我国淡水养殖鱼类育种的实践与思考关宏宇

我国淡水养殖鱼类育种的实践与思考关宏宇

关宏宇

哈尔滨市阿城区水产管理总站黑龙江哈尔滨150300

摘要：鱼类育种的传统方法（如引种驯化、选种和杂交）虽然有其自身的局限性，但都是行之有效的。自上世纪70年代以来兴起的生物工程技术，已应用于鱼类育种。如细胞工程中的雌核发育、多倍体形成和性别控制等方面都取得了较好的成效。基因工程技术已应用之于鱼类育种的研究中并取得了一些成效，但基因工程育种离生产尚有一定距离。实际上，鱼类育种仍然离不开传统方法，应该是细胞工程和传统方法相结合或细胞工程和基因工程相结合或传统方法、细胞工程和基因工程相结合的综合技术育种。

关键词：鱼类育种；细胞工程技术；基因工程技术

自上世纪70年代以来，在分子生物学形成和发展的基础上，又产生了一门新兴科学——生物技术（Biotechnology）或生物工程（Bioengineering）。与鱼类育种相关的生物技术（包括细胞工程和基因工程），无疑将对鱼类的遗传育种起着非常重要的作用[1]。然而，我们在期望于生物工程育种将会出现乐观前景的同时，怎样看待传统育种技术的地位和作用，必须有清醒的认识。

1.淡水养殖鱼类中的雌核发育

1.1雌核发育的概念和原理

在自然界，动物的生殖方式有单性生殖和两性生殖之分。脊椎动物大多行两性生殖，但在鱼类也有少数种类是行雌核发育的。例如：美洲鱼将和银鲫是已被确认为雌核发育的鱼类。单性生殖与雌核发育不能混为一谈，前者无需精子的存在可以产生后代，而雌核发育必须有本种精子或异源精子激发卵子发育，打开个体发育的大门[2]。

鱼类天然雌核发育的生物学原理：

鱼类雌核发育可分为天然雌核发育和人工雌核发育。对鱼类天然雌核发育研究得比较清楚的是我国黑龙江水系的银鲫。鱼类天然雌核发育的生物学原理主要是：①卵子成熟分裂的特殊方式，其卵细胞在DNA复制后只行一次成熟分裂，只排出第一极体，所以卵子的染色体不减少，仍保持与细胞相同的染色体数（3N=150）；②卵子受精后的非两性融合，在受精过程中无论是同种精子或是异源精子，入卵后都呈凝质的固缩状态，不能核化成雄性原核，也不能与雌性原核融合。由于精子不能与卵核融合，因此由三倍体银鲫卵子经精子激发发育而成的胚胎仍然保持原来三倍体的结构。

这种经精子（同种或异种）激发的银鲫卵子进行雌核发育的现象就叫做天然雌核发育。

1.2鱼类雌核发育的应用价值

鱼类雌核发育对当前鱼类育种工作具有很重要的应用价值，利用这种技术可以快速建立纯系、稳定杂种优势和提高选择效率。就快速建立纯系而言，按传统近亲交配办法，鲤鱼或鲫鱼，至少要8～10代的连续选育才能获得纯系，需要20～30年之久。应用雌核发育技术，无论是抑制第二极体外排，或是抑制第一次有丝分裂（卵裂），只需雌核发育一代，最多二代（如系抑制第二极体排出，同源染色体可能出现部分交换）就可获得纯系，既省时，又节约劳力和资金。纯系亲本对于稳定杂种优势极关重要，可以保持杂种优势的多代利用。雌核发育还有利于提高选种效率，任何鱼类的种群个体都含有一些有害的隐性基因或致死基因，而且都是以杂合型存在而不表现于外，要在选育中除去这些隐性基因是很不容易的，但一经雌核发育，由于基因座位的纯合化，有害隐性基因控制的性状就会表达出来，因此很容易从群体中除去这些带有有害隐性基因的个体，而致死隐性基因就会被自然淘汰。草鱼是我国传统的优良养殖鱼类，然而草鱼是带有有害基因容易致病的典型例子，根据发育生物学原理，草鱼通过雌核发育，能使有害的隐性基因和致死基因在胚胎发育过程中暴露出来并加以淘汰，选育出抗病或不致病的新型草鱼。我们对草鱼雌核发育的研究，已获得达到性成熟雌核发育亲鱼，并证实有雄性个体存在，不久就可产生雌核发育鱼的繁殖后代。

2.鱼类人工雌核发育的原理和技术

2.1鱼类人工雌核发育的原理

人工雌核发育是模拟天然雌核发育的原理进行的。根据发育生物学的理论基础，已经达到生理成熟的卵子是具有全部发育潜能的，当精子（物理或化学因子）与之接触，就可激活卵子进行胚胎发育。鉴于天然雌核发育精子入卵后不能在卵质中自然核化这一特点，人工雌核发育则必须在精子入卵之前人为地进行遗传物质的失活处理。天然雌核发育的卵子其自身具有不进行第二次成熟分裂，不排出第二极体的特性，人工雌核发育则必须作出阻止第二次成熟分裂和排出第二极体的处理。

根据天然雌核发育的生物学原理，人工雌核发育必须作两个方面的技术处理：一是使精子遗传物质失活；二是人工诱导二倍体的形成。使精子遗传物质失活的关键技术，一般是采用Coγ射线或紫外线照射。根据我们在实践中比较上述两种方法，γ射线具有较大的穿透力，便于大量精子的处理，其作用是导致染色体断裂.这种方法受到严格的条件限制，不便于在农村和没有特殊设备的实验室应用。紫外线照射法操作简便而且比较安全，一般实验室和农村有电源的渔场都可装备应用。紫外线照射的弱点是穿透力不强，但可使精液铺薄来弥补。其作用是破坏精子头部DNA的结构，但又能保持精子的活动能力，激活卵子发育。人工雌核发育的另一个关键技术是诱导雌核二倍体的形成。成熟卵子具有全部发育信息的潜能。与经过照射处理的精子受精，可以打开发育的大门。但是，单倍体胚胎容易出现单倍体综合症不能成活，必须经过人工诱导二倍体的发生，胚胎才能正常发育成仔鱼。当达到生理成熟第V时相的鱼类卵子与经过紫外线照射处理遗传物质失活的精子受精后，诱导二倍体形成的办法可在两个不同发育阶段进行：一是在受精后不久抑制第二极体外排；二是抑制第一次卵裂正常进行。可以通过温度（冷休克或热休克）、静水压和化学（秋水仙素）等方法达到抑制的目的。

2.2鱼类雌核发育二倍体的识别和性比

对雌核发育的鱼必须经过严格的技术鉴定才能认可，这是因为精子的遗传物质失活和雌核的二倍化都并非是百分之百的。经紫外线照射的鲤鱼异源精子进入草鱼卵子后有两种情况发生：一是精核统呈固缩状态，不能核化发育成雄性原核；另一是精子头部的遗传物质DNA未遭到破坏，在卵子原核化因素作用下，形成了雄性原核。在卵子方面，虽经冷休克处理，仍然还是有部分卵子的第二极体排出，真正雌核二倍化的也只有50%（还可提高）。故此，经过人工雌核发育技术处理获得的仔鱼会出现3种情况：①精子的遗传物质DNA完全被破坏，不能形成雄性原核，由二倍化的雌核发育成为真正的雌核发育鱼；②DNA大部分被破坏，二倍化雌核的染色体会随机整合DNA的片段，在后代中呈现出“异精效应”；③DNA未遭破坏，合子会发育成杂交后代或由于亲缘关系染色体不相容的干扰，合子不能发育为仔鱼[3]。

3.结语

应当肯定，传统的引种驯化、有性杂交和选育技术在鱼类育种中仍然是有效的。如果有了生物工程技术的诞生，而否定传统技术的存在和价值，那就不是实事求是的态度。反之，如果只停留在传统技术的水平上而不加以改进和接受新技术的注入，也不能适应社会和经济发展的需求。我们既要看到传统技术在鱼类育种中是行之有效的，但也要懂得传统技术的局限性，应实事求是地给予评价。

参考文献：

[1]覃洪斌、刘景发、吴斌等.我国淡水养殖鱼类育种的实践与思考[J].中国养殖鱼类杂志，2012，2（5）：349.

[2]叶艺、詹晓洪、陈国兴等.淡水养殖鱼类育种的实践与思考[J].中国鱼类杂志，2017，5（3）：43—44.

[3]王正、李标、林少霖等.我国淡水养殖鱼类育种的分析与实验[J].中国鱼类杂志，2016，8（11）：7—9.