Physiological and biochemical adaptation indicators of the Azov sea roach Rutilus rutilus (L.) at various stages of its life cycle | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2022. № 57. DOI: 10.17223/19988591/57/7

Physiological and biochemical adaptation indicators of the Azov sea roach Rutilus rutilus (L.) at various stages of its life cycle

The roach, inhabiting the Azov Sea, is a semi-anadromous form of the species Rutilus rutilus (L., 1758) that holds major commercial importance. This study has been aimed at the investigation of long-term dynamics exhibited by some characteristics of metabolic activity in roach. The samples for various stages of its life cycle, including spawning, fattening, and wintering states, have been collected during sea trips, through catches of coastal stationary seines in various areas of the Azov Sea, and upon the breeders approaching to the spawning and rearing farms (hatcheries) of the Azov-Kuban Region. Around 3000 matured roach indaviduals aged 3-5 years have been investigated. Average long-term and reference intervals have been established, which limited 80% of the sample; the content of moisture, protein and total lipids in the tissues and organs of roach, as well as protein, cholesterol and lipids in blood, and the elements indicating its trophic quality has been identified. Table 1 shows the results obtained for determining the content of protein and lipids in gonads, liver and muscles, protein, cholesterol and lipids in blood serum. The data are presented in the form of a mean and a mean error (M ± mM). We found out that the investigated characteristics have high variability showing seasonal dynamics and associated with metabolic features of fish individuals with the gonad differing in maturity. During the fattening season that covers the end of spring, summer and autumn, the synthesis of lipids and protein and their deposition in muscle tissue and liver is taking place, their content in blood serum increases, and after this, a relatively fast gonadogenesis begins. Wintering starts with the developed reproductive products at the 4th maturity stage in females and at the 3rd-4th maturity stage in males. After winter depletion of depot fat used for maintaining catabolism and formative processes, their further reduction ensues. After spawning, content of these elements drops to their minimum. In female gonads, in the course of oocyte maturation from the 2nd to the 4th maturity stage, considerable accumulation of fat and protein takes place. Protein content in muscles is normally maintained at a constant level. The dynamics of the studied indicators is shown in Figures 2-8. Results of the investigation of the physiological status of the Azov Sea roach have made it possible to determine a physiological norm for this fish species for the present time. The fat content varies by season from 5.7 to 10.2% in muscles, and from 10.2 to 50.4% in liver. Its decrease during pre-spawning (down to less than 3% in muscles and less than 8 % in liver) affects the normal course of fish maturation and, later on, interferes with successful embryogenesis. The protein content in roach muscles is relatively stable; its optimal values lie within the range 130-170 mg/L. The protein content in muscles that is lower than 100 mg/g is considered critical. Optimal values of the protein content in ripe eggs of roach females range between 150 and 250 mg/g, and for the fat content they are no lower than 7-8%. High content of protein (58-100 g/L), lipids (2.0-3.8 g/L) and cholesterol (5.9-15.9 mmol/L) is recorded in blood serum during fattening; in the pre-spawning season, their amount decreases. Total protein content in the blood serum of roach females being higher than 80 g/L during the pre-spawning season indicates the beginning of resorption processes in reproductive products, which is supported by the data collected during histological surveys. The content of protein lower than 30 g/L, of lipids lower than 0.50 g/L, and cholesterol lower than 2.6 mmol/L is indicative of emaciation in fish, and attests to the unfavorable environment.

Download file
Counter downloads: 116

Keywords

Azov roach Rutilus rutilus, life cycle, protein, moisture, lipids, cholesterol, gonads, maturity stage

Authors

NameOrganizationE-mail
Sergeeva Svetlana G.Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Azov-Black Sea Branchsgs1301@yandex.ru
Bugaev Leonid A.Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Azov-Black Sea Branchbugaev_l_a@azniirkh.ru
Voykina Anna V.Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Azov-Black Sea Branchvoykina_a_v@azniirkh.ru
Tsybul'skaya Marina A.Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Azov-Black Sea Branchtsyibulskaya_m_a@azniirkh.ru
Всего: 4

References

Шульман Г. Е. Принципы физиолого-биохимических исследований годовых циклов рыб // Биология моря. 1978. Вып. 46. С. 90-99.
Шульман Г. Е. Физиолого-биохимические особенности годовых циклов рыб. М. : Пищ. пром-сть, 1972. 368 с.
Шатуновский М. И. Экологические закономерности обмена веществ морских рыб. М., 1980. 288 с.
Кривобок М. Н., Тарковская О. И. Определение сроков нерестовых миграций салаки на основании изучения ее жирового обмена // Тр. ВНИРО. М., 1960. Т. XLII. С. 171-188.
Сторожук А. Я. Морфофизиологические и биохимические особенности созревания сайды (Pollachius virens L.) Северного моря // Тр. ВНИРО. М., 1977. Т. CXXI. C. 58-65.
Сидоров В.С. Экологическая биохимия рыб. Липиды. Л. : Наука, 1983. 240 с.
Шихшабеков М.М., Рабазанов Н.И., Федоненко Е.В., Абдулаева Н.М., Маренков О. Н. Особенности воспроизводства рыб на примере рода Rutilus в водоемах южных широт // Бюлопчний вшник МДПУ. 2013. № 13. С. 203-221.
Пронина Г.И., Корягина Н.Ю. Референсные значения физиолого-иммунологических показателей гидробионтов разных видов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2015. № 4. C. 103-108.
Бугаев Л.А., Войкина А.В., Ружинская Л.П., Ложичевская Т.В. Референсные значения некоторых показателей пиленгаса Liza haematocheilus (Temminck & Schlegel,1845) Азово-Черноморского бассейна на разных этапах репродуктивного цикла // Водные биоресурсы и среда обитания. 2019. Т. 2, № 1. С. 27-46.
Чередников С.Ю., Власенко Е.С., Жердев Н.А., Кузнецова И.Д., Лукьянов С.В. Лимитирующие факторы абиотической среды и биологические особенности важнейших промысловых мигрантов Азовского моря // Водные биоресурсы и среда обитания. 2020. Т. 3, № 1. С. 2-41.
Агапов С.А. Тенденции изменения численности популяции азовской тарани // VI Всерос. конф. по проблемам промыслового прогнозирования : материалы науч. конф. 1995. Мурманск : Из-во ПИНРО, 1995. С. 6-7.
Куропаткин А. П. Изменение солености и вертикальной устойчивости вод Азовского моря в современных условиях // Основные проблемы рыбного хозяйства и охраны рыбохозяйственных водоемов Азово-Черноморского бассейна : сб. науч. тр. Аз-НИИРХ. Ростов н/Д : Изд-во АзНИИРХ, Полиграф, 1998. С. 23-30.
Матишов Г.Г., Гаргопа Ю.М., Бердников С.В., Дженюк С.Л. Закономерности экосистемных процессов в Азовском море. М. : Наука, 2006. 304 с.
Жукова С.В., Шишкин В.М., Карманов В.Г., Подмарева Т.И., Безрукавая Е.А., Бурлачко Д.С., Лутынская Л. А., Фоменко И.Ф. Новые рекорды солёности Азовского моря // Актуальные проблемы изучения черноморских экосистем : тез. докл. Всероссийской онлайн-конф., 19-22 октября 2020 г. Севастополь : ФИЦ ИнБЮМ, 2020. C. 104.
Куцын Д. Н. Структура нерестового стада и темпы роста азовской тарани (Rutilus rutilus heckeli Nordman, 1840) восточной части Таганрогского залива // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2013. № 3. С. 46-54.
Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М. : Пищевая промышленность, 1966. 267 с.
Мейен В. А. Годовой цикл изменений яичников воблы Северного Каспия // Тр. ВНИРО. 1940. Т. XI, ч. II. С. 99-114.
Биохимические методы исследования в клинике / под ред. А.А. Покровского. М. : Медицина, 1969. 652 с.
ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. М. : Стандартинформ, 2010. С. 38-123.
Lowry O., Rosebrough N., Farr A., Randall R. Protein measurment with the folin phenol reagent //j. Biol. Chem. 1951. Vol. 193. PP. 265-270.
Corraze G., Kaushik S. Les lipids des poisons marins et d'eau douce / OCL: Oleagineux, corps gras. lipides. 1999. Vol. 6, № 1. PP. 111-115. doi: 10.1051/ocl.2010.0322
Sheridan M.A. Lipid dynamics in fish: aspects of absorption, transportation, deposition and mobilization // Comp. Biochem. Physiol. 1988. Vol. 90 B, № 4. PP. 679-690. doi: 10.1051/ocl.2010.0322
Jensen B.H., Taylor M.H. Lipid transport in female Fundulus heteroclitus during the reproductive season // Fish Physiol. and Biochem. 2002. Vol. 25. PP. 141-151. doi: 10.1046/j.1365-2621.2002.00604.x
Grigorakis K., Alexis M.N., Taylor K.D.A., Hole M.Comparison of wild and cultured gilthead sea bream (Sparus aurata); composition, appearance and seasonal variations // International Journal of Food Science and Technology. 2002. Vol. 37. PP. 477-484. doi: 10.1046/j. 1365-2621.2002.00604.X
Grigorakis K., Alexis M.N., Taylor K.D.A., Hole M.Comparison of wild and cultured gilthead sea bream (Sparus aurata); composition, appearance and seasonal variations // International Journal of Food Science and Technology. 2002. Vol. 37. PP. 477-484. doi: 10.1046/j.1365-2621.2002.00604.x
Gandotra R., Sharma M., Kumari R. Studies on the seasonal variations in proximate composition of Labeo boga // International Journal of Scientific Research and Modern Education (IJSRME). 2017. Vol. 2, № 2. PP. 1269-1278. doi: 10.13140/rg.2.2.22736.81926
Yeganeh S., Shabanpour B., Hosseini H., Imanpour M. R., Shabani A.Comparison of farmed and wild common carp (Cyprinus carpio): Seasonal variations in chemical composition and fatty acid profile // CJFS. 2012. Vol. 30, №. 6. PP. 503-511. doi: 10.17221/455/2011-CJFS
Venkatesan V., Gandhi V., Zacharia P.U. Observations on the utilization of the biochemical constituents during maturation of the butterfish Scatophagus argus (L. 1766) from Palk Bay, south east coast of India // Ind. J. Marine Sci. 2013. Vol. 42, №. 1. PP. 75-81. doi: 10.15406/jamb.2015.02.00041
Kurita Y. Energetics of reproduction and spawning migration for Pacific saury (Cololabis saira) // Fish Physiol. and Biochem. 2003. Vol. 28. PP. 271-272. doi: 10.1023/B:FISH.0000030550.48016.37
Шатуновский М.И., Белянина Т.Н. Созревание и плодовитость рыб в пределах поколения в связи с их физиологической неоднородностью // Обмен веществ и биохимия рыб. М. : Наука, 1967. С. 38-44.
Матишов Г.Г., Балыкин П. А., Гераскин П. П. Результаты ихтиологических исследований на Нижней Волге / под ред. Г. Г. Матишова. Ростов н/Д : Изд-во ЮНЦ РАН, 2015. 72 с.
Сергеева С. Г., Корниенко Г. Г. Морфофизиологические особенности созревания азовской тарани Rutilus rutilus L. // Ветеринарная патология. 2016. № 3 (57). С. 71-79.
Корниенко Г.Г., Бугаев Л.А., Сергеева С.Г., Ружинская Л.П., Дудкин С.И., Цема Н.И., Войкина А. В. Физиологические аспекты роста, полового цикла и созревания пиленгаса (Liza haematocheilus, Temminck & Shlegel) в Азово-Черноморском бассейне // Ветеринарная патология. 2020. № 1 (71). С. 78-90 doi: 10.25690/VET PET.2020.1.71.011
Металлов Г. Ф., Гераскин П. П., Кушнаренко А. И., Аксенов В. П., Ветлугина Т. А., Файзулина Д. Р. Многолетняя динамика липидного и белкового обменов у каспийской воблы // Комплексный подход к проблеме сохранения и восстановления биоресурсов Каспийского бассейна: материалы докл. междунар. практич. конф. Астрахань : Изд-во КаспНИИРХ, 2008. С. 244-247.
Гераскин П.П., Файзулина Д.Р., Металлов Г.Ф., Дубовская А.В., Аксенов В.П., Галактионова М.Л. Особенности физиологического состояния воблы (Rutilus rutilus caspicus) Волго-Каспийского бассейна в период нерестовой миграции // Сборник тезисов Международной конференции «Экологические исследования Казахского сектора Каспийского моря и прибрежной зоны». Казахстан, Алмааты : Изд-во ТОО «КАПЭ», 2011. С. 40-45.
Файзулина Д. Р., Гераскин П. П. Физиолого-биохимическая характеристика воблы (Rutilus rutilus caspicus) и леща (Abramis brama) в современных экологических условиях Волго-Каспийского бассейна // Вопросы рыболовства. 2011. Т. 12, № 3 (47). С. 535-542.
Усламин Д.В., Алешина О.А. Структура популяции, физиологические и биохимические показатели Carassius auratus gibelio (Bloch, 1782) в градиенте солености воды // Вестник Тюменского государственного университета: Медико-биологические науки. 2013. № 6. С. 71-78.
Кириллов В.Н. Особенности липидного обмена в организме рыб в условиях повышенной минерализации воды // Вестник АГТУ. Сер. : Рыбное хозяйство. 2009. № 1. С. 132-133.
Немова Н.Н., Мещерякова О.В., Лысенко Л.А., Фокина Н.Н. Оценка состояния водных организмов по биохимическому статусу // Тр. КарНЦ РАН, 2014. № 5. С. 18-29.
Сидоров В. С. Сравнительная биохимия рыб и их гельминтов. Липиды, ферменты, белки. Петрозаводск : Карел. филиал АН СССР, 1977. 160 с.
Костылева А. А., Флёрова Е. А. Особенности химического состава мышечной ткани леща Abramis brama Горьковского водохранилища // Вопросы рыболовства. 2015. Т. 16, № 4. С. 412-418.
Kalay M., Sangun M.K., Ayas D. et al. Chemical composition and some trace element levels of thinlip mullet, Liza ramada caught from mersin gulf // Ekoloji. 2008. Vol. 17, № 68. PP. 11-16. doi: 10.5053/ekoloji.2008.682
Корпакова И.Г., Афанасьев Д.Ф., Барабашин Т.О., Бычкова М.В., Жукова С.В., Налетова Л.Ю., Воловик С.П. Осолонение вод Азовского моря как одна из возможных причин трансформации сообществ планктона и бентоса в 2007-2014 гг. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015. № 11. С. 16-20.
Афанасьев Д.Ф., Мирзоян З.А., Сафронова Л.М., Фроленко Л.Н., Живоглядова Л.А. Планктон и бентос Азовского моря. Многолетняя динамика // Труды IX Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU-2020)». 2020. С. 132-134.
Лапина Н.Н. К оценке масштабов некоторых обменных процессов плотвы Можайского водохранилища в течение годового цикла // Биологические науки. 1979. Т. 2. С. 28-32.
Шихшабеков М. М. Влияние изменения условий на репродуктивные циклы у рыб южных широт // Особенности репродуктивных циклов у рыб в водоемах южных широт. М., 1985. С. 134-148.
Гулиев Р. А., Мелякина Э. И. Некоторые биохимические показатели крови рыб дельты Волги // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство. 2014. № 2. С. 85-91.
Корниенко Г.Г., Кожин А.А., Воловик С.П., Макаров Э.В. Экологические аспекты биологии и репродукции. Ростов н/Д : Эверест, 1998. 238 с.
Yousefian M., Sheikholeslami M., Amiri M., Hedayatifard A.A, Dehpour H., Fazli M., Ghiaci S.V, Najafpour S.H. Serum biochemical parameter of male and female rainbow trout cultured in Haraz River, Iran // World Journal of Fish & Marine Sciences. 2010. Vol. 2, № 6. PP. 513-518. doi: 10.13140/RG.2.1.4718.0962
Bani A. Vayghan A.H. Temporal variations in haematological and biochemical indices of the Caspian kutum, Rutilus frisii kutum // Ichthyol. Res. 2011. Vol. 58. PP. 126-133. doi: 10.1007/s10228-010-0199-6
De Pedro N., Guijarro A. I., Lo'pez-Patino M.A., Marti'nez-ALlvarez R., Delgado M.J. Daily and seasonal variations in haematological and blood biochemical parameters in the tench, Tinca tinca Linnaeus, 1758. // Aquac. Res. 2005. Vol. 36. PP. 1185-1196. doi: 10.1111/j.1365-2109.2005.01338.x
Folmart L.C., Moody T., Bonomelli S., Gibson J. Annual cycle of blood chemistry parameters in striped mullet (Mugil cephalus L.) and pinfish (Lagodon rhomboids L.) from the Gulf of Mexico //j. Fish Biol. 1992. Vol. 41. PP. 999-1011. doi: 10.1111/jai.12584
Zhang L., Zhang T., Zhuang P., Zhao F., Wang B., Feng G.P., Song C., Wang Y., Xu S.J. Discriminant analysis of blood biochemical parameters at different developmental gonad stages and gender identification for controlled breeding of Amur sturgeon (Acipenser schrenckii, Brandt, 1869) //j. Appl Ichthyol. 2014. Vol. 30. PP. 1207-1211. doi: 10.4236/cm.2012.33020
Persin F. Serum biochemical profiles of captive and wild northern bluefin tuna (Thunus thunus L., 1758) in the Eastern Mediterranean // Aquaculture Research, 2008. Vol. 39. PP. 945-953. doi: 10.1111/j.1365-2109.2008.01954.x
Лизенко Е.И., Сидоров В.С., Лукьяненко В.И., Регеранд Т.И., Гурьянова С.Д., Васильева Т.С., Такшеев С.А. Общая характеристика липидного состава липопротеидов сыворотки крови осетровых (Acipenceridae) // Вопр. ихтиологии. 1995. Т. 35, № 4. С. 553-557.
Wallaert Ch., Babin P.K.J. Age-related, sex-related and seasonal changes of plasma lipoprotein in trout //j. of Lipid Res. 1994. Vol. 35. PP. 1619-1633. doi.org/10.1016/S0022-2275(20)41160-5
Регеранд Т.И., Лизенко М.В., Лизенко Е.И. Роль различных факторов в формировании липидного состава липопротеидов рыб // Матер. междунар. конф. Петрозаводск : КарНЦ РАН, 2009. С. 659.
Гурин В.Н. Обмен липидов при гипотермии, гипертермии и лихорадке. Минск : Беларусь, 1986. С. 190.
Попова Л.В. Некоторые показатели липидного обмена у полупроходной волжской стерляди // Информационный бюллетень № 60. Л. : Наука. 1983. С. 59-61.
Озернюк Н.Д. Феноменология и механизмы адаптационных процессов. М. : Изд-во МГУ, 2003. 215 с.
Смирнов Л.П., Богдан В.В. Липиды в физиолого-биохимических адаптациях экто-термных организмов к абиотическим и биотическим факторам среды. М. : Наука, 2007. 184 с.
 Physiological and biochemical adaptation indicators of the Azov sea roach Rutilus rutilus (L.) at various stages of its life cycle | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2022. №  57. DOI: 10.17223/19988591/57/7

Physiological and biochemical adaptation indicators of the Azov sea roach Rutilus rutilus (L.) at various stages of its life cycle | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2022. № 57. DOI: 10.17223/19988591/57/7

Download full-text version
Counter downloads: 403