CC BY
10
ISSN 2073-5529. Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2022. № 1 ISSN 2073-5529. Vestnik of ASTU. Series: Fishing Industry. 2022. № 1
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY OF HYDROCOLE
Научная статья УДК 639.3.03:574.24
https://doi.org/10.24143/2073-5529-2022-1-111-119
Влияние малых концентраций парааминобензойной кислоты на жизнеспособность чира Coregonus nasus (Pallas, 1776) на ранних стадиях онтогенеза
Илья Алексеевич Котов1*, Ирина Владимировна Пак2, Людмила Леонидовна Сергиенко3, Олег Владимирович Трофимов4
1,2,4Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия, i.a.kotov@utmn.ru*
3Тюменский филиал (Госрыбцентр) Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии, Тюмень, Россия
Аннотация. Целью настоящей работы является изучение способности парааминобензойной кислоты (ПАБК) влиять на жизнеспособность ценного вида сиговых рыб - чира ((Coregonus nasus (Pallas, 1776)) на ранних стадиях развития. Обработка икры сразу же после оплодотворения проводилась растворами ПАБК в малых концентрациях (0,01; 0,005; 0,001; 0,0005; 0,0001; 0,00005; 0,00001 %) в течение 2 и 4 часов. Контроль ПАБК не обрабатывался. Показано увеличение выхода предличинок во всех вариантах опытов. Лучшие показатели были отмечены в вариантах с 0,00005 % раствором ПАБК, где выход предличинок на 23,3 % превышал показатель в контроле. Подращивание личинок в течение 34 дней также подтвердило положительное действие ПАБК. При обработке оплодотворенной икры раствором ПАБК в концентрации 0,00005 % выживаемость мальков увеличивается на 5,9 %, а средняя масса - на 5,1 мг в сравнении с контролем. Лучшие результаты по подращиванию личинок были получены в варианте опытов с 0,0001 % раствором ПАБК: выживаемость мальков была на 15,6 % выше, чем в контроле; средняя масса опытных мальков превышала массу мальков в контроле на 8,6 мг. Цитогенетический анализ показал, что обработка икры ПАБК уменьшает частоту хромосомных нарушений у чира в 1,5-2,0 раза в сравнении с контролем на стадии гаструлы. Эти результаты свидетельствуют о том, что ПАБК способствует увеличению выживаемости и скорости роста чира на ранних стадиях развития, что может быть использовано для повышения эффективности заводского воспроизводства рыб.
Ключевые слова: чир, парааминобензойная кислота (ПАБК), эмбрионы, предличинки, подращивание личинок, мальки, выживаемость, скорость роста, хромосомные нарушения
Для цитирования: Котов И. А., Пак И. В., Сергиенко Л. Л., Трофимов О. В. Влияние малых концентраций парааминобензойной кислоты на жизнеспособность чира Coregonus nasus (Pallas, 1776) на ранних стадиях онтогенеза // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2022. № 1. С. 111-119. https://doi.org/10.24143/2073-5529-2022-1-111-119.
Original article
Effect of low concentrations of para-aminobenzoic acid on viability of broad whitefish Coregonus nasus (Pallas, 1776) at early stages of ontogeny
Ilya A. Kotov1*, Irina V. Pak2, Lyudmila L. Sergienko3, Oleg V. Trofimov4
1,2,4Tyumen State University, Tyumen, Russia, i.a.kotov@utmn.ru*
3All-Russian Research Institute of Fisheries and Oceanography (Tyumen branch),
Tyumen, Russia
© Котов И. А., Пак И. В., Сергиенко Л. Л., Трофимов О. В., 2022
а
л &
Abstract. The research aims to study the capability of para-aminobenzoic acid (PABA) to impact the resiliency of a valuable species of cisco fishes - broad whitefish (Zoregonus nasus (Pallas, 1776)) - at the early stages of development. Immediately upon fertilization the fish roe was treated with PABA solutions in low concentrations of 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005; 0,0001; 0,00005; 0,00001% during 2 and 4 hours. The control group was not treated with PABA. The study revealed an increase in sack fry output in all experimental variations. The best indications were registered in variations with 0.00005% PABA solution that produced the sac fry output 23.3% higher than an indication in the control group. The subsequent breeding of alevins during 34 days period also confirmed the positive impact of PABA. The treatment of fertilized roe with PABA solution in concentration of 0.00005% increases the alevin survivability by 5.9%, the alevin average weight increases by 5.1 mg. in comparison with the control group. The best results in fry breeding were acquired in the experimental variation with 0.0001% PABA solution: the alevin survivability was by 15.6% higher than in the control group; an average weight of tested alevins exceeded an average weight of alevins in the control group by 8.6 mg. Cytogenetic analysis showed that the treatment of roe with PABA decreases the rates of chromosomal distortions of broad whitefish by 1.5-2 times in comparison with the control group on the gastrula stage. These results demonstrate the ability of PABA to increase both the survivability and the growth speed of broad whitefish on its early stages of ontogenesis, which can be used in raising the efficiency of industrial fish reproduction.
Keywords: broad whitefish, para-aminobenzoic acid (PABA), embryos, prelarvae, larvae rearing, fry, survival, growth rate, chromosomal abnormalities
For citation: Kotov I. A., Pak I. V., Sergienko L. L., Trofimov O. V. Effect of low concentrations of para-aminobenzoic acid on viability of Chir Coregonus nasus (Pallas, 1776) early stages of ontogeny. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry. 2022;1:111-119. (In Russ.) https://doi.org/10.24143/2073-5529-2022-1-111-119.
с «
я я
я
S
и tí С
S
Введение
В настоящее время общепризнанным фактом является то, что эффективность производства продукции аквакультуры во многом зависит от способов использования разнообразных генетических ресурсов. Эффективные технологии воспроизводства рыбных запасов должны быть разработаны на основе изучения генетической и эпигенетической регуляции таких важных признаков аквакультуры, как устойчивость к болезням и стрессам, скорость роста, урожайность, репродуктивные характеристики, поведение. Активно обсуждаются возможности использования геномики, протеомики и транскрипто-мики в повышении эффективности аквакультуры [1].
Большое внимание привлекает использование эпигенетических факторов в аквакультуре: показано влияние эпигенетических факторов на повышение продуктивности, регуляцию соотношения полов, мышечную массу личинок, качество спермы у рыб [2-6]; отмечена роль эпигенетических факторов в формировании сердечно-сосудистой, мышечной, неврологической систем у личинок рыб [7]; рассматриваются варианты программирования питания с помощью измененного рациона у маточного стада леща и его влияние на качество икры, рост и развитие потомства [8]. Однако наряду с этими подходами высокоэффективными могут быть и ненаследственные способы увеличения важнейших характеристик аквакультуры: продуктивности и устойчивости рыб - через фенотипическую активацию с использованием генетически активных веществ. Среди многочисленных групп биологически активных соединений выделяется группа генетически активных веществ, усиливающих процессы репарации (восстановления) - репарагенов. Среди известных репарагенов наибольшее внимание уже давно привлекает парааминобензойная кислота (ПАБК). По сравнению с другими генетически активными веществами ПАБК не образует валентных связей с генетическим субстратом и ферментами и, тем не менее,
усиливает переход генетического материала в сторону возросшей репарации [9, 10]. Известно, что ПАБК повышает устойчивость к болезням, увеличивает продуктивность растений, влияет на жизнеспособность рыб на ранних стадиях развития, увеличивает противовоспалительную активность; стимулирует выработку интерферона у мышей, влияет на газообмен и температуру тела у крыс-альбиносов, влияет на процессы апоптоза конъюнктивы и эпителия роговицы взрослых крыс in vivo после гипобари-ческой гипоксии, стимулирует рост и развитие кур [11-20]. В исследованиях, проведенных на двух видах сиговых рыб рода Coregonus - пыжьяне С. lavare-tus pidschian (Gmelin) и пеляди С. peled (Gmelin), -была показана способность ПАБК стабилизировать развитие зародышей, полученных из икры низкого качества [16]. В основе этого процесса лежит способность ПАБК образовывать комплексы с широким набором ферментов, увеличивая объем ферментативной репарации [9, 10]. В ранних работах была показана способность ПАБК влиять на дисконъюгацию и спирализацию хромосом, образовывать комплексы с хромосомами, блокируя возникновение хромосомных перестроек [21].
Возможность фенотипической коррекции эмбриогенеза с помощью ПАБК является интересной задачей, которую лучше всего решать, используя такой объект, как чир (Соregonus nasus (Pallas, 1776)), который среди разных видов сиговых рыб отличается генетической нестабильностью в период эмбрионального развития [22-24].
Целью настоящей работы является изучение способности ПАБК влиять на жизнеспособность чира (Сoregonus nasus (Pallas, 1776)) на ранних стадиях онтогенеза.
Задачи:
1. Изучить ПАБК в качестве фактора повышения жизнеспособности и скорости роста чира на ранних стадиях развития.
2. Оценить способность ПАБК к уменьшению частоты спонтанных хромо сомных нарушений у чира в период эмбриогенеза.
Материал и методика
Экспериментальные работы по воздействию ПАБК на рыб проводили с октября по июнь 2014-2018 гг. Объектом исследований служил чир (Coregonus nasus (Pallas, 1776)). Половозрелых рыб отлавливали в районе их нерестилищ (р. Ляпин, 63°39'53"с. ш., 64°14'26" в. д.), сбор половых продуктов осуществляли от текучих производителей. Партии икры, собранной от нескольких самок, осеменяли спермой нескольких самцов и тщательно перемешивали. Опыты с чиром были заложены на р. Ляпин во время промышленной заготовки икры сиговых рыб и затем переведены на Тобольский рыбоводный завод (г. Тобольск Тюменской области).
Было осуществлено 2 постановки опытов: 2 и 4 ч воздействия, в каждой постановке по 2 производственных серии (повторы для получения статистически достоверного результата), использовалась икра разных самок.
Первые серии опытов заключались в том, что икру сразу же после оплодотворения делили на 8 вариантов: 7 опытных вариантов выдерживали в растворах ПАБК разной концентрации (0,01; 0,005; 0,001; 0,0005; 0,0001; 0,00005; 0,00001 %), контрольный не обрабатывали ПАБК. Растворы ПАБК готовили на теплом физиологическом растворе (70 °С) Рингера-Локка, перед употреблением охлаждали до температуры отцеженных половых продуктов (+1,0-+1,2 °С). Для первых двух серий опытов время обработки (экспозиция) составила 2 ч. Затем обработанную икру промывали водой и закладывали на инкубацию в аппараты Вейса. Температура воды в аппаратах за период инкубации составляла в среднем +1,2 °С. Последующие серии опытов были аналогичными, различие заключалось в том, что время обработки икры ПАБК составило 4 ч.
Личинок из контрольного и опытных вариантов высаживали в производственные проточные лотки для подращивания в количестве 2 500 шт. в каждом варианте опыта при кормлении артемиями (Artemia
salina). Через 34 дня мальков подсчитывали, затем взвешивали по 50 шт. из каждого варианта.
Цитогенетическую обработку зародышей чира проводили по стандартной ацето-орсеиновой методике [25]. Фиксировали зародыши на стадии га-струлы в фиксаторе Карнуа. Для окрашивания препаратов использовали орсеин фирмы «Мегск» (Германия), цитогенетический анализ проводили при увеличении 10 (окуляра) х 100 (объектива) с использованием микроскопа Axiostar plus фирмы Zeiss (Германия).
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica.
Результаты и обсуждение
Среди сиговых рыб, промышленное воспроизводство которых осуществляется заводским способом, чир отличается крайне низкой жизнеспособностью в период эмбрионального развития [26-28]. Считается, что возможная причина этого заключается в нестабильности кариотипа, что проявляется в повышенной частоте спонтанных хромосомных нарушений у этого вида [22-24]. Отмечается резкое сокращение численности обского чира в последние 30 лет (в 6 раз) [29].
Способность ПАБК стабилизировать развитие эмбрионов пыжьяна и пеляди, полученных из икры низкого качества [16], указывает на возможность фенотипической коррекции генотипа в эмбриогенезе в направлении нормализации с помощью этого генетически активного соединения. Рыбоводная практика показывает, что отрицательные особенности генотипа у рыб проявляются в форме гибели эмбрионов в периоды прохождения критических стадий в развитии, когда происходят резкие преобразования морфогенетических функций в сторону их усложнения и расширения. У рыб таковыми являются стадии гаструляции и предличиночный этап (при вылуплении эмбрионов из оболочек).
В табл. 1 приведены результаты получения личинок чира с использованием ПАБК в различных концентрациях путем обработки оплодотворенной икры при экспозиции 2 ч.
►в
к
и
<
О
м
о h
о
о
Таблица 1 g
Table 1 s
Результаты инкубации икры чира после обработки оплодотворенной икры ПАБК в разных концентрациях при экспозиции 2 ч
The results of incubation of broad whitefish eggs after fertilized eggs treatment with PABA in different concentrations under 2-hour exposure
Концентрация ПАБК, % Количество оплодотворенной икры, тыс. шт. % развивающейся икры на стадии бластулы Получено предличинок
тыс. шт. в % от развивающейся икры
Первая серия опытов
0,01 12,43 91,2 ± 1,15 5,77 50,2 ± 0,46
0,005 16,24 92,6 ± 1,07 8,58 57,9 ± 0,37*
0,001 17,82 95,5 ± 0,84 10,01 59,2 ± 0,34*
0,0005 17,36 93,3 ± 1,02 11,20 69,1 ± 0,30*
0,0001 18,44 96,1 ± 0,79* 11,24 63,4 ± 0,32*
t
o era
Окончание табл. 1 End of table 1
Концентрация ПАБК, % Количество оплодотворенной икры, тыс. шт. % развивающейся икры на стадии бластулы Получено предличинок
тыс. шт. в % от развивающейся икры
Первая серия опытов
0,00005 17,63 93,3 ± 1,02 11,24 68,3 ± 0,31*
0,00001 18,05 94,4 ± 0,93 11,28 66,2 ± 0,31*
Контроль 23,40 92,4 ± 1,08 10,58 48,9 ± 0,34
Вторая серия опытов
0,005 11,50 93,4 ± 1,02 6,77 63,2 ± 0,41*
0,001 16,16 95,1 ± 0,88 11,55 75,1 ± 0,28*
0,0005 16,66 94,9 ± 0,89 12,70 80,3 ± 0,25*
0,0001 17,99 96,3 ± 0,77 13,72 79,2 ± 0,24*
0,00005 14,22 96,3 ± 0,77 11,94 84,6 ± 0,23*
0,00001 18,05 96,2 ± 0,78 14,47 80,1 ± 0,23*
Контроль 75,86 95,1 ± 0,88 43,57 57,4 ± 0,17
а
л &
* Различие с контролем статистически достоверно на уровне р < 0,01.
и
ю
с «
я &
ш ш о
ш о
5 я
о ^
ч'
4 Si
я
w
я
6
w О
m'
5
и ^
С S
Из анализа данных следует, что в двух сериях опытов процент развивающихся зародышей на стадии бластулы был высоким. Данный факт свидетельствует о том, что пониженная эмбриональная жизнеспособность не является результатом пониженной оплодотворяющей способности зрелых половых продуктов, а определяется факторами, проявляющимися после прохождения зародышами стадии бластулы. Обработка оплодотворенной икры ПАБК в семи концентрациях от 0,00001 до 0,01 % при экспозиции 2 ч положительно повлияла на жизнеспособность эмбрионов. Результаты в последовательных сериях опытов повторяются, что свидетельствует о достоверности данных. В контроле было заложено значительно больше оплодотворенной
икры (в 7-8 раз), и выход в абсолютных значениях (тыс. шт.) выше, чем в вариантах с ПАБК, но сравнение проводилось по относительным показателям, по выходу в %. И в первой серии опытов преимущество опытных вариантов над контрольным (по выходу предличинок в % от развивающейся икры) колебалось в среднем от 1,3 до 20,2 %, во второй серии - от 5,8 до 27,2 %. Наименьший эффект отмечен в вариантах с применением ПАБК в самой высокой концентрации - 0,01 %, поэтому ее исключили из второй серии опытов. В диапазоне концентраций от 0,005 до 0,00001 % эффективность применения ПАБК проявилась примерно в равной степени.
При увеличении экспозиции до 4 ч результаты инкубации икры чира были аналогичными (табл. 2).
Таблица 2 Table 2
Результаты инкубации икры чира после обработки оплодотворенной икры ПАБК в разных концентрациях при экспозиции 4 ч
The results of incubation of broad whitefish eggs after fertilized eggs treatment with PABA in different concentrations under 4-hour exposure
Концентрация ПАБК, % Количество оплодотворенной икры, тыс. шт. % развивающейся икры на стадии бластулы Получено предличинок
тыс. шт. в % от развивающейся икры
Первая серия опытов
0,01 8,00 84,9 ± 1,45* 3,85 56,7 ± 0,56*
0,005 11,85 94,9 ± 0,89 6,54 58,1 ± 0,43*
0,001 9,94 95,4 ± 0,85* 6,27 66,0 ± 0,42*
0,0005 11,27 94,5 ± 0,93 7,89 74,1 ± 0,35*
0,0001 9,26 94,3 ± 0,94 5,54 63,4 ± 0,45*
0,00005 20,14 95,9 ± 0,81* 11,08 57,3 ± 0,33*
0,00001 21,81 94,0 ± 0,97 12,39 60,4 ± 0,31*
Контроль 89,11 90,8 ± 1,18 41,10 50,8 ± 0,17
Вторая серия опытов
0,005 9,81 94,0 ± 0,97 5,43 58,9 ± 0,47*
0,001 17,06 95,8 ± 0,81 10,60 67,8 ± 0,32*
0,0005 17,19 93,0 ± 1,04 11,70 73,1 ± 0,29*
0,0001 17,16 93,8 ± 0,98 11,20 69,6 ± 0,30*
0,00005 17,98 94,2 ± 0,95 11,37 67,1 ± 0,31*
0,00001 17,76 95,3 ± 0,86 11,73 69,3 ± 0,30*
Контроль 79,77 95,1 ± 0,88 43,57 57,4 ± 0,17
* Различие с контролем статистически достоверно на уровне р < 0,0.
В первой серии опытов преимущество опытных вариантов с ПАБК по выходу предличинок (в % от развивающейся икры) над контрольным колеба-
лось в среднем в пределах 5,9-23,3 %, в другой серии - в пределах - 1,5-15,7 %.
Результаты подращивания личинок приведены в табл. 3 и 4.
Таблица 3 Table 3
Результаты подращивания в течение 34 дней личинок чира, полученных из икры, обработанной ПАБК после оплодотворения при экспозиции 2 ч
The results of rearing within 34 days of broad whitefish larvae obtained from roe treated with PABA after fertilization under 2-hour exposure
"Ö
k
Концентрация ПАБК, % Посажено личинок, шт. Получено мальков Масса мальков, мг**(х ± mx)
шт. | в % от личинок
Первая серия опытов
0,005 2 500 2 190 87,6 ± 0,50* 31,9 ± 0,94
0,001 2 325 93,0 ± 0,37* 35,1 ± 0,88
0,0005 2 310 92,4 ± 0,39* 35,6 ± 0,70
0,0001 2 380 95,2 ± 0,31* 35,2 ± 0,90
0,00005 2 160 86,4 ± 0,52* 39,0 ± 0,90*
0,00001 2 265 90,6 ± 0,43* 36,7 ± 0,88*
Контроль 1 902 76,1 ± 0,69 32,8 ± 1,05
Вторая серия опытов
0,005 2 500 1 600 64,0 ± 0,85 42,1 ± 1,42
0,001 1 720 68,8 ± 0,79* 52,9 ± 2,03
0,0005 1 680 67,2 ± 0,81* 52,7 ± 1,86
0,0001 1 740 69,6 ± 0,78* 58,2 ± 2,25*
0,00005 1 760 70,4 ± 0,77* 58,7 ± 2,12*
0,00001 1 610 64,4 ± 0,84* 56,1 ± 2,03
Контроль 1 530 61,2 ± 0,88 47,2 ± 1,94
О T
<
О
О м
* Различие с контролем статистически достоверно на уровнер < 0,01; ** в каждом варианте опыта взвешено по 50 мальков.
Таблица 4 b
Table 4
Результаты подращивания в течение 34 дней личинок чира, полученных из икры, обработанной ПАБК после оплодотворения при экспозиции 4 ч
The results of rearing within 34 days of broad whitefish larvae obtained from roe treated with PABA after fertilization under 4-hour exposure
Концентрация ПАБК, Посажено Получено мальков Средняя масса мальков,
% личинок, шт. шт. в % от личинок мг**(х ± mx)
Первая серия опытов
0,005 2 035 81,4 ± 0,61* 37,0 ± 1,09
0,001 2 065 83,4 ± 0,58* 41,6 ± 0,97*
0,0005 2 105 84,2 ± 0,56* 37,2 ± 1,11
0,0001 2 500 2 145 85,8 ± 0,53* 37,1 ± 1,14
0,00005 2 050 82,0 ± 0,60* 38,7 ± 0,96*
0,00001 1 985 79,4 ± 0,64* 34,4 ± 1,00
Контроль 1 902 76,1 ± 0,69 33,6 ± 1,27
Вторая серия опытов
0,005 1 810 72,4 ± 0,74* 52,8 ± 1,71
0,001 1 692 67,7 ± 0,80* 58,5 ± 1,75*
0,0005 1 805 72,2 ± 0,75* 55,1 ± 1,76*
0,0001 2 500 1 920 76,8 ± 0,68* 56,7 ± 1,68*
0,00005 1 881 75,2 ± 0,70 52,2 ± 1,45
0,00001 1 780 71,2 ± 0,76* 52,8 ± 1,93
Контроль 1 530 61,2 ± 0,88 48,1 ± 1,84
О h
о
о
* Различие с контролем статистически достоверно на уровне р < 0,01; ** в каждом варианте опыта взвешено по 50 мальков.
t
o ста
Влияние ПАБК проявилось в ранний постэмбриональный период в преимуществе по жизнеспособности подопытных мальков над контрольными. При экспозиции действия ПАБК 2 и 4 ч в опытных вариантах было получено в среднем 1,2 раза больше мальков, чем в контрольных. Положительное действие ПАБК проявилось не только в повышении жизнеспособности рыб, но и в увеличении скорости роста мальков. Как видно из табл. 3, в первой серии опытов наиболее эффективными были самые низкие концентрации ПАБК (0,00005 и 0,00001 %), при воздействии которых масса мальков оказалась выше в 1,19-1,11 раза, чем в контрольном варианте. Во второй серии опытов максимальное увеличение массы тела в сравнении с контролем (в 1,23-1,24 раза)
а &
отмечено в вариантах с концентрациями ПАБК 0,0001 и 0,00005 %. При увеличении экспозиции до 4 ч в других вариантах опытов отмечено достоверное увеличение массы тела рыб. В первой серии опытов увеличение массы тела в 1,15-1,23 раза отмечено в вариантах с концентрациями ПАБК 0,00005 и 0,001 % соответственно, во второй серии опытов - в трех вариантах - 0,001, 0,0005 и 0,0001 % - отмечено увеличение массы в сравнении с контролем в 1,20; 1,14 и 1,17 раз соответственно.
Цито генетический анализ зародышей чира на стадии гаструлы выявил снижение частоты хромосомных перестроек во всех вариантах с ПАБК при экспозиции 2 и 4 ч (табл. 5).
Таблица 5
Table 5
Встречаемость клеток с хромосомными нарушениями у зародышей чира на стадии гаструлы в опытах с воздействием ПАБК на оплодотворенную икру
Occurrence of cells with chromosomal abnormalities in broad whitefish embryos at the gastrula stage in experiments with PABA treatment of fertilized eggs
Концентрация ПАБК, % Просмотрено зародышей, шт. Количество просмотренных клеток, шт. Средняя частота аномальных митозов на один зародыш, %
Экспозиция 2 ч
0,005 20 2 766 10,22 ± 0,48*
0,001 21 3 180 10,98 ± 0,30*
0,0005 20 2 920 12,09 ± 0,37*
0,0001 18 2 730 10,47 ± 0,34*
0,00005 16 2 434 9,27 ± 0,35*
0,00001 18 2 389 9,94 ± 0,44*
Экспозиция 4 ч
0,005 20 3 734 19,58 ± 0,55*
0,001 20 3 340 14,96 ± 0,34*
0,0005 20 3 136 14,69 ± 0,40*
0,0001 16 2 474 18,87 ± 0,41*
0,00005 18 2 805 18,77 ± 0,54*
0,00001 16 2 370 19,92 ± 0,51*
Контроль 20 3 112 29,25 ± 1,04
и
Ю
С «
Я &
* Различие с контролем статистически достоверно на уровне р < 0,01.
ш ш о
ш о
5 я
о
Е&
Ч'
4 §
я
rj
Я
6
rj
О
ш'
5
и ^
С S
При экспозиции 2 ч наибольший эффект ПАБК был отмечен в варианте с 0,00005 % концентрацией ПАБК, при экспозиции 4 ч - при концентрации 0,0005 %. Не было выявлено зависимости цитогенетического эффекта ПАБК от ее концентрации и длительности обработки икры (экспозиции). Воздействие ПАБК на зародышевые клетки чира приводит к снижению частоты хромосомных нарушений в 1,5-2 раза сравнении с контролем.
Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности предложенного подхода - увеличении важнейших характеристик аквакультуры -жизнеспособности и продуктивности - через фе-нотипическую активацию с использованием генетически активного вещества - ПАБК. Известно, что данное соединение обладает высокой моди-фикационной способностью, высоким потенциа-
лом взаимодействия с хромосомами и ферментами, с которыми ПАБК связывается и активизирует процессы репарации [9, 10, 12, 20, 30]. Так как объектом взаимодействия ПАБК в репарагенезе является генетический материал, становится понятной способность ПАБК эффективно восстанавливать хромосомные нарушения и оказывать положительное влияние на жизнеспособность и скорость роста чира на ранних стадиях развития.
Выводы
1. Использование малых концентраций ПАБК повышает выживаемость чира на ранних стадиях развития. Обработка оплодотворенной икры растворами ПАБК позволяет увеличить скорость роста чира в ранний постэмбриональный период. Максимальный эффект отмечен при использовании концентраций ПАБК 0,00005 и 0,0001 %.
2. Обработка икры ПАБК уменьшает частоту у чира, повышая генетическую стабильность рыб хромосомных нарушений на стадии гаструлы в эмбриональный период.
Список источников
1. Abdelrahman H., Elhady V., Warren A., Allen S. et al. Aquaculture genomics, genetics and breeding in the United States: current status, challenges, and priorities for future research // BMC Genomics. 2017. V. 18:191. P. 2-23. DOI 10.1186/s12864-017-3557-1.
2. Campos C., Valente L. M. P., Conceigao L. E. C., En-grola S., Sousa V., Fernandes J., Rocha E. Incubation temperature induces changes in muscle cellularity and gene expression in Senegalese sole (Solea senegalensis) // Gene. 2012. V. 516 (2). P. 209-217. DOI: 10.1016/j.gene.2012.12.074.
3. Cabrita E., Martínez-Páramo S., Gavaia P. J., Riesco M. F., Sarasquete C., Herraez P., Robles V., Valcarce D. G. Factors enhancing fish sperm quality and emerging tools for sperm analysis // Aquaculture. 2014. V. 432 (20). P. 389-401. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2014.04.034.
4. Budd A. M., Banh Q. Q., Domingos J. A., Jerry D. R. Sex control in fish: Approaches, challenges and opportunities for aquaculture // Journal of Marine Science and Engineering. 2015. V. 3 (2). P. 329-355. DOI: 10.3390/jmse3020329.
5. Gavery M. R., Roberts S. B. Epigenetic considerations in aquaculture // PeerJ. 2017. V. 12, Article number e4147. PubMed 29230373. DOI:10.7717/peerj.4147.
6. Granada L., Lemos M. F. L., Cabral H. N., Bossier P., Novais S. C. Epigenetics in aquculture - the last frontier // Reviews in Aquaculture. 2018. V. 10 (4). P. 994-1013. DOI: 10.1111/raq.12219.
7. Burggren W., Blank T. Physiological study of larval fishes: Challenges and opportunities // Scientia Marina. 2009. V. 73 (1). P. 99-110. DOI: 10.3989/scimar.2009.73s1099.
8. Izquierdo M. S., Turkmen S., Montero D. et al. Nutritional programming through broodstock diets to improve utilization of very low fishmeal and fish oil diets in gilthead sea bream // Aquaculture. 2015. N. 449. Р. 18-26. DOI: 10.1016/j .aquaculture.2015.03.032.
9. Раппопорт И. А. Значение генетически активных соединений в фенотипической реализации признаков и свойств // Химический мутагенез в селекционном процессе. М.: Наука, 1987. С. 3-52.
10. Раппопорт И. А. Действие ПАБК в связи с генетической структурой // Химические мутагены и параамино-бензойная кислота в повышении урожайности сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1989. С. 3-37.
11. Udalov Yu. F. The mechanism of the action of para-aminobenzoic acid on the organism - Report 1. The effect of administration of para-aminobenzoic acid on the gas exchange and temperature of the body // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1963. V. 54 (4). Р. 11381141. DOI: 10.1007/BF00784616.
12. Шангин-Березовский Г. Н., Молоскин С. А., Рых-лецкая О. С., Адамов В. Я. Сравнительное изучение действия НДММ и ПАБК в опытах по стимуляции развития кур // Химический мутагенез и качество сельскохозяйственной продукции. М.: Наука, 1983. С. 252-257.
13. Дроздовская Л. Н. Влияние фолиевой кислоты и ПАБК на жизнеспособность дрозофилы // Химический мутагенез в повышении продуктивности сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1984. С. 220-223.
14. Эйгес Н. С. Влияние ПАБК на сорта озимой пшеницы в условиях производственного опыта // Химиче-
ские мутагены и парааминобензойная кислота в повышении урожайности сельскохозяйственных растений. t М.: Наука, 1989. С. 38-64. I
15. Боме Н. А., Липовцына Т. П., Воробьева Т. Г. Вли- A яние ПАБК на рост и развитие яровой пшеницы, ячменя, J овса и гороха // Химические мутагены и пара- k аминобензойная кислота в повышении урожайности сель- . скохозяйственных растений. М.: Наука, 1989. С. 86-94. ,
16. Цой Р. М., Сергиенко Л. Л. Эффективность при- Г менения парааминобензойной кислоты при воспроиз- g-водстве холодноводных рыб рода Coregonus // Вопр. o ихтиологии. 1992. Т. 32 (1). С. 186-190. .
17. Sagone Jr. A. L., Husney R. M., Bruce Davis W. Bio- , transformation of para-aminobenzoic acid and salicylic acid гГ by PMN // Free Radical Biology and Medicine. 1993. N. 14 m (1). Р. 27-35. DOI: 10.1016/0891-5849(93)90506-P. V
18. Akberova S. I., Tazulakhova E. B., Musaev-Galbinur p P. I., Leontyeva N. A., Stroeva O. G. Para-aminobenzoic . acid, an interferon inductor // Antibiotiki i Khimioterapiya. ff 1999. V. 44 (4). P. 17-20. t
19. Goodwin P. H., Trueman C., Loewen S. A., Tazhoor f R. Variation in the responsiveness of induced resistance W against Pseudomonas syringae pv. tomato by Solanum lyco- o persicum treated with para-aminobenzoic acid // Physiologi- nc cal and Molecular Plant Pathology. 2018. V. 104. P. 31-39. g. DOI: 10.1016/j.pmpp.2018.08.007.
20. Markitantova Y. V., Akberova S. I., Ryabtseva A. A., § Stroeva O. G. The Effect of para-Aminobenzoic Acid on f Apoptosis Processes in the Adult Rat Conjunctiva and Corneal r Epithelium in vivo after Hypobaric Hypoxia // Biology Bulle- | tin. 2018. V. 45 (3). P. 226-234. DOI: | 10.1134/S1062359018020061. £
CD
21. Раппопорт И. А., Дроздовская Л. Н. Эффект дис- o конъюгации и спирализации гигантских хромосом под c воздействием парааминобензойной кислоты // Докл. АН d СССР. 1978. Т. 243 (4). С. 1062-1065. о
22. Пак И. В. Цитогенетический подход оценки ста- i бильности развития природных популяций сиговых рыб // bil Онтогенез. 2004. Т. 35. № 1. С. 37-40. y
23. Pak I. V., Moiseenko T. I., Sergienko L. L., Chitaeva f E. A. Cytogenetic biomarkers for the assessment of the influ- hi ence of pollution on natural fish populations // Ecotoxicolo- C gy and Environmental Safety. 2012. V. 85. P. 82-87. DOI: e http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoenv.2012.07.026. f
24. Пак И. В., Моисеенко Т. И., Сергиенко Л. Л., Чи- s таева Е. А., Хорошавин В. Ю. Изменчивость цитогене- g тических показателей сиговых рыб Обь-Иртышского s бассейна // Экология. 2013. № 4. С. 310-312. a DOI: 10.7868/S0367059713030098. |
25. Цой Р. М., Сергиенко Л. Л., Пак И. В. Хромосом- 1 ная мутабильность у сиговых рыб из речных и озерных 76 экосистем Обь-Иртышского бассейна // Генетика. 2013. e Т. 49 (4). С. 310-312. y
26. Кузьмин А. Н. Половое созревание и анализ a нарушений гаметогенеза у самцов чира при выращива- si нии их в прудах и озерах Северо-Запада СССР // Вопр. о ихтиологии. 1970. Т. 10 (1). С. 69-83. g
27. Белоусов И. Ю., Леонов А. Г. О рыбоводном каче- g стве икры чира // Тез. докл. Четвертого Всесоюз. совещ. y
а
а
ари
ч
п
«
и ц
и
s
к а
с s
по биологии и биотехнике разведения сиговых рыб (Вологда, ноябрь 1990). Л.: 1990. С. 116-117.
28. Буланов Д. П., Семенова О. Б. Рыбоводно-биологическая характеристика производителей чира, выращенных в прудах ЦЭС «Ропша» // Биологические основы разведения сиговых рыб в водоемах Европейской части СССР. Л.: 1982. С. 21-29.
29. Богданов В. Д., Москаленко И. П. Динамика структуры нерестового стада чира р. Северной Сосьвы // Аграр. вестн. Урала. 2012. № 6 (98). С. 57-60.
30. Серова Р. Я., Серегина Н. И., Брокш А. Стимулирующее действие парааминобензойной кислоты при обработке клубней картофеля // Химический мутагенез в повышении продуктивности сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1984. С. 171-174.
References
1. Abdelrahman H., Elhady V., Warren A., Allen S. et al. Aquaculture genomics, genetics and breeding in the United States: current status, challenges, and priorities for future research. BMC Genomics, 2017, vol. 18:191, pp. 2-23. DOI 10.1186/s12864-017-3557-1.
2. Campos C., Valente L. M. P., Conceiçâo L. E. C., Engrola S., Sousa V., Fernandes J., Rocha E. Incubation temperature induces changes in muscle cellularity and gene expression in Senegalese sole (Solea senegalensis). Gene, 2012, vol. 516 (2), pp. 209-217. DOI: 10.1016/j.gene.2012.12.074.
3. Cabrita E., Martínez-Páramo S., Gavaia P. J., Riesco M. F., Sarasquete C., Herraez P., Robles V., Valcarce D. G. Factors enhancing fish sperm quality and emerging tools for sperm analysis. Aquaculture, 2014, vol. 432 (20), pp. 389401. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2014.04.034.
4. Budd A. M., Banh Q. Q., Domingos J. A., Jerry D. R. Sex control in fish: Approaches, challenges and opportunities for aquaculture. Journal of Marine Science and Engineering, 2015, vol. 3 (2), pp. 329-355. DOI: 10.3390/jmse3020329.
5. Gavery M. R., Roberts S. B. Epigenetic considerations in aquaculture. PeerJ, 2017, vol. 12, Article number e4147. PubMed 29230373. DOI:10.7717/peerj.4147.
6. Granada L., Lemos M. F. L., Cabral H. N., Bossier P., Novais S. C. Epigenetics in aquculture - the last frontier. Reviews in Aquaculture, 2018, vol. 10 (4), pp. 994-1013. DOI: 10.1111/raq.12219.
7. Burggren W., Blank T. Physiological study of larval fishes: Challenges and opportunities. Scientia Marina, 2009, vol. 73 (1), pp. 99-110. DOI: 10.3989/scimar.2009.73s1099.
8. Izquierdo M. S., Turkmen S., Montero D., et al. Nutritional programming through broodstock diets to improve utilization of very low fishmeal and fish oil diets in gilthead sea bream. Aquaculture, 2015, no. 449, pp. 18-26. DOI: 10.1016/j .aquaculture.2015.03.032.
9. Rappoport I. A. Znachenie geneticheski aktivnykh soedi-nenii v fenotipicheskoi realizatsii priznakov i svoistv [Significance of genetically active compounds in phenotypic realization of traits and properties]. Khimicheskii mutagenez v selektsion-nomprotsesse. Moscow, Nauka Publ., 1987. Pp. 3-52.
10. Rappoport I. A. Deistvie PABK v sviazi s genetich-eskoi strukturoi [Action of PABA in connection with genetic structure]. Khimicheskie mutageny i para-aminobenzoinaia kislota v povyshenii urozhainosti sel'skokhoziaistvennykh rastenii. Moscow, Nauka Publ., 1989. Pp. 3-37.
11. Udalov Yu. F. The mechanism of the action of para-aminobenzoic acid on the organism - Report 1. The effect of administration of para-aminobenzoic acid on the gas exchange and temperature of the body. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 1963, vol. 54 (4), pp. 11381141. DOI: 10.1007/BF00784616.
12. Shangin-Berezovskii G. N., Moloskin S. A., Rykhletskaia O. S., Adamov V. Ia. Sravnitel'noe izuchenie deistviia NDMM i PABK v opytakh po stimuliatsii razvitiia kur [Comparative study of action of NDMM and PABA in
experiments to stimulate chicken development]. Khimicheskii mutagenez i kachestvo sel'skokhoziaistvennoi produk-tsii. Moscow, Nauka Publ., 1983. Pp. 252-257.
13. Drozdovskaia L. N. Vliianie folievoi kisloty i PABK na zhiznesposobnost' drozofily [Effect of folic acid and PABA on viability of Drosophila]. Khimicheskii mutagenez v povyshenii produktivnosti sel'skokhoziaistvennykh rastenii. Moscow, Nauka Publ., 1984. Pp. 220-223.
14. Eiges N. S. Vliianie PABK na sorta ozimoi pshenitsy v usloviiakh proizvodstvennogo opyta [Influence of PABA on varieties of winter wheat under conditions of production experience]. Khimicheskie mutageny iparaaminobenzoinaia kislota v povyshenii urozhainosti sel'skokhoziaistvennykh rastenii. Moscow, Nauka Publ., 1989. Pp. 38-64.
15. Bome N. A., Lipovtsyna T. P., Vorob'eva T. G. Vliianie PABK na rost i razvitie iarovoi pshenitsy, iach-menia, ovsa i gorokha [Influence of PABA on growth and development of spring wheat, barley, oats and peas]. Khimicheskie mutageny i para-aminobenzoinaia kislota v povyshenii urozhainosti sel'skokhoziaistvennykh rastenii. Moscow, Nauka Publ., 1989. Pp. 86-94.
16. Tsoi R. M., Sergienko L. L. Effektivnost' primeneniia paraaminobenzoinoi kisloty pri vosproizvodstve kholod-novodnykh ryb roda Coregonus [Effectiveness of using para-aminobenzoic acid in reproduction of cold-water fish Coregonus]. Voprosy ikhtiologii, 1992, vol. 32 (1), pp. 186-190.
17. Sagone Jr. A. L., Husney R. M., Bruce Davis W. Biotransformation of para-aminobenzoic acid and salicylic acid by PMN. Free Radical Biology and Medicine, 1993, no. 14 (1), pp. 27-35. DOI: 10.1016/0891-5849(93)90506-P.
18. Akberova S. I., Tazulakhova E. B., Musaev-Galbinur P. I., Leontyeva N. A., Stroeva O. G. Para-aminobenzoic acid, an interferon inductor. Antibiotiki i Khimioterapiya, 1999, vol. 44 (4), pp. 17-20.
19. Goodwin P. H., Trueman C., Loewen S. A., Tazhoor R. Variation in the responsiveness of induced resistance against Pseudomonas syringae pv. tomato by Solanum lyco-persicum treated with para-aminobenzoic acid. Physiological and Molecular Plant Pathology, 2018, vol. 104, pp. 31-39. DOI: 10.1016/j.pmpp.2018.08.007.
20. Markitantova Y. V., Akberova S. I., Ryabtseva A. A., Stroeva O. G. The Effect of para-Aminobenzoic Acid on Apoptosis Processes in the Adult Rat Conjunctiva and Corneal Epithelium in vivo after Hypobaric Hypoxia. Biology Bulletin, 2018, vol. 45 (3), pp. 226-234. DOI: 10. 1134/S10623 59018020061.
21. Rappoport I. A., Drozdovskaia L. N. Effekt dis-kon"iugatsii i spiralizatsii gigantskikh khromosom pod vozdeistviem paraaminobenzoinoi kisloty [Effect of discon-jugation and spiralization of giant chromosomes under influence of para-aminobenzoic acid]. Doklady AN SSSR, 1978, vol. 243 (4), pp. 1062-1065.
22. Pak I. V. Tsitogeneticheskii podkhod otsenki sta-bil'nosti razvitiia prirodnykh populiatsii sigovykh ryb [Cyto-
genetic approach to assessing stability of developing natural populations of whitefish]. Ontogenez, 2004, vol. 35, no. 1, pp. 37-40.
23. Pak I. V., Moiseenko T. I., Sergienko L. L., Chitaeva E. A. Cytogenetic biomarkers for the assessment of the influence of pollution on natural fish populations. Ecotoxicol-ogy and Environmental Safety, 2012, vol. 85, pp. 82-87. DOI: http://dx.doi.org/10.10167j.ecoenv.2012.07.026.
24. Pak I. V., Moiseenko T. I., Sergienko L. L., Chitaeva E. A., Khoroshavin V. Iu. Izmenchivost' tsitogeneticheskikh pokazatelei sigovykh ryb Ob'-Irtyshskogo basseina [Variability of cytogenetic parameters of whitefishes of Ob-Irtysh basin]. Ekologiia, 2013, no. 4, pp. 310-312. DOI: 10.7868/S0367059713030098.
25. Tsoi R. M., Sergienko L. L., Pak I. V. Khromosom-naia mutabil'nost' u sigovykh ryb iz rechnykh i ozernykh ekosistem Ob'-Irtyshskogo basseina [Chromosomal mutability in whitefish from river and lake ecosystems of Ob-Irtysh basin]. Genetika, 2013, vol. 49 (4), pp. 310-312.
26. Kuz'min A. N. Polovoe sozrevanie i analiz narushenii gametogeneza u samtsov chira pri vyrashchivanii ikh v prudakh i ozerakh Severo-Zapada SSSR [Puberty and analysis of gametogenesis disturbances in male broad whitefish when grown in ponds and lakes of North-West part of the USSR]. Voprosy ikhtiologii, 1970, vol. 10 (1), pp. 69-83.
27. Belousov I. Iu., Leonov A. G. O rybovodnom kachestve ikry chira [On fish-breeding quality of whitefish caviar]. Tezisy dokladov Chetvertogo Vsesoiuznogo sovesh-chaniia po biologii i biotekhnike razvedeniia sigovykh ryb (Vologda, noiabr' 1990). Leningrad, 1990. Pp. 116-117.
28. Bulanov D. P., Semenova O. B. Rybovodno-biologicheskaia kharakteristika proizvoditelei chira, vyrash-chennykh v prudakh TsES «Ropsha» [Fish-breeding and biological characteristics of spawners of whitefish grown in ponds of Central Experimental Station Ropsha]. Biologiches-kie osnovy razvedeniia sigovykh ryb v vodoemakh Evropeiskoi chasti SSSR. Leningrad, 1982. Pp. 21-29.
29. Bogdanov V. D., Moskalenko I. P. Dinamika struktury nerestovogo stada chira r. Severnoi Sos'vy [Dynamics of structure of broad whitefish spawning stock in Northern Sosva River]. Agrarnyi vestnik Urala, 2012, no. 6 (98), pp. 57-60.
30. Serova R. Ia., Seregina N. I., Broksh A. Stimuli-ruiushchee deistvie paraaminobenzoinoi kisloty pri obrabot-ke klubnei kartofelia [Stimulating effect of para-aminobenzoic acid in treatment of potato tubers]. Khimich-eskii mutagenez v povyshenii produktivnosti sel'skokhoziaistvennykh rastenii. Moscow, Nauka Publ., 1984. Pp. 171-174.
<
О
M
Статья поступила в редакцию 14.05.2021; одобрена после рецензирования ( The article is submitted 14.05.2021; approved after reviewing 0
3.02.2022; принята к публикации 10.03.2022 ¡.02.2022; accepted for publication 10.03.2022
Информация об авторах / Information about the authors
Илья Алексеевич Котов - ассистент кафедры экологии и генетики; Тюменский государственный университет; Тюмень, ул. Володарского, 6; i.a.kotov@utmn.ru
Ilia A. Kotov — Assistant of the Department of Ecology and Genetics; Tyumen State University; Tyumen, Volodarsky street, 6; i.a.kotov@utmn.ru
Ирина Владимировна Пак - доктор биологических наук, профессор; заведующий кафедрой экологии и генетики; Тюменский государственный университет; Тюмень, ул. Володарского, 6; pakiv57@mail.ru
Irina V. Pak - Doctor of Biology, Professor; Head of the Department of Ecology and Genetics; Tyumen State University; Tyumen, Volodarsky street, 6; pakiv57@mail.ru
Людмила Леонидовна Сергиенко - кандидат биологических наук; старший научный сотрудник; Тюменский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (Госрыб-центр); Тюмень, ул. Одесская, 33; i.a.kotov@utmn.ru
Lyudmila L. Sergienko - Candidate of Biology; Senior Researcher; All-Russian Research Institute of Fisheries and Oceanography,Tyumen branch (Gosrybtsentr); Tyumen, Odessa street, 33; i.a.kotov@utmn.ru
о h
о
о
Олег Владимирович Трофимов - кандидат биологических наук; доцент кафедры экологии и генетики; Тюменский государственный университет; Тюмень, ул. Володарского, 6; oleg_v_trofimov@mail.ru
Oleg V. Trofimov — Candidate of Biology; Assistant Professor of the Department of Ecology and Genetics; Tyumen State University; Tyumen, Volodarsky street, 6; oleg_v_trofimov@mail.ru
