鱼类多倍体育种研究概述

鱼类多倍体育种研究概述

摘要：文章概述了鱼类多倍体育种的历史与方法，旨在为读者系统介绍鱼类的多倍体育种，充分认识鱼类的多倍体育种方法。

关键词：育种鱼类育种多倍体

育种的目标是改良品种的依据，是育种工作中最根本的问题。育种的总体目标是高产、稳产、优质和低消耗。但随者渔业生产的发展，人们对鱼类品种的要求越来越高：既要丰产，又要稳产；既要有高的产量，又要有好的质量；既要能适应本地区的自然条件，又要能适应本地区的饲养管理制度和生产技术水平。

鱼类育种的方法有许多种，包括杂交育种、诱变育种、体细胞杂交、基因转移技术，以及多倍体育种等方法。多倍体育种就是通过增加染色体组的方法来改造生物的遗传基础，从而培育出符合人们需要的优良品种，达到人类利用的目的。

1 多倍体己多倍体种类

所谓多倍体，就是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。根据多倍体产生的方法，可分为天然多倍体和人工多倍体。根据染色体组的来源不同，又可分为同源多倍体和异源多倍体两种。由相同来源染色体组成的多倍体称为同源多倍体，即同源多倍体的染色体组来自同一个物种。而由不同来源染色体，即染色体来源于不同物种组成的多倍体称为异源多倍体。还有一种分类方法是根据染色体组数目的不同，分为三倍体、四倍体、六倍体等。

2 多倍体产生的机制

总的来说，多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的。染色体加倍则是通过卵子第二极体的保留或受精卵早起有丝分裂的抑制而实现。根据鱼类受精细胞学的研究，鱼类精子进入卵细胞的时间是在第二次成熟分裂的中期，受精后放出第二极体。如果卵子受精后由于受到各种理化因子刺激而不排出第二极体，即他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而形成三倍体受精卵。如果受精卵的第一次有丝分裂受到抑制，则产生四倍体。

3 鱼类多倍体育种研究简史

3.1 国外对鱼类多倍体育种的研究

关于人工诱导鱼类多倍体的研究，最早可以追溯到20世纪40年代。据文献记载，1943年，Makino与Ojima就曾以鲤鱼为材料来了解人工诱导动物多倍体的机制。他们将产卵后5~10min的鲤鱼受精卵在0.5~3℃低温下放置10~30min。经过细胞学观察，这样处理后抑制了第二次成熟分裂，结果导致本来要成为第二极体的单倍染色体组被保留了下来，促使卵子染色体的加倍，从而导致二倍体卵核的产生。于是他们提出：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。这一实验为后来诱导鱼类多倍体的研究奠定了理论基础。

据报道，真正成功诱导了鱼类多倍体的是Swarup，他用低温成功诱导三棘刺鱼获得三倍体，并且饲养到性成熟。从此以后，诱导鱼类多倍体的研究越来越引起学者的兴趣，研究报道也日益增多。到目前为止，已先后在三棘刺鱼、鲽、鲤鱼、尼罗罗非鱼、虹鳟、大西洋鲑、泥鳅、草鱼、斑点叉尾鮰和鳙等30多种鱼类诱导多倍体获得成功，有的已开始用于生产，并取得了较明显的经济效益。

3.2 国内对鱼类多倍体育种的研究

我国鱼类多倍体育种研究起始于20世纪70年代中期。1976年，中国科学院水生生物研究所首次报道用理化方法诱导草鱼三倍体和四倍体获得成功。接着，又在鲤鱼、鲢、虹鳟、鳙、白鲫等近20种鱼类获得三倍体和四倍体试验鱼。

总的来说，目前我国鱼类多倍体研究进展较快，且开始进入实用性阶段。

4 诱导多倍体鱼类的方法

天然多倍体鱼类的存在，让人们开始用人为的处理而产生多倍体鱼类，即人工多倍体。多倍体的产生需要卵子第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制。人工诱导多倍体的方法很多，分为生物学方法、物理学方法和化学方法三种。

4.1 生物学方法

4.1.1 远缘杂交

远缘杂交一般是指在分类学上物种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。

鱼类的远缘杂交，尤其是鲤科鱼类不同亚种之间的杂交，往往可以产生多倍体。1978年，Marian最早发现用草鱼做母本、鳙做父本之间的杂交后代是三倍体，但是对该杂种三倍体中额外的单倍体染色体组的来源并不清楚。1987年，刘思阳也证实了草鲂杂种是异源三倍体，其中草鱼提供了两套染色体，三角鲂提供了一套染色体。并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。除了鲤科鱼类不同亚种之间的杂交外，其他鱼类的远缘杂交同样可以产生多倍体。

4.1.2 核移植

1982年，陆仁厚等用四倍化的草鱼培养细胞核作为工体移植到泥鳅的去核卵内，曾获得心跳期的四倍体胚胎。如能对这一技术作进一步的改善，它很可能是诱导鱼类四倍体较为有效的途径之一。

4.1.3 细胞融合

应用细胞融合技术，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是四倍体。

4.2 物理学方法

4.2.1 温度处理

温度处理，又叫温度休克，包括热休克和冷休克。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时间、持续时间以及处理温度的高低。有研究表明，温度休克敏感性的差异既与遗传背景有关，也与卵子成熟度有关。温度处理是最简便的处理方法，无需专门的设备，处理效果又好，可以被广泛的应用。

4.2.2 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。1981年，Streisinger等成功用静水压阻止第二极体排除，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，楼允东等用静水压诱导杂合二倍体雌核发育与三倍体虹鳟也获得了成功。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，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