第五章 贝类育种
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此外，聚乙二醇(PEG)、氰化钙(CL)]等化学 试剂对抑制细胞分离，使染色体加倍也有一定 的作用。
贝类的育种 5—8
贝类多倍体技术操作
❖ 物理法
➢ 温度休克；其作用机制是温度的变化引起细胞 内酶构型的改变，不利于酶促反应的进行，导 致细胞分裂时形成纺锤体所需的ATP的供应途 径受阻，使已完成染色体加倍的细胞不能分裂。 所用的温度因种类不同而有所差异。
……提纲
❖ 概述 ❖ 多倍体育种的应用 ❖ 技术操作 ❖ 前景展望
贝类的育种 5—1
概述
❖ 贝类养殖具有食物链短、定居性强、育苗和养 殖基础好、成本相对较低等特点
❖ 近几年出现了严重制约产业发展的“瓶颈”问 题，单产降低、品质下降、大面积死亡现象时 有发生，造成了严重的经济损失。
❖ 水产养殖业迫切需要生长快、品质优、抗逆能 力强的养殖贝类新品种，以推动贝类养殖业的 发展。
➢ 静水压：即利用专门的静水压设备产生的压力 施加于处理对象。其作用机制是抑制纺锤体的 微丝和微管的形成，阻止染色体的移动，从而 抑制细胞的分裂，形成多倍体。 此外，电脉冲也可诱导多倍体。
贝类的育种 5—9
贝类多倍体技术操作
❖ 生物学方法 四倍体(T)与二倍体(D)杂交生产贝类三倍体，
三倍体率可高达100％，该方法简单，操作方 便，避免了理化处理对胚胎发育的影响，能提 高胚胎的孵化率和幼虫的存活率，适合于生产 性养殖。
多倍体育种的应用
❖ 多倍体的种类
➢ 根据产生方法分为：天然多倍体和人工多倍 体
➢ 根据染色体来源分为同源多倍体和异源多倍 体
➢ 根据染色体数目分为三倍体四倍体、六倍体、 八倍体,依次类推。
贝类的育种 5—4
多倍体育种的应用
❖ 凡是体细胞中含有一套染色体组的生物称为单倍体， 用n表示，具有两套染色体组称为二倍体，用2n表示， 自然界中存在的生物大部为二倍体。由于自然或人为 因素使体细胞中染色体组增加，将形成多倍体。贝类 的精子在排放前已完成了两次减数分裂过程，形成单 倍性的精子，而卵子尤其是瓣鳃纲的卵子在排放时一 般停止在第一次减数分裂的前期或中期，在受精后或 经激活后再完成减数分裂，释放出两个极体后，雌雄 原核融合或联合，进人第一次有丝分裂，即卵裂。这 一延迟的减数分裂过程为贝类多倍体遗传育种操作提 供了有利的时机和条件。迄今为止，利用各种方法已 在30余种贝类中进行了多倍体的研究。
➢ 咖啡因(Caffeine)：其作用效果在于提高细胞 内的Ca2+。由于微管对Ca2+浓度敏感，当Ca2+ 浓度极低或高于10—3时，会引起微管二聚体 的解聚，阻止细胞分裂，从而形成多倍体。
贝类的育种 5—7
பைடு நூலகம்
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法 ➢ 秋水仙素(Colchicine)：能抑制微管的组装，
使已有的微管解聚，从而阻止纺锤体的形成或 破坏已形成的纺锤体，使细胞的染色体加倍而 不分离。该种诱导剂在植物中的应用较为广泛 且成功，在贝类及其他动物中的应用较少。
贝类的育种 5—6
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法
➢ 6—二甲基氨基嘌呤(6dimethylaminopurine， 简称6—DMAP)：嘌呤霉素的一种类似物，抑制 蛋白质磷酸化，通过作用于特定的酶，破坏微 管的的聚合中心，使微管不能形成，从而抑制 极体的形成和释放。6—DMAP是一种非致癌性， 具水活性。
贝类的育种 5—14
前景展望
❖ 一般认为，贝类三倍体的生长优势比较 明显，但是三倍体对寿命和存活率有无 影响，生长优势的表现规律及能量分配 情况，三倍体对高水温、低水温、氧气 以及低比重的耐受性等等，心需要深入 研究。
贝类的育种 5—15
谢谢
贝类的育种 5—11
前景展望
❖ 三倍体研究中，采用杂交、种间杂交或精子融合等生物学方法进 行发培育的较为少见，而开展这方面的研究，在理论和实践上均 很有意义。四倍体能与二倍体杂交产生l00％的三倍体，这在太平 洋牡蛎中已得到证实。因此，同源四倍体贝类的培育技术已成为 目前多倍体研究的热点之一；四倍体与二倍体杂交、方法简便， 能高效、稳定地生产三倍体，是实现三倍体产业化的最佳途径。 但迄今为止只在太平洋牡蛎、贻贝等少数贝类中诱导出可成活的 四倍体，对其它贝类诱导出成活四倍体的难度很大、而同源四倍 体的繁殖能力如何，能否建立稳定的四倍体品系，是今后贝类多 倍体育种必须解决的问题：另外，异源多倍体的研究也是今后多 倍体研究的发展方向。理论上异源多倍体的诱发有可能综合杂交 育种和多倍体育种的优势，扩展多倍体育种研究的领域，培育出 满足人们需要的新品种。由于异源四倍体的高度可育性，可以克 服同源四倍体育性较差及亲本群体的自繁殖问题，可望有效地实 现四倍体与二倍体杂交解决生产中三倍体苗种来源的途经。
贝类的育种 5—12
前景展望
❖ 在人工诱发贝类三倍体的各种方法中，冷刺激 与CB处理相比，在三倍体诱导率相近的情况下， 冷刺激也存在一些缺陷，即胚胎的死亡宰较高， 孵化率较低，非整倍体出现率较高，而且非整 倍体数量随着低温处理强度的增强而增加。但 是，冷刺激所需要的成本较低而且操作简便， 如果进一步提高多倍体诱导率，则此法适于在 生产实践中大规模应用。因此，很有深入研究 探讨的必要。
贝类的育种 5—2
多倍体育种的应用
❖ 应用海洋生物技术培育海水养殖新品种 是近年来的研究热点。其中应用染色体 操作技术培育多倍体的研究是最活跃和 最具应用潜力的领域之一。多倍体培育 具有投入相对少、目的性强、见效快、 效率高等特点。贝类多 倍体研究的主要目的是 生产不育的三倍体。
贝类的育种 5—3
此外，利用四倍体与异种二倍体杂交可产生 异源三倍体。目前，太平洋牡牡蛎四倍体与近 江牡蛎二倍体杂交已成功地培育出异源三倍体 后代。
贝类的育种 5—10
前景展望
❖ 如何运用高效、经济的方法培育三倍体苗种， 具有生产价值，这是人们所关心的。当前，诱 发贝类三倍体主要是使用CB。此药非常有效但 价格昂贵，具有多种强烈效应，使用时必须特 别谨慎。在使用过程对工作人员及其废液对环 境的可能影响，目前尚无法预测未来会出现问 题的可能性。因此，寻找一种能高效产生三倍 体的新方法是今后研究的一个重要课题。
贝类的育种 5—5
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法 ➢ 细胞松弛素B(cytochatgin B，简称CB)：真菌
的一类代谢产物。CB处理可诱发一系列细胞学 效应，如细胞骨架的变化、多核化、破坏微丝 等。一般认为CB特异性破坏微丝，最终导致细 胞分裂的由微丝构成的收缩环解体，抑制细胞 质分裂，阻止极体的释放，从而产生多倍体。 CB是一种致癌剂，水溶性较差，一般溶解在1 ％的二甲基亚矾(DMSO)中，而且处理结束后需 用含1DMSO的海水浸洗受精卵，去除残留的CB。
贝类的育种 5—13
前景展望
❖ 贝类三倍体的不育性是人们所期待的， 但有些种类。(如长巨蛎和华贵栉孔扇贝) 三倍体的性腺发育处于受抑制状态，少 数个体仍有精母细胞和卵母细跑的发育 和精、卵的形成，并伴有生卵和排精现 象。因此，需要进一步研究三倍体不育 或抑制性细胞产生的机制，把握不育的 “程度”以及性细胞形成的时期。
贝类的育种 5—8
贝类多倍体技术操作
❖ 物理法
➢ 温度休克；其作用机制是温度的变化引起细胞 内酶构型的改变，不利于酶促反应的进行，导 致细胞分裂时形成纺锤体所需的ATP的供应途 径受阻，使已完成染色体加倍的细胞不能分裂。 所用的温度因种类不同而有所差异。
……提纲
❖ 概述 ❖ 多倍体育种的应用 ❖ 技术操作 ❖ 前景展望
贝类的育种 5—1
概述
❖ 贝类养殖具有食物链短、定居性强、育苗和养 殖基础好、成本相对较低等特点
❖ 近几年出现了严重制约产业发展的“瓶颈”问 题，单产降低、品质下降、大面积死亡现象时 有发生，造成了严重的经济损失。
❖ 水产养殖业迫切需要生长快、品质优、抗逆能 力强的养殖贝类新品种，以推动贝类养殖业的 发展。
➢ 静水压：即利用专门的静水压设备产生的压力 施加于处理对象。其作用机制是抑制纺锤体的 微丝和微管的形成，阻止染色体的移动，从而 抑制细胞的分裂，形成多倍体。 此外，电脉冲也可诱导多倍体。
贝类的育种 5—9
贝类多倍体技术操作
❖ 生物学方法 四倍体(T)与二倍体(D)杂交生产贝类三倍体，
三倍体率可高达100％，该方法简单，操作方 便，避免了理化处理对胚胎发育的影响，能提 高胚胎的孵化率和幼虫的存活率，适合于生产 性养殖。
多倍体育种的应用
❖ 多倍体的种类
➢ 根据产生方法分为：天然多倍体和人工多倍 体
➢ 根据染色体来源分为同源多倍体和异源多倍 体
➢ 根据染色体数目分为三倍体四倍体、六倍体、 八倍体,依次类推。
贝类的育种 5—4
多倍体育种的应用
❖ 凡是体细胞中含有一套染色体组的生物称为单倍体， 用n表示，具有两套染色体组称为二倍体，用2n表示， 自然界中存在的生物大部为二倍体。由于自然或人为 因素使体细胞中染色体组增加，将形成多倍体。贝类 的精子在排放前已完成了两次减数分裂过程，形成单 倍性的精子，而卵子尤其是瓣鳃纲的卵子在排放时一 般停止在第一次减数分裂的前期或中期，在受精后或 经激活后再完成减数分裂，释放出两个极体后，雌雄 原核融合或联合，进人第一次有丝分裂，即卵裂。这 一延迟的减数分裂过程为贝类多倍体遗传育种操作提 供了有利的时机和条件。迄今为止，利用各种方法已 在30余种贝类中进行了多倍体的研究。
➢ 咖啡因(Caffeine)：其作用效果在于提高细胞 内的Ca2+。由于微管对Ca2+浓度敏感，当Ca2+ 浓度极低或高于10—3时，会引起微管二聚体 的解聚，阻止细胞分裂，从而形成多倍体。
贝类的育种 5—7
பைடு நூலகம்
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法 ➢ 秋水仙素(Colchicine)：能抑制微管的组装，
使已有的微管解聚，从而阻止纺锤体的形成或 破坏已形成的纺锤体，使细胞的染色体加倍而 不分离。该种诱导剂在植物中的应用较为广泛 且成功，在贝类及其他动物中的应用较少。
贝类的育种 5—6
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法
➢ 6—二甲基氨基嘌呤(6dimethylaminopurine， 简称6—DMAP)：嘌呤霉素的一种类似物，抑制 蛋白质磷酸化，通过作用于特定的酶，破坏微 管的的聚合中心，使微管不能形成，从而抑制 极体的形成和释放。6—DMAP是一种非致癌性， 具水活性。
贝类的育种 5—14
前景展望
❖ 一般认为，贝类三倍体的生长优势比较 明显，但是三倍体对寿命和存活率有无 影响，生长优势的表现规律及能量分配 情况，三倍体对高水温、低水温、氧气 以及低比重的耐受性等等，心需要深入 研究。
贝类的育种 5—15
谢谢
贝类的育种 5—11
前景展望
❖ 三倍体研究中，采用杂交、种间杂交或精子融合等生物学方法进 行发培育的较为少见，而开展这方面的研究，在理论和实践上均 很有意义。四倍体能与二倍体杂交产生l00％的三倍体，这在太平 洋牡蛎中已得到证实。因此，同源四倍体贝类的培育技术已成为 目前多倍体研究的热点之一；四倍体与二倍体杂交、方法简便， 能高效、稳定地生产三倍体，是实现三倍体产业化的最佳途径。 但迄今为止只在太平洋牡蛎、贻贝等少数贝类中诱导出可成活的 四倍体，对其它贝类诱导出成活四倍体的难度很大、而同源四倍 体的繁殖能力如何，能否建立稳定的四倍体品系，是今后贝类多 倍体育种必须解决的问题：另外，异源多倍体的研究也是今后多 倍体研究的发展方向。理论上异源多倍体的诱发有可能综合杂交 育种和多倍体育种的优势，扩展多倍体育种研究的领域，培育出 满足人们需要的新品种。由于异源四倍体的高度可育性，可以克 服同源四倍体育性较差及亲本群体的自繁殖问题，可望有效地实 现四倍体与二倍体杂交解决生产中三倍体苗种来源的途经。
贝类的育种 5—12
前景展望
❖ 在人工诱发贝类三倍体的各种方法中，冷刺激 与CB处理相比，在三倍体诱导率相近的情况下， 冷刺激也存在一些缺陷，即胚胎的死亡宰较高， 孵化率较低，非整倍体出现率较高，而且非整 倍体数量随着低温处理强度的增强而增加。但 是，冷刺激所需要的成本较低而且操作简便， 如果进一步提高多倍体诱导率，则此法适于在 生产实践中大规模应用。因此，很有深入研究 探讨的必要。
贝类的育种 5—2
多倍体育种的应用
❖ 应用海洋生物技术培育海水养殖新品种 是近年来的研究热点。其中应用染色体 操作技术培育多倍体的研究是最活跃和 最具应用潜力的领域之一。多倍体培育 具有投入相对少、目的性强、见效快、 效率高等特点。贝类多 倍体研究的主要目的是 生产不育的三倍体。
贝类的育种 5—3
此外，利用四倍体与异种二倍体杂交可产生 异源三倍体。目前，太平洋牡牡蛎四倍体与近 江牡蛎二倍体杂交已成功地培育出异源三倍体 后代。
贝类的育种 5—10
前景展望
❖ 如何运用高效、经济的方法培育三倍体苗种， 具有生产价值，这是人们所关心的。当前，诱 发贝类三倍体主要是使用CB。此药非常有效但 价格昂贵，具有多种强烈效应，使用时必须特 别谨慎。在使用过程对工作人员及其废液对环 境的可能影响，目前尚无法预测未来会出现问 题的可能性。因此，寻找一种能高效产生三倍 体的新方法是今后研究的一个重要课题。
贝类的育种 5—5
贝类多倍体技术操作
❖ 化学法 ➢ 细胞松弛素B(cytochatgin B，简称CB)：真菌
的一类代谢产物。CB处理可诱发一系列细胞学 效应，如细胞骨架的变化、多核化、破坏微丝 等。一般认为CB特异性破坏微丝，最终导致细 胞分裂的由微丝构成的收缩环解体，抑制细胞 质分裂，阻止极体的释放，从而产生多倍体。 CB是一种致癌剂，水溶性较差，一般溶解在1 ％的二甲基亚矾(DMSO)中，而且处理结束后需 用含1DMSO的海水浸洗受精卵，去除残留的CB。
贝类的育种 5—13
前景展望
❖ 贝类三倍体的不育性是人们所期待的， 但有些种类。(如长巨蛎和华贵栉孔扇贝) 三倍体的性腺发育处于受抑制状态，少 数个体仍有精母细胞和卵母细跑的发育 和精、卵的形成，并伴有生卵和排精现 象。因此，需要进一步研究三倍体不育 或抑制性细胞产生的机制，把握不育的 “程度”以及性细胞形成的时期。