魚類育種簡介(上)：魚類育種、選擇育種、遠緣雜交、雜交種優(yōu)勢

魚類育種是指按照人們的意愿，培育特定遺傳性狀（比如生長迅速、抗病和耐低溫或耐高溫等）穩(wěn)定的魚類品種或品系。

一、魚類育種

養(yǎng)殖魚類的選擇與育種，在很長的歷史年代里只是停留在依賴自然選擇的作用上。1558年瑞士的格斯納（C.Gesner）進行的鯉與金魚的交配，是世界上制種的最早記載。直到18世紀末葉遺傳學理論初步建立后，才為養(yǎng)殖魚類個體間的雜交奠定了基礎(chǔ)。此后，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，魚類的育種由個體間細胞水平，進而走向分子水平，從而，突破了種間不可雜交的障礙。選種及雜交育種是個體水平；染色體倍數(shù)性育種和體細胞育種屬細胞水平；基因轉(zhuǎn)移育種乃是分子水平。在育種實踐中，這三個層次的手段往往相互結(jié)合，互為輔充。

1.選種

選種是魚類育種中最經(jīng)典的方法。鯉是養(yǎng)殖歷史最悠久的種，中國大約從農(nóng)漁時代就開始進行自發(fā)的物種選留，挑選生長快、個體大、體態(tài)健壯的魚作親本，淘汰含有不利特性的個體，使有利的遺傳基因得以保留并逐步穩(wěn)定，這種過程實際上就是種內(nèi)選育。在中國至今有20個適應(yīng)于不同養(yǎng)殖環(huán)境的鯉品種。

2.雜交育種

雜交育種是魚類育種中較有成效的手段之一，已由種內(nèi)擴大到種間。絕大部分養(yǎng)殖魚類是體外受精，為人工雜交提供了十分有利的條件。人工雜交可以把兩個不同種類的優(yōu)良遺傳特性集中于同一個體，擴大了遺傳特性的變化范圍。金魚是雜交與選擇相結(jié)合進行育種最早的成功例子。長期以來，金魚飼養(yǎng)者把不同形態(tài)和色彩的金魚進行人工雜交，逐代選擇，使一些具有獨特性狀的遺傳特征趨于穩(wěn)定，形成新的品種，在中國已有一百多個金魚品種。

20世紀70年代初，蘇聯(lián)的基爾皮奇尼科夫（В.С.Кирничников）等用歐洲的鏡鯉和黑龍江野鯉雜交，經(jīng)過五代的選育，獲得抗寒力強的羅普莎鯉。中國培育的紅鏡鯉是從興國紅鯉與散鱗鏡鯉雜交后代中分離出的紅色、散鱗的個體中選留繁殖出來的。隨即又從野鯉和紅鯽的雜交后代中選出了四倍體的鯉鯽雜交種。

通常采用的雜交方式是親本確定以后，采用什么雜交組合方式直接關(guān)系育種的成敗，通常采用的有單交、復合雜交、回交等雜交方式。

①單交。兩個品種間雜交(單交)用x×y表示，其雜交種質(zhì)后代成為一代雜交種，例如方正銀鯽(雌)×興國紅鯉(雄)雜交的種質(zhì)。由于簡單易行，好操作，所以生產(chǎn)上應(yīng)用最廣，一般主要是利用雜交種質(zhì)第一代，例如異育銀鯽、荷元鯉。

②復合雜交。兩個以上的品種，經(jīng)兩次以上雜交的育種方法。如果單交不能實現(xiàn)育種所期待的性狀要求時，往往就采用復合雜交，其目的在于創(chuàng)造一些具有豐富遺傳基礎(chǔ)的雜交種原始群體，才可能從中選出更優(yōu)秀的個體。

復合雜交可分為三交、雙交等。三交是一個單交種與另一品種的再雜交，可以表示為(x×y)×y。例如，(荷包紅鯉×元江鯉)×散鱗鏡鯉＝三交鯉；雙交是兩個不同的單交種的雜交，可表示為(a×b)×(c×d)或(a×c)×(b×c)。例如，(角羅非×尼羅非魚)×(莫桑比克非魚×尼羅非魚)。

③回交。雜交后代繼續(xù)與其親本之一再雜交，以加強雜交種世代某一親本性狀的育種方法。當育種目的是企圖某一群體B的一個或幾個經(jīng)濟性狀引入另一群體A種群，則可采用回交育種。比如鯪魚具有許多優(yōu)良性狀，但不能耐受低溫，需要進行遺傳改良。可以用耐受低溫的湘華鯪進行多次回交，對回交子代選擇的注意力必須集中在抗寒性這個目標性狀上，從而最終育成一個具有抗寒性優(yōu)良的鯪魚新品種。

(異育銀鯽的兩種生殖方式異精雌核生殖示意圖)

3.染色體倍數(shù)性育種

包括多倍體育種和單倍體育種：

①單倍體育種。以雌核發(fā)育或雄核發(fā)育為手段，使發(fā)育后代的遺傳信息只由母本或父本的單套染色體提供。由于單倍體育種能在很短的時間獲得純合的個體，因而成為育種的主要方法之一。中國在鯉的人工雌核發(fā)育和人工控制性別的研究中，已獲得兩個紅鯉雌核發(fā)育系。對雄核發(fā)育的研究也獲得突破性進展。

②多倍體育種。有同源多倍體和異源多倍體兩種。前者是體細胞中含有兩套以上同源染色體，后者含有兩套以上不同源的染色體（一般是兩個不同種的染色體）。多倍體一般有三倍體、四倍體、五倍體或更高的倍數(shù)。染色體倍數(shù)的增高，往往伴隨著生活力的提高和生長速度的加快。異源多倍體是解決雜交種不育的有效途徑之一。中國在人工誘發(fā)三倍體、四倍體的研究方面，已獲得草鯉和鯉鯽雜交的可孕異源四倍體魚。

4.體細胞育種

應(yīng)用經(jīng)過誘變或篩選的、具有一定目的遺傳特性的體細胞系作原始材料，以培育魚類新品種，是魚類育種工作中目標較為明確且較為快捷的途徑。世界上第一尾“試管魚”的實驗成功，為魚類體細胞育種解決了技術(shù)上的主要障礙。

對魚類體細胞進行修飾、誘變并篩選，培育出具有預(yù)定目的基因的體細胞系，以此細胞系為育種材料育成可繁殖后代的個體。體細胞潛能體細胞育種取決于體細胞系能否發(fā)育成性成熟的魚。有人將體外培養(yǎng)的成蛙的皮膚、肝、心、肺、淋巴等細胞的細胞核植入去核的成熟蛙卵中，結(jié)果僅能獲得攝食期前后的蝌蚪。因此認為，成體化的體細胞核發(fā)生了某些不可逆轉(zhuǎn)的變化，只具有遺傳的多能性；有些基因不可能表達，遺傳上不具全能性。

①體細胞潛能。體細胞育種取決于體細胞系能否發(fā)育成性成熟的魚。有人將體外培養(yǎng)的成蛙的皮膚、肝、心、肺、淋巴等細胞的細胞核植入去核的成熟蛙卵中，結(jié)果僅能獲得攝食期前后的蝌蚪。因此認為，成體化的體細胞核發(fā)生了某些不可逆轉(zhuǎn)的變化，只具有遺傳的多能性；有些基因不可能表達，遺傳上不具全能性。20世紀70年代，英國戈登（Gurdon）將爪蟾經(jīng)培養(yǎng)的攝食蝌蚪的腸上皮細胞核移植入爪蟾的去核成熟卵中，獲得成熟個體。因此，有些學者又認為，體細胞核具有遺傳的全能性，細胞分化并未發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。80年代初，中國用鯽囊胚細胞的繼代培養(yǎng)細胞、短期培養(yǎng)腎細胞及尾鰭細胞的細胞核連續(xù)移植獲得了成魚。證明魚類已分化的體細胞核具有發(fā)育的全能性。為在細胞水平上進行各種遺傳操作與加工、篩選、分離各種突變體細胞進行育種提供了依據(jù)。

②細胞融合。魚類細胞融合是魚類細胞工程的一個重要組成部分。它可以把兩個遺傳特性各異的體細胞融合成一個細胞，從而建立一個具有特異性狀的細胞系；也可以借助融合的方法獲得多倍體的細胞系。

早期，哺乳類的細胞融合都采用仙臺病毒作為融合劑。現(xiàn)代大多采用分子量為400～1000左右的聚乙二醇（PEG）。二甲亞礬（DMSO）能顯著提高聚乙二醇誘導魚類細胞的融合效率。在45%PEG-400中加入最終濃度為10%的DMSO，融合率可提高22%；在45%PEG-1000中，最終濃度為10%的DMSO可提高融合率14%。電脈沖引起細胞膜破裂進而誘發(fā)細胞融合的方法已在植物及動物細胞中獲得成功。這種電融合的方法也可能成為魚類細胞融合的重要手段。激光誘導魚類卵細胞融合也有成功的報道。

③細胞克隆和篩選。用單細胞顯微操作法把單個細胞分別接種于96孔或24孔的微量培養(yǎng)板的培養(yǎng)孔內(nèi)進行培養(yǎng)，每個微孔生長出的細胞稱為一個細胞克隆。因是由單個細胞分裂繁殖而來，同一個克隆的所有細胞的遺傳特性是高度同一的。把一個細胞克隆再進行培養(yǎng)的細胞就稱為亞克隆或次級克隆。

克隆培養(yǎng)液為加有“三抗”和20%小牛血清的TC-199。在TC-199培養(yǎng)液中加入谷氨酰胺或維生素B6后，克隆率可提高到20%；加入條件培養(yǎng)液或用小鼠脾細胞作飼養(yǎng)層后，克隆率可高達30%左右。采用非鯽細胞作飼養(yǎng)層，一般可使克隆率達到50%以上，最高可達92%。有了大量的細胞克隆，即可對其進行誘變處理，同時可對這些克隆進行遺傳分析和篩選出具有目的基因（如抗性基因等）的細胞克隆，作為體細胞育種的原始材料。

④試管魚。或稱細胞工程魚。由于作為供體的體細胞首先是在試管或微孔培養(yǎng)板中培養(yǎng)的，因此由這種體細胞核發(fā)育出來的魚就稱為試管魚。世界上第一尾試管魚是1980年中國科學院水生生物研究所研究人員用囊胚細胞的繼代培養(yǎng)細胞（53～59代）發(fā)育而成的鯽。繼后1982年和1984年又分別獲得鯽腎培養(yǎng)細胞和金魚腎培養(yǎng)細胞的試管魚。試管魚的培養(yǎng)成功，為在細胞水平上進行遺傳操作與加工，為魚類體細胞育種開辟了一條新途徑，也為縮短育種周期創(chuàng)造了條件。

(未完待續(xù))

來源：西南漁業(yè)網(wǎng)

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