《Animal Reproduction Science》：Effect of rearing environment and age on spermatophore quality in
Penaeus indicus and validation of short term storage extenders
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本研究对比了室内和户外养殖环境下印度对虾雄性个体的生殖发育及精子质量。结果显示，户外养殖（密度10/m2）的雄性在180天时体质量达12.23±0.13g，形态及精子数量（43.05×10?）显著优于室内养殖组，且矿物油保存剂能维持高精子活力和顶体完整性。
Biju Francis|C.P. Balasubramanian|P.S. Shyne Anand|Akshaya Panigrahi|Jose Antony|N.S. Sudheer|R. Aravind|K.K. Vijayan
印度钦奈ICAR-中央咸水水产养殖研究所 – 600028
摘要
本研究在室内水池中以三种放养密度（T1–15、T2–30和T3–60/m2）以及室外聚乙烯衬里的池塘（SD-10/m2）中，对雄性Penaeus indicus的生殖发育进行了180天的观察。研究了精包的发育过程及其随年龄的变化，并与野生捕获的虾进行了比较。在体重为12.23 ± 0.13克（90 DOC）时，池塘养殖的雄性虾表现出融合的petasma结构，并且末端 ampoulle 中有可见的精包，这表明它们已达到形态成熟。无论放养密度如何，室内养殖的雄性虾生长状况较差，精包质量也较低。池塘养殖的雄性虾的精包重量（0.146 ± 0.015克）和精子数量（21.47 ± 10?个细胞）随年龄（180 DOC）显著增加，表明其精子质量优于室内养殖的雄性虾。野生雄性虾的精子数量（43.05 ± 8.05 × 10?个细胞）显著更高，细胞形态正常，顶体反应也更好，而两组之间的精包重量没有统计学差异。在15天的时间内，评估了三种保存剂（矿物油、磷酸盐缓冲液（PBS）和无钙盐水（CFS）对精包的保存效果。结果表明，与室内养殖相比，室外池塘养殖可以提高P. indicus雄性的生殖质量，尤其是在180 DOC时；使用矿物油作为保存剂可以更好地保持精子的活力。
引言
自养殖业兴起以来，全球养殖虾产量持续稳定增长，为沿海渔业社区提供了粮食安全和生活保障（de Souza等人，2021年；Villarreal，2023年；FAO，2024年）。在虾类的圈养繁殖和遗传选择方面取得的科技进步是推动该行业发展的主要因素（Moss等人，2012年；Wyban，2019年；Ren等人，2025年）。在早期阶段，养殖业主要依赖野生捕获的亲本来生产后幼体。然而，对野生亲本的依赖导致了养殖虾的疾病爆发，尤其是WSSV病毒病（Peng等人，2001年；Coman等人，2006年）。因此，大量研究致力于在人工环境下完成虾类的生命周期。目前，针对几种主要养殖虾类（如Penaeus vannamei、Penaeus monodon和Penaeus chinensis）已经开展了选择性育种计划，这些物种已实现完全的驯化，育种完全依赖于人工亲本（Macbeth等人，2007年；Sui等人，2016年；Wyban，2019年；Ren等人，2020年）。SPF品系的开发为孵化场中的亲本繁殖和无病种苗生产铺平了道路，有助于从疾病爆发中恢复养殖业（Browdy，1998年；Moss等人，2012年）。由于具有适合水产养殖的特性，经过遗传选择的Penaeus vannamei成为厄瓜多尔、中国、印度和台湾等主要养殖虾国家的单一主要养殖品种（Briggs等人，2004年；Liao和Chien，2011年）。印度是主要的虾生产国，2024年的养殖产量达到了100万吨（Umesh等人，2010年；Kumaran等人，2017年；MPEDA，2024年）。印度的养殖业最初是传统农业活动，后来发展到包括Penaeus monodon和Penaeus indicus的养殖。然而，20世纪90年代WSSV病毒的爆发导致了该国养殖业的崩溃，此后养殖活动转向了2009年引入的SPF Penaeus vannamei，以防止WSSV病毒病的传播（Briggs等人，2004年；Dutta等人，2013年；Wyban，2019年）。
在印度，20世纪80年代初Penaeus indicus的养殖主要依靠野生亲本产生的无节幼体。然而，在WSSV病毒爆发后，由于野生亲本的获取困难、繁殖性能的不确定性以及WSSV感染的普遍性，大规模的种苗生产和养殖活动受到了阻碍（Anand等人，2019年；Vijayan等人，2024年）。长期依赖单一品种进行养殖是不可持续的，需要多样化以应对进口亲本价格波动、市场需求下降和特定疾病爆发等问题（Vijayan，2019年；Kumaran等人，2021年；Chan等人，2024年）。本地虾类在生理和环境方面具有多种优势，并具有足够的遗传多样性，适合开展选择性育种计划（Vijayan，2019年；Jani Angel等人，2022年）。早期研究显示Penaeus indicus的耐盐性、生长参数和繁殖性能表明该物种适合在热带条件下（如印度）进行养殖（Parado-Estepa等人，1987年；Anand等人，2019年；Lalramchhani等人，2020年；Estante-Superio等人，2022年；Panigrahi等人，2023年）。
最近，成功实现了Penaeus indicus的人工繁殖，标志着其在受控条件下的生命周期得到了闭合。目前世界各地正在进行不同阶段的Penaeus indicus选择性育种（Megahed等人，2019年；Anand等人，2023年）。然而，在孵化场尝试人工成熟和繁殖过程中，仍存在受精率低、孵化率和交配相关问题，这些问题在封闭生殖系统的虾类中更为普遍（Coman等人，2006年；Arnold等人，2012年；Arnold等人，2013年）。作为封闭生殖系统的印度白虾Penaeus indicus在人工繁殖试验中的生长、繁殖力和受精率均低于野生个体（Anand等人，2023年）。繁殖准备情况、养殖环境和营养问题是导致其繁殖性能低下的主要原因（Crocos和Coman，1997年；Cuzon等人，2004年；Coman等人，2007年；Arnold等人，2013年；Marsden等人，2013年）。在人工养殖的雄性亲本中，精包质量下降和生殖道退化是主要问题（Leung-Trujillo和Lawrence，1987年；Alfaro和Lozano，1993年；Arnold等人，2013年）。在人工成熟研究中，重点通常放在雌性虾的成熟上，而雄性的发育和繁殖能力往往被忽视或研究不足。然而，最近的研究指出，人工养殖的雄性虾的繁殖功能障碍是导致繁殖试验失败的关键因素（Talbot等人，1989年；Andriantahina等人，2012年；Arnold等人，2013年）。传统研究中使用雄性的形态成熟参数来选择繁殖个体。然而，雄性的年龄、体重以及形态和生理成熟的时间变化会影响精包的质量（Ceballos-Vázquez等人，2003年；Feng等人，2018a，2018b；Andrioli等人，2024年）。除了形态指标外，现在还有先进的技术可以评估精包质量，从而更好地评估繁殖潜力（Harl?o?lu等人，2018年；Aquino等人，2022年）。
此外，为了应用选择性育种，需要逐对配对进行交配以建立家族。保存回收的精包有助于实施人工授精以实现可控繁殖（Bart等人，2006年；Arnold等人，2012年；Feng等人，2019年）。目前用于精包保存的主要技术是冷冻保存和冷藏保存，其中冷藏保存用于短期保存（Bray和Lawrence，1998年）。已经为Penaeus vannamei和Penaeus monodon等商业重要虾类开发并评估了多种保存剂和保存方案（Nimrat等人，2005年；Morales-Ueno等人，2012年；Feng等人，2019年）。然而，关于Penaeus indicus精包保存的研究较少。因此，本研究旨在探讨不同养殖系统中雄性Penaeus indicus的生殖发育情况，并记录精包质量随年龄的变化。此外，该研究还评估了各种保存剂在支持Penaeus indicus精包冷藏保存方案中的有效性。
实验部分
实验1：亲本发育
为了研究Penaeus indicus的性别二态性和精包发育，将从ICAR-CIBA Muttukkadu实验站（泰米尔纳德邦Muttukkadu）的虾孵化场生产的平均体重为0.16 ± 0.02克的后期幼体（PL 30）分别放入室外聚乙烯衬里的池塘和室内水泥池中，每个处理重复三次。实验在两种养殖系统中进行：室内水泥池（三种放养密度15(T1)、30(T2)、60/m2(T3)和室外
亲本发育
在亲本发育实验中，室外聚乙烯衬里池塘养殖的虾在30至60 DOC期间，雄性和雌性的体重没有显著差异（图1）。然而，从90 DOC开始，雌性的体重显著高于雄性（P < 0.05），这一趋势在后续采样中持续存在。在180 DOC时，雌性的体重显著高于雄性（P < 0.05），分别为27.3 ± 0.4克和22.26 ± 0.35克。petasma结构在显微镜下可见
养殖环境对雄性形态和亲本质量的影响
虾类外部生殖器官的形态变化，特别是petasma的发育和末端 ampoulle 中成熟精包的存在，是判断雄性成熟度的关键指标（King，1948年；Kubo，1949年；George和Rao，1968年；Bauer，1996年；Sobrino和Garcia，2007年；Feng等人，2018b）。在本研究中，从90 DOC开始，在室外聚乙烯衬里池塘养殖的Penaeus indicus>表现出性别二态性生长，此时虾的体重达到11–12克结论
在室内水泥池和室外池塘进行的亲本发育研究表明，室外池塘养殖的雄性虾具有更好的生长和精包质量。在生长期间，年龄和体重显著影响室外池塘养殖雄性的精包质量，较老的雄性（180DOC）产生的精包质量优于年轻个体。基于我们的研究结果，对于育种计划，我们建议使用Penaeus indicus雄性
资金信息
本研究得到了印度农业研究委员会（ICAR）-中央咸水水产养殖研究所（CIBA）内部项目FISHCIBASIL: 201800200130的支持/资助，以完成这项研究工作。
未引用的参考文献
(Barral‐Pintos等人，2024年；Campos-Ramos等人，2006年；Estante‐Superio等人，2022年；FAO，2024年；Kumaran等人，2017年；MPEDA各邦水产养殖产量数据；Pérez-Rostro和Ibarra，2003年；Pérez‐Velazquez等人，2003年；Shyne Anand等人，2019年；Sobrino和Garcia，2007年)
CRediT作者贡献声明
Biju Francis：写作 – 审稿与编辑，原始草稿撰写，可视化，验证，软件使用，调查，数据管理，概念化。P.S. Shyne Anand：写作 – 审稿与编辑，软件使用，方法学，调查，正式分析。C.P. Balasubramanian：写作 – 审稿与编辑，资源管理，方法学，概念化。Jose Antony：写作 – 审稿与编辑，可视化，监督，软件使用，数据管理。Akshaya Panigrahi：写作 – 审稿与编辑利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢ICAR-CIBA主任在工作期间提供的指导和支持。作者还感谢ICAR-CIBA Muttukadu研究站的技术人员和现场工作人员的支持与协助。
