鱼类多倍体育种的研究

鱼类多倍体育种的研究

摘要：简述鱼类多倍体育种研究的简史和机制，重点介绍诱导多倍体鱼类的方法和鉴定多倍体鱼类的研究方法、步骤和原理，对多倍体鱼类的生长发育进行总结，综述多倍体鱼类在水产养殖上的应用和发展趋势。

关键词：三倍体诱导鉴定过度繁殖鱼肉品质

多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，染色体加倍通过卵子第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。从群体，细胞，和分子水平的研究中，越来越多的资料表明，自然发生的多倍体，在群体遗传学和物种形成中有着十分重要的作用，鱼类多倍体育种在水产养殖上的应用和发展前景十分重要。

1·鱼类多倍体产生的机制

根据鱼类受精细胞学的研究，鱼类精子入卵的时间是在第二次成熟分裂的中期，受精后放出第二极体。如果让卵子受精后，因受各种理化因子的刺激而不排出第二极体，亦即它们没有经过减数分裂而形成所谓的二倍体卵核，然后与单倍体精核结合形成三倍体受精卵，而受精卵的第一次有丝分裂受到抑制，则产生四倍体。

2·鱼类多倍体的育种的研究简史

关于人工诱导鱼类多倍体的研究，再早可以追溯到20世纪40年代，Makino 和Ojima曾以鲤鱼为材料以了解人工诱导动物多倍体的机制。他们提出：如果二倍体卵核与单倍体精核结合可能形成三倍体合子并进而产生三倍体个体。不久，Svardson（1945）用接近0℃的冷水处理受精后10分钟的白鲑以及大西洋鲑与褐鳟杂种卵约26小时而得到了少数三倍体囊胚。真正诱导鱼类三倍体成功的是Swarup，他不仅以低温诱导三棘刺鱼获得三倍体，而且饲养殖性成熟。后来，Purdom（1972）报道人工诱导海水经济鱼类鲽与川鲽杂种三倍体获得成功。到目前为止先后已在三棘刺鱼，鲽，川鲽，大菱鲆，菱鲆，鲤鱼，奥利亚罗非鱼，尼罗罗非鱼，草鱼，鳙鱼，等30多种鱼类诱导多倍体获得成功。

3·诱导多倍体鱼类的方法

人工诱导多倍体的方法有三种：生物学方法，物理学方法，化学方法。

3·1 生物学方法

生物学方法主要通过杂交方法尤其是种间杂交获得异源多倍体

3·1·1远源杂交

远源杂交，是指在分类学上物种(species)以上分类单位的个体之间交配。不同种间、属间甚至亲缘关系更远的物种之间的杂交。可以把不同种、属的特征、特性结合起来，突破种属界限，扩大遗传变异，从而创造新的变异类型或新物种。鱼类远缘杂交中，尤其是鲤科不同亚种之间的杂交，往往可以产生多倍体。Marian等（1978）最早发现草鱼♀×鳙♂之间的杂种是三倍体。后来，Beck等（1980）对草鱼、鳙及其F1的染色体组型进行了分析研究，结果发现草鱼与鳙具有二倍染色体数（2n=48），而F1全部具有三倍染色体数（3n=72）。以后，Beck等（1982）又发现，当草鱼♀与鳙♂杂交时，同时出现二倍体杂种与三倍体杂种，但35.1％的二倍体杂种畸形，而三倍体杂种的畸形率仅为5.1％。吴维新等（1981）在兴国红鲤♀和

草鱼♂的远缘杂交组合中获得过异源四倍体杂种鱼。刘思阳（1987）也证实草鲂杂种（草鱼♀×三角鲂♂）是异源三倍体，其中草鱼提供了两套染色体，三角鲂供了一套染色体。推测草鲂杂种染色体加倍的原因是受精过程中卵子核内有丝分裂或第二极体的保留。

3·1·2 核移植

核移植是将供体细胞核移入去核的卵母细胞中，使后者不经精子穿透等有性过程即可被激活、分裂并发育，让核供体的基因得到完全复制。陆仁厚等（1982）用四倍化的草鱼培养细胞（核）作为供体移植到泥鳅的会核卵内，曾获得心跳期的四倍体胚胎。如能对这种技术作进一步改善，它很可能是诱导鱼类四倍体较为有效的途径之一。

3·1·3 细胞融合

是在自发或人工诱导下，两个不同基因型的细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。应用这一技术，诱导鱼类囊胚细胞与囊胚细胞、囊胚细胞与未受精卵、囊胚细胞与受精卵或者受精卵与受精卵之间的细胞融合，在理论上应该产生三倍体或四倍体，但由于细胞内染色体发生重排，实际上得到的是含各种不同数量染色体的鱼类细胞群。例如，金志军等（1988）进行草鱼囊胚细胞与团头鲂受精卵之间的电融合试验，共用卵98个，其中73个发育至原肠胚（79.49％），65个发育至心跳期（66.33％），49个发育至仔鱼期（50％），染色体数目在56～88之间，因此是嵌合体（chimera）。利用这一技术可以用来研究鱼类外源染色体对发育的影响和探索改良品种的可能性。

3·2物理学方法

物理学方法有三种：温度处理，静水压处理，电休克

3·2·1 温度处理又叫温度休克，包括热休克（heat shock）和冷休克（cold shock）对每一种鱼类来说，进行温度处理最重要的是必须确定处理的开始时间、持续时间以及温度高低。有证据表明，温度休克敏感性的差异既与遗传背景有关（Streisinger等，1981），也与卵子成熟度有关（Refstie等，1982），根据我们的经验，为了增加刺激强度，冷水性鱼类如鲑科鱼类，宜用热休克，温度范围为28～36℃，不能超过该种鱼类的致死温度；温水性鱼类如鲤科鱼类，宜用冷休克，温度范围为0℃左右。

3·2·2 静水压处理

静水压处理是新近发展起来的一种诱导鱼类多倍体的方法。最初，Streisinger等（1981）成功地用静水压阻止第二极体排出并用这种处理与乙醚相结合阻止第一次有丝分裂而产生纯合二倍体雌核发育斑马鱼。后来，桂建芳等（1990、1991）采用静水压处理获得了批量三倍体和少数四倍体水晶彩鲫。日本山口县外海水产试验场高山繁昭等（1992）应用静水压处理已成功地较大批量地诱导出四倍体牙鲆稚鱼生长正常。其诱导条件是：水温180C受精后53min以650kg／cm2静水压处理6min和水温170C受精后60min以650kg／cm2静水压处理6min。

虽然应用静水压处理比温度休克复杂，需要专门的设备，如水压机（hydraulic press），但处理的最佳条件易于掌握，处理程序易于标准化，且对胚胎的损伤比温度休克小。因此，静水压处理是进行鱼类染色体组操作的有效方法。

3·2·3电休克