Påvirkning av vannhastighet på eggstokkmodning og antioksidantkapasitet hos voksen gresskarpe (Ctenopharyngodon idellus)

Økologisk drift av hydraulisk konstruksjon er avgjørende for bevaring av fiskeressurser. Vannhastighet er kjent for å påvirke gytingen til fisk som leverer drivende rogn. Denne studien tar sikte på å utforske effektene av stimulering av vannhastighet på eggstokkmodning og antioksidantkapasitet hos voksen gresskarpe (Ctenopharyngodon idellus) gjennom laboratorieeksperimenter for å forstå den fysiologiske mekanismen som ligger til grunn for responsen til naturlig reproduksjon på økologiske strømmer. Vi undersøkte histologien, kjønnshormoner og vitellogenin (VTG)-konsentrasjoner i eggstokken, og transkriptene av nøkkelgener i hypothalamus-hypofyse-gonade (HPG)-aksen, samt antioksidantaktiviteten til eggstokk og lever hos gresskarpe. Resultatene viste at selv om det ikke var noen merkbar forskjell i eggstokkutviklingskarakteristikkene hos gresskarpe under stimulering av vannhastighet, var østradiol, testosteron, progesteron, 17α,20β-dihydroksy-4-pregnen-3-on (17α,20β-DHP) og VTG-konsentrasjoner forhøyet, noe som var relatert til transkripsjonsreguleringen av HPG-aksegenene. Genuttrykksnivåene (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 og vtg) i HPG-aksen var betydelig forhøyet under stimulering av vannhastighet, mens nivåene av hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star og igf3 ble undertrykt. I tillegg kan passende stimulering av vannhastighet forbedre kroppens helsetilstand ved å øke aktiviteten til antioksidantenzymer i eggstokk og lever. Resultatene av denne studien gir grunnleggende kunnskap og datastøtte for økologisk drift av vannkraftprosjekter og restaurering av elveøkologi.
Introduksjon
Trekløftdemningen (TGD), som ligger midt i Yangtze-elven, er verdens største vannkraftprosjekt og spiller en avgjørende rolle i å utnytte elvens kraft (Tang et al., 2016). Driften av TGD endrer imidlertid ikke bare de hydrologiske prosessene i elver betydelig, men truer også akvatiske habitater både oppstrøms og nedstrøms for demningsstedet, og bidrar dermed til forringelsen av elveøkosystemer (Zhang et al., 2021). I detalj homogeniserer reguleringen av reservoarene strømningsprosessene i elver og svekker eller eliminerer de naturlige flomtoppene, noe som fører til en reduksjon i fiskeegg (She et al., 2023).
Fiskens gyteaktivitet påvirkes sannsynligvis av en rekke miljøfaktorer, inkludert vannhastighet, vanntemperatur og oppløst oksygen. Ved å påvirke hormonsyntese og -sekresjon påvirker disse miljøfaktorene fiskens gonadale utvikling (Liu et al., 2021). Spesielt har vannhastighet blitt anerkjent for å påvirke gytingen til fisk som leverer drivende rogn i elver (Chen et al., 2021a). For å redusere de negative effektene av demningsoperasjoner på fiskens gyting, er det nødvendig å etablere spesifikke økohydrologiske prosesser for å stimulere fiskens gyting (Wang et al., 2020).

De fire store kinesiske karpene (FMCC), inkludert svartkarpe (Mylopharyngodon piceus), gresskarpe (Ctenopharyngodon idellus), sølvkarpe (Hypophthalmichthys molitrix) og storhodekarpe (Hypophthalmichthys nobilis), som er svært følsomme for hydrologiske prosesser, representerer de økonomisk viktigste fiskene i Kina. FMCC-bestanden ville migrere til gyteplassene og begynne å gyte som respons på høyvannsstrømmer fra mars til juni, mens bygging og drift av TGD endrer den naturlige hydrologiske rytmen og hindrer fiskemigrasjon (Zhang et al., 2023). Derfor ville det å innlemme økologisk strømning i driftsordningen for TGD være et avbøtende tiltak for å beskytte gytingen til FMCC. Det har blitt vist at implementering av kontrollerte menneskeskapte flom som en del av TGD-driften forbedrer reproduksjonssuksessen til FMCC i nedstrømsregioner (Xiao et al., 2022). Siden 2011 har det blitt organisert flere forsøk på å fremme gyteatferden til FMCC for å dempe nedgangen i FMCC fra Yangtze-elven. Det ble funnet at vannhastigheten som induserer FMCC-gyting varierte fra 1,11 til 1,49 m/s (Cao et al., 2022), med en optimal strømningshastighet på 1,31 m/s identifisert for gyting av FMCC i elver (Chen et al., 2021a). Selv om vannhastighet spiller en avgjørende rolle i reproduksjonen av FMCC, er det en bemerkelsesverdig mangel på forskning på den fysiologiske mekanismen som ligger til grunn for responsen av naturlig reproduksjon på økologiske strømninger.