羅非魚性別控制研究及應用 教材資料

羅非魚性別控制研究及應用組員：董娟娟、彭航、蘇志賢、周紅鋒、馮兵、王文杰、汪志文2014年4月13日主要內(nèi)容一.羅非魚性別控制研究的原因二.羅非魚的性別決定機制三.羅非魚全雄控制的途徑四.羅非魚性別控制應用及展望一.羅非魚性別控制研究的原因

目前，羅非魚規(guī)?；B(yǎng)殖在世界許多地區(qū)發(fā)展極為迅猛，但是由于羅非魚繁殖周期短、繁殖力強，在養(yǎng)殖生產(chǎn)中雌、雄魚混養(yǎng)易使成魚規(guī)格不整齊，而且羅非魚雄魚比雌魚生長快40%~50%。且羅非魚從幼魚到性成熟只需3~4個月的時間,性成熟后,在適宜的溫度條件下,每隔15~20天就產(chǎn)卵一次,常常導致羅非魚的飼養(yǎng)種群密度過大,出池規(guī)格也相差懸殊,因而降低了魚產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在同等條件下，如果養(yǎng)殖全雄魚，可極大地提高單位面積產(chǎn)量及商品魚規(guī)格。因此，研究羅非魚性別決定和分化機制，有利于人工控制魚類性別、培育單性魚等，為生產(chǎn)實踐中有效地提高群體生長率、控制繁殖速度、提高商品魚的規(guī)格和質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)。（人工雌核與雄核培育略）二.羅非魚的性別決定機制1.羅非魚性別決定的遺傳機制（ESD）

（1）由染色體結(jié)構(gòu)引起的性別決定稱遺傳性別決定，決定羅非魚類性別的性染色體有兩種類型:一種是雄性異質(zhì)型,雄性由異質(zhì)的XY性染色體決定,而雌性由同質(zhì)的xx性染色體決定,如尼羅羅非魚、莫桑比克羅非魚等;另一種是雌性異質(zhì)型,雄性由同質(zhì)的ZZ性染色體決定,而雌性由異質(zhì)的ZW染色體決定,如奧利亞羅非魚。（2）除了通過種間雜交檢測后代的性比推測羅非魚的性別決定機制外，利用核型析、減數(shù)分裂時染色體配對的觀察等也可研究羅非魚性染色體組成。實驗證明：A:核型分析中最有力的證據(jù)就是對聯(lián)會復合體(synaptonemal

comple，SC)的電鏡觀察。B:Luis等對尼羅羅非魚第一次減數(shù)分裂時期的染色體聯(lián)會進行細胞學觀察。

（1）羅非魚性別決定主要是由染色體遺傳型性別決定，同時也表現(xiàn)出一些常染色體遺傳影響和環(huán)境因子影響。影響魚類性別決定的環(huán)境因素包括pH、群體結(jié)構(gòu)、發(fā)育早期的溫度、鹽度、養(yǎng)殖密度等。到目前為止，在所有研究的影響因子中，溫度顯然是影響羅非魚性別決定的最主要的環(huán)境決定因子。羅非魚對溫度變化很敏感，在高溫時出現(xiàn)溫度依賴型性別決定(TSD)，閾值溫度為34℃。另有研究表明，鹽度、養(yǎng)殖密度對羅非魚性別比例影響不顯著。

（2）實驗佐證：在高溫處理的尼羅羅非魚群體中雄性比例升高，據(jù)此現(xiàn)象可推測羅非魚的性別分化很可能與溫度相關(guān)。與高溫實驗相反，在尼羅羅非魚、奧利亞羅非魚、莫桑比克羅非魚以及通過4種不同雜交途徑獲得的紅羅非魚中，當分別選用剛孵化以及孵化后10d的莫桑比克羅非魚進行低溫處理時，雌性比例有所提高。2.羅非魚性別決定的環(huán)境因素(ESD)

（3）溫度可能通過2種途徑產(chǎn)生作用：一是干擾正常的性別分化發(fā)育進程，促使遺傳型雌魚轉(zhuǎn)化為雄性或使遺傳型雄魚轉(zhuǎn)化為雌性；二是高溫可能影響了參與性別分化的一種或者多種激素的結(jié)構(gòu)或者功能；(4)雖然羅非魚的性別決定存在遺傳性別決定和溫度性別決定,卻不能把兩者截然分開。因為TSD的敏感期一般就限定在胚胎、仔稚魚期內(nèi)的幾周之內(nèi)TSD敏感期的溫度控制不會逆轉(zhuǎn)性腺性分化的方向,并且許多證據(jù)表明TSD可能在溫度耐受閉的邊緣地帶壓倒GSD的作用。性別的最終決定是遺傳基因和環(huán)境等因素的共同作用的結(jié)果。也有學者認為TSD是魚類的一種適應性,性比決定于某溫度下那種性別的個體受益更多。三、羅非魚全雄控制的途徑1、人工挑選法在羅非魚長到能夠用肉眼鑒定性別時用人工的方法,選出雄魚進行養(yǎng)殖.這種方法的難度是不言而喻的,其勞動強度、對工作人員的熟練程度,都有極高的要求,且準確性也難以保證,所以這一方法只存在理論上的可行性.有報道試驗使用機械分選器分選出較大規(guī)格的羅非魚雄魚,但還沒有在生產(chǎn)上使用的報道.2、性激素處理法在幼魚性別未分化之前,通過某種性激素或其類似物的處理,使其性逆轉(zhuǎn),已經(jīng)在多種魚類取得了成功.到目前為止,大約有31種激成功地對50種魚進行性逆轉(zhuǎn).這其中有大約16種是天然雄性激素或人工合成雄性激素,成功進行雄性性逆轉(zhuǎn)的魚類大約有35種.〕.在這些雄激素中,應用最廣泛的是17α-甲基睪酮,已經(jīng)在鮭科、麗魚科、鯉科等超過25種魚中進行了試驗或應用。（4）不足：在進行魚類的性激素處理過程中還應注意,處理必須在性別分化前進行,宜早不宜遲,只有這樣才能獲得較好的效果,對于性別分化較晚的魚類可稍作推后.激素處理技術(shù)雖已較為成熟,但在使用過程中還存在較多的限制因素.特別是大量的使用性激消費者,甚至對養(yǎng)殖環(huán)境的短期和長期的影響還不是很清楚,盡管有研究認為在停止對魚使用激素后,魚體內(nèi)多余的激素會很快代謝掉，但是其代謝過程中衍生物是否也很快代謝掉就不是很清楚了中禁用化學用品呼聲越來越高的今天,這種方法的發(fā)展余地不大.（1）飼喂法；激素處理時最為常用的方法是飼喂法,使用時先把激素溶解在酒精中,然后拌入飼料中投喂.優(yōu)點：簡便易用；不足：在魚的消化過程中激素的濃度將會降低,又由于各種魚所用激素種類和劑量不同,很難估計出魚對激素吸收的量,過量的使用激素會使魚高度不育或產(chǎn)生其它一些不良反應。（2）浸泡法也簡便有效,但這種方法僅對胚胎或剛孵化的幼魚有效。（3）注射法和硅膠移植法也有應用,但是不能用于太小的魚,這也限制了其推廣使用。3、種間雜交法利用種間雜交可以獲得全雄或全雌，還可以產(chǎn)生中性不育魚，且對于某些魚類雜種優(yōu)勢相當明顯。利用種間雜交和激素誘導相結(jié)合的方法在水產(chǎn)養(yǎng)殖中也比較廣泛。1960年Hickling首次報道了羅非魚全部雄魚子代的研究.他使用雌性莫桑比克羅非魚和雄性霍諾魯姆羅非魚雜交,結(jié)果產(chǎn)生了能育的全雄.

Hickling認為產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是:莫桑比克羅非魚XX/XY型,而霍諾魯姆羅非魚為ZW/ZZ型.雌性莫桑比克羅非魚與雄性霍諾魯姆羅非魚雜交,子一代雜種的基因型全部為XZ.Z染色體上的雄性決定基因要比X染色體上的雌性決定基因強,因而子代XZ為雄性.這一假說可以解釋這種子代雄性比例高的現(xiàn)象,但是雄雜種XZ與雌雜種WZ雜交,卻不出現(xiàn)根據(jù)孟德爾法則所預期的兩性比例,有人用雜交子代雌性和雄性死亡率不同來解釋,但是并不令人滿意.目前,羅非魚的性別遺傳機制還不是十分清楚

產(chǎn)生高雄性和全雄性率的羅非魚雜交組合母本父本備注尼羅羅非魚(O.niloticus)奧利亞羅非魚(O.aureus)有商業(yè)應用,但結(jié)果有較大差異尼羅羅非魚(O.niloticus)巨鰭羅非魚(O.macrochir)

尼羅羅非魚(O.niloticus)霍諾魯姆羅非魚(O.u.hornorum)大部組合后代全雄,部分商業(yè)應用尼羅羅非魚(O.niloticus)易變羅非魚(O.ariablis)全雄后代黑羅非魚(O.spilurus

niger)巨鰭羅非魚(O.macrochir)

黑羅非魚(O.spilurus

niger)霍諾魯姆羅非魚(O.u.hornorum)全雄后代奧利亞羅非魚(O.aureus)霍諾魯姆羅非魚(O.u.hornorum)

齊氏羅非魚(T.zillii)O.andersonii全雄后代4、遺傳雄性羅非魚技術(shù)（超雄魚技術(shù)）——魚類增養(yǎng)殖學P515-516遺傳雄性羅非魚(Geneticallymaletilapia,GMT)由Mair提出〔17,18〕,即三系配套技術(shù)。其途徑如圖2所示：技術(shù)的原理是通過性逆轉(zhuǎn)和雜交技術(shù),先將表型為雄性(XX♂)的幼魚通過激素處理使其性逆轉(zhuǎn)為表型雌魚而遺傳型為雄魚的轉(zhuǎn)化系(XX♀),與原系雄魚(XY♂)雜交可得四分之一的超雄魚(YY♂),超雄魚表現(xiàn)為生理雄性,與正常雌魚(XX♀)雜交可得遺傳上全雄的后代,直接用于養(yǎng)殖.這種方法所得的全雄養(yǎng)殖用魚為遺傳雄魚,用于養(yǎng)殖的食用商品魚不直接使用激素,養(yǎng)殖場只要購買幾尾超雄魚,和正常的雌魚雜交,就可以直接生產(chǎn)出全雄的養(yǎng)殖用魚,極其方便.這一技術(shù)的關(guān)鍵是要生產(chǎn)出超雄魚,所以這一技術(shù)也被稱為超雄魚(YY魚)技術(shù).性別未分化幼魚雌激素雌性化XX(♀)XY(♀)鑒定XY(♀)通過后代測試XY(♀)正常雄魚XY(♂)XX(♀)XY(♂)YY(♂)YY(♂)超雄魚(YY♂)技術(shù)：XY(♀)XY(♂)YY(♂)XY(♀)1：2：1XY(♂)XX(♀)XY(♂)篩選×××1：2：11：1XY(♀)×全雄YY(♂)全雄雌激素雌性化通過后代測試XY(♀)YY(♀)正常XX(♀)XY(♂)YY(♂)XY(♂YY(♂）

全雄鑒定YY(♀)YY(♀)YY(♂)××完善后的三系配套技術(shù)刷選四.羅非魚性別控制應用及展望1生物技術(shù)將有所突破在羅非魚的性別控制方法中,以激素處理和種間雜交技術(shù)使用最為普遍.但是這兩種技術(shù)中的前者在食用魚養(yǎng)殖過程中直接使用了性激素,雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)吃這種魚對人體有何不良影響,但是對消費者的心理有一定的影響,并且一些發(fā)達國家已經(jīng)開始立法限制類固醇激素在食用魚上的使用,所以這種方法將逐步被淘汰;而后者只能對特定的種類有效,不具有普遍意義.以GMT技術(shù)(超雄魚技術(shù))為代表的生物技術(shù)雖然是近些年來才在羅非魚的全雄控制中使用,但是卻以其成本低、操作簡單而具有絕對的優(yōu)勢.通過這種方法生產(chǎn)的食用魚不和激素直接發(fā)生關(guān)系,又解決了以上兩種方法中雄性化不徹底的問題.近幾年來人工誘導雌核發(fā)育技術(shù)已基本成熟,雄核發(fā)育技術(shù)也取得了較大的突破,利用雌核發(fā)育和雄核發(fā)育技術(shù)進行超雄魚的生產(chǎn)只是時間問題,從而就可以解決原GMT技術(shù)中的超雄魚篩選問題,所以利用生物技術(shù)生產(chǎn)的超雄魚是進行羅非魚全雄單性養(yǎng)殖的主要方法,也是最方便、最有效的方法2育種工作和性別控制相結(jié)合

由于在羅非魚中不同種之間的雜交可能會產(chǎn)生全雄的后代,這不僅是一種性別控制的方法,也是魚類育種的一項重要技術(shù),而羅非魚作為一個優(yōu)良的養(yǎng)殖對象,多數(shù)地區(qū)都只是引入養(yǎng)殖,對于其育種工作少有開展,如以后能在其性別控制的研究中同時進行育種學的研究,培育出雄性率高、生長速度快、起捕率高的新優(yōu)良品種將更有效的促進羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展.3基因工程與