Вплив швидкості течії на дозрівання яєчників та антиоксидантну здатність у дорослого білого амура (Ctenopharyngodon idellus)

Екологічне функціонування гідротехнічної інженерії є важливим для збереження рибних ресурсів. Відомо, що швидкість води впливає на нерест риб, які відкладають дрейфуючу ікру. Це дослідження має на меті дослідити вплив стимуляції швидкістю води на дозрівання яєчників та антиоксидантну здатність дорослого білого амура (Ctenopharyngodon idellus) за допомогою лабораторних експериментів, щоб зрозуміти фізіологічний механізм, що лежить в основі реакції природного розмноження на екологічні потоки. Ми дослідили гістологію, концентрацію статевих гормонів та вітелогеніну (VTG) у яєчниках, а також транскрипти ключових генів осі гіпоталамус-гіпофіз-гонада (HPG), а також антиоксидантну активність яєчників та печінки білого амура. Результати показали, що хоча не було помітної різниці в характеристиках розвитку яєчників білого амура під впливом стимуляції швидкістю води, концентрації естрадіолу, тестостерону, прогестерону, 17α,20β-дигідрокси-4-прегнен-3-ону (17α,20β-DHP) та VTG були підвищені, що пов'язано з транскрипційною регуляцією генів осі HPG. Рівні експресії генів (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 та vtg) на осі HPG були значно підвищені під впливом стимуляції швидкістю води, тоді як рівні hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star та igf3 були пригнічені. Крім того, відповідна стимуляція швидкістю води може покращити стан здоров'я організму шляхом збільшення активності антиоксидантних ферментів у яєчниках та печінці. Результати цього дослідження забезпечують фундаментальні знання та дані для екологічної експлуатації гідроенергетичних проектів та відновлення екологічного стану річок.
Вступ
Гребля «Три ущелини» (ГУТ), розташована на середній течії річки Янцзи, є найбільшим у світі гідроенергетичним проектом і відіграє вирішальну роль в освоєнні та використанні енергії річки (Tang et al., 2016). Однак експлуатація ГУТ не тільки суттєво змінює гідрологічні процеси річок, але й загрожує водним середовищам існування як вище, так і нижче за течією від місця розташування греблі, тим самим сприяючи деградації річкових екосистем (Zhang et al., 2021). Детальніше, регулювання водосховищ гомогенізує процеси течії річок та послаблює або усуває природні піки повеней, що призводить до зменшення кількості ікри риб (She et al., 2023).
На нерестову активність риб, ймовірно, впливає низка факторів навколишнього середовища, включаючи швидкість течії води, температуру води та розчинений кисень. Впливаючи на синтез і секрецію гормонів, ці фактори навколишнього середовища впливають на розвиток гонад риб (Liu et al., 2021). Зокрема, було визнано, що швидкість течії води впливає на нерест риб, які відкладають ікру в річках (Chen et al., 2021a). Щоб пом'якшити негативний вплив експлуатації дамб на нерест риб, необхідно встановити спеціальні еколого-гідрологічні процеси для стимулювання нересту риб (Wang et al., 2020).

Чотири основні види китайських коропів (ККК), включаючи чорного коропа (Mylopharyngodon piceus), білого амура (Ctenopharyngodon idellus), товстолобика (Hypophthalmichthys molitrix) та товстолобика (Hypophthalmichthys nobilis), які є дуже чутливими до гідрологічних процесів, є найважливішими економічно важливими рибами в Китаї. Популяція ККК мігрує до місць нересту та починає нереститися у відповідь на імпульси високої води з березня по червень, тоді як будівництво та експлуатація ГО змінюють природний гідрологічний ритм та перешкоджають міграції риб (Zhang et al., 2023). Тому включення екологічного стоку до схеми експлуатації ГО буде заходом пом'якшення наслідків для захисту нересту ККК. Було продемонстровано, що впровадження контрольованих штучних повеней як частини експлуатації ГО підвищує репродуктивний успіх ККК у регіонах, розташованих нижче за течією (Xiao et al., 2022). З 2011 року було організовано кілька спроб сприяти нерестовій поведінці FMCC, щоб пом'якшити скорочення чисельності FMCC у річці Янцзи. Було виявлено, що швидкість води, яка викликає нерест FMCC, коливалася від 1,11 до 1,49 м/с (Cao et al., 2022), при цьому оптимальна швидкість течії для нересту FMCC у річках становила 1,31 м/с (Chen et al., 2021a). Хоча швидкість води відіграє вирішальну роль у відтворенні FMCC, існує помітна нестача досліджень фізіологічного механізму, що лежить в основі реакції природного відтворення на екологічні потоки.