水產生物遺傳育種學課件

第一章水產動物種質資源

第一節(jié)種質資源概念德國生物學家魏斯曼“種質學說”---種質、體質的劃分。種質資源：對人類具有實際或潛在價值的遺傳材料。水產種質資源包括家養(yǎng)種和野生種，蘊藏種質的材料可以是水產動物群體、個體、器官、組織或細胞（精、卵），染色體或DNA材料。一.種質資源概念二.種質資源的重要性水產養(yǎng)殖生產和水產動物遺傳改良的物質基礎；誰掌握種質，誰掌握未來！偶爾發(fā)現一株“天然雜交稻”“三系”理論形成，尋找水稻雄性不育株野生雄性不育保持株發(fā)現（10年）“三系”水稻育種成功“兩系”育種成功畝產900公斤超級稻（50年）袁隆平：布爾班克：加州創(chuàng)業(yè)無核李樹育成優(yōu)質無核李—西梅三.種質資源的類型自然種質資源；人工種質資源本地種質資源；外地種質資源

與其他家養(yǎng)動物相比，水產動物的野生資源仍然非常豐富，人類用于養(yǎng)繁殖的種類還非常少，如何研究、掌握和挖掘野生資源是水產動物育種今后的重要方向之一。第二節(jié)水產動物種質資源研究概況一.種質資源保護問題的提出

由于污染和過度捕撈，20世紀80年代開始提出（1980瑞典斯德哥爾摩——天然魚類種群種質資源保護魚類基因庫會議）二.水產（海洋）動物種質資源的特殊性國家所有權不明確環(huán)境更具連續(xù)性（污染物對其影響更大）觀察研究更難親切感較低生物多樣性更多（為陸地生物數的2倍）表型變異較大釋放事件易發(fā)、影響大（外來物種入侵，優(yōu)勢改良種對野生資源的影響，如：福壽螺、牛蛙）雜交能力較強：種內種間雜交野生群體更重要人工控制繁殖應用少重視程度低福壽螺紫莖澤蘭椰心葉石油污染；1000萬噸/年重金屬污染；鉻、錳、鎘、銻、汞、鉛、汞，排放量1萬噸/年有機物污染；“赤潮”原因：生活、農牧、工業(yè)廢水農藥污染。有機氯農藥我國近海污染尚未得到有效控制：大連灣、遼河口、錦州灣、渤海灣、膠州灣等污染嚴重。就海區(qū)而言，渤海污染較重，東海黃海次之，南海污染較輕。三.研究概況淡水水產動物種質資源研究較早，20世紀50年代開始。1972-1983間對“三江”種質資源開展調查；“淡水魚類種質鑒定技術研究”、“淡水魚類種質資源保存技術鑒定技術”等。1990年以后，建立了大量的原種場。目前，加強水生動物遺傳資源研究，特別是評價方法和評價體系的研究，仍是當前水產動物育種學研究的重要方面。海洋生物種質資源方面，中科院動物所、海洋所三次全國性海洋生物資源調查及評估。水產動物遺傳學基礎研究取得不錯的進展。完成300種以上魚類染色體核型分析，完成了部分水產動物基因染色體定位，G帶，同工酶，RAPD，AFLP，SSR分析。資源調查建立種質檔案，掌握基因知識產權建立重點海域、流域保護區(qū)，建立良種、原種場；建立網絡資源數據庫研究保存技術，建立胚胎庫、細胞庫、基因庫研究瀕危物種繁殖養(yǎng)殖技術對水產動物生態(tài)學研究。四.水產動物種質資源研究的主要方向第三節(jié)水產動物種質資源的多樣性一.物種多樣性種是生物分類學研究的基本單元與核心，也是種質資源物種多樣性研究的基礎。從種質的角度看，物種是擁有自然閉鎖機制的相對獨立的基因庫?；驇焓侵敢粋€物種所含有的總的遺傳信息?；驇斓臄盗亢唾|量是種質資源研究不可缺少的內容。物種數量是物種多樣性最直接最重要的度量指標。物種多樣性的分析角度：生態(tài)學、系統(tǒng)分類學、生物地理學、種質資源學。1.中國特有物種

我國南北、東西跨度大，溫帶、亞熱帶、熱帶；水域面積寬廣，大的江河5000余條；擁有各級海拔高度。具有世界上豐富的生態(tài)地理環(huán)境，水產資源蘊藏絕對量巨大。魚類方面占20%2.經濟物種

我國內陸水產主要經濟魚類140多種，青、草、鰱、鳙、鯽、鯉、鳊、鲇、鮰等占70%。我國水產動物資源中，甲殼類：中華絨螯蟹、沼蝦等；爬行類：烏龜、中華鱉、山瑞鱉，揚子鱷；兩棲類：中國大鯢等。全球9.5%魚類用于捕撈，0.7%用于養(yǎng)殖，養(yǎng)殖95%的產量來自8種藻類、42種軟體動物、27種甲殼類和131種魚類。產量上，鰱、鳙、草、鯉占50%。3.瀕危物種IUCN將物種受脅迫程度分為：滅絕、自然界滅絕、受危（極危、瀕危、易危）、低危4個級別。瀕危定義。《CITES》《中國瀕危動物紅皮書》，收錄受危動物592種；《國家重點保護水生野生動物名錄》：1988-2000年間新增幾十種需要保護的物種。多樣性和雜合性雜合度（H）：每個基因座位為雜合子的頻率總和/基因座位總數預期雜合度（He）：He=1-∑pi2i形態(tài)變異染色體多態(tài)性蛋白質多態(tài)性DNA序列多態(tài)性數量性狀的變異二、遺傳多樣性例如：p25,研究了某一群體(100個個體)的4個基因座位，每個基因座位上雜合子的頻率分別為0.25、0.42、0.09和0.00。那么，對于這4個基因座位而言，其雜合度：H=(0.25+0.42+0.09+0.00)/4=0.19如果在一個種群中有１０個個體，一個特定基因座有兩個可能的等位基因Ａ和ａ，個體的基因型分別為：AA,Aa,AA,aa,Aa,AA,AA,Aa,Aa,AA

那么等位基因A和a的等位基因頻率分別為：fA=(2+1+2+0+1+2+2+1+1+2)/20=0.7fa=(0+1+0+2+1+0+0+1+1+0)/20=0.3雜合度H=4/10/1=0.4而該群體的預期雜合度：He=1-[(fA)2+(fa)2]=0.58一.我國面臨的水產動物種質資源問題污染四大海每年接受直接污水500億噸以上，內陸湖泊成“納污湖”富營養(yǎng)化嚴重。過度捕撈。大黃魚年獲量10萬噸（70年代），現在漁汛消失；海蚌150噸（1968之前），1969、1970狂捕1200噸，1971-1974急降為20噸，1999年2噸。棲息地、繁殖區(qū)縮小、攔海筑壩、圍湖造田。葛洲壩工程使中華鱘20余產卵場縮減到目前的1-2個。外來物種入侵。第四節(jié)水產動物種質資源的保護建立自然保護區(qū)或生態(tài)庫防止遺傳瓶頸的發(fā)生（維持群體的數目）保護（珍?。┮吧鷦游锝⒆匀槐Ｗo區(qū)正確運用人工繁殖技術二.水產動物種質資源的保護A.種群遺傳結構的保護

種群遺傳結構的保護，核心是種群內部多態(tài)性的維持。多態(tài)性既可以表現為外部形態(tài)的多態(tài)、染色體水平的多態(tài)、蛋白質水平多態(tài)、基因組DNA的多態(tài)等。種群內部的多態(tài)性來源于變異、自然選擇、隔離和有性生殖。建立原種、良種場防止可育雜種子代與親本種群混雜原種的提純與復壯建立優(yōu)異種質的配子胚胎庫等二.水產動物種質資源的保護B.種質純潔性的保護

水產動物的一些物種之間可以相互雜交，甚至產生有生育能力的后代，致使親本種群資源結構破壞，影響原有的野生資源的維持。增建原種、良種基地拯救瀕危動物（揚子鱷、中國大鯢放流）禁止破壞性使用種質資源在水域生態(tài)容納量內科學養(yǎng)殖維持繁育親本群體的大小和質量遺傳異質性減少與有效繁育群體大小的關系:△H=1/(2Ne),也就是說，對于那些僅繁育一代至三代的繁育體系，為了使每代遺傳異質性的減少率少于1%，親魚群體的有效數量應不少于50尾，對于需長期多代保護的繁育體系，其親魚群體有效數量不應少于500尾。搞好種質資源評估加強漁業(yè)行政管理（加拿大）三.種質資源的合理利用國家有《海洋法》明確職責，并統(tǒng)管一切。1868年《漁業(yè)法》，1869《沿海漁業(yè)保護法》，1997年加拿大頒布實施了《海洋法》，成為世界上第一個進行綜合性海洋立法的國家。2002年又發(fā)布了《加拿大海洋戰(zhàn)略》。加拿大東瀕大西洋，西臨太平洋，內陸河湖星羅棋布，水產資源豐富。加拿大漁業(yè)發(fā)達，盛產鱈魚、鯡魚、比目魚、鮭魚、毛鱗魚、扇貝、蟹和龍蝦等。

加拿大海洋管理工作的三個鮮明特點

加拿大海洋事務機構委員會協調各涉海部門工作。委員會的主席由加拿大漁業(yè)與海洋部副部長擔任。委員會包括了與加拿大海洋管理相關的所有部門。海岸警衛(wèi)隊是加拿大海上執(zhí)法的主要力量。該國所有公務船舶基本上都集中由海岸警衛(wèi)隊統(tǒng)一管理。但各涉海部門在履行相應海洋管理職責時，根據需要有權調動海岸警衛(wèi)隊人員和裝備。注重生態(tài)和環(huán)境保護。人與自然和諧共處發(fā)展的意識很強。工作重點放在預防，而不是待問題出現時的治理。經濟效率保護性：對實際資源量的影響公平性：對現持許可證者、土著漁民、納稅人的公平性管理可行性加拿大漁業(yè)配額制度象拔蚌1.2%的年捕撈量；大額削減比目魚配額以提高海洋存量；鮭魚配額方案調整等種的概念（species）形態(tài)上、生理上相似或相近的一群個體，同種間能自由交配，產生有繁殖力的后代。是一個分類概念。（物種）育種（breeding）就是應用各種遺傳學方法，改造生物的遺傳結構，以培育出高產優(yōu)質的品種。是人工干預下的生物進化。第五節(jié)種的相關概念一.種的相關概念品種（breed,variety）是人們創(chuàng)造出來的一種生產資料。品種是通過人工選育而來的、具有一定形態(tài)特征和生產性狀的群體，可用于生產或作為遺傳學研究的材料。品種不是生物學上的一個分類單位，而是人類干預自然的產物，是作為生產上的經濟類別而存在的。全國水產原、良種審定委員會（1991）通過的《全國水產原、良種審定標準》中，對品種的定義是指經過多代人工選擇育成的具有遺傳穩(wěn)定，并有別于原種或同種內其他群體之優(yōu)良性狀及其他表型性狀的水產動、植物。品種必須具備的條件：從育種學觀點看，品種必須具備以下基本條件：具有相似的形態(tài)特征較高的經濟性狀穩(wěn)定的遺傳性狀一定的數量品種的分類根據品種的來源，可將它們分為3類：自然品種―又叫原始品種。通過有意識的人工選擇和若干無意識的人工選擇而形成。自然品種能很好地適應當地環(huán)境條件，所以也可叫地方品種。人工品種―又叫育成品種。主要通過有意識的人工選擇而形成，具有高產的特點或具有某些特殊的品質（如觀賞、抗病、抗寒等）。由于在該品種形成過程中受到人的選擇各保護以及提供特定的環(huán)境。因此，在自然條件下容易發(fā)生退化。過渡品種―是介于原始品種與育成品種之間的中間類型，它是由原始品種經過某種程度的人工改良而產生的。亞種物種以下的分類單位。是種內個體地和生殖上充分隔離后形成的群體，有一定的形態(tài)特征和地理分布變種物種以下的分類單位，在特征上與原種有一定區(qū)別，并有一定的地理分布。如金魚。原種（stock）指取自定名模式種采集水域的或取自其他天然水域于養(yǎng)（增）殖（栽培）生產的野生水生動、植物，以及用于選育種的原始親本。具有供種水域中該物種的典型表型；具有供種水域中該物種的核型及系列化遺傳性狀；具有供種水域中該物種的經濟性狀；符合有關水生動、植物種的國家標準。良種（goodbreed）指生長快、肉質好、抗逆性強、性狀穩(wěn)定和適應一定地區(qū)自然條件并用于養(yǎng)（增）殖（栽培）生產的水生動、植物物種。良種必須具備：優(yōu)良經濟性狀遺傳穩(wěn)定在95%以上；其他表型性狀遺傳穩(wěn)定在95%以上。種群（population）同一物種在某一特定時間占據某一特定空間的一群個體所組成的群集。這些個體通交配以及一的親緣關系發(fā)生聯系，并享有共同的基因庫（genepool）。品系（strain）品系和品種是兩個不同的概念。品系是起源于共同祖先的一群個體。在遺傳學上，一般指自交或近親繁殖若干代后所獲得的某些遺傳性狀相當一致的后代。品系用于遺傳學研究或品種培育。品系經比較鑒定，優(yōu)良者繁育推廣后即可成為品種。一.引種的作用和意義

從外地或外國引進優(yōu)良品種或物種使之在本地區(qū)繁殖后代并形成一定生物量的工作（工程）作用：引種是增加漁業(yè)資源的有效途徑。增加養(yǎng)殖品種；改善原有生物群落；充分利用水域資源；提供餌料生物；重建魚類區(qū)系等。意義：加速引種對象擴散到它們在自然狀態(tài)下能夠分布的區(qū)域（太湖銀魚），也能夠使它們擴散到自然狀態(tài)下不能分布的區(qū)域（海帶），從而帶來社會、經濟效益。水生動物的引種除了魚蝦貝等經濟動物外，還應包括基礎餌料生物。本地區(qū)水域的自然資源或生態(tài)系統(tǒng)未充分利用現有水域中的生物群落或生態(tài)關系需要改善或改變原有的水產資源遭受毀滅性破壞后需要恢復外地或外國有適合于本地區(qū)水域增養(yǎng)殖的優(yōu)良品種二.引種條件三、引種對象的考察考察的方法依據現有的資料進行核實、研究和判斷深入引種對象的水域作詳細的調查研究做些必要的科學實驗考察的內容A、生物學特性B、生態(tài)條件1、非生物因子：溫度、鹽度、離子濃度、水流、溶解氧、光照和氣壓等；2、生物因子：餌料生物、病原生物、敵害生物和競爭生物等。C、地理分布：目前分布及過往分布；分布區(qū)域廣則適應性強。D、形成史（虹鱒、羅非魚）E、食性F、繁殖習性等四、引入水域的調查研究1、氣候:溫度、降雨、光照等2、水文條件：水深、流速、流程等3、生物群落：餌料生物、病原生物、敵害生物、競爭生物五、引種的實施1、對引入水域的形成史和生態(tài)條件作全面的調查研究2、確定引種對象3、確定引種對象的規(guī)格4、先試點后推廣5、引種對象的檢疫6、采取必要的育種措施（高雜合性、群體較大）7、建立引種管理機構六、我國魚類引種概況一、本國野生資源發(fā)掘二、外國魚類引進第二節(jié)水生生物的馴化一、馴化的定義、內容和意義二、馴化的途徑三、影響馴化速度的因素四、馴化下的變異五、水產生物的馴化前景一、馴化的定義、內容和意義1、定義：馴化與馴養(yǎng)的區(qū)別，馴化與引種的聯系和區(qū)別2、內容：棲息條件、動物行為、食性、繁殖習性、適應環(huán)境的能力、抗病力等3、意義：進一步改造生物屬性，使之向有益人類的方向發(fā)展，增加人工養(yǎng)殖對象，提高養(yǎng)殖對象的素質，擴大養(yǎng)殖對象的分布區(qū)域等。二、馴化的途徑1、直接適應：漸進式、激進式2、定向改變遺傳基礎：

A、定向人工（或自然）選擇

B、有目的的雜交

C、生物工程三、影響馴化速度的因素1、生物本身的因素2、環(huán)境因素（采用現代誘變育種技術）3、選擇的因素復習題1、引種對象的考察方法和考察內容分別包括哪些方面和內容？2、比較馴化與引種的區(qū)別和聯系？我國水產養(yǎng)殖新品種引進

與可持續(xù)發(fā)展

專題一

建國以來，我國先后從國外引進了上百種水產養(yǎng)殖新品種。

且絕大多數已形成了產業(yè)并產生了較大的社會和經濟效益，為發(fā)展我國的水產養(yǎng)殖事業(yè)作出了重要貢獻。

一、國內外主要養(yǎng)殖種類

l、甲殼類

斑節(jié)對蝦

南美白對蝦

中國對蝦

其它一些較重要的養(yǎng)殖品種還有：日本對蝦、印度對蝦、墨吉對蝦、長毛對蝦、寬溝對蝦、短溝對蝦、小褐對蝦、白對蝦、巴西對蝦、羅氏沼蝦、日本沼蝦、中華絨螯蟹、鋸緣青蟹、三疣梭子蟹、日本鱘、龍蝦類等。2、魚類

世界海水魚類養(yǎng)殖上百種，其中重要種類有：虹鱒、銀鮭、大西洋鮭、褐鮭、大西洋石首魚、紅姑魚、海鮭、條紋魚、鯰魚、鰍、鰻鱺、石斑魚、大西洋鰈、遮目魚、條紋鯔、線鰭西鯡、紅笛鯛、軍曹魚、蘭鰭金槍魚、黃條、羅非魚、牙鲆、大菱鲆、真鯛、黑鯛、金鯛、花鱸、尖吻鱸等。

3、貝類

目前，世界上約有海水養(yǎng)殖貝類30余種，主要的養(yǎng)殖種類為褶牡蠣、大連灣牡蠣、近江牡蠣、太平洋牡蠣、櫛孔扇貝、華貴櫛孔扇貝、海灣扇貝、蝦夷扇貝、大扇貝、皇后扇貝、合浦珠母貝、大珠母貝、珍珠貝、菲律賓蛤仔、皺紋盤鮑、雜色鮑、硬殼蛤、縊蟶等。

正在研究和開發(fā)養(yǎng)殖的貝類有：綠鮑、滑頂薄殼鳥蛤、密鱗牡蠣、巴西牡蠣、紫樞扇貝、圓扇貝、墨西哥灣扇貝、短頸蛤、砂海螂、地鴨蛤、剃刀蟶、長竹蟶、大硨磲、鱗車磲、硨蠔、奶油蛤、文蛤、黃蛤等。4、藻類

目前養(yǎng)殖的經濟藻類品種有：褐藻的主要養(yǎng)殖品種有海帶、裙帶菜；紅藻有麒麟菜、江蘺、紅毛藻、角叉藻、龍須菜及紫菜；綠藻主要是礁膜。

二、我國水產養(yǎng)殖新品種引進現狀

1950，我國的水產總產量50萬噸；

2000，年達4278.99萬噸，比1999年增加156.5萬噸，增長3.80%。發(fā)展最快的當數水產養(yǎng)殖業(yè)。

水產養(yǎng)殖事業(yè)的高速發(fā)展，除了我國的漁業(yè)政策引導和養(yǎng)殖技術的不斷提高外，其主要原因是我國加大了新品種的引進力度。

1957年，通過民間渠道從越南引進莫桑比克羅非魚。

1959年我國政府接受朝鮮民主主義共和國贈送的原產于北美洲的虹鱒受精卵5萬粒和稚魚6000尾

改革開放以來，先后從孟加拉、日本、埃及、美國、泰國、越南、非洲、墨西哥、蘇聯、印度、澳大利亞、英國等引進了上百種水產養(yǎng)殖新品種。我國主要水產養(yǎng)殖

新品種引進情況

我國引進新的品種，豐富了我國的水產種質資源。而且大多數品種也不同程度地得以推廣應用。有效地促進了我國水產養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，并為我國創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。

羅氏沼蝦

1998年，全國羅氏沼蝦總產量已達617萬噸。羅非魚

1998年，全國養(yǎng)殖羅非魚達52.6萬噸，遍布20個省市、自治區(qū)。

在海水養(yǎng)殖中，扇貝、牡蠣養(yǎng)殖最具有代表性。

我國的對蝦養(yǎng)殖，最高年產量高達22萬噸，養(yǎng)殖面積達220萬

另外，推廣應用較好的品種還有淡水白鯧、斑點叉尾、胡子鯰、露斯塔野鯪、虹鱒、牛蛙、大菱鲆和條紋鱸等等。

三、存在的主要問題

我國水產養(yǎng)殖新品種的引進工作已有幾十年的歷史，成就是顯著的。但與產業(yè)發(fā)展需求相比，仍有不少差距和問題，主要表現在以下幾個方面。

1、引進品種較少

2．存在一定的盲目性和重復引進

3．推廣應用的力度不夠

4．檢疫工作仍未引起高度重視

1．引進品種較少

引種集中在改良本國水域水生生物的種類組成，遺傳改良本國的養(yǎng)殖品種和直接將引進種類投入市場。

因此，許多國家都加大了引種的力度。在19世紀和20世紀期間，歐洲、亞洲、北美洲等20余個國家和地區(qū)進行了鱘科、鮭科、鯉科、鯰科等39種魚類。其中，10種魚類的馴化效果顯著。18種魚類馴化有效果。6種魚類馴化效果不好并有副作用。5種魚類的馴化結果不清。

亞洲地區(qū)移植的魚類有70余種。

其中中國60種、日本7一

8種、斯里蘭卡15種，在這些魚類中約20馴化成功。前蘇聯對引種馴化工作十分重視，自18世紀至20世紀，共進行了13個科的76種魚類的移植，向976個水域（包括海域、湖泊、河流和水庫）進行了1572次植移。

對無脊椎動物（貝類等）和飼料無脊椎動物的移植也十分重視。

19世紀中葉，移植39個種，移植437次，放養(yǎng)68個水域。這期間移植的目的是改變這些水域的魚類、無脊椎動物和餌料生物的區(qū)系組成，增加天然水域和水庫的經濟魚類資源。到80年代初，馴化魚類的年捕撈量平均為35萬公斤；移植餌料資源后，每年可增產2.5萬一3萬公斤，引種馴化產生了經濟效益。

在各國的引種魚類中

主要是鮭亞種、白鮭亞科、鱘科和羅非魚屬的種類，如虹鱒、紅點鮭、大西洋鮭、幾種大麻哈魚、湖泊性白鮭、洄游性白鮭、匙吻鱒、高首鱒、俄羅斯鱘和尼羅羅非魚、奧利亞羅非魚；貝類則以美洲牡蠣、歐洲牡蠣等。

我國是世界海洋大國之一。有廣闊的淺海灘涂；同時，也有相當大的淡水水域?？梢系男录夹g和養(yǎng)殖種類相當多。但是，從我國引進的情況來看，數量仍然太少。特別是一與農業(yè)相比，差距甚大。2．存在一定的盲目性和重復引進

虹鱒魚、羅非魚、南美白對蝦、澳州龍蝦、條文鱸、扇貝等多次從國外引進。3．推廣應用的力度不夠

4．檢疫工作仍未引起高度重視四、發(fā)展戰(zhàn)略與對策1．建立全國性水產養(yǎng)殖新品種引進管理體系與信息系統(tǒng)2．嚴格執(zhí)行檢疫法規(guī)，杜絕病蟲害帶入

3．應盡快建立國家級良種引育中心并加強對原、良種場的規(guī)范化建設4．應重視和加強對當地生態(tài)環(huán)境的保護5．切實搞好引進后的保種和推廣工作6．今后應重點引進的水產養(yǎng)殖新品種及漁業(yè)新技術

選擇的意義與作用選擇育種的原理育種性狀的選擇選擇育種方法一、選擇育種的意義（一）概念：利用現有種類、品種的自然變異群體，通過選擇、提純以及比較鑒定等手段育成新品種的途徑叫做選擇育種(selectionbreeding)，簡稱選種。（二）選擇的分類及意義1.分類自然選擇（遺傳、變異和選擇)人工選擇(定向選擇與定向變異)2.選擇的作用控制變異的積累方向促進變異的積累和增加創(chuàng)造新的品質二、選擇育種的原理1、達爾文的選擇學說

他總結出人工選擇的三個要素是：變異、遺傳和自然條件通過生存斗爭對變異的選擇。他指出，不遺傳的變異對生物進化是沒有意義的。（1）選擇學說的核心思想：適者生存，不適者淘汰。即有利變異的保存和有害或不利變異的毀滅。（2）自然選擇和人工選擇

人工選擇：是人為地選擇生物對人類有利的變異，并使這種變異累積、加強，以形成新品種的過程。2、純系學說（1）定義純系學說是丹麥植物學家w.L.Jonannsen于1903年提出來的，是純系育種方法的理論基礎。純系：指同一基因型組成的的個體群。（2）純系學說包含的兩個主要原理有效選擇：在一個自花授粉植物原始品種群體內，如果通過單株選擇，可以分離出一些不同的純系，這表明原始品種是純系的混合物。通過選擇就把它們的不同基因型從群體中分離出來，這樣的選擇是有效選擇。無效選擇：同一純系內繼續(xù)選擇是無效的。三、育種性狀的選擇水產動物的育種性狀可分為質量性狀和數量性狀兩大類。質量性狀是指品種的一系列符合孟德爾遺傳定律、呈間斷變異的性狀。數量性狀是指在品種的遺傳性狀中占多數、呈連續(xù)變異的、個體間表現的差異只能用數量來區(qū)別的遺傳性狀。1、質量性狀的選擇（1）質量性狀選擇的遺傳效應對質量性狀選擇的基本工作是對特定基因型的判斷。鑒于大多數質量性狀的不同基因型均有界限分明的表型效應，所以判斷個體基因的主要依據是其表現型。（2）對隱性基因的選擇

對隱性基因的選擇實際上是對顯性基因的淘汰過程。根據育種目標，如果受選的性狀是有隱性基因控制的，就必須對隱性基因進行選擇，保留顯露出隱性性狀的個體，也就是培育所選中的隱性純合基因型個體。（3）對顯性基因的選擇

根據育種目標，如果受選的性狀是由顯性基因控制，則對該性狀選擇實際上是對顯性基因的選擇。實現顯性基因選擇的基本步驟：第一步：根據表現型淘汰掉隱性純合體，并將其具有顯性性狀的個體作為親本繁殖。第二步：將選作親本的顯性個體測交或自交，然后根據測交或自交結果，把雜合體淘汰掉，只留下全部顯性純合體。（4）對雜合子的選擇

如果受選性狀的表現型是雜合基因型（Aa）控制，其等位基因是共顯性、不完全顯性或鑲嵌顯性，就非常容易。根據表現型區(qū)分純合子和雜合子。純合子（AA、aa）的表型和雜合子（Aa）的表型區(qū)別極大，只需要通過直觀觀察即可選出。（5）對伴性基因的選擇問題：什么叫伴性遺傳或性連鎖遺傳？伴性基因頻率的計算，要比常染色體上基因復雜得多。在同型配子中，基因型頻率間的關系與常染色體上的相同；在異性配子只有兩種基因型，并且每一個體僅載有一個基因，而不是兩個。因此，在群體中有2/3的伴性基因是由同型配子的性別所載有，1/3是由異型配子的性別所載有。2、數量性狀選擇（1）表型方差分析的數學模型P=G+E+IGE基因型值（G）可以剖分為：基因加性效應值（A），即所謂基因疊加效果引起的部分。顯性效應值（D），由優(yōu)勢基因產生的部分。上位效應值（I），由位于不同基因座的基因或基因型之間的相互作用引起的部分。P=G+E+IGE=A+D+I+E（2）遺傳力分析a、遺傳力b、狹義遺傳力一般認為，具有0.2以上的遺傳力值的性狀就有選擇效果。遺傳力的推斷基本上采用方差分析、相關分析法和回歸法，具體可分為：親本與子代的相關或回歸分析；完全同胞或半同胞的方差分析；選擇實驗結果的分析；求平行組的方差分析。目前，在水產動物多采用全同胞或半同胞的方差分析方法進行推斷。（3）選擇參數估計

數量性狀的選擇效果受性狀的變異程度、性狀的遺傳力和人工選擇情況三方面因素印象。變異程度和遺傳力是生物的內部屬性，也是影響選擇效果的主要因素；人工選擇情況是影響選擇效果的外部因素，在一定條件下對選擇效果起決定作用。用以說明人工選擇情況與效果的參數有選擇差、選擇強度、選擇反應和時代間隔等。a、選擇差數（S）是指已選擇個體性狀的平均值與選擇前整個群體該性狀平均值的差數。選擇差越大，說明供選擇性狀的變異程度越大，可選擇的潛力也就越大。b、選擇強度（I）是標準化的選擇差，在數值上選擇差（S）除以被選擇群體的表型值標準差（δ），即I=S/δ。c、選擇壓力（P）是指選作育種對象的個體數（n）占選擇前總個體數（N）的百分比值，也稱中選比率，即P(%)=n/NX100。d、選擇反應（R）選擇反應是一種衡量選擇效果的指標。指受選擇性狀經一世代的選擇后，性狀平均值的變化情況，在數值上等于選擇親本所繁殖的子代表型平均值（Yf）減去選擇前群體的表型平均值（Y），即R=Yf-Y。e、世代間隔（G）是指子代出生時其父母的平均年齡。四、選擇育種方法1、選擇的基本方法選擇育種工作可以從優(yōu)良的個體或群體開始。水產動物多為雌雄異體，并且大多數是雜合度較高的群體品種，面前還沒有人采用單一個體選擇的方法獲得成功。因此，不用單一個體的選擇方法，二是選擇一對性狀相近的優(yōu)良親本對作為個體獲得后代。選擇的常用方法是家系選擇和后裔選擇。（1）家系選擇a、定義指將具有目標性狀和優(yōu)勢性狀的個體選出來作為親本繁育，逐代選擇表現良好的個體，這種選擇方法稱為家系選擇。家系選擇的實質是對基因型的選擇。b、家系選擇工作的內容原始群體優(yōu)勢性狀的綜合評估分析；近親交配和嚴格選擇；系譜檔案的建立、記錄與整理。c、家系選擇的選擇效應家系選擇的選擇效應計算公式為：Rf=ifδfhf2

家系選擇的效應大小取決于選擇強度（if）、性狀差異（δf）和性狀的平均遺傳力（hf2）。（2）后裔選擇a、定義又稱后裔測定，是依據繁殖親本后代的質量來評定親本種用價值的選擇育種技術，其突出有點是能迅速判別親本基因型。b、后裔鑒定的遺傳學基礎兩性繁殖生物的受精過程表明，父本與母本為其后代各貢獻一半的遺傳物質，即每一后代從每一個親本得到一半的遺傳物質。根據后裔表現計算育種只的公式為：A=(P0-P)h(0)2+p其中，P0為后代（子女）的平均表型值，P為被選擇親本個體的表現型值，(P0-P)為選擇差，h(0)2為后代（子女）性狀表型均值的遺傳力。（3）綜合選擇法a、定義所謂綜合選擇是將家系選擇、混合選擇和后裔鑒定等選擇技術相結合進行的選育種方法。其特點是結合每一選擇方法的優(yōu)點，克服單一選擇方法的一些技術難點。2、多性狀的選擇（1）順序選擇法定義：又稱依次選擇法或單項選擇法，是指針對計劃選擇的多個性狀逐一選擇，每個性狀選擇一代或幾代，待得到滿意的選擇效果后，再選擇第二個性狀，然后再選擇第三個性狀等，順序遞選。

不足之處a、費時；b、性狀間的相互作用和自然選擇的回歸作用，均對選擇效果產生較大影響，在水產動物的育種中這種方法一般很少采用。（2）獨立淘汰法

a、定義也稱獨立水平法或限制淘汰法，即將所要選擇的各性狀分別確定一個選擇界限，凡是需要留種的個體，必須同時超過性狀的選擇標準。如果有一項低于選擇界限，不管其他性狀優(yōu)劣程度如何，均予淘汰。

b、不足之處優(yōu)劣性狀很容易同時被淘汰，而表型不顯著的性狀相反被保留。雜交（Hybridization)兩個不同性狀的個體彼此交配，稱為雜交。雜種（Hybrid)由雜交而得的子代個體，叫做雜種。雜交育種（Crossbreeding)通過雜交將兩個品種或物種的優(yōu)良性狀綜合在一起培育出生物新品種或新類型的方法叫雜交育種。雜交育種是最基本的育種方法之一。雜交通過雜交把不同品種的不同基因型綜合在一起。連續(xù)自交通過連續(xù)自交產生后代的多樣性，并且向純合體方向發(fā)展。選擇通過不斷選擇，選出符合要求的純合體。雜交育種的基本步驟在雜交育種中，雜交的目的在于把人們所需要的各種優(yōu)良性狀，從各個不同品種的生物中綜合在一起；選擇的目的在于挑選出符合人們需要的不同性狀的組合，淘汰掉不需要的個體。沒有雜交，不同的優(yōu)良性狀就不能迅速地綜合在一起；沒有選擇，就不能導致有優(yōu)良性狀的生物類型的形成。雜交原始材料與親本的選擇雜交育種的方式一.雜交育種的相關概念雜交原始材料與親本的選育種必須要有原始材料作為親本。并以此為基礎培育出優(yōu)良的新品種。原始材料大致分兩大類現有品種：包括當地品種、推廣品種、引進品種野生種：野生種由于長期自然選擇的結果，往往具有較強的抗病力與抗逆性。因此，常用野生種含有的對人類有利的個別基因，來改良現有品種，同時保留現有品種的優(yōu)良性狀。野生種的另一特點是它的高度雜合性，因而具有廣泛的遺傳基礎，在用它進行雜交時，雜種變異范圍廣、選擇余地大。但野生種一般常有經濟性能差的缺點。雜交育種就是利用兩個親本的基因型，通過雜交來提供新的基因組合。雜交育種中，親本的選擇是育種過程中極為重要的一環(huán)。選擇怎樣的親本才能夠達到育種的目的呢？兩個選擇親本的原則：一是親本雙方性狀可以互補；二是雙方的生物學差異，尤其是生態(tài)差異要比較顯著。雜交后，可以產生變異較為廣泛的后代。（P158）育種中，經常采用以下來源的品種進行雜交：本地品種×推廣品種：推廣品種×推廣品種：本地品種或優(yōu)良品種×國外優(yōu)良品種優(yōu)良品種×野生品種。即使在選擇過程中已經選出優(yōu)良種的個體，也不能任其自由交配，這是因為盡管兩個優(yōu)良個體之間交配獲得優(yōu)良后代的機會很大，但也不一定總是獲得滿意的結果。因此，必須要有合理的交配制度，并要正確地運用雜交手段，尤其是在利用不同品種進行雜交時更要慎重。常用的雜交育種手段包括以下幾種：雜交育種的方式經濟雜交

兩個品種或品系雜交，第一代生活力強有利于生產，但優(yōu)良性狀不能遺傳下去，所以子一代不能用來做種用，只能利用雜種當代。這種在生產上只利用雜種第一代的生產雜交方式叫經濟雜交。如豐鯉（興國紅鯉×散鱗鏡鯉）、荷元鯉、岳鯉（荷包紅鯉×湘江野鯉）、芙蓉鯉（散鱗鏡鯉×興國紅鯉）等，都是利用雜種第一代的生長優(yōu)勢，但雜種自交會發(fā)生分離。改良雜交

某個品種的各種經濟性狀基本上符合要求，只是有一、兩個缺點需要加以改良而使用的雜交方式稱改良雜交。如鯪魚是一個很好的養(yǎng)殖品種，但是不能抗寒，如果在鯪魚受的同時，加入抗寒能力較強的瓦氏雅羅魚的精液，結果子一代（混精鯪）的抗寒力有所提高。假如逐代繼續(xù)下去，就可以把鯪魚改良成為一個抗寒品種。簡單育成雜交級進育成雜交引入育成雜交綜合育成雜交育成雜交根據一定的育種目標，選擇合適的品種進行雜交，將控制不同性狀的基因隨機結合，并結合選擇與培育，集雙親優(yōu)良性狀于一體的新品種育種方法。如各種金魚品種。能把不同的優(yōu)良性狀綜合在一起，這是通過基因重新組合而達到的。例如一個魚類品種是豐產的，但不抗病，而另一個魚類品種是低產的，但抗病能力較強。通過雜交，可以把雙方的優(yōu)良性狀綜合在一起，得到既高產又抗病的品種。通過基因的相互作用而產生新的性狀，可能產生在生長和抗病方面都超過雙親水平的后代?？赡墚a生可利用的雜種優(yōu)勢。雜交的遺傳后果

雜交可能產生的遺傳后果是多方面的。從積極方面講：消極的方面：二、近親繁殖與雜種優(yōu)勢近親繁殖和雜交是一對矛盾的兩個方面，兩者的遺傳學效應顯著不同。近親繁殖或近交可以使原來雜交的生物增加純合性，從而提高基因型的穩(wěn)定性，但往往會帶來嚴重的衰退現象；而雜交可以使自交的生物增加雜合性，產生雜種優(yōu)勢，不能用有性繁殖的方法固定下來。在物種改良上，往往要交互地使用雜交和近交的方法，使人們能夠得到近交和雜交的好處，而同時又能減少它們的不利影響。3.近親繁殖近親繁殖或近交是指親緣關系較近的個體相互交配，繁殖后代。在各類近交中，親緣關系最近的是自交，就是同一個體產生的配子相互結合，增殖下一代的新個體，即植物的自花授粉或動物的自受精。近交可提高遺傳的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性顯然來自純合性。這過程可以從一對基因雜合體的連續(xù)自交中清楚地看出來。從遺傳角度考慮，近交或自交會帶來下列后果：引起性狀分離使品系趨于穩(wěn)定引起退化在雜交育種工作中，繼雜交之后，必須采用自交方法，由此可以得到分離的后代，得到不同基因組合，由此選育出新品種。在形成新品種中，自交還可以使品種保持穩(wěn)定。另一方面，含有一定程度的雜合性的優(yōu)良品種，如果自交，既可使品種變質，又可能此起退化，降低生活能力，減少產量。也就是說，采用自交或雜交，要根據具體對象而定。有時兩個親本雜交，子代的某一數量性狀并不等于兩個親本的平均，而是高于親本的平均，甚至超出親本的范圍，比兩個親本都高，這種雜種比雙親優(yōu)越的現象叫雜種優(yōu)勢（Heterosis).優(yōu)勢可以表現在生活力、繁殖力、抗逆性以及產量和品質上，或是生長速度、早熟性等方面。雜種優(yōu)勢百分比數＝（F2平均數－雙親平均數）/雙親平均數×100%雜種優(yōu)勢的特點（P100）雜種優(yōu)勢顯性說－－對生長有利的數量性狀由許多顯性基因所控制，而與它們相對的隱性基因則是有害基因。近親繁殖，特別是自交，后代純合化，分離出形態(tài)上和生理上不良的個體，使它們的生活力減退，適應性降低。超顯性說－－認為基因處于雜合態(tài)時比兩個純合態(tài)都好。遺傳平衡學說雜種為什么會有優(yōu)勢呢？主要有兩種論點：雜種優(yōu)勢率超親優(yōu)勢率超標優(yōu)勢率雜種優(yōu)勢率雜種優(yōu)勢的度量本地品種與推廣品種雜交家化品種與野生種雜交本地野生種與外來品種不同品系種間雜交（遠緣雜交）雜交親本的選擇在魚類育種中，雜種優(yōu)勢的利用是多方面的：1.單雜交－－利用兩個不同的自交系或兩個不同的品種進行交配，即A×B,所產生的雜種稱為單交種，自交系一般要經過連續(xù)五代以上的自交，這種自系生產力比較弱，一般要制備比較多的自交系，一定要經過給試驗，取其中比較理想的組合進行生產。2.雙雜交－－用兩個單交種進行雜交，稱為雙雜交，即（A×B）×(C×D),所產生的雜種，稱為雙交種。3.三雜交－－一個單交種和一個自交系或另一品種的雜交，稱為三雜交。即（A×B）×C,所產生的雜種，稱為三交種。利用三個自交系或三個品種進行雜交，有可能綜合更多親本的經濟性狀于雜交后代中，也就有可能比兩個親本單交更為完善和更具有雜種優(yōu)勢的子代。雜種優(yōu)勢的利用三.雜交育種應用鯉魚不同品種或品系的雜交國內對鯉魚雜交的研究國外對鯉魚雜交的研究親本的選擇與配組親本的純度與雜種優(yōu)勢回交和復合雜交魚類雜交育種的幾個問題四.遠緣雜交遠緣雜交的概念指種間和屬間以及親緣關系更遠的生物類型之間的雜交。天然雜交種遠緣雜交的特點雜交不孕－－指兩個物種的生殖細胞由于配子隔離不能正常受精、胚胎不能正常發(fā)育，因而不能獲得有生活力的后代。這是一般遠緣雜交中最普遍存在的現象。雜種不育－－指親緣關系較遠的生物彼此所得的雜種，因為生理功能不協調、生殖系統(tǒng)遭受擾亂而不繁殖后代或繁殖力很低的現象。魚類的遠緣雜交舉例：雜種的核型或分子標記雜交子代的個體發(fā)育形態(tài)特征經濟性狀五.雜交種的鑒定和觀測六、雜交育種的步驟雜交創(chuàng)新階段自繁定型階段擴群提高階段七、雜交育種的應用提高生長速度提高抗病力提高抗逆性提高起捕率提高含肉率和肉質提高飼料轉化率提高成活率創(chuàng)造新品種保存和發(fā)展有益的突變體搶救瀕于絕滅的良種復習題名詞解釋雜交育種雜種優(yōu)勢遠緣雜交回交育種一、天然雌核發(fā)育魚類的遺傳特性1.天然雌核發(fā)育魚類染色體組多倍化

具有雌核發(fā)育生殖方式的物種，大多具有多倍化的染色體組，一般為三倍體，也有少數為四倍體。染色體組多倍化的現象在行雜種生殖和孤雌生殖的其他單性脊椎動物中均有發(fā)現。染色體組的多倍化是雌核發(fā)育等單性脊椎動物的共同特征。2.天然雌核發(fā)育魚類遺傳的相似性

由于雌核發(fā)育魚類所產的卵子與一般兩性物種的單倍體卵子不同，其染色體組仍然與體細胞的染色體數保持一致，故雌核發(fā)育后代個體之間以及與母本表現出高度的相似性。二、雌核發(fā)育生殖的細胞學機制1.天然雌核發(fā)育魚類卵子的發(fā)生

雌核發(fā)育的生殖方式關鍵是形成了染色體未發(fā)生減數、具有雌核發(fā)育能力的卵子。揭示天然雌核發(fā)育動物卵子的發(fā)生機制是研究雌核發(fā)育生殖機制的關鍵。a減數分裂前內復制b無融合生殖c極體不排出2.雌核發(fā)育卵子的激活

雌核發(fā)育卵子需要兩性親緣種的精子激活發(fā)育過程。

eg:銀鯽的2種繁殖方式，其卵子能夠被十余種魚類精子所激活。三、雌核發(fā)育魚類的進化1.雌核發(fā)育魚類的雜種起源

包括雌核發(fā)育生殖的單性脊椎動物均為雜種起源，即是通過兩性物種種間雜交所形成的雜種演化而來：a.自然界中，單性脊椎動物總是與兩性親緣種棲居在一起的，形成單性-兩性繁殖復合體；b.實驗室中，通過兩性物種間人工雜交，已合成了具有雌核發(fā)育能力的單性群體。2.雌核發(fā)育魚類的進化歷史

雌核發(fā)育物種等單性動物沒有基因重組的機會，它們應該難以適應變化的環(huán)境。然而通過線粒體分析，單性種花鳉有10萬年的進化歷程，鈍口螈有400萬年進化歷史，方正銀鯽有16萬年進化歷史。3.天然雌核發(fā)育魚類的克隆多樣性

克隆多樣性可能是由于兩性種不斷雜交，而雜種只要演化成雌核發(fā)育的生殖方式就相當于產生了一個新的克隆。四、異精效應

方正銀鯽與具有100條染色體的普通鯽魚不同，其染色體數為156或162，為天然三倍體。其群體中約含有5%-20%，為三倍體兩性型種群。異源精子不僅起著激動卵子雌核發(fā)育的作用，而且還與卵核發(fā)生有限的基因交流。五、雌核發(fā)育與雄核發(fā)育誘導天然雌核發(fā)育一、雌核發(fā)育現象雌核發(fā)育：卵子在（精子的）刺激下，依靠自身的細胞核發(fā)育成個體的一種生殖方式。非減數卵子；無精卵融合的繁殖方式；產生后代與母本幾本一致。天然雌核發(fā)育：銀鯽，花鳉屬二、三倍體胎生品系，月銀漢魚屬銀鯽的獨特的遺傳特性，選用興園紅鯉的精子未激活銀鯽的卵子，它們的后代仍為清一色的雌性，即保持母親的優(yōu)良遺傳特征，又在某種程度上表現出“父親"的有利性狀，且子代不分離、不退化、生長速度快的優(yōu)勢。其生長速度為普通鯽的2-3倍，并且具有食性廣、易飼養(yǎng)、繁殖簡便、生命力強、病害少、肉味佳、營養(yǎng)豐富、經濟價值高等優(yōu)點，這種銀鯽取名為異育銀鯽。人工雌核發(fā)育：

Hertwig（1911），人工的方法破壞蛙精核，得到人工單性個體（單倍體）。單倍體無生活力，需加倍得到二倍體（3種加倍方法）。傳統(tǒng)的雜交、選擇育種需要多代選育，耗時耗力，雌核發(fā)育二倍體人工誘導是一種快速建立純合品系、克隆品系的有效手段；在性決定機制、單性生殖等基礎研究方面亦具有重要價值。因而受到各國研究者的極大關注二、人工誘導雌核發(fā)育

1.精子染色體的失活

人工誘導的步驟：1.精子遺傳物質的失活；2.卵子染色體的二倍化a．射線（Hertwig效益）r射線、X射線：穿透力強、處理樣本均勻，使精核DNA完全破壞（泥鰍、鯉魚、牡蠣等），材料獲取不易，需要特別的安全防護措施。紫外線：DNA形成胸腺嘧啶二聚體、氫鍵減弱、DNA結構變化，從而導致復制和轉錄障礙。相對安全、廉價，穿透能力弱需對樣本做預處理。使用比較廣泛b．化學試劑甲苯胺藍、吖啶黃、二甲基硫酸鹽等。Tsoy得到雌核發(fā)育白鮭。c．雜交誘導種間雜交導致雌核發(fā)育。原因：不同種雜交不親和性；胚胎細胞分裂周期調控差異。鰈類雜交，大馬哈魚，草鯉雜交等。

貝類也有類似的“Hertwig”現象，但由于紫外光破壞貝類頂體，導致受精能力下降。人工誘導的原則：完全破壞精子的遺傳物質，保持精子一定的受精能力。2.雌育二倍體的誘導

卵子受遺傳失活的精子刺激，通常發(fā)育得到單倍體。魚類雌核發(fā)育單倍體一般可以進行早期的胚胎發(fā)育，但逐漸出現“單倍體綜合癥”，（亦為判斷精子遺傳失活比例的指標），不具有生活力。a．誘導原理：

魚類成熟卵子停留在減II中期，海水貝類卵子停留在減I中期，通過抑制極體的排出或第一次有絲分裂實現二倍化。

抑制第一極體、抑制第二極體、抑制第一次減數分裂。由于抑制1、2極體的排除分別阻止了同源染色體和姐妹染色單體的分離；而抑制第一次減數分裂為單套染色體核內復制，其純合度最高。b．人工誘導方法物理方法：溫度休克法：酶的構型改變，阻礙酶促反應的進行，導致紡錘絲形成所需ATP供應受抑制，從而阻止染色體的移動。靜水壓法：抑制微管微絲形成，終止染色體移動化學方法：細胞松弛素（CB）：特異性地破壞微絲，使最終導致兩個子細胞分離的微絲“收縮環(huán)”解體，阻止分裂溝的形成。6-二甲基氨基嘌呤（6-DMAP）：蛋白磷酸酶抑制劑，作用于蛋白激酶，終止染色體的分離，破壞微管聚合中心。秋水仙堿、咖啡因等c.生物學方法四倍體親本獲得二倍體卵子。3.人工誘導雌核發(fā)育二倍體實例

魚類40余種；貝類不能發(fā)育到成體（雌核發(fā)育二倍體成活率較低）非整倍體的出現：在魚類和貝類紫外線誘導雌核發(fā)育研究中發(fā)現大量的非整倍體，這是由于紫外光照射的劑量決定了精子染色體失活的程度。分為父本完全失活；部分失活兩種情況，未失活的父本染色體逐漸被修復并參與細胞分裂，從而產生非整倍體。三、雌核發(fā)育二倍體的鑒別

人工誘導雌核發(fā)育，精子的失活處理效率影響，倍性差異較大，需要專門的手段鑒定染色體的二倍性。1.熒光顯微分析法

制備細胞懸液，固定并染色；使用熒光顯微鏡及光度計，測量單個細胞的激發(fā)熒光強度。比較準確，操作麻煩、價格低廉。2.流式細胞儀檢測

樣品少、快速、準確，難以測量DNA微小劑量的差別，無法準確判斷非整倍體。3.染色體組型分析最準確且必要的檢測方法。對非整倍體的檢測有效。4.分子標記輔助方法：同工酶

RAPDAFLPSSR四雌核發(fā)育二倍體的生物學特征1.受精細胞學機制

銀鯽卵質促進精核核膜解體的功能異常，核膜無法崩解。人工處理的精子，入卵后精核始終受到抑制而不形成雄性原核，保持固縮狀態(tài)，不與雌性原核融合。（對蝦、牡蠣）形成雄性原核，但在第一次有絲分裂中期，雄原核無法形成染色體，而是形成致密的染色小體，隨著分裂不斷丟失。2.生物學特性a性別：XY，ZW

理論上講，XY型動物雌核發(fā)育后代均為XX，即全雌；ZW型動物雌核發(fā)育后代ZZ（雄性）：WW（雌性）=1：1。泥鰍XY型，奧利亞羅非魚ZW型。魚類性別決定機制復雜，雌核發(fā)育后代與預期并不完全一致。泥鰍5%左右雄性個體，牙鲆，雄性比例11.3%-100%。b繁殖力較差

性腺發(fā)育不正常比例高（染色體不完整等原因導致）；懷卵量較少。c生長和發(fā)育速度較慢、成活率低3.遺傳學特征

a二倍體類型

第一極體抑制型、第二極體抑制型、第一次卵裂抑制型。（減數分裂型雌核發(fā)育，卵裂型雌核發(fā)育）基因/著絲粒重組率（x）：魚類染色體減數分裂存在干涉，每條染色體臂一般只發(fā)生一次交叉。第二次分裂分離頻率（y）：指某基因位點為雜合體的母本誘導雌核發(fā)育二倍體時，子代中雜合體的出現頻率；近交系數（F）：雜合體母本誘導的雌核發(fā)育二倍體，由于得到的純合體都是同祖結合狀態(tài)，雜合體都是異祖狀態(tài)（y），故F=1-y。b雌核發(fā)育后代基因型

抑制第一極體排出，若無重組，則子代均為母本拷貝；而實際上距著絲粒較遠的染色體臂往往發(fā)生重組，出現4種類型的卵子。第二次分裂雜合體的頻率y=1-x。第二極體抑制型雌育二倍體，距離著絲粒近的基因為純合體，距離遠的為雜合體。第一卵裂抑制型，無基因重組，所有位點均為純合體，F=1。五雌核發(fā)育二倍體在遺傳育種中的應用1.快速建立純系

2.性別控制和單性群體的利用3.遺傳學研究的好材料

a．性別遺傳機制

b．基因-著絲粒作圖六雄核發(fā)育

1.人工誘導原理

射線破壞卵核，依靠精核發(fā)育成個體。存在Hertwig效應。紫外線處理已獲得泥鰍、鯉等雄核發(fā)育個體。櫛孔扇貝雄核發(fā)育卵子中，紫外線未影響雌性原核的形成，而是使原核形成變緩。在第一次卵裂中期，雌性原核不能形成染色體，而是形成濃縮的染色質小體，不參與核分裂。2.方法

抑制第一次卵裂：高溫抑制（鯉、尼羅羅非魚、泥鰍、虹鱒等）；靜水壓（虹鱒）。雙精子融合四倍體親本得到二倍體精子。3.雄核發(fā)育后代的性比

雄性異型：XX（雌性）：YY（雄性）=1：1YY個體與正常XX交配，子代均為雄性。

雄性同型：ZZ（雄性），與正常ZW（雌性）交配，后代正常。第一節(jié)生物染色體的多倍性多倍體－－指體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。多倍體在高等植物是相當普遍的，顯花植物中大約有一千種以上是多倍體，栽培植物中更為常見，禾本科植物可達75%。動物界多倍體很少。魚類多倍體現象是比較普遍的。世界魚類中有很多是多倍體。一、什么是多倍體

二、多倍體的分類

根據產生方法分：天然多倍體人工多倍體根據染色體來源分同源多倍體－－染色體已經復制，但細胞質沒有分裂形成。異源多倍體－－兩個不同的物種雜交，它們的雜種再經過染色體加倍形成。根據染色體組數目分：三倍體－－三個染色體組四倍體六倍體八倍體三、多倍體產生的機制多倍體是由于細胞內染色體加倍而形成的。染色體加倍則通過卵子第二極體的保留或受精卵早期有絲分裂的抑制而實現。精子入卵的時間是在第二次成熟分裂的中期，受精后放出第二極體。如果卵子受精后不排出第二極體，也即它們沒有經過減數分裂而形成所謂的二倍體核，然后與單倍體精核結合，于是就形成三倍體。如果卵子受精后照常排出第二極體，并與單倍體精子結合形成二倍體受精卵，而受精卵的第一次卵裂受到抑制，則產生四倍體。第二節(jié)多倍體誘導一、人工誘導多倍體的原理二、人工誘導多倍體產生的方法二、人工誘導多倍體產生的方法

1魚類多倍體產生的機制

2誘導多倍體魚類的方法

自1945年Svrdson首先發(fā)現鮭科魚類中存在多倍體類型起，在做過染色體研究的1600多種天然魚類中，人們發(fā)現多倍體魚類至少有150種(或亞種)以上。魚類人工多倍體的研究工作在20世紀70年代后得到迅猛發(fā)展。先后在三棘刺魚、鰈、川鰈、大菱鲆、鯉魚、鰱、虹鱒、鳙、白鯽等30多種魚類中獲得多倍體試驗魚。

海水魚僅進行了黑鯛、牙鲆三倍體，真鯛三倍體、四倍體等的基礎研究。目前我國魚類多倍體進展較快，且開始進入實用階段。1魚類多倍體產生的機制

多倍體是由于細胞內染色體加倍而形成的。染色體的加倍可以通過保留受精卵第二極體即抑制卵子的第二次成熟分裂或抑制受精卵的第一次卵裂來實現。

魚類受精細胞學研究表明：魚類精子入卵的時期是第二次減數分裂的中期，卵子受精后放出第二極體。如果設法抑制第二極體的放出即形成二倍體卵，二倍體的卵原核與正常精原核結合就形成三倍體；如果卵子受精后，照常排出第二極體形成單倍體卵，單倍的卵原核與單倍的精原核結合就形成二倍的受精卵，這時再抑制受精卵的第一次卵裂，則產生四倍體。

2誘導多倍體魚類的方法

2.1生物學方法

云斑尖塘鱧與線紋尖塘鱧雜交示意圖

遠緣雜交、核移植及細胞融合是采用生物方法誘導魚類多倍體的有效途徑。Marian等(1978)最早發(fā)現草魚♀×鳙♂之間的雜種是異源三倍體；Chevassus(1983)也指出魚類的遠緣雜交可能產生單倍體、二倍體和多倍體；劉思陽(1987)用雌性草魚(2n=48)與雄性三角魴(2n=48)雜交，獲得子一代染色體數目為72的草魴雜種三倍體；丁軍(1992)用異育銀鯽與興國紅鯉雜交獲得復合四倍體，這種種間雜交抑制第二極體的排放從而產生多倍體，而種內雜交很少不排出第二極體的機理尚需進一步探討。A、遠緣雜交核移植誘導魚類多倍體技術仍處于實驗階段，陸仁厚等(1982)用四倍體的草魚培養(yǎng)細胞的細胞核作為供體移植到泥鰍的去核卵內，獲得心跳期的四倍體胚胎，該技術的成熟，很可能成為誘導四倍體魚類的有效途徑之一。B、核移植誘導C、細胞融合主要誘導魚類囊胚細胞與囊胚細胞、囊胚細胞與未受精卵、囊胚細胞與受精卵或者受精卵與受精卵之間的細胞融合，但由于細胞內染色體發(fā)生重排，實際得到是含各種不同數量染色體的魚類細胞群。但利用這一技術可以探索改良品種的可能性。2.2物理學方法

主要包括溫度休克法、靜水壓法，以及近年來嘗試采用的高鹽高堿法和電休克法(Teskeredjic等，1993)。物理學方法機制主要是通過破壞微管形成，使由微管蛋白聚合成的微管解體或阻止微管的聚合過程，使染色體失去移動的動力，人為抑制染色體向兩極移動，形成多倍體細胞。

2.2.1溫度休克法

即用略高于或略低于致死溫度的冷或熱休克來誘導三倍體(抑制第二極體排放)或四倍體(抑制第一次卵裂)的方法。根據處理溫度的高低分為熱休克法和冷休克法。一般冷水性魚類如鮭科魚類，宜用熱休克，溫度范圍為28℃～36℃；溫水性魚類宜用冷休克，溫度范圍為0℃左右，但最近研究表明，鯉魚用熱休克同樣可以獲得較高比例的三倍體，香魚三倍體的誘導用冷、熱休克均可獲得令人滿意的結果。

進行溫度處理最重要的是必須確定處理的開始時間、持續(xù)時間以及溫度高低，魚類溫度休克敏感性的差異既與遺傳背景有關(Streisinger，1981)，也與卵子成熟度有關(Refstie，1982)。Dubé等(1991)使用熱休克方法成功地誘導了美洲紅點鮭三倍體。卵受精后15min用28℃高水溫熱休克處理10min，誘導出100%的三倍體，孵化率42%。日本山口縣外海水產試驗場高山繁昭(1992)在水溫15℃條件處理牙鲆卵受精4min，做出了100%的牙鲆三倍體。2.2.2靜水壓法

通常采用較高的水靜壓(650kg/cm2)來抑制第二極體的放出或者抑制第一次卵裂誘導產生多倍體的方法。該方法最佳條件易于掌握，處理程序易于標準化，對受精卵的損傷小，誘導率高(一般在90%～100%)。但需專門的設備如水壓機等，同時樣品室容量有限，不適宜大規(guī)模生產。Streisinger等(1981)用靜水壓阻止第二極體排出并用這種處理與乙醚相結合阻止第一次有絲分裂而產生純合二倍體雌核發(fā)育斑馬魚。桂建芳等(1990)采用靜水壓處理獲得了批量三倍體和少數四倍體彩鯽。2.3化學方法

所采用的化學藥品主要有秋水仙素、細胞松馳素B(CB)、聚乙二醇(PEG)以及6-二甲基氨基嘌呤(6-DMAP)。這些化學藥物對染色體的運動并無影響，主要通過阻止分裂溝的形成、抑制細胞質的分裂，阻止了極體的釋放而形成多倍體。Smith等(1979)用0.01%秋水仙素浸泡處于第一次卵裂前的溪紅點鮭(Salvetinuspoutinatis)受精卵產生了多倍體以及多倍全與二倍體的嵌合體。

湖北省水生生物所(1976)也曾用秋水仙素處理草魚♀×團頭舫♂雜種2-4胞期胚胎，獲得一定比例的三倍體和四倍體。用秋水仙素處理容易形成嵌合體且成活率較低，人們常用秋水仙堿與種間雜交相結合誘發(fā)異源多倍體。細胞松馳素B是一種細菌的代謝產物，Allen等(1979)報道用濃度10mg/L的細胞松馳素B(溶解于2.5%DMSO)處理大西洋鮭(Salmosalar)的受精卵獲得二倍體、三倍體和四倍體的嵌合體，但以三倍體為主。Refstire(1981)用濃度為1μg/mLCB溶液(0.1%DMSO)處理虹鱒受精卵30～40h直至4胞期，也獲得了多倍體與三倍體的嵌合體，但以四倍體為主。盡管細胞松馳素B的誘導效果較好，但因是致癌劑，影響了它的使用推廣。聚乙二醇是一種常見的細胞融合劑，Ueda等(1986)用聚乙二醇處理虹鱒的精子，然后讓其與卵子受精，結果得到了2/5的三倍體虹鱒胚胎。

6-二甲基氨基嘌呤(6-DMAP)自1993年廣泛應用于誘導貝類多倍體，其低毒、高效、價格便宜，但目前還沒有用來誘導魚類多倍體的報道?；瘜W藥品一般較貴，而且有毒性，誘導的多倍體往往是嵌合體，不如溫度休克與靜水壓處理誘導魚類多倍體使用普遍。第三節(jié)多倍體的倍性鑒定方法主要分為直接方法和間接方法。直接方法包括染色體計數和DNA含量測定等。間接方法包括細胞測量、蛋白質電泳、生化分析和形態(tài)學檢查等。上述方法中哪種方法是最直接和精確的鑒定多倍體的方法？

對于卵裂至囊胚晚期或至腸胚早期的受精卵用染色體制片直接計數測定；剛孵化出的仔魚則用紅血球核體積和核面積測量計算測定較為合適；到魚苗乃至成魚如保留活體則可采用取血測量紅血球體積、測定DNA含量、蛋白質電泳法，或剪下鰭條進行蛋白質電泳、生化分析以及外部形態(tài)學觀察測定。鑒定多倍體的方法核體積測量－－細胞核大小與染色體數目成正比例增加，而且為了維持恒定的核質比率，隨著細胞核的增大，細胞大小也按比例增加。因此組成多倍體的細胞及其細胞核較二倍體大些。紅血球的測量被廣泛用來鑒定多倍體魚，其中以核體積之比來表示。核面積＝3.14ab,核體積＝a2b/1.91,一般地，二倍體與三倍體核體積預期比率應該是1：1.5，而核面積比率應該為1：1.3。除紅血球外，也有用其它的體細胞如腦細胞、軟骨細胞、網膜細胞、上皮細胞、肝細胞、腎細胞等，但要預先制作切片。蛋白質電泳－－如用血清蛋白電泳圖差異來辨別二倍體與三倍體。生化分析－－關東系銀鯽二倍體與三倍體種群比較，兩者肌肉的基本組成及蛋白質組成大體一致，但三倍體具有較少的紅血球數量，較高的平均血球體積與平均血球血紅蛋白。草魚、花鰱、三西洋鮭也得到類似的結果。形態(tài)學檢查－某些魚的三倍體和二倍體之間有形態(tài)上的差別。染色體計數－－是鑒定魚類多倍體最準確的方法，但比較費時。要有好的染色體標本，質量好的染色體標本可以從胚胎獲得，因為胚胎具有高的有絲分裂指數。DNA含量測定－－同一生物內，不同組織的細胞，結構和功能有很大的差異，但其細胞核內DNA含量是相同的，而且生殖細胞核內的DNA是體細胞內的一半。目前有兩種測定細胞內DNA含量的方法：顯微光密度測定法；流式血流計數法。多倍體魚類的生長與發(fā)育（1）生活力（2）多倍體魚的性腺發(fā)育

多倍體尤其是三倍體魚類因其染色體組發(fā)生了數量變化，性腺發(fā)育受到抑制，生長特性發(fā)生變化，因而為養(yǎng)殖生產所利用。

誘導魚類多倍體技術在水產養(yǎng)殖上的應用1控制過度繁殖

湖泊等一些養(yǎng)殖水域，需要合理的放養(yǎng)種群及密度，以維持良好的生態(tài)環(huán)境。為了有效控制某一種群的過度增生，避免造成對環(huán)境的破壞，采用放養(yǎng)部分不育的三倍體魚類可解決這一問題。如草魚雖可控制雜草的生長，但草魚的天然繁殖能力強，易造成對水生植物的毀壞，用人工誘導的方法產生具有消耗雜草能力的不育三倍體草魚乃是很有效的途徑之一。

2提高生長速度

由于三倍體魚的不育性，性成熟時在二倍體中用來促進性腺發(fā)育的能量在三倍體中則被用于體細胞的生長，因而成體三倍體的生長速度普遍超過二倍體。三倍體泥鰍最初2個月生長速度和二倍體一樣，但4～5月齡后生長速度超過二倍體的20%～30%(Kim等，1994)；三倍體斑點叉尾魚會在2月和4月齡時與二倍體生長速度差不多，13月齡后生長速度比二倍體快15%左右(Wolters等，1982)。三倍體魚具有極好的潛在經濟價值。

3延長魚類壽命

一些魚類在繁殖期間會遭受損失甚至全部死亡，如大麻哈魚產卵后通常死亡，虹鱒在缺乏產卵支流的湖泊中會有很高的死亡率。三倍體魚類因性腺不能充分發(fā)育，避開繁殖期，從而避免了繁殖期死亡。

4改善魚肉品質

三倍體斑點叉尾鮰具有比二倍體小的頭部；三倍體鰈與川鰈雜種的平均魚片重量比二倍體雜種高得多。此外，一些研究者認為，三倍體魚類提高了魚肉的口感及出肉率，如虹鱒三倍體的口感明顯優(yōu)于二倍體(張涌泉，1989)第一節(jié)細胞融合細胞融合又稱體細胞雜交或超性雜交。細胞融合－－在自發(fā)或人工誘導下，兩個不同基因型的細胞或原生質體融合形成一個雜種細胞的現象。包括：1.精子和卵子的融合

2.正常情況下不能進行有性雜交的異種細胞，融合成雜種細胞（hybridcell）。細胞融合是六十年代發(fā)展起來的一門技術，屬于細胞工程學的一個分支，為體細胞遺傳學的發(fā)展開辟了道路。應用細胞融合技術，可以跨越雜交的障礙，結合不同種的優(yōu)良性狀。1957年發(fā)現仙臺病毒在體內和體外均引起歐利希氏腹水癌細胞的融合。1960年異種哺乳類動物細胞融合成功一、融合方法

促使細胞融合的制劑稱為融合劑。細胞融合劑主要分為病毒與化學物兩大類：病毒：仙臺病毒、滅活的皰疹病毒、腮腺炎病毒以及新城雞瘟病毒等，其中仙臺病毒最早用于誘導細胞融合，成為早期細胞融合技術廣泛采用的標準融合劑；化學物：硝酸鈉、聚乙二醇（PEG）、聚醋酸乙烯脂（PVA）、聚乙烯吡咯酮（PVP）、硫酸多縮葡萄糖、溶血卵磷脂、甘油、油酸鹽、膜動劑（AZC），磷酸鹽，脂質以及二價陽離子載體等。其中以PEG應用最廣，效果最好。電融合：利用電場使細胞排列成串，并緊密接觸；再使用電脈沖使細胞接觸部分發(fā)生細胞膜融合。激光融合：利用激光微束破壞相鄰細胞的接觸區(qū)，從而導致細胞膜的融合。（誘導魚類細胞融合，張聞迪）細胞融合過程需經過三個階段（p156圖7-1）1、點接觸

兩個細胞表面結合在一起的凝集狀態(tài)。其結合力不那么強，而且各個細胞保持完整的球形。2、面接觸

病毒/PEG等使細胞進入面接觸狀態(tài)。在此階段各個細胞呈斜球形，細胞膜開始發(fā)生融合。3、融合

融合過程進一步進行，則全部形成球或卵形融合細胞。二、融合細胞的篩選與鑒定熒光標記篩選：

熒光抗體技術+流式細胞儀=快速分選術形態(tài)、生化或遺傳標記：

區(qū)別在形態(tài)\生化上具有明顯特征的細胞（藻類）；利用遺傳標記對篩選出的細胞株做鑒定。選擇培養(yǎng)基篩選：

利用雜種細胞特有的生化途徑，使用選擇培養(yǎng)基進行篩選。脾臟細胞與骨髓瘤細胞融合：DNA合成途徑1.糖與氨基酸（葉酸為輔酶），2.次黃嘌呤、胸腺嘧啶核苷途徑。HAT培養(yǎng)基篩選融合細胞。三、細胞融合技術的應用單克隆抗體的生產：外源蛋白通常會誘導脾臟的B淋巴細胞產生抗體，抗原可誘導多種B細胞合成不同的抗體。被激活的B細胞增殖產生可合成抗體的后代，稱之為克隆。多種B細胞后代的細胞群，稱之為多克隆。單克隆的制備需要細胞融合技術。