В настоящее время имеется очень мало информации, касающейся состава полов и плодовитости обыкновенного лопатоноса (Scaphirhynchus platorynchus). Плодовитость в совокупности с данными о стадиях развития гонад позволит определить репродуктивный потенциал популяции. В данной статье приводятся результаты исследования, посвященного описанию стадий развития половых продуктов S. platorynchus.

С оригиналом статьи можно ознакомиться по адресу: https://thekeep.eiu.edu/bio_fac/7 (Robert E. Colombo. Reproductive Demographics and Early Life History of the Shovelnose Sturgeon (Scaphirhynchus platorynchus). 1998. Faculty Research & Creative Activity. Paper 70.

Подробнее о методике проведения ультразвукового исследования обыкновенного лопатоноса можно ознакомиться в ранее опубликованной статье.

Развитие самцов
Девственные самцы (Mv) идентифицировались на основе мелких лентообразных семенников, погруженных в относительно небольшое количество семенникового жира. Средняя длина особей составляла 453 мм, что свидетельствует о наступлении половозрелого возраста самцами S. platorynchus только после достижения 500 мм длины по Смиту. Семенники мужских особей имели розовый цвет с белым и желтым жиром. На ультразвуковых эхограммах Mv самцы демонстрировали мелкие светлые семенники. Гистологическая оценка этой стадии развития показала, что семенные канальцы лишены зрелых сперматозоидов. При увеличении 250х можно видеть сперматогонии, погруженные в семенные канальцы.

Рисунок 1. Образцы фотографий, сделанных для самцов (Mv). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). sg – сперматогоний, st – семенные канальцы, t – семенник, tf – семенниковый жир. Здесь и далее иллюстрации увеличиваются по клику.

На стадии M1 семенники самцов похожи на особей Mv и отличаются лишь количеством семенникового жира. Они имеют желтый цвет и более высокое содержание жира. На этой стадии можно со 100% точностью определить мужских особей за счет ультразвуковой эхографии. На снимке семенники выглядят как гладкие светлые сероватые структуры. Гистологический анализ сходен с полученным для стадии Mv. Семенные канальцы лишены зрелых сперматозоидов и включают многочисленные сперматогонии.

Рисунок 2. Образцы фотографий, сделанных для самцов (M1). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). sg – сперматогоний, st – семенные канальцы, t – семенник, tf – семенниковый жир.

На стадии M2 самцы начинают выделять сперму при её выдавливании в нерестовый период. Средняя длина особей составляет 614 мм. Основным различием M2 от стадий M1 и Mv является количество семенникового жира. За счет увеличения размеров семенников его количество снижается. При вскрытии семенники имели розовый цвет. Ультразвуковое исследование позволяет на 100% определить пол на стадии M2, половые продукты которого выглядят как гладкие темно-серые структуры. Гистологический анализ позволил установить присутствие зрелых сперматозоидов, упакованных в семенных канальцах. Сперматозоиды S. platorynchus такие же, как и у других осетровых, и имеют овальную головку.

Рисунок 3. Образцы фотографий, сделанных для самцов (M2). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). sg – сперматогоний, st – семенные канальцы, t – семенник, tf – семенниковый жир.

Развитие самок
Средняя длина по Смиту девственных самок (Fv) составляет 508 мм, при этом их количество достигает 18% от всех женских особей в популяции. Данная стадия характеризуется наличием желтых гонад с аккуратными, хорошо сформировавшимися изгибами яичника и отсутствием атрезированных ооцитов от предыдущего нереста. Кроме того, яичники этих самок не имеют четко выраженных ооцитов. В связи с маленьких размером яичников, самок Fv очень сложно отличить от самцов, используя ультразвуковую диагностику. На гистологическом препарате яичники содержат гнезда пре-мейотических оогониев, которые окрашивались как слегка ацидофильные клетки. Некоторые пост-мейотические (после прохождения редукционного деления мейоза) или первичные ооциты могут наблюдаться в фолликулярном эпителии девственных самок. Эти ранние ооциты содержат большое центральное ядро (зародышевый пузырёк) и являются базофильными клетками.

Рисунок 4. Образцы фотографий, сделанных для самок (Fv). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). oc – ооцит, of – изгибы яичника, og – оогоний.

На стадии F1 самки имеют среднюю длину по Смиту 604 мм. Их яичники по цвету были похожи на яичники девственных особей, однако отличаются наличием большого количества жира, присутствием атрезированных ооцитов и изорванных краев изгибов яичника. На данной стадии ооциты не заметны. Самки F1 легко определяются в процессе ультразвуковой диагностики, благодаря отчетливым изгибам яичников.

Рисунок 5. Образцы фотографий, сделанных для самок (F1). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). oc – ооцит, of – изгибы яичника, f – оболочка фолликула, gv – зародышевый пузырь, pn – преджелточные нуклеоли (provitelline nucleoli).

На гистологических препаратах яичники самок F1 содержат много мелких ооцитов, которые окрашиваются основными красителями. Эти первичные ооциты мигрируют к стенкам яйценосных ламелл (ovigerous lamellae). Ядро (зародышевый пузырек) ооцитов на стадии превителлогенеза располагается по центру и содержат преджелточные нуклеоли (provitelline nucleoli). Гнезда оогониев, присутствующие у самок Fv на стадии мейоза I, больше не наблюдаются, и формирование первичных ооцитов заканчивается.

Самки второй стадии развития (F2) составляют 16% всей популяции. Средняя длина их тела 608 мм и значимо не отличается от длины особей F1. Самки F2 характеризуются наличием видимых ооцитов. Бесцветные или желтоватые ооциты хорошо прослеживаются на протяжении всего яичника. Яичники, в свою очередь, характеризуются наличием большого количества жира с небольшими непигментированными ооцитами, что делает их похожими на перец. Хотя ультразвуковое исследование оказывается эффективным в идентификации данной стадии созревания, благодаря хорошо видимому яичнику, ооциты не видны, что затрудняет различение F1 и F2 этапов.

Рисунок 6. Образцы фотографий, сделанных для самок (F2). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 200 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм), e. 630x увеличение (масштаб = 32 мкм). oc – ооцит, of – изгибы яичника, f – оболочка фолликула, gv – зародышевый пузырь, om – яичниковая масса (ovarian mass), en – истинные желточные нуклеоли, pz – зачатки радиальной короны, yv – желточные вакуоли.

При проведении гистологического анализа обнаруживается начало формирования желтка (вителлогенез). Об этом свидетельствует появление в цитоплазме двух обособленных областей с желточной массой. Слегка ацидофильная внутренняя зона содержит большие желточные вакуоли (макропластинки), а сильно ацидофильная внешняя зона выглядит гладкой под микроскопом и включает мелкие желточные вакуоли. Зародышевые пузырьки этих ооцитов содержат множество истинных желточных нуклеолей (euvitelline nucleoli), окрашенных основным красителем. В клеточной стенке зачатки прозрачной оболочки (zona pellucida) и лучистого венца (corona radiata) представлены как слегка ацидофильная полоса внутри фолликулярной оболочки.

Самки, находящиеся на стадии желтых икринок (F3), сравнительно редко встречаются в популяции (7.5%). Средняя длина особей составляет 606 мм. Количество жира в яичниках у них меньше, чем у самок F2.

Яичники самок F3 легко определяются на основе больших желтых и светло-зеленых ооцитов. Такие особи присутствуют каждый сезон в году в примерно равных пропорциях. Также легко идентифицируются яичники и с помощью ультразвукового исследования. Не смотря на то, что изгибы яичников невозможно определить, хорошо видны крупные ооциты.

Рисунок 7. Образцы фотографий, сделанных для самок (F3). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 40x увеличение (масштаб = 500 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм), e. 630x увеличение (масштаб = 32 мкм). oc – ооцит, f – оболочка фолликула, om – яичниковая масса (ovarian mass), en – истинные желточные нуклеоли, zr – радиальная корона, yv – желточные вакуоли.

Гистологический анализ показывает присутствие большого количества ооцитов с крупным центральным ядром, клеточный матрикс состоит из микро- и макропластинок, формирующих два слоя. Большие макропластинки прилегают к ядру, тогда как микропластинки группируются возле клеточной мембраны. Истинные желточные нуклеоли окрашиваются как слегка ацидофильные. Клеточная мембрана ооцитов становится более сложной, в ней присутствует две отдельные радиальные короны, окрашенные кислыми красителями. Появляется множество борозд в радиальной зоне. предающей колончатую форму.

Самки на стадии черных икринок (F4) насчитывают 12.8% популяции. Они присутствуют в любой сезон, за исключением лета. Это указывает о прохождении нереста у лопатоноса весной. Средняя длина составляет 655 мм. Огромные черные ооциты самок F4 легко определяются во время УЗИ анализа.

На стадии черных икринок, внутри клеточной мембраны обнаруживаются меланофоры, которые, собственно, и окрашивают икринки в черный цвет. Зародышевый пузырь и микропластинки мигрируют к анимальному полюсу ооцита. Макропластинки объединяются на вегетативном полюсе. Клеточная мембрана разделяется на три отдельные радиальные зоны. Все три слоя включают борозды и окрашиваются кислыми красителями.

Рисунок 8. Образцы фотографий, сделанных для самок (F4). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 40x увеличение (масштаб = 500 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм), e. 630x увеличение (масштаб = 32 мкм). an – анимальная полусфера, oc – ооцит, f – оболочка фолликула, gv – зародышевый пузырь, om – яичниковая масса (ovarian mass), ml – меланофоры, vg – вегетативная полусфера, zr – радиальная корона, yv – желточные вакуоли.

Количество самок посленерестового периода (F6) составляет 5% от всего числа выловленных женских особей. Их средняя длина – 638 мм. На стадии F6 самки присутствуют в течение 3-4 сезонов и не наблюдаются летом, что связано с небольшим уловом в летний период. Внешний вид яичников у самок F6 различен. У большинства особей они розовые или полупрозрачные с небольшим количеством атрезированных фолликулов, в то время как у других атрезия фолликулов выражена в большей степени. Ультразвуковая эхография не позволяет точно идентифицировать женские особи на данной стадии созревания.

Рисунок 9. Образцы фотографий, сделанных для самок (F6). a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 500 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). ao – атрезированные ооциты, oc – развивающиеся ооциты, pf – жёлтое тело яичника (corpus luteum/ англ. post-ovulatory follicle).

В гистологических исследованиях отмечается присутствие как атрезированных ооцитов, так и развивающихся оогониев следующей пачки икринок. Под большим увеличением можно видеть атрезированные ооциты, окрашенные кислыми красителями, имеющие нерегулярную форму с участками разрушения клеточной стенки. Развивающиеся пачки икринок схожи с таковыми для самок F1.

Гермафродитизм
В процессе исследования было обнаружено 7 особей гермафродитов. Все рыбы имели пачки ооцитов, погруженные в ткань семенников. При ультразвуковой диагностике только одна особь была идентифицирована неверно (как самец). Гистологический анализ подтвердил присутствие обоих типов половых клеток. Мужская репродуктивная функция была снижена, потому что большинство семенных канальцев не имели сперматозоидов. Все ооциты гермафродитов аналогичны таковым для самок F1.

Рисунок 10. Образцы фотографий, сделанных для гермафродитов. a. анатомическое вскрытие, b. ультразвуковая картина, c 100x увеличение (масштаб = 500 мкм), d. 250x увеличение (масштаб = 80 мкм). oc – ооцит, ot – ткань яичников, g – гонада, is – семенные канальцы, лишенные спермы, st – семенные канальцы, tt – ткань семенников.

——

по материалам: Robert E. Colombo. Reproductive Demographics and Early Life History of the Shovelnose Sturgeon (Scaphirhynchus platorynchus). 1998. Faculty Research & Creative Activity. Paper 7. https://thekeep.eiu.edu/bio_fac/7