مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)

مطالعه فرایند آبگیری تخمک ماهی قزل آلای رنگین کمان (Oncorhynchus mykiss) طی تکوین آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی/ دانشگاه گیلان

2 دانشگاه گیلان

2728

چکیده

در مطالعه حاضر، عوامل اسموتیکی موثر بر فرایند آبگیری اووسیت (سدیم، پتاسیم، کلسیم، کلر، فسفر غیرآلی و پروتئین تام) هم در بافت تخمدانی و هم در پلاسمای خون ماهی قزل آلای رنگین کمان طی تکوین بررسی شد. اووسیت بسیاری از ماهیان استخوانی طی رسیدگی نهایی، افزایش در حجم اووسیت و محتویات آب را نشان می دهند، فرایندی که بعنوان آبگیری اووسیت نامیده می شود. پلاسمای نمونه های در حال رسیدگی بعد از خونگیری و اووسیتها نیز بعد از هموژن شدن در oC20- جهت آنالیز نگهداری شدند. یونهای سدیم و پتاسیم با شعله سنجی، کلر، کلسیم و فسفر غیر آلی با رنگ سنجی و پروتئین تام به روش Bradford بهمراه میزان آب، اسمولاریته و قطر اووسیت در سه مرحله پیش زرده سازی، زرده سازی و رسیدگی اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که یونهای پتاسیم، سدیم، کلر و فسفر غیرآلی در اووسیت روند صعودی داشتند (P<0.05) در حالیکه پروتئین اووسیت و کلسیم پلاسما روند نزولی را نشان دادند (P<0.05). همبستگی مثبت به ترتیب بین میزان آب اووسیت و پتاسیم، فسفر غیرآلی، سدیم و کلر وجود داشت. بنظر می رسد که تغییرات مذکور، همگی نیروی لازم جهت کشش آب به داخل اووسیت جهت آبگیری ایجاد کرده اند. بطور کلی، بدلیل حضور تخمهای بنتوفیل در ماهی قزل آلا، آبگیری اووسیت درمقایسه با ماهیان دریایی کمتر رخ می دهد با این وجود استفاده از یونهایی همچون پتاسیم، سدیم و کلر با توجه به نقش مهم آنها در پدیده آبگیری جهت رسیدگی سریعتر تخمدان ماهی قزل آلا در محیطهای تکثیر مصنوعی می تواند مطالعه شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on hydration process of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) oocyte during its development

نویسندگان [English]

  • Behrooz Heidari 1
  • Nader Shabanipour 2
  • Fatemeh Zare 2

1 Scientific Member/the University of Guilan

2 the University of Guilan

چکیده [English]

In this study, the osmotic factors affecting oocyte dehydration process (sodium, potassium, calcium, chloride, inorganic phosphorus and total protein) both ovarian tissue and plasma of rainbow trout during oocyte development were investigated. Many teleost oocytes show increasing the oocyte volume and water content during the final maturation, a process known as oocyte hydration. The plasma of developing fish after blooding and also oocyte after being homogenized were kept in -20oC for analysis of parameters. The sodium and potassium ions by a Flamephotometry, chlorine, calcium and inorganic phosphate with a Colorimetry and finally total protein by the Bradford method along with the water content, osmolarity and diameter of oocyte in three developmental stages Previtellogenesis, Vitellogenesis and Maturation were measured. The results showed that potassium, sodium and chlorine with inorganic phosphorus in the oocyte had a significant trend (P<0.05) while the oocyte protein and plasma calcium showed a significant decline (P<0.05). In addition, the strong positive correlation between the amount of water and potassium, inorganic phosphorus, sodium and chlorine of oocyte, respectively, were present. It seems that all the mentioned changes, provide the force necessary to pull water into oocyte for hydration. In general, due to the presence of benthophil eggs in the rainbow trout, the oocyte hydration process compared to marine fish oocytes occur less nonetheless, the use of ions such as potassium, sodium and chlorine according to their important role in hydration phenomena can be studied for the more rapid maturation of ovarian trout in the artificial centers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • hydration
  • Maturation
  • trout
  • benthophil

بهروز حیدری*، نادر شعبانی­پور و فاطمه زارع

رشت، دانشگاه گیلان، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

تاریخ دریافت: 23/5/90               تاریخ پذیرش: 9/7/91 

چکیده

در مطالعه حاضر، عوامل اسموتیکی موثر بر فرایند آبگیری اووسیت (سدیم، پتاسیم، کلسیم، کلر، فسفر غیرآلی و پروتئین تام) هم در بافت تخمدانی و هم در پلاسمای خون ماهی قزل­آلای رنگین­کمان طی تکوین بررسی شد. اووسیت بسیاری از ماهیان استخوانی طی رسیدگی نهایی، افزایش در حجم اووسیت و محتویات آب را نشان می­دهند، فرایندی که بعنوان آبگیری اووسیت نامیده می­شود. پلاسمای نمونه­های در حال رسیدگی بعد از خونگیری و اووسیتها نیز بعد از هموژن شدن در °C20- جهت آنالیز نگهداری شدند. یونهای سدیم و پتاسیم با شعله­سنجی، کلر، کلسیم و فسفر غیر آلی با رنگ­سنجی و پروتئین تام به روش Bradford بهمراه میزان آب، اسمولاریته و قطر اووسیت در سه مرحله پیش زرده سازی، زرده سازی و رسیدگی اندازه­گیری شدند. نتایج نشان داد که یونهای پتاسیم، سدیم، کلر و فسفر غیرآلی در اووسیت روند صعودی داشتند (P<0.05) در حالیکه پروتئین اووسیت و کلسیم پلاسما روند نزولی را نشان دادند (P<0.05). همبستگی مثبت بترتیب بین میزان آب اووسیت و پتاسیم، فسفر غیرآلی، سدیم و کلر وجود داشت. بنظر می­رسد که تغییرات مذکور، همگی نیروی لازم جهت کشش آب به داخل اووسیت جهت آبگیری ایجاد کرده­اند. بطور کلی، بدلیل حضور تخمهای بنتوفیل در ماهی قزل­آلا، آبگیری اووسیت درمقایسه با ماهیان دریایی کمتر رخ می­دهد با این وجود استفاده از یونهایی همچون پتاسیم، سدیم و کلر با توجه به نقش مهم آنها در پدیده آبگیری جهت رسیدگی سریعتر تخمدان ماهی قزل آلا در محیطهای تکثیر مصنوعی می­تواند مطالعه شود.

واژه های کلیدی: آبگیری­، رسیدگی، قزل­آلا، بنتوفیل

* نویسنده مسئول، تلفن: 33243630-013 ، پست الکترونیکی: Bheidari@guilan.ac.ir

مقدمه

 

در پاسخ به محرکات محیطی بخصوص دما و فتوپریود اووسیتهای واقع در مرحله ابتدایی تکوین (پیش از زرده­سازی) به فاز زرده­سازی وارد می­شوند که در طی آن، اووسیتها بزرگ می­شوند، لایه­های فولیکولی توسعه می­یابند و گرانولهای زرده (ویتلوژنین) در اووسیتهای ماهیان استخوانی انباشته می­شوند. بدنبال کامل شدن زرده­سازی، اووسیتهای متوقف شده در مرحله پروفاز میوز یک تحت تاثیر فاکتورهای مناسب محیطی مانند دما که در واقع اولین راه انداز جهت ترشح گنادوتروپینها هستند، میوز را از سر می­گیرند و  وارد فاز رسیدگی می­شوند (7 و 8). فرایند رسیدگی اووسیتها در ماهیان استخوانی مجموعه­ای پیچیده از تغییرات سیتوپلاسمی و هسته­ای است که از آن می­توان به حوادث مورفولوژیکی مانند یکی شدن گرانولهای زرده و یکپارچگی قطرات چربی (در صورت وجود)، مهاجرت هسته زایشی (GVM)، شکسته شدن ژرمینال وزیکول(GVBD)، پارگی فولیکولها، خروج اووسیت از پوشش فولیکولی در زمان تخمک گذاری و شفاف شدن اووپلاسم قبل از تخمریزی نام برد (34). علاوه بر فرآیند زرده سازی که عامل مهم در افزایش حجم اووسیت ماهیان است طی رسیدگی نهایی، اووسیت بسیاری از ماهیان استخوانی افزایش در حجم اووسیت و محتویات آب را نشان می­دهند، فرایندی که بعنوان آبگیری اووسیت نامیده می­شود، بهمین دلیل بیشترین تغییرات اسموتیکی پلاسمای خون هنگام رشد تخمدان در مراحل رسیدگی تکوین اووسیت رخ می­دهد (34 و 35).

فرایند آبگیری ویژگی منحصر بفرد رسیدگی اووسیتها در بسیاری از ماهیان استخوانی می­باشد. این تغییرات در محتویات آب اووسیت از نسبت کم در ماهیان آب شیرین و یوری هالین تا چندین برابر در گونه­های دریایی دیده می­شود. افزایش زیاد در حجم اووسیت (1/3 تا 4/8 برابر) به گونه­های دریایی نسبت داده می­شود که تخمهای پلاژیک را در آب رها می­کنند درحالیکه افزایش کمتر در حجم اووسیت (1 تا 3 برابر) در گونه­هایی مشاهده می­شود که تخمهای غیرشناور تولید می­کنند. این گونه­ها بترتیب پلاژوفیل (pelagophil) و بنتوفیل (benthophil) نامیده می­شوند (7).

در ماهیان دریایی مانند کفال طلایی و کفال خاکستری که دارای تخمهای شناور و پلاژیک هستند، مسئول اصلی حجیم شدن اووسیتها، پدیده آبگیری است (34). حال آنکه در دیگر ماهیان همچون مارماهی مردابیSynbranchus marmoratus که در رودخانه­ها تخمریزی می­کنند و دارای تخمهای بنتوفیل هستند مسئول اصلی بزرگ شدن سلول زرده سازی می­باشد (26). بنظر می­رسد که عوامل تاثیرگذار در فرایند آبگیری، 1) اسمولیتهای آلی که به شکل آمینواسیدهای آزاد که عمدتاً از تجزیه پروتئینهای زرده حاصل می­شود (34 و 12) و2) عوامل غیرآلی همچون سدیم، پتاسیم، کلر و فسفر غیرآلی هستند که با توجه به گونه ماهی، نقش هر یک از آنها بنظر متفاوت می­رسد (17). پس عوامل اسموتیک برای آبگیری در همه ماهیان استخوانی مشابه هستند و گونه­های مختلف بسته به تولید تخم­های شناور یا غیرشناور و با توجه به زیستگاه آنها بطور متناوب از این فاکتورها استفاده می­کنند. در زمینه آبگیری مطالعاتی بر روی گونه­های مختلف ماهیان دریایی و آب شیرین انجام گرفته است (17، 19، 10، 11، 8، 33) اما در مورد گونه حاضر، مطالعه­ای توسط Milla و همکاران(2006)، (23). با هدف تاثیر هورمون 17,20beta-dihydroxy-4-pregnen-3-one بر آبگیری در مرحله رسیدگی نهایی صورت گرفته و به نقش عوامل اسموتیک اشاره نکرده است.

فرآیند آبگیری اووسیت بر حیات تخم­ها و زندگی لاروی ماهیان تأثیر می­گذارد پس در تکثیر و پرورش کنترل شده ماهی اهمیت بسزایی دارد (15). اووسیت­هایی با آبگیری کم به جنین­های سالم و زنده تکامل نمی­یابند و شواهدی در دست است که میزان آبگیری اووسیت بر قابلیت لقاح اثر دارد (5). همچنین درصد بالای اووسیت­های شناور نشانه­ای از قابلیت باروری خوب آنها است. با این وجود اطلاعات ناچیزی در ارتباط با اساس قابلیت فیزیولوژیکی مناسب یا نامناسب اووسیت­ها در جهت باروری وجود دارد (6).

آزاد ماهیان (Salmonids) از مهمترین گونه­های پرورشی ماهیان در سراسر دنیا می­باشند و پرورش آنها قرن­ها است که در جوامع مختلف در حال انجام است (20). از میان این خانواده، ماهی قزل­آلای رنگین کمان، بومی شمال آمریکا، از اهمیت و ارزش زیادی از نظر کیفیت گوشت، تکثیر و پرورش آسان و همچنین صید ورزشی برخوردار می­باشد. این گونه در رودخانه تخمریزی کرده و بعنوان گونه بنتوفیل در نظر گرفته می­شود. بهبود کیفیت مواد تناسلی مولدین و کنترل تولیدمثل آن می­تواند ما را در دست­یابی به تقاضای روز افزون و در حال رشد آبزی پروری در جهان کمک کند و یکی از عوامل مهم در لقاح، کیفیت اووسیتهای استحصالی از مولدین است.

هدف از مطالعه حاضر، بررسی عوامل موثر در فرایند آبگیری همچون سدیم، پتاسیم، کلر، فسفر غیر آلی و کلسیم بهمراه اسمولاریته و پروتئین تام در پلاسما و بافت تخمدانی یک گونه رودخانه­ای بنتوفیل (قزل آلای رنگین کمان) با توجه اهمیت آن طی تکوین اووسیت می­باشد.

مواد و روشها

نمونه برداری و خونگیری از ماهی: مولدین ماده قزل­آلا (در مجموع 10 قطعه) از کارگاه تکثیر و پرورش ماهی در تنکابن استان مازندران تهیه شدند. بلافاصله پس از صید، نمونه­ها را با عصاره گل میخک (33/0 گرم در لیتر) بیهوش کرده و از رگ دمی ماهی خونگیری انجام می شود. سپس خون در آزمایشگاه سانتریفیوژ شده (دور 3000 به مدت 10 دقیقه) و پلاسمای آن در دمای 20- درجه سانتیگراد برای اندازه­گیری کاتیونها، فسفر غیر آلی، اسمولاریته و پروتئین تام نگهداری شد. پس از تعیین مراحل تکوین اووسیت توسط زارع (2)، نمونه­های خونی هر مرحله تکوین از هم تفکیک گردیدند.

هموژن کردن اووسیت­ها: با مخلوط کردن آب دیونیزه با اووسیت ( به نسبت 100میلی­لیتر به یک گرم اووسیت) و با استفاده از دستگاه هموژنایزر، اووسیت­ها کاملاً هموژن شدند. مایع به دست آمده به مدت 20 دقیقه با 14000 دور و در دمای 4 درجه سانتریفیوژ شد. سپس مایع رویی توسط سمپلر با دقت جمع­آوری و اپندورف در دمای 20- قرار داده شد تا آنالیزهای مربوط به اووسیت انجام گیرد. همچنین با اندازه­گیری وزن مقداری از تخمدان تازه هر ماهی و اندازه­گیری مجدد آن بعد از خشک شدن کامل، درصد آب اووسیت در هر مرحله به دست آمد.

اندازه گیری کاتیونها: اندازه­گیری یونهای سدیم و پتاسیم با روش شعله سنجی و با دستگاه Flame photometer 310C انجام شد و کلسیم، آنیون کلر و فسفر غیر آلی به شیوه رنگ سنجی با استفاده از Technicon RA-1000 Analyzer اندازه­گیری شدند.

اندازه گیری اسمولاریته و پروتئین تام: اندازه­گیری اسمولاریته توسط دستگاه اسمومتر
(Osmometer, Automatic Roebling) در مراحل مختلف رشد تخمدان انجام گرفت. از روش Bradford (4) برای بررسی و اندازه­گیری غلظت پروتئین تام با استفاده از آلبومین سرم گاوی (Bovine Serum Albumin) به عنوان محلول استاندارد در مراحل مختلف تکوین اووسیت استفاده شد.

آنالیز داده­ها و مقایسه آماری: برای اندازه­گیری قطر متوسط اووسیتها توسط میکرومتر چشمی در زیر میکروسکوپ نوری در هر مرحله از تکوین اووسیت، تعداد 30 اووسیت از هر قطعه ماهی مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی نرمال بودن داده­ها با روش کولموگراف-اسمیرونف، تغییرات در قطر اووسیت، اسمولاریته، کاتیونها، فسفر غیرآلی پلاسمای خون و اووسیت ماهی بهمراه پروتئین تام بوسیله تست یکطرفه ANOVA و پس آزمون Duncan با سطح اطمینان 95 درصد ارزیابی شدند. همچنین رابطه بین فاکتورها از طریق همبستگی آنالیز شدند. تمام آنالیزها از طریق نرم افزار SPSS و EXCEL در محیط ویندوز کامپیوتر انجام گرفت.

لازم به ذکر است که طبق مشاهدات بافت شناسی زارع (2)، مراحل رشد تخمدانی ماهی قزل­آلای رنگین کمان جهت بررسی فرایند آبگیری، به سه مرحله اصلی پیش زرده سازی [Previtellogenesis (PreVit.)] زرده­سازی [Vitellogenesis (Vit.)] و رسیدگی [Maturation (Mat.)] تقسیم گردید

نتایج 

تمامی پارامترهای ارزیابی شده طی سه مرحله تکوین اووسیت در جدول 1 آورده شده است.

قطر اووسیت، میزان آب و اسمولاریته : قطر اووسیت بهمراه میزان آب در مراحل رشد تخمدان مرتباً افزایش یافته بطوریکه در مرحله رسیدگی با مراحل قبل اختلاف معنی­دار  داشته  (P< 0.05)  و  بترتیب  به  بیشینه  63.25

درصد و 5.04 میلیمتر رسیدند (جدول 1).

 

جدول 1 - داده های ماهی قزل آلا طی مراحل رشد تخمدان.

مراحل تکوینی 

قطر اووسیت 

(mm)

محتوای آب سلول (%)

P. Na+

O. Na+

P. K+

O. K+

O. Pr-

P. Osm

PreVit.

3.7±0.1c

58.01±2b

135.2±19.44a

6.2±0.75c

0.44±0.04

4.72±1b

1.2±0.06a

443.4±13.8a

Vit.

4.32±0.95a

58.37±0.5b

150.2±12.5a

10.2±0.75b

0.44±0.04

5.22±0.33b

1.09±0.07b

435.2±7.76a

Mat.

5.04±0.2a

63.25±1a

127.8±13.88b

12±1.05a

0.46±0.04

6.50±0.33a

0.97±0.05c

354.6±17.24b

ادامه جدول 1 :

O. Osm

O. Ca++

P. Ca++

O. Pi

P. Pi

O. Cl-

P. Cl-

19.6±1.04c

1.42±0.25

11.82±0.62a

2.46±0.5c

36.03±4.6a

2.74±0.57b

130.78±4.21

21.8±1.25b

1.53±0.03

12.20±0.22a

3.53±0.25b

13.38±1.58c

4.32±0.16a

126.44±5.26

24±1.46a

1.47±0.07

10.12±1.33b

4.18±0.2a

27.55±3.29b

4.45±0.16a

124.76±4.74

P.Na : سدیم پلاسما (mlEq/L)، O.Na : سدیم اووسیت (mlEq/L)، P.K : پتاسیم پلاسما (mlEq/L)، O.K : پتاسیم اووسیت (mlEq/L)، O.Pr : پروتئین اووسیت (mg/ml)، P.Osm : اسمولاریته پلاسما (mlOsm/L)، O.Osm : اسمولاریته اووسیت (mlOsm/L)، O.Ca : کلسیم اووسیت (mlg/dl)، P.Ca : کلسیم پلاسما (mlg/dl)، O.Pi : فسفات غیر آلی اووسیت (mlg/dl)، O.Cl :کلر اووسیت (mlg/dl)، P.Cl : کلر پلاسما (mlg/dl).  مرحله پیش زرده سازیPreVit.، مرحله زرده سازی Vit.، مرحله رسیدگی Mat.. حروف لاتین نشان دهنده معنی دار بودن پارامترها در مراحل مختلف تکوین تخمک می باشد

 


میزان اسمولاریته در طی مراحل رشد تخمدان بطور معنی­داری در اووسیت افزایش و در پلاسما کاهش یافت (P<0.05) (شکل­های 1 و 2). میزان همبستگی مثبت قویی بین اسمولالیته و میزان آب اووسیت (0.82r=) و همچنین همبستگی منفی­قویی بین اسمولاریته پلاسما و میزان آب (0.99- r=) وجود داشت.

سدیم: میزان سدیم اووسیت روند صعودی داشته و در مرحله زرده­سازی یکباره افزایش زیادی یافته و در ادامه در مرحله رسیدگی به بیشترین مقدار خود یعنی 1.1±12 میلی­اکی­والان در لیتر رسید (P<0.05) (شکل 3) بر عکس اووسیت، غلظت سدیم در پلاسمای خون سیر نزولی داشته و در مرحله رسیدگی به کمینه 13.33±127.8 میلی­اکی­والان در لیتر رسید (شکل4). همبستگی مثبت بین میزان سدیم اووسیت و میزان آب اووسیت وجود داشت (0.78 r=).

پتاسیم و کلر: بین مقدار پتاسیم و کلر اووسیت در مرحله رسیدگی با مراحل قبل افزایش و اختلاف معنی­دار مشاهده شد (P<0.05) (شکل 5 و 6). اما مقدار پتاسیم و کلر پلاسما تغییرات معنی­داری نداشت (P>0.05) (شکل7 و 8). همبستگی مثبت بین پتاسیم و میزان آب اووسیت وجود داشت (0.98 r=).

پروتئین، کلسیم و فسفر غیر آلی قزل­آلا: میزان پروتئین تام اووسیت در هر مرحله بطور معنی­داری کاهش یافت (P<0.05) و میزان کمینه آن 0.97 میلی­گرم در میلی­لیتر در مرحله رسیدگی دیده شد (شکل 9) و بر خلاف آن، فسفر غیر آلی سیر صعودی داشته (P<0.05) و به بیشینه خود 14.18 میلی­گرم در دسی لیتر در مرحله رسیدگی رسید (شکل 10) در حالیکه میزان فسفر غیرآلی پلاسما در مرحله زرده­سازی کاهش معنی­داری داشته (P<0.05) و دوباره در مرحله رسیدگی افزایش چشمگیری داشت (P<0.05) (شکل 11).

 

شکل 1- اسمولاریته اووسیت طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

 

شکل 2- اسمولاریته پلاسما طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

 

 

شکل 3- تغییرات سدیم اووسیت طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

 

شکل 4- تغییرات سدیم پلاسما طی مراحل  رشدتخمدان قزل آلا

 

 

 

شکل 6- تغییرات کلر اووسیت طی مراحل رشد تخمدان قزل آلا

 

شکل 5- تغییرات پتاسیم اووسیت طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

شکل 7- تغییرات پتاسیم پلاسما طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

 

شکل 8- تغییرات کلر پلاسما طی مراحل رشد تخمدان قزل آلا

 

 

شکل 10- تغییرات پروتئین تام اووسیت طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 

شکل 9- تغییرات فسفر غیر آلی اووسیت طی مراحل  رشدتخمدان قزل آلا

 

 

 

شکل 11-  تغییرات فسفر غیر آلی پلاسما طی مراحل  رشدتخمدان قزل آلا

 

 

شکل 12- تغییرات کلسیم اووسیت طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

 


همبستگی مثبت بین فسفر غیر آلی اووسیت و میزان آب وجود داشت (0.82 r=) در حالیکه بین پروتئین اووسیت و میزان آب و همچنین بین پروتئین و فسفر غیرآلی اووسیت همبستگی منفی­قویی دیده شد (بترتیب 0.90- =r و 0.98- =r). اختلاف معنی­داری در غلظت کلسیم اووسیت مشاهده نگردید (شکل 12) ولی کلسیم پلاسما در مرحله رسیدگی کاهش معنی­دار یافت (P<0.05) (شکل 13).

 

شکل 13- تغییرات کلسیم پلاسما طی مراحل  رشد تخمدان قزل آلا

بحث

در مطالعه حاضر عوامل اسموتیکی‏ موثر در فرایند آبگیری اووسیت ماهی قزل­آلای رنگین کمان طی مراحل مختلف تکوین اووسیت همراه با تغییرات قطر اووسیت مورد بررسی قرار گرفت.

پدیده آبگیری توسط اووسیت در مرحله رسیدگی باعث بزرگ شدن آنها می­شود که این فرایند در اووسیتهای پلاژیک نسبت به اووسیتهای بنتوفیل بسیار بیشتر اتفاق می­افتد. این اتفاق در اووسیتهای پلاژیک حتی به بیش از 90 درصد هم می­رسد در حالیکه در اووسیتهای بنتوفیل این مقدار خیلی کمتر است (22، 27، 10، 28، 9، 16). از آنجاییکه اووسیت گونه های بنتوفیل در آب دریا شناور نمی­باشد، هدف آبگیری در این گونه­ها چه می­تواند می باشد؟ یک احتمال توسط Greeley و همکاران(1991) (13). با در نظر گرفتن محل تخمریزی بعضی از این گونه ها، همچون کیلی فیش (Killifish)
(Fandulus heteroclitus)  ارائه شد. کیلی فیش و دیگر اعضای خانواده کپور دندان شکلان (Cyprinodontidae) تخم­های خود را در شکاف ساقه درختان و صدف­های خالی ماسل­ها و یا در بسترهای شنی می­ریزند، که عموماً فقط در هنگام مد به زیر آب می­روند (30). بنابراین تخم­های لقاح یافته این ماهی در واقع مراحل تکوین جنینی را در مکانهای تقریباً محافظت شده بیرون از آب انجام می دهند. پس آنها قادر هستند در محیط­های بدون آب در طی چند ماه زنده بمانند. بنابراین، این استراتژی تولیدمثل منحصر به فرد پیشنهاد می­کند، که دلیل اولیه آبگیری اووسیت در این گونه­ها فراهم کردن ذخیره کافی آب برای تکامل جنینی در یک محیط کاملاً نابهنجار و خشک می­باشد (25) . معمولاً ذخیره آب در اووسیت ماهیان بنتوفیل آب شیرین در طی بلوغ میوزی از %79-52 به %85-56 افزایش می­یابد. لذا، استفاده از آب توسط تخم­های پلاژیک جهت رسیدن به شناوری، در گونه­هایی که در آب شیرین تخمریزی می­کنند به وضوح غیرممکن خواهد بود، در حالیکه چربی به دلیل کم چگال­تر بودن برای این مورد ممکن است استفاده گردد (29). برای مثال در ماهیان استخوانی دریایی که در آب شیرین تخمریزی می­کنند مثل باس مخطط (Morone saxatilis) تخم­ها با اینکه قطرات چربی بزرگی دارند اما آنها به جریان آب برای شناوری و زنده ماندن نیاز دارند (21). همان طور که در نتایج ذکر شد اووسیت قزل­آلا در مرحله رسیدگی 63.25 درصد آب دارد. پس آبگیری در اووسیت ماهی قزل­آلا بعنوان یک گونه بنتوفیل نمی­تواند عامل موثری در شناوری تخمها باشد و همچنین نمی­تواند نقش کلیدی در افزایش حجم اووسیت داشته باشد و تنها موجب افزایش 8.36 درصدی قطر اووسیت از مرحله زرده­سازی تا مرحله رسیدگی می شود. با توجه به محیط تخمریزی ماهی قزل­آلا (بسترهای سنگریزه ای و شنی)، شاید دلیل آبگیری، استفاده از آن بعنوان یک عامل ضربه­گیر در برابر شرایط خشن محیط باشد.

نیروی کششی جهت جذب آب بوسیله اووسیتهای واقع در مرحله رسیدگی دراثرهایپراسمولاریتی داخل سلول نسبت به پلاسمای خون و یا به عبارتی دیگر اسمولاریته کمتر پلاسمای خون نسبت به داخل سلول ایجاد می­شود (10). همچنانکه تحقیقات اخیر در ماهیان استخوانی بنتوفیل پیشنهاد می­کند که افزایش درون سلولی غلظت یونهای غیرآلی بخصوص K+ و Na+، ممکن است محرک اسموتیک اولیه برای بازجذب آب به درون اووسیت در حال رشد باشد. روند افزایشی یونهای غیر آلی سدیم و پتاسیم در داخل اووسیت در ماهی هرینگ آتلانتیک Clupea harengus (17) و یونهای پتاسیم و کلرید برای هالیبوت آتلانتیک Hippoglossus hippoglossus (10)، که موجب اسموز آب به داخل سلول می شود، دیده شد. Wallace و همکاران (1992) (33) در کیلی فیش نشان دادند که آبگیری اووسیت شدیداً وابسته به غلظت K+ می باشد با این وجود در گونه­های بنتوفیل که در آب شیرین یا محیط­های با شوری پایین­تر تخمریزی می­کنند مثل ماهی شیرین (Sweetfish, ayu) (Plecoglossus altivelis) غلظت Na+ بیشتر از K+ در آیو در طی اووسیت گذاری مشاهده شد (8). افزایش دو برابری غلظت یون پتاسیم نسبت به سدیم در داخل اووسیت ماهی کیلی فیش Fundulus heteroclitus (13 و 33) و کاهش تقریباً 3.5 برابری پتاسیم نسبت به سدیم در پلاسمای خون ماهی سفید دریای خزر (1) در هنگام رسیدگی موجب شده که اسمولیت پتاسیم عامل اصلی و تاثیرگذار در آبگیری اووسیت باشد در حالیکه در ماهی شیرین
Plecoglossus altivelis که یک ماهی آمفی­دروموس نیز است، یون سدیم، اسمولیت غالب کاتیونی می­باشد (8). در گونه پلاژیکی همچون ماهی کادآتلانتیک Gadus morhua (31) نقش اسموتیک کلر در آبگیری اووسیت نسبت به پتاسیم بیشتر بوده است. تمامی این تحقیقات نشان می­دهد که برای آبگیری اووسیت در ماهیان استخوانی بنتوفیل، شوری محل تخمریزی، تعیین کننده نقش کلیدی یونهای غیرآلی در گونه­های مختلف است (8). مطابق انتظار در گونه مورد مطالعه، میزان غلظت یونهای سدیم، پتاسیم و کلر در داخل اووسیت بطور معنی­داری افزایش یافت و این بدین معنی است که نیروی کششی لازم جهت ورود آب به داخل سلول در مرحله رسیدگی ایجاد شده است. همچنین میزان همبستگی یونها با میزان آب اووسیت ماهی قزل­آلا و تغییرات آنها در اووسیت ماهی می­تواند بیانگر این نکته باشد که پتاسیم، سدیم و کلر می­توانند. بعنوان اسمولیتهای اصلی در آبگیری اووسیتها ایفای نقش کنند که از بین آنها پتاسیم می­تواند نقش کلیدی­تری داشته باشد (0.98=r).

تغییرات معنی­دار رخ داده در یون کلسیم در پلاسمای ماهی قزل­آلا احتمالاً ناشی از حضور پیش­ساز زرده یعنی ویتلوژنین در پلاسما است. مولکول ویتلوژنین به لحاظ ساختاری یک پروتئین غنی شده با فسفولیپید و کلسیم است. وقتی که سنتز ویتلوژنین بواسطه هورمونهای استروئیدی القاء شود. مقادیر زیادی از یون کلسیم در این پروتئین شرکت می­کند و به گروههای منفی فسفات این مولکول پیوند می­خورد (24). در ماهی قزل آلای رنگین کمان گزارش شده بود که افزایش کلسیم تام پلاسما طی زرده سازی مربوط به اتصال آن به ویتلوژنین است (3). از طرف دیگر، یون کلسیم یک یون حیاتی در تنظیم فرایندهای فیزیولوژیکی رسیدگی نهایی اووسیت بسیاری از جانوران است. پیغام کلسیمی و حضور این یون یکی از این مسیرهای متابولیکی مهم جهت اتفاقات رخ داده از جمله از سرگیری تقسیم میوز، آبگیری سلول، یکپارچه شدن زرده و GVBD در مرحله رسیدگی می­باشد (32 و 14). افزایش غلظت یون کلسیم در سلول بوسیله دو مکانیسم اصلی در مرحله رسیدگی نهایی صورت می­گیرد: 1) شبکه گسترده اندوپلاسمیک درون اووسیت و 2) ورود از پلاسمای خون بداخل طریق کانالهای یونی حاضر در غشای پلاسما (32). کاهش میزان کلسیم پلاسمای قزل­آلا در مرحله رسیدگی احتمالاً بدلیل ورود این یون از طریق کانالهای یونی بداخل سلول و شرکت آن در رسیدگی نهایی اووسیت است.

در ماهیان استخوانی مختلف بهمراه پروتئولیز زرده، کاهشی در فسفر غیرآلی همراه با پروتئین تام در طی رسیدگی اووسیت در پلاسمای خون رخ می­دهد. چنین به نظر می رسد که فسفات متصل به پروتئین می­تواند در طی بازجذب شدید آب، منبع انرژی باشد. این نتایج بر دخالت یک پمپ ATPase/Cation برای ورود K+ از پلاسمای خون به درون اووسیت برخلاف شیب غلظت در بستر مویرگی فولیکول تخمدان، دلالت می­کند (19). افزایش میزان فسفر غیر آلی بهمراه کاهش پروتئین تام اووسیت ماهی قزل آلا در مرحله رسیدگی می­تواند همانند آنچه گفته شد شاهدی بر دخالت یک پمپ ATPase/Cation برای ورود K+ از پلاسمای خون به درون اووسیت برخلاف شیب غلظت و همچنین منبع انرژی باشد.

همچنین یکی از فاکتورهای دخیل در فرایند آبگیری اووسیتها پروتئینهای زرده می­باشد بطوریکه در گونه­های بنتوفیل که آبگیری اووسیتها متوسط است، تجزیه محدودتری از پروتئینهای زرده جهت ایجاد نیروی کششی آب به داخل اووسیت صورت می­گیرد (18). به همین خاطر است که برخلاف تخم ماهیان دریایی، نمای کاملاً شفافی در اووسیتهای رسیده ماهیان رودخانه­ای دیده نمی­شود (17). پس شکستن پروتئین­های زرده به اسیدهای آمینه آزاد در طی رسیدگی اووسیت، فشار اسمزی لازم برای جذب آب به اووسیت را ایجاد می­کند (11). هرچند تحقیقات اخیر نشان می­دهد که تغییر در پروتئین زرده و یا در اسیدهای آمینه آزاد در حین رسیدگی اووسیت در ماهیان بنتوفیل رخ نمی­دهد که این می­تواند با کمتر بودن میزان آبگیری در آنها مطابقت داشته باشد (10). با این وجود در بعضی گونه­های بنتوفیل همچون کیلی فیش (12) و ماهی سفید دریای خزر (1) پروتئولیز محدودی در پروتئین­های زرده رخ می­دهد. این افزایش کم ولی مهم اسیدهای آمینه آزاد در تخم­های بنتیک قابلیت تأثیر اسمزی در آبگیری اووسیت را دارد.

بطور کلی، بدلیل حضور تخمهای بنتوفیل در ماهی قزل­آلا، پدیده آبگیری اووسیت درمقایسه با اووسیت ماهیان دریایی به میزان کمتر رخ می­دهد و فرایند زرده­سازی عامل اصلی افزایش قطر اووسیت طی مراحل تکوینی اووسیت است. همچنین می­توان اظهار داشت که جهت رسیدگی سریعتر تخمدان ماهی قزل­آلا در محیطهای مصنوعی و آزمایشگاهی شاید بتوان از کاتیونهایی همچون پتاسیم و سدیم با توجه به نقش مهم آنها در پدیده آبگیری (که یکی از فرایندهای اصلی جهت رسیدگی اووسیت می­باشد) استفاده نمود. 

  1. حیدری، ب.، شعبانی­پور، ن.، سواری، احمد.، 1389. تغییرات اسموتیکی پلاسمای خون طی مراحل تکوینی اووسیت ماهی سفید دریای خزر Rutilus frisii kutum. مجله زیست شناسی ایران، ج 23 (4): 560-572.
  2. زارع، ف.، 1388. مقایسه فرایند آبگیری بین ماهی پلاژوفیل کفال طلایی(Liza aurata) ، ماهی بنتوفیل قزل آلا (Onchorhynchus myliss) و ماهی آنادروموس سفید(Rutilus frisii kutum)  طی تکوین اووسیت. تز[91]  پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه گیلان.
    1. Bjornsson, B. J., and Haux, C., 1985. Distribution of calcium, magnesium and inorganic phosphate of estradiol-17b treated rainbowtrout. J. Comp. Physiol (B). 155:347-352.
    2. Bradford, M. M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding. Anal. Biochem. 72:248-254.
    3. Carnevali, O., Carletta, R., Cambi, A., Vita, A., and Bromage, N., 1999. Yolk formation and degradation during oocyte maturation in seabream Sparus aurata. Involvement of two lysosomal proteinases. Biol. Reprod. 60:140–146.
    4. Carnevali, O., Mosconi, G., Cardinali, M., Meiri, I., and Polzonetti-Magni, A., 2001. Molecular components related to egg viability in the gilthead seabream, Sparus aurata. Mol. Reprod. Dev. 58:330–335.
    5. Cerda, J., Fabra, M., and Raldua, D., 2007. Physiological and molecular basis of fish oocyte hydration. In: Babin PJ, Cerda J, Lubzens E (eds), The fish oocyte from basic studies to biotechnological applications. Springer, Dordrecht, The Netherlands. PP: 349-396.
    6. Chen, Y-N., Hsieh, S-L., and Kuo, C. M., 2003. Changes in oocyte and blood plasma osmotic components of ayu, Plecoglossus altivelis Temminck and Schlegel during oocyte maturation. Aquacult. Res. 34:859–867.
    7. Finn, R. N., 2007. The maturational disassembly and differential proteolysis of paralogous vitellogenins in a marine pelagophil teleost: A conserved mechanism of oocyte hydration. Biol. Reprod. 76:936-948.

 

10.  Finn, R. N., Ostby, G. C., Norberg, B., and Fyhn, H. J., 2002. In vivo oocyte hydration in Atlantic halibut (Hippoglossus hipoglossus): proteolytic liberation of free amino acids, and ion transport, are driving forces for osmotic water influx. J. Exp. Biol. 205:211–224.

11. Fyhn, H. J., Finn, R. N., Reith, M., and Norberg, B., 1999. Yolk protein hydrolysis and oocyte free amino acids as key features in the adaptative evolution of teleost fishes to seawater. Sarsia, 84:451–456.

12. Greeley, M. S., Calder, D. R., and Wallace, R. A., 1986. Changes in teleost yolk proteins during oocyte maturation: correlation of yolk proteolysis with oocyte hydration. Comp. Biochem. Physiol. 84B:1–9.

13.  Greeley, M. S., Hols, H., and Wallace, R. A., 1991. Changes in size, hydration and low molecular weight osmotic effectors during meiotic maturation of Fundulus oocytes in vivo. Comp. Biochem. Physiol. 100A:639–647.

14.  Hart, N. H., 1990. Fertilization in teleost fishes: mechanisms of sperm-egg interactions. Int. Rev. Cyto. 121, 1-66.

15.  Kjorsvik, E., Mangor-Jensen, A., and Holmefjord, I., 1990. Egg quality in fishes. Adv. Mar. Biol. 26:71–113.

16.  Kolarevic, J., Nerland, A., Nilsen, F., and Finn, R. N., 2008. Goldsinny wrasse (Ctenolabrus rupestris) is an extreme vtgAa-type pelagophil teleost. Mol. Reprod. Dev. 75:1011-1020.

17.  Kristoffersen, A. B., and Finn, R. N., 2008. Major osmolyte changes during oocyte hydration of a clupeocephalan marine benthophil: Atlantic herring (Clupea harengus). Mar. Biol. 154, 683-692.

18.  LaFleur, G. J. Jr., Raldua, D., Fabra, M., Carnevali, O., Denslow, N., Wallace, R. A., and Cerda, J., 2005. Derivation of major yolk proteins from parental vitellogenins and alternative processing during oocyte maturation in Fundulus heteroclitus. Biol Reprod. 73:815-824

19.  LaFleur, G. J. Jr., and Thomas, P., 1991. Evidence for a role of Na+, K+-ATPase in the hydration of atlantic croaker and spotted seatrout oocytes during final maturation. J. Exp. Biol. 258:126–136.

20.  Lee, C. S., and Donaldson, E. M., 2001. General discussion on “Reproductive biotechnology in finfish aquaculture. Aquaculture, 197: 303-320.

21.  Mangor-Jensen, A., Waiwood, K. G., and Peterson, R. H., 1993.Water balance in eggs of striped bass (Morone saxatilis). J. Fish Biol. 43:345–353.

22.  Matsubara, T., Ohkubo, N., Andoh, T., Sullivan, C. V., and Hara, A., 1999. Two forms of vitellogenin, yielding two distinct lipovitellins, play different roles during oocyte maturation and early development of barfin flounder, Verasper moseri, a marine teleost that spawns pelagic eggs. Dev. Biol. 213:18-32.

23.  Milla, S., Jalabert, B., Rime, H., Prunet, P., and Bobe, J., 2006. Hydration of rainbow trout oocyte during meiotic maturation and in vitro regulation by 17,20, beta-dihydroxy-4-pregnen-3-one and cortisol. J. Exp Biol. 209:1147-56.

24.  Mommsen, T. P., and Walsh, P. L., 1988. Vitellogenesis and oocyte assembly. In: Hoar WS, Randall VJ (eds), Fish Physiology XIA. Academic Press, New York, USA. PP: 347–406.

25.  Podrabsky, J. E., Carpenter, J. F., and Hand, S. C., 2001. Survival of water stress in annual fish embryos: dehydration avoidance and egg envelope amyloid fibers. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 280:R123–R131.

26.  Ravaglia, M. A., and Maggese, M. C., 2002. Oogenesis in the swamp eel Synbranchus marmoratus (Bloch, 1975) (Teleostei: Synbranchidae). Ovarian anatomy, stages of oocyte development and micropyle structure. Biocell 26:325-337.

27.  Reith, M., Munholland, J., Kelly, J., Finn, R. N., and Fyhn, H. J., 2001. Lipovitellins derived from two forms of vitellogenin are differentially processed during oocyte maturation in haddock (Melanogrammus aeglefinus). J. Exp. Zool. 291:58-67.

28.  Sawaguchi, S., Kagawa, H., Ohkubo, N., Hiramatsu, N., Sullivan, C. V., and Matsubara, T., 2006. Molecular characterization of three forms of vitellogenin and their yolk protein products during oocyte growth and maturation in red seabream (Pagrus major), a marine teleost spawning pelagic eggs. Mol. Reprod. Dev. 73, 719-736.

29.  Skoblina, M. N., 2010. Hydration of Oocytes in Teleost Fishes. Russian J. Dev. Biol. 41(1):1–12.

30.  Taylor, M. H., 1984. Lunar synchronization of fish reproduction. Trans. Am. Fish. Soc. 113:484–493.

31.  Thorsen, A., Kjesbu, O. S., Fyhn, H. J., and Solemdal, P., 1996. Physiological mechanisms of buoyancy in eggs from brackish water cod. J. Fish Biol. 48:457–477.

32.  Tosti, E., 2006. Calcium ion currents mediating oocyte maturation events. Repro. Biol. Endocr. 4:1-9.

33.  Wallace, R. A., Greeley, M. S. Jr, and McPherson, R., 1992. Analytical and experimental studies on the relationship between Na+, K+, and water uptake during volume increases associated with Fundulus oocyte maturation in vitro. J. Comp. Physiol. B 162:241-248.

34.  Wallace, R. A., and Selman, K., 1985. Major protein changes during vitellogenesis and maturation of Fundulus oocytes. Dev. Biol. 110: 492–498.

35. Watanabe, W. O., and Kuo, C. M., 1986. Water and ion balance in hydrating oocytes of the grey mullet, Mugil cephalus (L.), during hormone-induced final maturation. J. Fish Biol. 28:425–437.

مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
دوره 27، شماره 2 - شماره پیاپی 2
شهریور 1393
صفحه 227-238
  • تاریخ دریافت: 23 مرداد 1390
  • تاریخ بازنگری: 03 مهر 1391
  • تاریخ پذیرش: 09 مهر 1391