟增殖放流规模是恢复中华鲟野外种群数量、重现中华鲟自然繁殖的重要保护措施。

基于微卫星标记的中华鲟亲子关系判别及案例分析

利用野外和人工繁殖中华鲟(Acipenser sinensis)均有的产卵洄游入海特性,通过在长江口水域捕获滞留的中华鲟幼鱼并区分人工繁殖放流个体和野外个体,可以评估其人工繁殖放流个体占比情况。基于孟德尔遗传模式,在应用前期开发中华鲟特异性四倍体微卫星标记的基础上,构建了基于四倍体微卫星位点遗传模式的亲子鉴定方法,并用全同胞家系、半同胞家系和非亲缘关系群体样本验证方法的有效性,将此方法用于1999年度中华鲟人工繁殖效果评估案例中,计算人工繁殖个体在长江口中华鲟幼鲟群体中的比例。结果显示,3个全同胞家系个体间的平均遗传距离分别为0.43、0.44和0.44,半同胞家系的遗传距离居中(0.57),长江口中华鲟幼鲟群体间的平均遗传距离为0.74。人工繁殖效果评估显示,在2000年度长江口幼鱼群体中,人工繁殖个体的比例较低(0~3.8%)。研究表明,当年度中华鲟补充群体主要来源于自然繁殖,需要继续加大对中华鲟野生群体的保护力度,增加人工繁殖群体的放流规模。

中华鲟(Acipenser sinensis)间的长度变异与个体内的长度异质性

用PCR技术扩增中华鲟（Acipensersinensis）线粒体DNA（mtDNA）控制区（D－loop）时，发现中华鲟天然群体内存在个体间和个体内的mtDNA长度变异现象。DNA测序表明，长度变异发生在mtDNAryloop靠近tRANpro的位置，由长约82碱基对（bp）的重复序列串联形成的。由个体内mtDNA长度变异造成的异质性个体比例为57.4％，非异质性（同质性）个体的比例为426％。非异质性个体间的mtDNA的大小也不一样，存在长度变异。在非异质性个体中，有2、3、4、5个串联重复序列形成的4种分子类型的情况，其重复序列出现的频率从高到低的循序是3→2→4→5。在异质性个体中，同一个体由2种不同分子组合的异质体最普通，占77.78％3种不同分子组合的频率次之，占18.520。4种不同分子组合的异质体比例最少，占3．70％。没有发现由5种不同分子组合的异质体。对所有异质体混合分析表明，各种类型的重复序列出现的比例与非异质体的类似，即分子大小（含重复序列数）从高到低的顺序为3→2→4→5→1。对47尾中华鲟的个体内和个体间的遗传多样性指数分析发现，有65．3％遗传变异表现在群体内的个体间，有347％的遗传变异表现在个体内。由mtDNA长度异质性造成的个体内的多样性是中华鳍物种遗传多样性的另一途径。

葛洲坝下游中华鲟(Acipenser sinensis)产卵场地形分析

根据1981年葛洲坝截流至1998年对葛洲坝坝下河床研究的历史资料，结合1999—2006年间获得的中华鲟产卵场所在江段河床的5次地形数据，采用AreGIS9．0软件，对中华鲟产卵场河床的高程、坡度、坡向等地形因子进行了详细分析。结果表明：葛洲坝至磨基山江段中华鲟产卵场与历史产卵场相比具有极其相似的特征，临江溪至虎牙滩江段中华鲟自然繁殖频率不高可能主要是因为地形不符合要求，从而造成相关的水文因子也不能满足需要。中华鲟自然繁殖前期的迁徙分布和产卵后受精卵的散播与河床地形都有一定的关系，葛洲坝水利枢纽下游河势调整工程较大地改变了葛洲坝至庙咀江段河床的地形，地形复杂度的增加可能对中华鲟自然繁殖前期的栖息有利，而河床坡度、底质的改变则可能会对中华鲟受精卵的散播和发育产生不利影响。有必要结合中华鲟历史产卵场精确的地形数据，对“中华鲟产卵场功能分区模型假说”进行验证，并针对产卵场地形对中华鲟自然繁殖的影响，做出进一步探讨。

铅暴露致中华鲟(Acipenser sinensis)幼鱼弯曲畸形与畸形恢复

铅是一种常见的污染物,在水环境中广泛分布并在水生食物链中富集,具有持久的生态效应.中华鲟(Acipenser sinensis)是我国特有的珍稀濒危大型洄游性鱼类,极具学术价值和生态价值.为了探索中华鲟在生命早期接触铅后的损伤和自我修复机制,采用水溶液静态置换法,从中华鲟受精卵发育至96h开始,进行了16周的Pb2+暴露试验,随后继续6周的排放试验.结果显示:经0.8mg·L-1和1.6mg·L-1的Pb2+暴露16周,中华鲟幼鱼会发生弯曲畸形,而0.2mg·L-1Pb2+暴露组未出现畸形个体.畸形弯曲位置主要发生在近胸鳍起点处以及背鳍起点至尾鳍末端之间,多伴有尾鳍末端下垂.Pb2+暴露浓度越高,畸形弯曲越严重,但未见椎骨变形.畸形个体的自主活动能力和摄食能力明显降低.Pb2+排放后,畸形个体的弯曲程度由重度向轻度转变而恢复正常,弯曲程度越轻恢复越快,畸形恢复个体的自主活动能力和摄食能力均明显得到恢复并逐渐复原.表明中华鲟幼鱼具有较强的排铅能力和铅损伤后的自我修复能力.

中华鲟(Acipenser sinensis)及相关种类的mtDNA控制区串联重复序列及其进化意义

采用 PCR技术和 DNA测序技术 ,发现了我国一级珍稀保护动物中华鲟 ( Acipensersinensis)线粒体 DNA( mt DNA)的控制区 ( D- loop)存在数目不等的串联重复序列 ,该重复序列造成了中华鲟广泛的异质性现象 .从分子水平进行了不同类型重复序列变化规律的研究 ,同时还初探了重复序列在我国其它几种鲟鱼类的存在情况 ,发现在白鲟 ( Psephurus gladius)、达氏鲟 ( A.dabryanus)和史氏鲟 ( A.schrenckii)均存在类似的重复序列结构 .序列比较分析表明 ,不同鲟鱼类重复序列在鲟鱼类进化过程中扮演着一定的角色 ,很有可能碱基差异大小与它们的亲缘关系的远近呈正相关 .

中华鲟精巢细胞系的建立和鉴定

为了开展中华鲟(Acipenser sinensis)种质资源保存及其精原干细胞体外培养的研究,采用蛋白酶消化法,对中华鲟精巢组织细胞进行原代培养,建立了中华鲟精巢细胞系(Acipenser sinensis testicular cell line,AST),经352d传代培养,已稳定传至80代。中华鲟精巢细胞系形态主要呈类纤维状,培养基为DMEM,培养温度为25℃,最适血清浓度为15%。正常传代的AST细胞冻存、复苏后,经台盼蓝染色,约(81.36±1.13)%的细胞具有活性,复苏后细胞仍生长旺盛。染色体核型分析结果显示,第30代中华鲟精巢细胞系染色体数目分布在142—310,众数为264。通过RT-PCR检测发现,在P0和P1细胞中,Sertoli细胞特异表达基因(amh和gsdf)、Leydig细胞特异表达基因(cyp17a1)和生殖细胞特异表达基因(dazl、dnd和vasa)都有表达,且表达量与精巢中的相似;在P15、P30和P60细胞中,只有amh和vasa基因有微弱的表达,说明细胞系传代到了后期,只含有极少量的Sertoli细胞和生殖细胞。通过脂质体转染法将pEGFP-N3质粒转入AST细胞中,可表达增强型绿色荧光蛋白(Enhanced green fluorescent protein,EGFP)。AST细胞系的建立为中华鲟种质资源的保存、精原干细胞的体外增殖与分化、基因功能等研究提供了重要的实验材料。