水产动物遗传育种研究进展

　　4细胞工程
　　4.1染色体组工程
　　鱼类染色体的特点之一是可塑性较大,人们能够按照预先的设计,添加或消除同种或异种染色体组,从而产生新的物种。这种对染色体组进行人工遗传操作与加工的技术,称为染色体组工程,主要方式有多倍体诱导、人工雌核发育和雄核发育等,在增养殖上潜力较大的技术是雌核发育和三倍体育种。鱼类雌核发育可分为天然雌核发育和人工雌核发育,对鱼类中天然雌核发育研究的比较清楚的是我国黑龙江水系的银鲫,它的生物学原理:一是卵子成熟分裂的特殊方式,其卵细胞在DNA复制后只进行1次成熟分裂,只排出第1极体,所以卵子的染色体不减少,仍保持与细胞相同的染色体数。二是卵子受精后的非两性融合,在受精过程中,不论是同种精子或异源精子,入卵后都呈凝质的固缩状态,不能核化成雄核原核,也不能与雌核原核融合。根据天然雌核发育的细胞学原理,人工诱导雌核发育包括2个重要方面:一方面是要使精子启动卵子发育的精核遗传物质失活,另一方面是使卵核染色体加倍。使精子遗传物质失活一般采用r射线或紫外线照射,因为成熟卵子具有全部发育信息的潜能,与经过处理的精子受精可打开其发育的大门,但是单倍体胚胎容易出现单倍体综合症而不能成活,必须经过人工诱导二倍体的发生,胚胎方能正常发育,诱导二倍体发生可通过抑制受精后极体的外排,或是抑制第1次卵裂。鱼类雌核发育对当前鱼类育种工作具有很重要的应用价值,利用这种技术,可以快速建立纯系、稳定杂种优势及提高选择效率。
　　人工诱导多倍体的方法,概括起来有物理学方法,主要是冷、热休克和静水压处理等;化学方法,即药物诱变,如秋水仙碱、细胞松弛素B、聚乙烯乙二醇及某些麻醉剂等;生物学方法,主要是远缘杂交。在精子入卵而第二极体尚未排出之时,对受精卵进行高温(热休克)、低温(冷休克)、高压或化学药品等处理,阻止第二极体排出卵外,则可诱导出具有3组染色体的三倍体个体。如果抑制第1次有丝分裂,则可获得四倍体个体,四倍体鱼再和二倍体鱼杂交,也可获得三倍体鱼。三倍体鱼往往是不育的,这一特点对经济鱼类的养殖意义重大,它避免了性腺发育阶段和产卵季节鱼肉质量下降并延长了上市时间,避免了性腺发育时期的生长停滞和死亡率上升,减少了养殖成本,同时利用三倍体的不育性可以控制养殖鱼类的过速繁殖和防止对天然资源的干扰。我国吴清江等[4]以雄性红鲫与雌性兴国红鲤杂交,产生鲤鲫杂种,选择仅具1次成熟分裂的杂种卵子与散鳞镜鲤精子杂交,杂交后代中选择具有3套完整染色体的个体,成功地培育出人工复合三倍体鲤新品种。刘筠[5]采用诱导产生四倍体与正常二倍体鱼杂交产生三倍体的方法获得了湘云鲤(工程鲤)和湘云鲫(工程鲫)。三倍体鱼表现出生长快、肉质好、抗病力强等特点,具有广阔的养殖前途。
　　4.2细胞核质杂交技术
　　细胞核移植是应用显微操作,将一种动物的细胞核移入同种或异种动物的去核成熟卵内的方法。将一种动物细胞核移植到另一种动物卵细胞,由此发育成的杂种称核质杂种。细胞核移植的操作主要有供体和受体的准备、去卵膜、挑去卵核、分离囊胚细胞和移核等程序。我国在用细胞核移植技术培育鱼类新品种方面是有特色的,处于国际领先地位。1961年童第周[6]率先在金鱼和鱼旁鱼皮中进行同种鱼的细胞核移植,证明细胞核移植也可以在鱼类中进行。之后,童第周等在鱼亚科之间的细胞核移植,获得多种核质杂种鱼。在淡水鱼养殖上,已利用鱼类囊胚细胞核移植到不同属、不同亚科甚至不同目的去核卵内,得到5种核质杂种鱼,分别为鲤鲫、团草、罗非鱼鲤鱼移核鱼。细胞核移植技术,特别结合细胞培养技术,为水产养殖提供了新的养殖对象,它将为解决动物远源杂交不育、培育具有稳定性状的优良品种开创新的途径。
　　4.3细胞融合技术
　　鱼类细胞融合技术指采用化学或物理的方法将2个或多个紧连的细胞融合成1个细胞。它改变了以往的传统鱼类育种方式,可按照人们的主观意愿,把来自不同组织类型的细胞融合在一起。鱼类细胞融合法在遗传育种、培育新品种等方面具有广阔的应用前景,正日益成为生物技术和细胞工程中的热点。通过能产生免疫抗体的淋巴细胞和不断分裂的肿瘤细胞的融合,由此构建的杂交瘤细胞产生专一性很强的单克隆抗体,在快速、准确诊断鱼类的疾病方面很有意义。人工诱导鱼类细胞融合法大体经历了病毒融合法、化学融合法(其中的PEG法是应用较广的一种)、电融合法和激光微束融合法。现在一般采用将化学法、物理法结合起来进行。20世纪70年代,国内曾报道过金鱼囊胚细胞之间以及金鱼囊胚细胞与哺乳动物腹水肿瘤细胞间的融合。阎康等[7]测定了聚乙二醇诱导草鱼体细胞之间、鲫鱼与草鱼体细胞之间的融合。余来宁等[8]采用电融合结合继代移核法,将对草鱼出血病病毒(FRV)有抗性的草鱼肝细胞株(GLA)的细胞核移植到草鱼未受精卵内,获得了一批不同发育期的胚胎和存活的仔鱼。可见,用细胞工程育种的方法培育抗病鱼也大有前途。
　　5参考文献
　　[1] ZHU Z Y,HE L L,CHEN S. Novel gene transfer into the fertilized eggs of goldfish [J]. Z Angew Ichthyol,1985(1):31-34.
　　[2] 朱作言,许克圣,谢岳峰,等.转基因鱼模型的建立[J].中国科学(B辑),1989,B(2):147-155.
　　[3] 刘学,孙砚胜.虹鳟鱼雌性化及其鱼与酱加工的初步研究[J].动物学杂志,2000,35(2):31-35.
　　[4] 吴清江,桂建芳.鱼类遗传育种工程[M].上海:上海科技出版社,1999.
　　[5] 刘筠.中国养殖鱼类繁殖生理学[M].北京:农业出版社,1993.
　　[6] 童第周.细胞核移植[J].动物学报,1963,15(1):51-61.
　　[7] 阎康,陈敏客,陈宏缓.鱼类细胞融合的初步研究[J].遗传,1984,6(6):19-21.
　　[8] 余来宁,左文功.用电融合结合继代移核方法构建草鱼抗病体细胞工程鱼[J].水产学报,1996,20(4):314-318.