水力工学の生態学的運用は、漁業資源の保全に不可欠です。流速は、漂流卵を産み出す魚の産卵に影響を与えることが知られています。本研究は、生態学的流量に対する自然繁殖の反応の根底にある生理学的メカニズムを理解するために、実験室実験を通して、成魚のソウギョ（Ctenopharyngodon idellus）の卵巣成熟と抗酸化能力に対する流速刺激の影響を調査することを目的としています。私たちは、ソウギョの卵巣の組織、性ホルモンおよびビテロゲニン（VTG）濃度、視床下部-下垂体-性腺（HPG）軸の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調べました。結果によると、水流速度刺激下ではソウギョの卵巣発達特性に明らかな違いは見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濃度が上昇しており、これはHPG軸遺伝子の転写調節に関連している。水流速度刺激下では、HPG軸の遺伝子発現レベル（gnrh2、fshβ、lhβ、cgα、hsd20b、hsd17b3、およびvtg）が有意に上昇したが、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、卵巣および肝臓の抗酸化酵素の活性を高めることにより、身体の健康状態を向上させることができる。本研究の結果は、水力発電プロジェクトの生態学的運用および河川生態系の復元のための基礎的な知識とデータを提供するものである。
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、長江のエネルギーを利用・活用する上で重要な役割を果たしている（Tang et al., 2016）。しかし、TGDの運用は、河川の水文過程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る（Zhang et al., 2021）。具体的には、貯水池の調整により河川の流れの過程が均質化され、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る（She et al., 2023）。
魚類の産卵活動は、流速、水温、溶存酸素など、さまざま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及ぼします（Liu et al., 2021）。特に、流速は、河川で卵を流す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、魚類の産卵を刺激する特定の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）。
中国の主要なコイ科魚類4種（FMCC）は、水文過程に非常に敏感であり、中国で最も経済的に重要な魚種である。FMCCの個体群は、3月から6月にかけての高流量パルスに応じて産卵場所に移動し、産卵を開始するが、三峡ダムの建設と運用は自然の水文リズムを変化させ、魚類の移動を阻害する（Zhang et al., 2023）。したがって、三峡ダムの運用計画に生態学的流量を組み込むことは、FMCCの産卵を保護するための緩和策となる。三峡ダムの運用の一環として制御された人為的洪水を実施すると、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る（Xiao et al., 2022）。 2011年以降、長江からのFMCCの減少を緩和するために、FMCCの産卵行動を促進するためのいくつかの試みが組織されてきた。FMCCの産卵を誘発する流速は1.11～1.49m/sの範囲であることがわかった（Cao et al., 2022）。河川におけるFMCCの産卵に最適な流速は1.31m/sであることが特定された（Chen et al., 2021a）。流速はFMCCの繁殖において重要な役割を果たすが、生態学的流量に対する自然繁殖の反応の根底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る。
投稿日時：2024年8月5日