水利工学における生態学的運用は、水産資源の保全に不可欠です。流水流速は、流卵を産卵する魚類の産卵に影響を与えることが知られています。本研究では、水流速刺激がソウギョ（Ctenopharyngodon idellus）成魚の卵巣成熟および抗酸化能に及ぼす影響を室内実験により探究し、自然繁殖が生態学的流れに反応する生理学的メカニズムを理解することを目指します。ソウギョの卵巣の組織学的特徴、性ホルモンおよびビテロゲニン（VTG）濃度、視床下部-下垂体-生殖腺（HPG）系における主要遺伝子の転写産物、ならびに卵巣と肝臓の抗酸化活性を解析しました。結果は、水流速度刺激下におけるソウギョの卵巣発育特性に明らかな差異は認められなかったものの、エストラジオール、テストステロン、プロゲステロン、17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン（17α,20β-DHP）、およびVTGの濃度が上昇し、これはHPG軸遺伝子の転写調節と関連していることを示した。水流速度刺激下において、HPG軸における遺伝子発現レベル（gnrh2、fshβ、lhβ、cgα、hsd20b、hsd17b3、およびvtg）は有意に上昇し、hsd3b1、cyp17a1、cyp19a1a、hsd17b1、star、およびigf3の発現レベルは抑制された。さらに、適切な水流速度刺激は、卵巣および肝臓における抗酸化酵素の活性を高めることで、体の健康状態を向上させる可能性がある。この研究の結果は、水力発電プロジェクトの生態学的運用と河川生態系の回復のための基礎的な知識とデータサポートを提供します。
はじめに
長江中流域に位置する三峡ダム（TGD）は、世界最大の水力発電プロジェクトであり、長江の力の活用と開発において重要な役割を果たしています（Tang et al., 2016）。しかし、TGDの運用は河川の水文学的プロセスを大きく変化させるだけでなく、ダムサイトの上流と下流の両方の水生生物の生息地を脅かし、河川生態系の劣化に寄与しています（Zhang et al., 2021）。具体的には、貯水池の調整によって河川の流れが均質化され、自然の洪水ピークが弱まるか消滅するため、魚卵の減少につながります（She et al., 2023）。
魚類の産卵活動は、水流速、水温、溶存酸素など、様々な環境要因の影響を受けると考えられます。これらの環境要因は、ホルモンの合成と分泌に影響を与えることで、魚類の生殖腺の発達に影響を与えます（Liu et al., 2021）。特に、水流速は河川に流卵する魚類の産卵に影響を与えることが知られています（Chen et al., 2021a）。ダム運用による魚類の産卵への悪影響を軽減するためには、魚類の産卵を促進するための具体的な生態水文学的プロセスを確立する必要があります（Wang et al., 2020）。
クロコイ（Mylopharyngodon piceus）、ソウギョ（Ctenopharyngodon idellus）、ハクレン（Hypophthalmichthys molitrix）、コクレン（Hypophthalmichthys nobilis）の4大中国コイ（FMCC）は、水文学的プロセスに非常に敏感であり、中国で経済的に最も重要な魚類です。FMCCの個体群は、3月から6月にかけての高水流量の脈動に応じて産卵地に移動し、産卵を開始しますが、TGDの建設と運用は自然の水文学的リズムを変え、魚類の移動を妨げます（Zhang et al., 2023）。したがって、生態学的流量をTGDの運用計画に組み込むことは、FMCCの産卵を保護するための緩和策となります。TGD運用の一環として制御された人工洪水を実施することで、下流域におけるFMCCの繁殖成功率が向上することが実証されています（Xiao et al., 2022）。 2011年以降、揚子江におけるFMCCの減少を緩和するため、FMCCの産卵行動を促進するための様々な試みが組織化されてきました。FMCCの産卵を誘発する水流速は1.11～1.49 m/sの範囲にあることが判明しており（Cao et al., 2022）、河川におけるFMCCの産卵に最適な流速は1.31 m/sであることが特定されています（Chen et al., 2021a）。水流速はFMCCの繁殖において重要な役割を果たしているものの、生態学的流れに対する自然繁殖の反応の背後にある生理学的メカニズムに関する研究は著しく不足しています。
投稿日時: 2024年8月5日