鱼类基因组操作与定向育种.
鱼类遗传育种的技术和应用
鱼类遗传育种的技术和应用随着科技的进步和人们对食品安全和营养的要求越来越高，鱼类的遗传育种技术和应用也受到了越来越多的关注。
遗传育种技术是指利用基因组信息，通过选择和交配等手段，选择出具有优良遗传特征的个体，以达到提高物种性状的目的。
下面就鱼类遗传育种的技术和应用进行一番论述。
第一部分：鱼类遗传育种技术1、亲本选择技术亲本选择技术是指根据不同的遗传性状，选出具有优良遗传性状的鱼类作为优良亲本，进行育种繁殖。
在亲本选择技术中，要考虑多个方面的因素，包括生长速度、体型适应性、疾病抗性以及肉质品质等。
同时还要注意避免近亲繁殖和杂交导致的不良后代。
亲本选择技术对于提高鱼类品种的生产性能和经济效益有着重要的意义。
2、基因标记技术基因标记技术是将特定的DNA序列作为标记，帮助鱼类育种者更好地了解某些鱼类的遗传构成，从而实现更有目的性的遗传改良。
基因标记技术一般分为RAPD、AFLP、SSR、SNP等，其中SSR技术应用最广泛。
基因标记技术的应用能够快速、准确地获取鱼类的遗传信息，为后续的亲本选择、群体遗传结构分析和分子遗传监测提供了便捷的方法。
3、分子育种技术分子育种技术是指利用分子生物学技术，研究和利用鱼类基因组信息进行育种繁殖。
分子育种技术包括了基因组学、转录组学、蛋白质组学和表观遗传学等多个领域。
通过分析鱼类基因组，找到具有影响生长速度、体型、肉质等性状的基因，利用蛋白质工程、基因编辑等手段进行遗传改良。
目前，分子育种技术发展迅速，正在成为鱼类遗传育种的重要技术之一。
第二部分：鱼类遗传育种的应用1、提高鱼类的生长速率和体型通过基因标记技术和分子育种技术，选育出生长速度和体型较大的鱼类品种。
这样的鱼类成长速度快，体型大，可以提高鱼类的产量和经济效益。
同时，选育出生长速度和体型适中的鱼类品种，可以使鱼类适应更多的水生环境条件，提高鱼类的适应性。
2、提高鱼类的疾病抗性鱼类在养殖过程中容易感染各种疾病，这会给养殖业带来很大的经济损失。
基因组学技术在鱼类遗传育种和资源保护中的应用
基因组学技术在鱼类遗传育种和资源保护中的应用近年来，随着基因组学技术的不断发展，越来越多的研究表明，基因组学技术在鱼类遗传育种和资源保护中具有重要的应用价值。
本文就基因组学技术在鱼类遗传育种和资源保护中的应用进行论述。
一、鱼类遗传育种中的基因组学技术鱼类遗传育种旨在通过研究鱼类遗传变异的规律以及优良性状的遗传机理，实现对鱼类种质资源的优化利用。
基因组学技术在鱼类遗传育种中的应用主要包括基因组测序和基因组选择两个方面。
1、基因组测序基因组测序是基因组学技术的核心，其作用是获取鱼类基因组的完整序列和变异信息。
通过测序，可以深入了解鱼类遗传变异的规律、鱼类生物学特征等信息，为鱼类遗传育种提供重要的理论指导。
2、基因组选择基因组选择是指通过分析鱼类基因组数据，在基因水平选择具有优良性状的基因，进一步研究其遗传机理和调控机制，并将其运用到鱼类育种中。
基因组选择可以有效地提高鱼类优良性状的遗传水平，加快鱼类品种改良的进程。
二、鱼类资源保护中的基因组学技术鱼类资源保护是保护和管理鱼类资源，维护渔业产业持续发展的一项重要工作。
基因组学技术在鱼类资源保护中的应用主要包括鱼类物种鉴定和遗传多样性研究两个方面。
1、鱼类物种鉴定鱼类物种鉴定是指通过分析鱼类基因组数据，鉴定不同鱼类物种之间的遗传差异，从而实现鱼类物种的快速、准确鉴定。
基于基因组学技术的鱼类物种鉴定可以有效地防止非法捕捞、保护珍稀物种等。
2、遗传多样性研究鱼类遗传多样性是指不同鱼类个体在基因水平上的多样性表现。
遗传多样性研究的目的在于深入了解不同鱼类种群之间的遗传变异特征，并为鱼类资源管理和保护提供科学依据。
通过基因组学技术的高通量测序和高通量基因分型技术，可以全面、准确地了解鱼类种群的遗传多样性。
三、基因组学技术应用的前景在未来的发展中，基因组学技术在鱼类遗传育种和资源保护中的应用将会越来越广泛。
随着技术的不断发展和完善，基因组选择和遗传多样性研究等技术将会更加高效、具有预测性和可操作性。
鱼类遗传育种技术的研究及应用
鱼类遗传育种技术的研究及应用随着全球人口的不断增长和饮食结构的变化，水产养殖业被认为是解决粮食安全问题的一个重要途径。
然而，鱼类的遗传性状具有复杂性、多性状性和多基因性，鱼类遗传育种技术的研究和应用也面临着一系列的挑战。
本文将就鱼类遗传育种技术的研究进展和应用现状进行探讨。
鱼类遗传育种技术的研究进展鱼类遗传育种技术主要包含两大类方法，分别是传统育种方法和现代分子育种方法。
传统育种方法主要是以选择育种为基础，通过不断挑选进步个体，以达到改善和提高品种的目的。
在传统育种中，主要采用的选育方法有家系法、对比组法和半兄弟选择法等。
半兄弟选择法是目前最为常用的选择方法之一，它的主要原理是使某一生产群体内有可能成为优秀后代亲本的父本进行配对，在配合后的下一代种群中，选择与父本比较相似的个体，同时筛选出这些个体中最为优秀的一些个体作为新一代育种种群。
与传统育种方法相比，现代分子育种方法能够更精准地探测到基因组的变异，识别关键基因，从而更准确地筛选和利用育种资源，促进品种的快速进化。
现代分子育种方法主要分为两大类，即基因组选择和基因转移。
在基因组选择中，通过对重要环境表型的定量性状进行分析，确定有影响力的QTL位点。
这一技术的主要思路是通过关联分析法将表型和基因组上的标记关联起来，确定影响性状的位点并进行选择。
而基因转移则是将外源DNA导入目标物种的基因组中，从而改变物种某些性状的方法。
鱼类遗传育种技术的应用现状在鱼类遗传育种技术的应用上，我们主要关注两个方面，即抗病和产量的提高。
抗病是养殖业中的关键，因为病害给水产业带来的严重损失是任何人都不能忽视的。
在过去的20年里，针对病害的鱼类育种计划，已经获得了显著的成功。
例如，2004年中国南方开发的一种金钩鱼，它抗病性能达到了40%以上，成为了我国南方养殖业中的一种重要鱼类品种。
产量是另一个我们更加关心的方面。
鱼类产量的提高不仅能够给人们带来更多的粮食，同时也能够为养殖业的可持续发展提供保障。
鱼类基因组学研究与应用
鱼类基因组学研究与应用鱼类是人类食物链中重要的一环，数量众多的鱼类不仅提供了人类丰富好吃的食物，而且对于保持生态平衡和推动经济发展也有着重要的意义。
而鱼类基因组学研究则为我们更深入地了解鱼类的生命和遗传基础提供了一个重要的平台。
今天，我们就一起来了解一下，鱼类基因组学研究及其在抗病、保种、生态保护和食品安全上的应用。
一、鱼类基因组学研究的意义1、揭示鱼类的生命和遗传基础鱼类是生命进化历史上非常重要的一支，有着非常丰富的生命与遗传基础。
通过对鱼类基因组的深入研究，可以揭示鱼类的生命和遗传基础，推动鱼类繁殖育种和生态保护研究的深入发展。
2、促进人类饮食健康和食品安全鱼类是人类主要的蛋白质来源之一，在世界范围内，有着非常广泛的消费者。
通过对鱼类基因组学研究的深入开展，我们可以更好地了解鱼类的基因信息、营养创建和抗病能力，从而推进增强鱼类质量、开展海洋渔业健康可持续发展和促进人类饮食健康和食品安全。
二、鱼类基因组学研究的现状随着生命科学研究的深入发展，全基因组测序、全转录组测序和全蛋白质测序等高通量技术已成为鱼类基因组学研究的重要手段。
当前，世界上已开展了大量鱼类基因组学研究，并且取得了很多重要的成果。
1、鲤鱼基因组测序2017年11月，中国科学院水生生物研究所发布了进行鲤鱼基因组测序的消息。
该研究是以细鳞鲤为代表的亲缘鲤鱼系统进行的，测序耗时三年，共取得了1.8亿个基因环和250万个新基因。
这一研究意味着鲤鱼基因组测序在全球范围内首次实现。
2、斑马鱼基因组测序斑马鱼被广泛应用于生物医学研究、药物发现和毒理学研究等领域。
2002年首次发布的斑马鱼细胞核基因组引起了广泛关注。
2007年，国际斑马鱼基因组计划启动。
该计划在基因组等多个层面上，对斑马鱼进行了深入研究，并取得了很多重要的成果。
三、鱼类基因组学研究在实现鱼类繁殖和保护方面的应用1、保种和繁殖鱼类积极参与的措施有：人工繁殖、基因保护、生态保护等。
基于鱼类基因组学研究的科技手段，我们可以更好地进行人工繁殖和基因保护，从而实现保种和繁殖。
鱼类远缘杂交育种技术
鱼类远缘杂交育种技术
图3 一步：法和多步法育种技术路线图 案例—杂交翘嘴鲂 用异源二倍体鲂鲌品系 (♀) 与团头鲂 (♂) 交配 ：研制了优良的杂交翘嘴鲂 (图4)
杂交翘嘴鲂具有草食性、肉质鲜嫩、肌间刺少、外 形优美等优点：其肉质中的蛋白质、不饱和脂肪酸 、呈味氨基酸含量都高于双亲, 而碳水化合物含量 低于双亲
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致谢词
感谢XXX提供的学习与实践的机会 感谢团队,特别感谢XXX给予的耐心指导
感谢同事以及舍友的帮助 感谢评审！
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[1]王石：汤陈宸, 陶敏, 覃钦博, 张纯, 罗凯坤, 赵如榕, 王静, 任力, 肖军, 胡方舟, 周蓉, 段巍, 刘少军. 鱼类远缘杂交育种技术的建立及应用[J]. 中国科学:生命科学, 2018, 48 (12): 1310-1329
8 [2]罗凯坤：刘少军, 肖军. 优质淡水养殖新品种——杂交翘嘴鲂[J]. 当代水产, 2021, 46 (10): 67
杂交翘嘴鲂：还具有鱼苗成活率高、耐低氧、抗病 力强、生长速度快等优点;其生长速度比其父母本均 快20%以上
鱼类远缘杂交育种技术
鱼类远缘杂交育种技术
图4杂交翘嘴鲂的外形图
产业推广优势
杂交翘嘴鲂在人工催产实践中：以二倍体鲂鲌F1为母本，团头鲂为父本的杂交组合其 催产率要高于对照组团头鲂自交，并且其产后母本的死亡率低，更适应人工繁殖操作 ，并且具有高受精率和孵化率，受精率可达82.3%以上，孵化率在72.6%以上，苗种成 活率在75.2%以上，易于实现大规模的苗种生产
一步法和：多步法育种技术的应用效果和应用前景
鱼类远缘杂交育种技术
探索出了鱼类远缘杂交的遗传和繁殖规律：形成了适合于远缘杂交和近缘杂交的一步法育种技术和多
鱼类基因组学及基因组育种技术
鱼类基因组学及基因组育种技术一、引言随着生物技术的飞速发展，鱼类基因组学及基因组育种技术已成为水产养殖领域的前沿研究领域。
了解这些技术对于改善鱼类生长性能、抗病性和环境适应性具有重要意义，有助于推动水产养殖业的可持续发展。
二、鱼类基因组学鱼类基因组学是研究鱼类的基因组结构、功能和进化规律的科学。
通过基因组测序和分析，科学家们可以揭示鱼类的遗传特征、物种多样性和进化历程。
这有助于我们更好地理解鱼类的生物学特性，为开发新型育种技术提供基础数据。
三、基因组育种技术基因组育种技术是一种利用基因组信息进行品种改良的新技术。
该技术通过分析个体的基因组信息，预测其表型特征，从而选择具有优良性状的个体进行繁殖，以实现品种的改良。
与传统的育种方法相比，基因组育种技术具有更高的选择准确性和育种周期短的优势。
四、基因组育种技术的应用生长性能：通过基因组育种技术，我们可以选择具有优良生长性能的个体进行繁殖，从而提高后代的生长速度和产量。
抗病性：通过分析鱼的基因组，我们可以预测其对抗特定疾病的抵抗力。
选择具有较强抗病性的个体进行繁殖，可以提高整个群体的抗病能力。
环境适应性：利用基因组育种技术，我们可以选择对不同环境条件具有较强适应性的个体进行繁殖，从而提高鱼类在不同水域环境中的生存能力。
品质改良：通过基因组育种技术，我们可以选择具有优良品质特征的个体进行繁殖，如肉质口感、营养价值等。
这有助于提高水产品的市场竞争力。
五、前景展望随着鱼类基因组学及基因组育种技术的不断发展，我们有望在未来实现更高水平的鱼类品种改良。
通过深入挖掘鱼类的遗传潜力，我们将能够培育出更具生长优势、抗病能力强和环境适应性好的新型鱼类品种。
这不仅有助于提高水产养殖业的生产效率和经济效益，还有利于保护生态环境和维护生物多样性。
六、结语鱼类基因组学及基因组育种技术是当前水产养殖领域的研究热点。
这些技术的不断发展将为我们提供更多有关鱼类生物学特性的深入了解，并推动水产养殖业的持续发展。
养殖渔业工作中的养殖鱼类的遗传改良与育种技术
养殖渔业工作中的养殖鱼类的遗传改良与育种技术养殖渔业是海洋经济的重要组成部分，而养殖鱼类的遗传改良与育种技术对提高养殖渔业的效益和产量起着重要的作用。
本文将介绍养殖渔业中养殖鱼类遗传改良的必要性、育种技术的原理以及未来的发展方向。
一、养殖鱼类遗传改良的必要性养殖鱼类遗传改良的主要目的在于提高养殖鱼类的抗病能力、生长速度和肉质品质，以提高养殖鱼类的市场竞争力和经济效益。
通过选择育种材料，利用遗传变异的原理，可以培育出更适应养殖环境和市场需求的优良品种。
同时，遗传改良也可以减少疾病传播的风险，提高养殖鱼类对环境变化的适应能力，减少对外源性抗生素等药物的依赖。
二、育种技术的原理1. 选择育种材料：选择育种材料是育种过程中的第一步，优质的鱼种是进行遗传改良的基础。
通过对不同品系、不同鱼群的观察和评估，选取生长快、抗病力强、适应性好的个体作为杂交亲本，以提高下一代的遗传潜力。
2. 杂交育种：杂交育种是利用不同群体之间的亲和性来获得优良性状的一种育种方法。
通过选择不同基因型的个体进行人工授精或人工授精后进行人工受精，以获得生长更快、抵抗病害更强的后代。
杂交育种可以使得鱼类品种更具多样性和适应性，提高群体的整体生产性能。
3. 选择育种：选择育种是通过选择和配对具有某种性状的个体，以期望获得更优秀的后代。
通过对某一群体中表现出优秀性状的个体进行选育和繁殖，逐步提高群体整体性状。
选择育种在养殖鱼类的遗传改良中发挥着重要作用，可以培育出更适应养殖环境和市场需求的优良品种。
三、养殖鱼类遗传改良与育种技术的未来发展方向随着科技的不断进步，养殖鱼类遗传改良与育种技术也在不断创新和发展。
未来的发展方向主要有以下几个方面：1. 基因组学和分子遗传学的应用：通过对养殖鱼类基因组的研究，可以更加准确地了解鱼类的基因组构成和功能。
同时，分子标记和分子标记辅助选育技术的运用，可以提高育种效率，加快品种改良的进程。
2. 遗传资源的保护与利用：养殖鱼类的遗传改良需要丰富的遗传资源作为基础。
基因组学在鱼类育种中的应用研究
基因组学在鱼类育种中的应用研究近年来，随着基因组学技术的发展，基因组学在育种中的应用越来越普遍。
其中，基因组学在鱼类育种中的应用研究也受到越来越多的关注。
本文旨在探讨基因组学在鱼类育种中的应用现状和发展前景。
一、基因组学在鱼类育种中的应用现状1. 基因组选择基因组选择是一种基于基因组分析来进行选种的方法。
通过对两个基因组进行比较，筛选出一些有益基因，并在选种过程中进行优先选择和交配。
这种方法能够大大缩短选种周期，提高选种效率。
目前，基因组选择已经被广泛应用于鱼类育种中。
2. 基因组编辑基因组编辑是一种直接针对基因进行修改的方法。
通过基因组编辑，可以实现精确地定位和修饰特定的基因，从而改善鱼类的性状。
例如，科学家们已经在斑马鱼中成功地实现了基因组编辑，使得斑马鱼能够自动修复自己的伤口。
3. 基因标记基因标记是一种可以用来鉴别不同性状的基因变异的方法。
通过基因标记，可以确定哪些鱼类个体含有需要的基因变异，从而进行有效的选种。
基因标记在鱼类育种中的应用也十分广泛，例如，研究人员已经利用基因标记来鉴别农村池塘里的优质鲤鱼。
二、基因组学在鱼类育种中的发展前景1. 筛选出更加优良的基因随着基因组学技术的不断发展，越来越多的基因变异被发现并研究。
未来，我们有理由相信，将会有更多更加优良的基因被筛选出来，并被用于鱼类育种中。
2. 实现更高效的选种基因组选择已经证明可以非常有效地进行鱼类选种。
随着技术的不断提升，基因组选择将会变得更加高效和精确。
3. 实现更高水平的基因编辑基因组编辑是基因组学技术中的一项重要技术。
未来，我们有理由相信，在基因组编辑方面，还有更多的突破将会发生，并且将有更多的基因被编辑成我们所期望的形态。
总之，基因组学在鱼类育种中的应用已经成为一种趋势。
鱼类育种工作者可以通过基因组学技术来筛选、编辑、标记、更改和优化不同的基因。
未来，在基因组学技术的快速发展下，有理由相信鱼类育种行业将会迎来更加广阔的发展前景。
鲑鱼的基因组学和遗传学研究
鲑鱼的基因组学和遗传学研究鲑鱼是重要的经济鱼类，也是广受欢迎的食材之一。
在过去的几十年中，科学家们对鲑鱼进行了广泛的基因组学和遗传学研究，旨在揭示其独特的遗传特征和进一步改良鲑鱼的生长性能、抗病能力和适应能力。
本文将重点讨论鲑鱼基因组学和遗传学研究的重要进展以及对鲑鱼产业的影响。
鲑鱼基因组学的研究主要集中在两个方面：基因组测序和功能基因组学。
通过对鲑鱼基因组的整体测序，科学家们得以揭示鲑鱼基因组的组成和结构，包括基因数目、基因序列以及遗传变异的模式。
这项工作为全面了解鲑鱼的遗传信息奠定了基础，并为后续的功能基因组学研究提供了重要的数据支持。
功能基因组学则通过研究基因的功能和表达方式，进一步解析鲑鱼的遗传机制和生物学特征。
其中，转录组学和蛋白质组学是功能基因组学的两个重要方法。
转录组学研究的是基因的转录活动，通过对鲑鱼不同组织和生长阶段的基因表达进行分析，科学家们可以发现与特定生物学过程相关的基因，并进一步研究其调控网络和作用机制。
蛋白质组学则研究基因产物——蛋白质的表达和功能，有助于揭示鲑鱼基因与蛋白质之间的关系，以及它们在生理和生化过程中的作用。
基于这些基因组学的研究成果，鲑鱼遗传学工作得以深入开展。
鲑鱼遗传学的主要目标是解析鲑鱼的遗传特征，并利用遗传改良的方法提高鲑鱼的经济性状和环境适应性。
遗传改良方法包括选择育种、杂交育种、转基因等。
选择育种是通过对个体表型特征进行评估，选取具有优良性状的个体进行繁殖，逐步改良鲑鱼的生长速度、抗病能力等性状。
杂交育种则是利用不同品系或种间鲑鱼的杂交优势，获得更强大的遗传多样性，提高鲑鱼的适应性和抗病能力。
转基因技术则是将外源基因导入鲑鱼的基因组中，使其具备特定的性状，如抗病能力、生长性能等。
除了遗传改良，鲑鱼基因组学和遗传学的研究还为鲑鱼产业的可持续发展提供了许多新思路。
例如，通过基因组学的研究，科学家们发现了与鲑鱼生长发育、免疫抗病、环境适应等相关的基因，有助于培育耐高温、耐低氧等环境胁迫的鲑鱼品种。
水产养殖中的鱼类育种技术
水产养殖中的鱼类育种技术鱼类育种技术在水产养殖中起着至关重要的作用。
通过选择性育种和控制繁殖过程，可以改良鱼类品种，提高养殖效益。
本文将介绍水产养殖中常用的鱼类育种技术，包括自然繁殖、人工授精和基因编辑等方法。
一、自然繁殖自然繁殖是鱼类在自然环境中进行的繁殖方式。
一般情况下，鱼类会选择适宜的繁殖季节，寻找合适的生殖地点，并依靠内在的生物钟来进行产卵，受精和孵化等过程。
水质、温度和光照等环境因素对自然繁殖具有重要影响。
在自然繁殖过程中，养殖者需要提供合适的环境条件，如适宜的水温、水质和泥床等，以便鱼类能够自由进行繁殖。
二、人工授精人工授精是指通过人工手段收集和处理鱼类的生殖细胞，然后将精子和卵子进行人工结合。
这种方法通常用于改良优良品种和提高育种效果。
具体操作流程包括：首先，收集成熟的鱼类卵子和精子；然后，对卵子进行去卵膜、清洗等处理；最后，将精子逐渐加入到卵子中，通过搅拌和搓揉等方式促使受精发生。
人工授精需要掌握精确的操作技巧和适宜的时间，以提高受精率和育苗率。
三、基因编辑基因编辑是一种新兴的鱼类育种技术，通过人工改变鱼类的基因组来实现特定性状的培育。
利用基因编辑技术，可以增强鱼类的抗病能力、生长速度和抗逆性等特性，提高养殖效益。
目前常用的基因编辑技术有CRISPR-Cas9和TALEN等。
通过基因编辑，研究人员可以删除、插入或修复鱼类基因组中的特定基因，实现对鱼类性状的精确调控。
四、综合利用在实际的水产养殖中，常常采用综合利用的方法来提高育种效果。
综合利用包括选育优良品种、改进饲养管理和优化环境条件等措施。
选育优良品种可以通过选择育种父本和母本来实现，将具有良好性状的鱼类进行交配繁殖，以培育出更优良的后代。
改进饲养管理包括合理配合饲料、科学投喂和控制养殖密度等，以提高鱼类的生长速度和健康状况。
优化环境条件包括合理调节水质、氧气供应和温度等，以提供更适宜的生长环境。
总结：鱼类育种技术在水产养殖中具有重要意义。
fish实验步骤及原理
fish实验步骤及原理
Fish实验是一种常用的分子生物学实验，主要用于检测基因突变和研究基因功能。
该实验以亲本鱼为基础，通过对其配对使其繁殖出子代，然后通过对子代的观察和鉴定来探究目标基因的作用机制、表达和调控等问题。
具体操作步骤如下：
1.筛选亲本鱼：从大量的野生或家养鱼中选出有突变基因的鱼作为雄性和雌性亲本，确保突变基因的遗传特征能够充分表现。
2.配对：将选出的雌性和雄性亲本配对交配，通过人工控制，使其繁殖出大量的子代。
3.观察和鉴定：观察子代的生长、发育、行为和形态等特征，鉴定是否存在目标基因的表达和突变等现象。
4.分离鱼种：将表现出目标基因突变的个体进行单独养殖，得到一种基因突变的新鱼种。
Fish实验的原理主要涉及遗传学原理和分子生物学原理。
Fish实验通过对基因的突变进行研究，可以探究目标基因的遗传规律、基因表达和调控机制、蛋白质结构与功能等问题。
其中，基因突变是指在基因序列中发生的不同形式的变异，可能导致基因本身的表达及其编码的蛋白质结构和功能发生改变。
通过对遗传突变的研究，可以深入了解基因在物种遗传演化和适应性进化中的作用，推动生命科学的前沿研究。
总之，Fish实验是一种简单、可靠、重复性好的分子生物学实验，对于理解基因在生物体内的调控和遗传规律、探究基因突变与遗传疾病的关系等方面具有重要的意义和应用价值。
鱼类新品种的育成方案
鱼类新品种的育成方案
近年来，随着人类对于海洋资源的需求不断增加，渔业养殖也逐渐成为一个重要的领域。
为了满足不同市场需求和提高渔业养殖的经济效益，育成鱼类新品种成为了一个重要的课题。
下面我将从基因选择、交配控制和环境调控三个方面，提出一个鱼类新品种的育成方案。
首先，在基因选择方面，我们需要选用优良的种群作为育种的基础。
这些种群应具备生长迅速、抗病力强和适应力强等优点。
通过基因检测技术，筛选出具有这些优良基因的个体进行育种。
可利用基因工程技术，将某些外源基因引入鱼类个体，如抗病基因和生长激素基因，以增强新品种的抗病能力和生长速度。
其次，交配控制也是育成鱼类新品种的关键。
通过控制品种间的交配，选出优质个体进行繁殖，可以进一步提高新品种的遗传质量。
可采用选择性交配的方法，将具有特定优良性状的个体作为亲本，进行交配和后代选育。
同时，由于鱼类的性别可通过激素处理进行控制，在掌握性别控制技术后可以按需选择不同性别个体进行交配，以实现特定性状的遗传。
最后，环境调控也是育成新品种的重要手段。
适宜的饲养环境可以提高新品种的生长速度和抗病力。
例如，合理调控水质、温度和饲料等因素，可以刺激鱼类生长和增强免疫力。
此外，在饲养过程中还可以利用光照和声音等因素，调控鱼类的生理和行为，以达到促进生长和提高产量的目的。
综上所述，育成鱼类新品种是一项复杂的任务，需要在基因选
择、交配控制和环境调控等多个方面综合考虑。
通过基因选择优良种群、控制交配和调控环境，可以有效提高新品种的生长速度、抗病力和适应力，从而达到提高渔业养殖经济效益的目标。
FISH技术全攻略
FISH技术全攻略FISH (Fluorescence In Situ Hybridization)技术是一种分子生物学技术，主要用于检测和定位细胞或组织中的特定DNA序列或RNA序列。
FISH技术具有高度特异性和灵敏性，可提供有关染色体结构和功能的重要信息。
下面将为您详细介绍FISH技术的原理、应用和操作步骤。
一、FISH技术的原理1.选择合适的探针：探针是指与目标DNA或RNA序列互补的DNA分子或RNA分子。
探针通常由人工合成的碱基对构成。
可使用基于计算机算法的设计方法来选择适合的探针。
2.标记：探针通常会被标记上荧光物质，以便在显微镜下观察。
常用的标记方法包括直接标记和间接标记。
直接标记就是将荧光染料直接连接到探针上，而间接标记是先将特定荧光标记连接到探针上，然后使用另一个标记物与该荧光标记结合。
3.杂交：探针与目标DNA或RNA序列特异性结合形成探针-目标复合物。
杂交反应通常在适当的环境条件下进行，如控制温度、盐浓度和pH 值等。
4.检测：通过荧光显微镜观察杂交产物。
不同的探针使用不同的荧光标记，可以用不同颜色的滤光片或激光光源来检测不同的荧光信号。
二、FISH技术的应用领域1.离线FISH：用于染色体结构和功能的研究。
可以用于检测染色体异常、基因重复和缺失等。
2.原位FISH：用于细胞和组织中特定基因或染色体定位的研究。
可以发现染色体异常、染色体改变和基因重排等。
3.亚线粒体FISH：用于研究亚线粒体DNA的复制、转录和修复。
4.表观遗传学研究：用于研究DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传学现象的分布和变化。
5.肿瘤学研究：用于研究肿瘤的分子机制，如癌基因和肿瘤抑制基因的状态和分布。
三、FISH技术的操作步骤1.样本处理：将细胞或组织进行固定、解脱和变性等处理，以便探针的杂交和显像。
2.探针制备：选择合适的探针，进行标记和纯化等处理。
标记方法可以根据实验需要选择直接或间接标记。
3.杂交：将标记后的探针与样本进行杂交反应。
鲑鱼苗的遗传改良与选择育种技术
鲑鱼苗的遗传改良与选择育种技术鲑鱼是一种重要的经济鱼类，广泛应用于养殖业。
为了提高鲑鱼的产量和品质，遗传改良和选择育种技术被广泛应用于鲑鱼苗的繁育和育种过程中。
本文将探讨鲑鱼苗的遗传改良和选择育种技术的原理和应用。
遗传改良是通过改良或改变鲑鱼的基因组来实现对特定性状的选择和优化。
遗传改良的目标可能是增强鲑鱼的生长速度、抗病性、适应力、肉质和色泽等。
下面将介绍常用的鲑鱼遗传改良方法。
第一种方法是选择交配，通过选择具有特定性状的优良亲本间的交配，以获取优良性状的后代。
这种方法可用于改良多个性状，如生长速度和抗病性等。
选择交配的关键在于确定亲本的遗传背景和性状的遗传规律，从而确保后代获得期望的性状。
第二种方法是家系选择，即通过选育优良的家系来改良鲑鱼的性状。
家系选择是利用家系间的遗传差异来选择性状，通过连续选择和交配，逐渐提高家系的优良性状。
这种方法不仅可以改良鲑鱼的生长速度和抗性，还可以优化鲑鱼的产卵数量和质量。
第三种方法是基因组选择，即通过对鲑鱼基因组进行全面或局部的分析和筛选，选择具有优良基因型的个体。
基因组选择可以通过分子标记技术进行，例如单核苷酸多态性（SNP），这样可以更准确地预测个体的遗传价值和潜力。
基因组选择的优势在于可以更精确地选择想要的性状，缩短选育周期。
在实际应用中，鲑鱼苗的遗传改良一般结合使用多种技术。
例如，选择交配和家系选择可以结合使用，以加速优良性状的改良。
同时，基因组选择也可以与其他技术相结合，以更好地预测个体的遗传价值。
除了遗传改良技术，选择育种技术也是鲑鱼苗繁育过程中的重要环节。
选择育种是通过选择具有某种性状的个体，继续繁殖下一代来改良种群。
选择育种的目标是隔代遗传和逐代改进特定性状。
选择育种技术可以大致分为两类，即直接选择和间接选择。
直接选择是通过测定个体的性状，并根据性状的表现选取繁殖个体。
例如，通过测量鲑鱼的体重和体长来选择生长速度快的个体进行下一代的繁殖。
间接选择是通过选择与目标性状相关的其他性状来进行。
鱼选择育种的流程和注意事项
鱼选择育种的流程和注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 选择亲鱼。
选择生长健壮、无疾病的亲鱼。
基因组定向育种
基因组定向育种
基因组定向育种是一种利用基因组学技术进行育种的方法。
它通过分析物种的基因组，了解其遗传信息和性状，然后利用这些信息来选择适合育种目标的个体进行繁殖。
基因组定向育种的基本步骤包括：
1. 基因组测序：首先对目标物种的基因组进行测序，得到其基因组信息。
2. 基因组分析：根据测序数据，通过基因组分析的方法，如SNP分型、基因表达谱分析等，找到与目标性状相关的基因
或位点。
3. 基因组选择：根据基因组分析的结果，选择具有目标基因或位点的个体进行繁殖，以增加目标性状在下一代中的遗传频率。
4. 基因组评估：通过监测下一代个体的基因组，评估已选择个体的基因组效果和遗传改良程度。
基因组定向育种具有高效性和精确性的特点，可以快速地提高种群中目标性状的遗传频率，加快育种进程。
它还可以避免传统育种中的一些问题，如长时间的繁衍过程、容易出现不可预测的突变等。
然而，基因组定向育种也面临一些挑战，如基因组分析的复杂性、数据处理和解读的难度，以及伦理和法律等方面的考虑。
此外，对目标性状的理解和基因组信息的完整性也对基因组定向育种的成功与否起着重要作用。
基因编辑技术在鱼类中的研究及在水产养殖中的应用展望
技术交流北京市鲟鱼、鲑鳟鱼创新团队专栏872019年第9期文/王巍 胡红霞基因编辑技术是在D N A水平，通过删除、插入等方式对D N A特定序列进行改造的技术。
目前人们主要通过锌指蛋白核酸酶技术（Z i n c-finger nuclease，ZFNs）、类转录激活因子效应物核酸酶技术（transcription activator-likeeffector，TALENs）和CRISPR/C a s9（C l u s t e r e d r e g u l a r l yinterspaced short palindromicrepeats-associated protein-9nuclease）等技术来实现编辑基因的功能。
随着全基因组测序工作成本的降低，水产生物后基因组时代到来，基因编辑技术在水产生物领域应用得到基因编辑技术在鱼类中的研究及在水产养殖中的应用展望较快发展。
迄今已在斑马鱼、青鳉等模式鱼类和罗非鱼、虹鳟、鲤鱼、沟鲶、野鲮、半滑舌鳎和黄鳝等水产经济鱼类中建立了高效的基因编辑技术。
一、基因编辑技术ZFNs是一种人工改造的核酸内切酶，能够定点识别DNA双链位置并进行酶切的重组蛋白。
它主要是由锌指蛋白构成的DNA识别域和非特异性核酸内切酶FokⅠ两部分组成，前者特异性识别核酸序列，后者随机地切割DNA双链。
2008年Doyon和Meng首次分别在斑马鱼中成功实现ZFN介导的基因敲除，得到了kdrl、slc24a5和ntl基因的突变体，其中超过30%～50%的个体能将突变遗传给子代，子代中突变型个体有7%～18%。
理论上，ZFNs可以针对任何序列编辑，但其需要构建庞大的锌指表达文库，操作复杂，成本昂贵因而未能得到大规模应用。
随着第二代核酸酶技术的出现，ZFNs技术逐步被第二代核酸酶技术所取代。
TALEN技术是第二代人工核酶技术，基于TALE结构域的基因打靶技术。
由特异性的TALE DNA结合结构域和非特异性的FokⅠ核酸内切酶切割结构域组成。
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中国科学: 生命科学2014年第44卷第12期: 1253 ~ 1261 SCIENTIA SINICA Vitae 引用格式: 叶鼎, 朱作言, 孙永华. 鱼类基因组操作与定向育种. 中国科学: 生命科学, 2014, 44: 1253–1261英文版见: Ye D, Zhu Z Y, Sun Y H. Fish genome manipulation and directional breeding. Sci China Life Sci, 2015, 58, in press 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS鱼类生物学和生物技术专辑评述鱼类基因组操作与定向育种叶鼎, 朱作言, 孙永华*中国科学院水生生物研究所, 淡水生态与生物技术国家重点实验室, 武汉 430072* 联系人, E-mail: yhsun@收稿日期: 2014-09-15; 接受日期: 2014-10-29国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB126306, 2012CB944504)、国家自然科学基金(批准号: 31222052)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(批准号: KSCX2-EW-N-004-4)和淡水生态与生物技术国家重点实验室自主研究项目(批准号: 2011FBZ23)资助摘要水产养殖已成为全球范围内发展最快的农业产业之一, 可持续发展水产养殖的关键在于培育具有优良性状的养殖品种. 基因组操作技术为快速、定向的鱼类遗传育种提供了一条重要的可行性途径. 本文回顾了基于经典基因组操作技术的鱼类育种方法学历史, 如多倍体育种及细胞核移植等. 然后重点介绍并展望了基于转基因技术及新近发展的基因组编辑技术的鱼类定向育种方法. 后两种技术的发展和应用将会为未来的鱼类种业带来更加高效和更具预见性的育种新方法. 关键词鱼类定向育种多倍体育种细胞核移植转基因鱼基因组编辑鱼类蛋白是人类最为重要的蛋白质来源之一. 由于过度捕捞导致渔业资源衰竭, 水产养殖已成为全球范围内最受关注和发展最快的农业产业之一[1]. 可持续发展水产养殖的关键在于培育具有优良性状的养殖品种. 现阶段, 鱼类养殖面临着近亲繁殖所带来的种质退化、鱼病频发、产量和品质下降等问题[2]. 因此, 筛选和培育高产、抗病、优质的养殖品种是可持续发展渔业的重中之重.在过去几十年间, 种内杂交[3]和种间杂交[4]等传统育种方法给人们提供了大量的优质鱼类产品. 然而, 杂交育种通常需要多代的循环选育才能造就具有某一优良性状且不表现出负面效应的新品种. 另外，利用这些方法, 也无法窥见这些优良性状背后的遗传机制, 使得选育品种的目标性状往往具有不可预见性. 因此, 亟需开发高效并可预测的育种方法来培育高产优质的鱼类新品种. 本文首先回顾基于经典基因组操作技术的鱼类育种方法学历史, 如多倍体育种[5]及细胞核移植[6]等. 然后, 重点介绍基于转基因技术及新近发展的基因组编辑技术的鱼类定向育种方法. 后两种技术的发展将会给未来的鱼类种业带来更加高效和更具预见性的育种新方法, 而基于经典和新兴基因组操作技术相结合的综合育种技术将极有可能成为未来鱼类育种的主导技术.1 多倍体育种多倍体育种通常通过倍性操作来实现. 倍性操作是一种通过人工干预致使染色体加倍的方法, 它可以说是基因组操作中最为经典的方法[5]. 在一些鱼类物种中, 雌、雄性或不育个体往往表现出不同的生长速率, 因此如何高效获得单性群体或不育群体往往是鱼类育种学家追求的目标. 在所有有关鱼类性别控制或育性控制的方法中, 倍性操作是使用最早也是目前为止最为有效的方法之一. 此外, 这一方法叶鼎等: 鱼类基因组操作与定向育种1254也被广泛用于纯系的快速获得, 加之与其他育种方法相结合, 将会大大缩减育种周期.鱼类多倍体育种源于对雌核发育的研究. 在鱼类中, 第二次减数分裂在排卵或受精后很短的时间内完成. 研究者发现, 这一过程能够被冷休克所抑制, 从而使卵细胞的染色体加倍[7,8]. 后续的实践表明, 热休克和静水压相结合的方法亦可获得类似的效果, 且更为简洁高效[9,10]. 通常而言, 鱼类人工雌核发育的实现是首先利用灭活的精子与正常成熟的卵子受精, 然后通过冷热激或静水压处理该受精卵发育而来[11,12]. 反之, 人工雄核发育是利用灭活的卵子与正常成熟的精子受精, 然后通过冷热激或静水压处理该受精卵发育而来. 雌核发育和雄核发育已在各种经济鱼类中得到广泛运用, 并获得双单倍体(double haploid)[10].双单倍体的获得能够被用来维持单一性别群体. 在XX-XY 性别决定机制的物种中, 雌核发育将会获得全雌后代; 而在雄核发育的后代中, 将会得到XX 和YY 2种基因型. 在ZW-ZZ 性别决定机制的物种中, 情况则相反. 由于辐射、温度、压力等处理对胚胎造成损伤从而导致胚胎具有较高的死亡率, 因此直接利用雌核发育或者雄核发育技术仅能生产少量的单性后代, 并不适宜于大规模的应用[10]. 然而, 值得强调的是, 多倍体育种常常会和一些经典的育种方法—如性逆转法相结合从而实现控制性别的目的. 全雄黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco )研制则充分利用了这一策略[13]. 首先, 通过激素诱导性逆转的方法获得生理雌性的XY 型黄颡鱼, 再通过雌核发育获得YY 型超雄鱼. 当该超雄鱼和普通的XX 型雌鱼交配即可得到全雄后代. 另外, 利用激素诱导YY 型超雄鱼可获得生理雌性的YY 型雌鱼, 利用它们与正常YY 超雄鱼的交配可以维持一个有相当规模的超雄 亲本.与很多家养动物一样, 不育的鱼类品系往往比可育品系具有更快的生长速度. 因此, 三倍体不育鱼的育种在不同鱼类物种中获得广泛的研究和应用. 早期研究者们利用冷或热刺激正常的受精卵来获得三倍体不育鱼. 然而, 这种方法成功率较低并常常伴随着较高的死亡率. 相比之下, 利用四倍体鱼和二倍体鱼杂交来获得三倍体鱼则是一个更为高效的办 法[14]. 因为大多数的鱼都是二倍体, 所以如何获得具有繁殖能力的四倍体群体是该策略中最为关键的一步.一个最为成功的案例是利用红鲫(Carassius auratus )和鲤鱼(Cyprinus carpio )杂交直到F 3代, 通过筛选获得两性可育的异源四倍体鲫鲤[15,16]. 同一课题组也报道了利用红鲫和团头鲂(Megalobrama amblycephala )杂交成功获得了两性可育的异源四倍体鲫鲂[17,18]. 虽然多倍体育种在鱼类育种历史上存在已久, 并且利用此方法已经获得了多个优良品种, 但是利用这种方法建立四倍体品系并不具有普遍意义. 这主要是因为只能在为数不多的鱼类物种中才能通过杂交手段获得两性可育的四倍体群体. 此外, 三倍体不育系的最主要优良性状表现为快速生长, 因而这一方法并不适用于培育具有其他目标性状的品系. 当然, 这一方法也不适用于一些雌、雄性或不育个体在生长上没有显著差别的鱼类品种.2 细胞核移植细胞核移植被认为是最为彻底的一种基因组操作. 这一技术将一整套细胞核基因组移植到另一个去核的卵细胞中, 从而构建一个重构卵. 如果移植的细胞核和卵细胞来源于同一物种, 这种细胞核移植被称作“同种核移植”. 同种核移植已被广泛用于研究细胞核的可塑性、细胞核的再程序化以及利用体细胞核获得再程序化的干细胞等相关研究[19]. 虽然自20世纪50年代以来, 细胞核移植(动物克隆)技术已在多个物种中获得了较为广泛的研究, 利用这一技术也成功地获得了干细胞来源的克隆动物[6], 但是直到首例体细胞克隆哺乳动物“多莉”羊的诞生才掀起了另一波研究的热潮[20]. 在鱼类中, 细胞核移植技术最早由童第周等人[21]在金鱼(Carassius auratus )和鳑鲏(Rhodeus sinensis )中建立. 其实, 早在1985年, 陈宏溪等人[22,23]报道了第一例来自于短期培养体细胞的克隆鱼, 但是这一研究因为最初以中文发表而并不为国际学术界所知. 2002年, Lee 等人[24]报道了利用长期培养的斑马鱼(Danio rerio )细胞获得克隆斑马鱼, 从而点亮了利用基因操作后的鱼类培养细胞进行个体重建的希望之光. 有意思的是, 在青鳉鱼(Oryzias latipes )中, “半克隆”的技术也能获得成功—研究者利用单倍体胚胎干细胞进行细胞核移植, 从而获得了单倍体克隆鱼[25]. 然而, 不得不指出, 体细胞克隆的成功率非常低, 而且克隆子代往往出现各种发育缺陷. 因而, 必须解决以上问题, 才能有效中国科学: 生命科学 2014年 第44卷 第12期1255地将克隆技术应用于鱼类遗传育种.如果用于克隆的卵细胞和供体细胞来源于2个不同的物种, 则被称作“异种核移植”. 由于异种核移植可以将来源于不同物种的细胞核和卵细胞质因子进行组合, 因此认为对鱼类育种具有较大的价值[26]. 异种核移植最早在两栖类的2个属—Rana 或Xenopus 内的不同物种间进行[27,28]. 在这些实验中, 研究者无一例外地无法获得成功的克隆子代. 可能原因是供体细胞核的不完全再程序化或用于克隆的物种间的核质不相容性. 在哺乳动物的近缘物种间, 已有若干的濒危动物获得成功克隆[29]. 这些实验同时显示, 克隆动物在各个方面与细胞核供体完全一致, 显示细胞核基因组对性状的决定性作用. 然而, 在具有不同表型的鱼类不同物种间开展的细胞核移植研究给出了非常不一样的结果.作为脊椎动物中较为低等的类群, 鱼类中的异种细胞核移植似乎可以获得更广泛的成功. 为了获得具有优良经济性状的“核质杂交鱼”, 童第周课题组[26]利用跨属的鲤鱼细胞核和鲫鱼去核卵进行细胞核移植试验并获得成功, 以及将鲫鱼细胞核移入鲤鱼去核卵也能获得成功[30]. 在童第周等人开展的实验中, 以及本课题组近期将转基因鲤鱼细胞核移入金鱼去核卵所获得的属间克隆鱼实验中[31], 均可以观察到克隆鱼的脊椎骨数目与受体鱼一致, 而不同于供体鱼. 这表明, 鱼类卵细胞质不仅能驱动来自于相对远缘物种的供体细胞核的发育, 并且能够在一定程度上影响克隆鱼的发育和性状决定. 鱼类的异种核移植甚至在不同科间—如金鱼(Carassius auratus , family Cyprinidae, order Cypriniformes)和泥鳅(Paramisgurnus dabryanus , family Cobitidae, order Cypriniformes)间, 以及不同目间—如罗非鱼(Oreochromis nilotica , order Perciformes)和金鱼间展开[32,33]. 但是, 所有这些科间或目间的细胞核移植均无法获得成功. 这不得不重新检视这些已获得成功的鱼类异种克隆, 结果发现, 它们只能在那些原本就能够进行人工杂交的物种间获得成功. 同样, 异种克隆的效率依然低下. 因此, 很难想象利用异种克隆技术能够将远缘鱼类物种的优良性状导入到经济鱼类品种中, 但其在珍稀或濒危鱼类的保护和育种中有着重要的应用前景.由于核移植的技术难度较大, 研究者们试图去寻找一种替代方法—细胞融合, 从而可以在一次实验中获得大量的重构卵. 这种方法已经成功的用于获得鲤鱼细胞核与银鲫(Carassius auratus, genus Carassius )卵细胞质的核质杂交鱼[34]. 这种杂交鱼显示出与核供体鲤鱼相似的表型. 此外, 另一项有意义的研究利用抗草鱼(Ctenopharyngodon idellus )出血病病毒的肝细胞与未受精卵融合来创建品系[35]. 然而, 对该品系的进一步的抗病性分析却未见报道. 同核移植相比, 通过细胞融合来获得幼鱼的成功率同样极低, 这在很大程度上限制了该方法在育种研究和品系建立中的应用.3 转基因育种随着功能基因组学的飞速发展, 从植物到动物, 从非脊椎动物到脊椎动物, 成千上万种基因的功能获得阐释并表现出物种间的功能保守性. 理论上, 通过转基因技术, 可以在最短时间内使得目标鱼类获得某一(些)特定基因所关联的性状, 并且这些性状是稳定和可遗传的.显微注射是最广为使用的生产转基因鱼的方 法[36]. 其他的基因转移方法在鱼类转基因研究中也被广泛应用, 包括电转法[37~39]、精子介导法[40,41]、电脉冲精子介导法[42,43]、逆转录病毒法[44~46]和脂质介导法[47]等. 世界上首例转基因鱼在中国诞生—研究者们利用小鼠金属硫蛋白Ⅰ型基因的启动子驱动人生长激素基因对金鱼进行转基因实验[36]. 后来, 生长激素转基因在各种鱼类中被加以广泛研究. 例如, 各种生长激素基因被转移到泥鳅[48]、鲤鱼[49~53]、大西洋鲑鱼(Salmo salar )[54]、鲶鱼(Silurus asotus )[39]、罗非鱼[55,56]等经济鱼类中.除了通过转入生长激素获得更高的生长速率外, 其他的基因也被成功导入到鱼中以期获得抗逆形状. 例如, 抗冻蛋白转基因被用来增强鱼类的抗冻能 力[54,57]; 溶菌酶基因被导入到大西洋鲑鱼中以使其获得抗病特性[58,59]; 天蚕(Hyalophora cecropia )抗菌肽B 基因转基因鲶鱼表现出一定的抗病特性[60]; 人乳铁蛋白基因被导入到草鱼用以增强其抗出血病能力[43]; 透明颤菌血红蛋白基因被用于抗低氧转基因鱼的研究[61].出于对潜在的转基因安全和生物伦理的考虑, 研究者们考虑过表达鱼类自身来源的基因, 而不是外源性的人生长激素基因, 这被称为“全鱼”转基因.叶鼎等: 鱼类基因组操作与定向育种1256基于该策略, 一种新的“全鱼”生长激素转基因载体被成功设计和应用, 它是由鲤鱼的 -actin 基因的启动子驱动草鱼生长激素基因表达的[50,53]; 另外一个例子是用大洋鳕鱼(Zoarces americanus )的抗冻蛋白启动子介导大马哈鱼(Oncorhynchus keta )生长激素的cDNA 表达[54]. 在这2例研究中, 转基因鱼均表现出较非转基因鱼显著的生长优势.除了天然编码基因可用于转基因之外, 在鱼类转基因研究中也提出了更高效的“分子设计”转基因的概念. 在斑马鱼中转入了一种人为改造的激活型的生长激素受体基因, 此基因的表达产物生长激素受体可形成不依赖于生长激素结合的二聚体状态, 从而持续地激活下游的信号通路. 持续激活型生长激素受体转基因鱼表现出较普通生长激素转基因鱼更高的生长速度[62]. 利用“分子设计”的方法来构建新型高效的目标基因, 将是转基因鱼研究值得重点发展的方向.“合成生物学”的概念也开始应用于鱼类转基因育种, 其目的是使鱼具有更高的营养价值. 长链多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)对人类健康特别是神经系统的发育和健康具有重要功能[63], 而其来源极其有限. 研究者将鱼类来源的脂肪酸去饱和酶和延长酶导入斑马鱼受精卵, 用于生产富含n3及n6长链多不饱和脂肪酸的转基因鱼[64~66]. 然而, 由于鱼类缺乏将n6 PUFA 转化为n3 PUFA 的能力以及从头合成n6 PUFA 的能力, 这类转基因鱼体内的n3和n6 PUFA 水平依然依赖于饲料中n3或者n6 PUFA 的含量. 本课题组克隆了线虫(Caenorhabditis elegans )来源的∆12-去饱和酶基因(fat1)和∆15-去饱和酶基因(fat2), 并将其进行鱼类密码子优化, 通过以上2个基因向鱼类基因组的转移实现了长链多不饱和脂肪酸在鱼类物种中的从头合成. 对于这种转基因鱼, 即便投喂不含n3和n6 PUFA 的饲料, 依然可以在转基因鱼体内检测到高水平的n6和n3 PUFA 含量[67]. 转基因鱼还可以用于生物反应器的研究. 有研究者利用斑马鱼卵生产如人凝血因子Ⅶ[68]、黄体 素[69]以及类胰岛素样生长因子[70]等生物活性物质.如果希望获得集多种目标性状于一体的转基因鱼, 除了可以结合传统的杂交选育手段外, 也可以利用2A 短肽技术来实现. 2A 短肽可以用来有效地在同一细胞中表达被2A 序列分隔的多个基因. 该短肽被证明在包括鱼[71]、小鼠[72]、猪[73]等多个物种中有效.利用2A 短肽将可以使转基因鱼同时获得多个有价值的表型, 因而能够大大地缩短多目标性状转基因的育种周期.经遗传修饰过的动物, 可能存在入侵自然生态的潜在风险, 因此需要开展详尽的生态安全评估研究[74]. 除了广泛而深入地评价转基因鱼对其他物种的影响外[75], 一个可行的杜绝潜在生态安全的解决办法是生产不育的转基因鱼[76,77]. 在以上所有类型转基因鱼中, 有2类最接近于上市的品系. 一种是由AquaBonty 公司生产的转生长激素基因大西洋鲑, 此种转基因鱼已经提交至美国食品和药物管理局 等待上市批准(/AnimalVeterinary/ DevelopmentApprovalProcess/GeneticEngineering/Gen eticallyEngineeredAnimals/ucm280853.htm). 另一种是本课题组获得的三倍体转生长激素基因鲤鱼, 该鲤鱼表型出明显的快速生长优势且完全不育[76].4 基因组编辑近年来, 各种靶向核酸酶介导的基因组编辑技术在斑马鱼等鱼类物种中得到飞速发展, 如锌指核酸酶(zinc finger nucleases, ZFNs)[78]、转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases, TALEN)[79,80]和CRISPR(clustered regularly interspersed short palindromic repeats)/Cas9[81~83]技术等. 相对于ZFNs 和TALENs 而言, CRISPR/Cas9系统组分较为简单并可达到相似甚至更高的效率, 因而CRISPR/Cas9系统成为发展最快的基因组编辑技术并且广为所用. CRISPR/Cas9系统利用一个短的通常含有约20个碱基靶序列的向导RNA(gRNA)结合到它的DNA 互补靶点, 并介导Cas9核酸酶到此靶点切断靶序列从而造成双链断裂(double-strand breaks, DSBs). 这些DSBs 一般通过非同源末端连接方式(nonhomologous end-joining, NHEJ)或者通过同源介导的DNA 修复机制(homology-directed repair, HDR)进行修复. NHEJ 往往导致突变的产生, 而HDR 在外源DNA 修复模板的介导下可以实现精细的基因组编辑[84]. 目前, 将这一技术成功运用到育种研究的报道仅有少数几例. 凯尔特(Celtic) POLLED 基因位点是无角牛表现出无角性状的等位位点, 研究者们利用 TALEN 介导的精细基因组编辑技术将POLLED 位点引入到普通有角奶牛基因组中，意图使普通有角奶牛中国科学: 生命科学 2014年 第44卷 第12期1257获得无角性状[85]. 在鱼类中, 利用斑马鱼模型开展了针对GH(growth hormone)信号通路最主要的负调节因子SOCS(suppressor of cytokine signaling)家族基因socs2的敲除试验, 结果显示, socs2敲除的斑马鱼表现出GH 信号通路下游靶基因的激活且在胚胎发育早期表现出一定的快速生长效应[86].单链核苷酸被证明是一种有效的介导HDR 的修复模板, 它通过单链复性(single strand annealing, SSA)的机制来实现HDR. 通过共注射靶向核酸酶和单链DNA, 已成功地在斑马鱼和小鼠中导入了单核苷酸的改变[79,87]. 从科学的角度而言, 这种单核苷酸的改变当然可以等同于在自然界固有存在的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP). 这一方法也能够被用于在特定位点引入诸如HA(hemagglutinin)标签, loxP 位点等短的DNA 片 段[79,82,88]. 然而, 主要由非特异性NHEJ 导致的脱靶效应常常发生. 新改进的Cas9通过RuvC 或者HNH 核酸酶结构域产生点突变, 使其仅能在一条链上产生断裂而不是像普通Cas9那样产生双链断裂[89~91]. 用这种突变的Cas9结合一对引导RNA 能够介导高效的插入或者缺失突变, 与普通Cas9相比, 可将非特异性最高降低1500倍, 从而大大降低脱靶效应[92,93].另外, TALEN 介导的同源重组(homologous recombination, HR)已经在斑马鱼中获得初步的成 功[94]. CRISPR/Cas9介导的同源重组也在线虫[95]、果蝇(Drosophila melanogaster)[96~98]、人类细胞[99,100]上获得成功. 虽然靶向核酸酶技术已经大大地增加了鱼类胚胎中同源重组的效率, 但是该效率还远达不到满意的程度. 为了提高同源重组的效率, 研究表明, 通过抑制一些参与NHEJ 基因的功能来抑制其效 率, 可以有效的提高同源重组的效率[101~105]. 很多研究表明, 同源介导的DNA 修复常发生在体细胞, 同源重组子代的筛选过程冗长并且耗费人力. 如果生殖细胞特异的同源重组在F 0中可以被快速地检测出来, 将大大节省筛选的工作量. 基于UAS/ Gal4和Cre/loxP 系统构建的原始生殖细胞(primordial germ cell, PGC)特异的操作工具将有可能提供上述基于PGC 检测的快速筛选平台[106].基因组编辑技术能够高效地并在相对较短的时间内特异地对多个基因进行精细编辑[107], 因而它非常有利于对现有的优良品系进行改良. 更重要的是, 利用单链DNA 退火介导的单碱基替换技术不涉及新DNA 元件的引入或大片段的缺失, 其最终存在形式可以完全等同于自然界广泛存在的单核苷酸多态性. 因此, 如果将这项技术结合基于PGC 检测的筛选平台将会使得鱼类和其他动物育种的预见性更强、效率更高.5 总结科学技术的发展常常会加速科学研究的进程, 变“不可能”为“可能”. 转基因鱼的商品化虽然遭遇到一定的困难, 但事实表明, 没有一例批准上市的转基因食品出现安全问题. 研究者们需要做的是在转基因食品上市之前做好科学而严谨的评估工作, 而不是盲目地反对转基因食品. 除此之外, 高速发展的基因组编辑技术为鱼类育种研究提供更为宝贵的工具. 把精细基因组编辑技术与传统的鱼类育种技术相结合能够更加高效、更加自如和更具目的性地改善某一(或某些)特定性状, 而不去干扰其他任何性状. 由于这一技术不会引入任何的外源基因片段而仅对内源基因组作最为精细的编辑, 这将成为未来鱼类育种技术发展的重要方向.参考文献1 Cressey D. Aquaculture: future fish. Nature, 2009, 458: 398–4002 桂建芳, 朱作言. 水产动物重要经济性状的分子基础及其遗传改良. 科学通报, 2012, 57: 1719–17293 Bakos J, Gorda S. Genetic-improvement of common carp strains using intraspecific hybridization. Aquaculture, 1995, 129: 183–1864 Bartley D M, Rana K, Immink A J. The use of inter-specific hybrids in aquaculture and fisheries. Rev Fish Biol Fisher, 2000, 10:325–3375 Wu C J, Ye Y Z, Chen R D. Genome manipulation in carp (Cyprinus carpio L.). Aquaculture, 1986, 54: 57–616 Zhu Z Y, Sun Y H. Embryonic and genetic manipulation in fish. Cell Res, 2000, 10: 17–277 Sajiro Makino Y O. Formation of the diploid egg nucleus due to suppression of the second maturation division, induced by refrigerationof fertilized eggs of the carp, Cyprinus carpio . Cytologia, 1943, 13: 55–60叶鼎等: 鱼类基因组操作与定向育种8Nagy A, Rajki K, Horvath L, et al. Investigation on carp, Cyprinus carpio L. gynogenesis. J Fish Biol, 1978, 13: 215–2249Streisinger G, Walker C, Dower N, et al. 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