For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 639.3:591.76 DOI:10.33920/sel-09-2207-04

Reproductive cycles and spermatogenesis in male sterlet in industrial fish farming

Vera Aleksandrovna Ilyasova doctor of biological sciences, senior researcher, leading researcher of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru, ORCID: 0000-0003-2840-312X
Evgeny Alekseevich Melchenkov doctor of biological sciences, senior researcher, head of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovaziivniiprh@mail.ru, ORCID: 0000-0002-3336-165X
Aleksandr Pavlovich Vorob’yov main specialist of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru, ORCID: 0000-0002-0025-4292
Vera Veniaminovna Kalmykova candidate of biological sciences, main specialist of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru, ORCID: 0000-0002-6949-9335
Nadezhda Aleksandrovna Kozovkova Chief Specialist of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru
Arthur Alekseevich Archibasov leading specialist of the Laboratory of Sturgeon Breeding and Acclimatization, Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budgetary Institution “VNIRO” (VNIIPRH), Russia, 141821, Moscow region, Dmitrov city district, Rybnoye settlement, house 40A, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru, ORCID: 0000-0002-1576-4578
A.V. Mishchenko Branch for Freshwater Fishery of Russian Federation Research Institute of Fishery and Oceanography, Russia, Moscow Region, Rybnoye, E-mail: innovazii-vniiprh@mail.ru

With the advances made in the aquaculture industry, the role of males is becoming increasingly important, since their reproductive capacity determines the outcomes of artificial breeding. The key factor here is the developmental asynchrony of sex cells inherent in sturgeon males, which helps retain spawning readiness in males for longer periods of time without loss of quality of reproductive products produced by them. The paper presents the findings of the studies performed at the Konakovo Division of the Branch for Freshwater Fisheries of the Federal State Budget Scientific Institution “Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography” (VNIIPRKH), in a flow-through industrial farm and recirculating aquaculture system (RAS). These studies have confirmed the possibility to control spermatogenesis in sturgeons by changing the temperature during the prespawn period, thus improving the productivity of fish farms by prolonging the breeding season. The histological analysis of sterlet spermatogenesis presented in the paper offers an insight into annual reproductive cycles, natural developmental asynchrony of sex cells, and successive transformations of mature and overmature sperm in cysts and excretory duct. Such phased analysis of the development of sex cells, depending on environmental factors (the effect of water temperature) and considering the patterns of spermatogenesis, made it possible to propose the methods to control spermatogenesis in mass spawning. The design of recirculating aquaculture systems makes it possible to control the environmental conditions and spermatogenesis, and promote spawning in sturgeon males in due time, thus ensuring high-quality reproductive products whenever the farm need them. The histological analysis has not only offered an insight into the gonadal maturity parameters, but also, with partial cyst emptying, has allowed detailed characterization of the development of sex cells in spermatogenesis. Understanding the reproductive capacity of males under various housing conditions will allow defining the timing and duration of spawning, i.e., the prespawn, spawning, and postspawn periods of the annual cycle in sterlet.

С развитием индустриальной аквакультуры все большее значение приобретает роль самцов, так как от их воспроизводительной способности зависит конечный результат работы по получению потомства при искусственном воспроизводстве. При этом основополагающим является присущее самцам осетровых рыб асинхронное развитие половых клеток, что позволяет значительно увеличить интервал готовности самцов к нересту, не теряя качества продуцируемых ими половых продуктов.

Исследования многих ученых [1–6; 9–11; 13–15; 18–20] показывают важность изучения гаметогенеза и половых циклов для выявления взаимосвязи жизнедеятельности организма с условиями существования в естественных и искусственных условиях.

В прошлом столетии, в 1949 году, Б.Н. Казанским было сделано научное открытие «Закономерность гаметогенеза и полового цикла у рыб». Он обнаружил закономерность в половом цикле рыб при образовании половых клеток, позволяющих длительную (месяцами) задержку гаметогенеза на двух стадиях без нарушения способности к размножению. Это происходит в гаметогенезе при двух фазах в развитии половых клеток. При первой фазе — у самок перед началом накопления дефинитивного желтка в ооцитах (II стадия зрелости яичника), а у самцов — перед началом волны сперматогенеза. При второй фазе — непосредственно перед созреванием ооцитов после полного накопления желтка у самок (IV стадия зрелости яичника) и при завершении сперматогенеза у самцов, перед переходом тех и других в нерестовое состояние. Это устанавливает принципиальную возможность управления их сезонным половым циклом, разрешает задачу смещения половых циклов. Данное научное открытие было внедрено при разведении осетровых рыб, задерживая нерест на срок до двух месяцев путем содержания при определенных низких температурах, после чего производителей плавно переводили в оптимальные условия нереста [7; 8].

Этот способ позволяет увеличить продолжительность сезона разведения рыб и тем самым повысить рентабельность и продуктивность индустриальных рыбоводных предприятий, что и входило в цель и задачи наших исследований. Состояние и знание закономерных процессов развития репродуктивной системы рыб в зависимости от абиотических факторов среды, в частности от температуры воды, имеет большое значение для оценки естественных процессов в развитии половых клеток при различных условиях обитания, обеспечивая при этом повышение производственной эффективности работ рыбоводных предприятий. Закономерности протекания сперматогенеза у стерляди характеризовались помесячно при определенных температурных режимах, выраженных в градусо-днях, при содержании в бассейнах цеха с прямоточным водоснабжением и в цехе длительного выдерживания (УЗВ). В таком помесячном плане данные исследования рассматривались впервые, что позволит определять и корректировать процесс протекания сперматогенеза с целью увеличения продолжительности сезона при разведении рыб путем смещения половых циклов. Репродуктивные способности самцов стерляди в течение годичного полового цикла в индустриальных условиях изучались с помощью гистологических исследований.

For citation:
Vera Aleksandrovna Ilyasova, Evgeny Alekseevich Melchenkov, Aleksandr Pavlovich Vorob’yov, Vera Veniaminovna Kalmykova, Nadezhda Aleksandrovna Kozovkova, Arthur Alekseevich Archibasov, A.V. Mishchenko, Reproductive cycles and spermatogenesis in male sterlet in industrial fish farming. Fish Breeding and Fisheries. 2022;7.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: