鱼类育种简介(上)：鱼类育种、选择育种、远缘杂交、杂交种优势

鱼类育种是指按照人们的意愿，培育特定遗传性状（比如生长迅速、抗病和耐低温或耐高温等）稳定的鱼类品种或品系。

一、鱼类育种

养殖鱼类的选择与育种，在很长的历史年代里只是停留在依赖自然选择的作用上。1558年瑞士的格斯纳（C.Gesner）进行的鲤与金鱼的交配，是世界上制种的最早记载。直到18世纪末叶遗传学理论初步建立后，才为养殖鱼类个体间的杂交奠定了基础。此后，随着现代生物技术的发展，鱼类的育种由个体间细胞水平，进而走向分子水平，从而，突破了种间不可杂交的障碍。选种及杂交育种是个体水平；染色体倍数性育种和体细胞育种属细胞水平；基因转移育种乃是分子水平。在育种实践中，这三个层次的手段往往相互结合，互为辅充。

1.选种

选种是鱼类育种中最经典的方法。鲤是养殖历史最悠久的种，中国大约从农渔时代就开始进行自发的物种选留，挑选生长快、个体大、体态健壮的鱼作亲本，淘汰含有不利特性的个体，使有利的遗传基因得以保留并逐步稳定，这种过程实际上就是种内选育。在中国至今有20个适应于不同养殖环境的鲤品种。

2.杂交育种

杂交育种是鱼类育种中较有成效的手段之一，已由种内扩大到种间。绝大部分养殖鱼类是体外受精，为人工杂交提供了十分有利的条件。人工杂交可以把两个不同种类的优良遗传特性集中于同一个体，扩大了遗传特性的变化范围。金鱼是杂交与选择相结合进行育种最早的成功例子。长期以来，金鱼饲养者把不同形态和色彩的金鱼进行人工杂交，逐代选择，使一些具有独特性状的遗传特征趋于稳定，形成新的品种，在中国已有一百多个金鱼品种。

20世纪70年代初，苏联的基尔皮奇尼科夫（В.С.Кирничников）等用欧洲的镜鲤和黑龙江野鲤杂交，经过五代的选育，获得抗寒力强的罗普莎鲤。中国培育的红镜鲤是从兴国红鲤与散鳞镜鲤杂交后代中分离出的红色、散鳞的个体中选留繁殖出来的。随即又从野鲤和红鲫的杂交后代中选出了四倍体的鲤鲫杂交种。

通常采用的杂交方式是亲本确定以后，采用什么杂交组合方式直接关系育种的成败，通常采用的有单交、复合杂交、回交等杂交方式。

①单交。两个品种间杂交(单交)用x×y表示，其杂交种质后代成为一代杂交种，例如方正银鲫(雌)×兴国红鲤(雄)杂交的种质。由于简单易行，好操作，所以生产上应用最广，一般主要是利用杂交种质第一代，例如异育银鲫、荷元鲤。

②复合杂交。两个以上的品种，经两次以上杂交的育种方法。如果单交不能实现育种所期待的性状要求时，往往就采用复合杂交，其目的在于创造一些具有丰富遗传基础的杂交种原始群体，才可能从中选出更优秀的个体。

复合杂交可分为三交、双交等。三交是一个单交种与另一品种的再杂交，可以表示为(x×y)×y。例如，(荷包红鲤×元江鲤)×散鳞镜鲤＝三交鲤；双交是两个不同的单交种的杂交，可表示为(a×b)×(c×d)或(a×c)×(b×c)。例如，(角罗非×尼罗非鱼)×(莫桑比克非鱼×尼罗非鱼)。

③回交。杂交后代继续与其亲本之一再杂交，以加强杂交种世代某一亲本性状的育种方法。当育种目的是企图某一群体B的一个或几个经济性状引入另一群体A种群，则可采用回交育种。比如鲮鱼具有许多优良性状，但不能耐受低温，需要进行遗传改良。可以用耐受低温的湘华鲮进行多次回交，对回交子代选择的注意力必须集中在抗寒性这个目标性状上，从而最终育成一个具有抗寒性优良的鲮鱼新品种。

(异育银鲫的两种生殖方式异精雌核生殖示意图)

3.染色体倍数性育种

包括多倍体育种和单倍体育种：

①单倍体育种。以雌核发育或雄核发育为手段，使发育后代的遗传信息只由母本或父本的单套染色体提供。由于单倍体育种能在很短的时间获得纯合的个体，因而成为育种的主要方法之一。中国在鲤的人工雌核发育和人工控制性别的研究中，已获得两个红鲤雌核发育系。对雄核发育的研究也获得突破性进展。

②多倍体育种。有同源多倍体和异源多倍体两种。前者是体细胞中含有两套以上同源染色体，后者含有两套以上不同源的染色体（一般是两个不同种的染色体）。多倍体一般有三倍体、四倍体、五倍体或更高的倍数。染色体倍数的增高，往往伴随着生活力的提高和生长速度的加快。异源多倍体是解决杂交种不育的有效途径之一。中国在人工诱发三倍体、四倍体的研究方面，已获得草鲤和鲤鲫杂交的可孕异源四倍体鱼。

4.体细胞育种

应用经过诱变或筛选的、具有一定目的遗传特性的体细胞系作原始材料，以培育鱼类新品种，是鱼类育种工作中目标较为明确且较为快捷的途径。世界上第一尾“试管鱼”的实验成功，为鱼类体细胞育种解决了技术上的主要障碍。

对鱼类体细胞进行修饰、诱变并筛选，培育出具有预定目的基因的体细胞系，以此细胞系为育种材料育成可繁殖后代的个体。体细胞潜能体细胞育种取决于体细胞系能否发育成性成熟的鱼。有人将体外培养的成蛙的皮肤、肝、心、肺、淋巴等细胞的细胞核植入去核的成熟蛙卵中，结果仅能获得摄食期前后的蝌蚪。因此认为，成体化的体细胞核发生了某些不可逆转的变化，只具有遗传的多能性；有些基因不可能表达，遗传上不具全能性。

①体细胞潜能。体细胞育种取决于体细胞系能否发育成性成熟的鱼。有人将体外培养的成蛙的皮肤、肝、心、肺、淋巴等细胞的细胞核植入去核的成熟蛙卵中，结果仅能获得摄食期前后的蝌蚪。因此认为，成体化的体细胞核发生了某些不可逆转的变化，只具有遗传的多能性；有些基因不可能表达，遗传上不具全能性。20世纪70年代，英国戈登（Gurdon）将爪蟾经培养的摄食蝌蚪的肠上皮细胞核移植入爪蟾的去核成熟卵中，获得成熟个体。因此，有些学者又认为，体细胞核具有遗传的全能性，细胞分化并未发生不可逆转的变化。80年代初，中国用鲫囊胚细胞的继代培养细胞、短期培养肾细胞及尾鳍细胞的细胞核连续移植获得了成鱼。证明鱼类已分化的体细胞核具有发育的全能性。为在细胞水平上进行各种遗传操作与加工、筛选、分离各种突变体细胞进行育种提供了依据。

②细胞融合。鱼类细胞融合是鱼类细胞工程的一个重要组成部分。它可以把两个遗传特性各异的体细胞融合成一个细胞，从而建立一个具有特异性状的细胞系；也可以借助融合的方法获得多倍体的细胞系。

早期，哺乳类的细胞融合都采用仙台病毒作为融合剂。现代大多采用分子量为400～1000左右的聚乙二醇（PEG）。二甲亚矾（DMSO）能显著提高聚乙二醇诱导鱼类细胞的融合效率。在45%PEG-400中加入最终浓度为10%的DMSO，融合率可提高22%；在45%PEG-1000中，最终浓度为10%的DMSO可提高融合率14%。电脉冲引起细胞膜破裂进而诱发细胞融合的方法已在植物及动物细胞中获得成功。这种电融合的方法也可能成为鱼类细胞融合的重要手段。激光诱导鱼类卵细胞融合也有成功的报道。

③细胞克隆和筛选。用单细胞显微操作法把单个细胞分别接种于96孔或24孔的微量培养板的培养孔内进行培养，每个微孔生长出的细胞称为一个细胞克隆。因是由单个细胞分裂繁殖而来，同一个克隆的所有细胞的遗传特性是高度同一的。把一个细胞克隆再进行培养的细胞就称为亚克隆或次级克隆。

克隆培养液为加有“三抗”和20%小牛血清的TC-199。在TC-199培养液中加入谷氨酰胺或维生素B6后，克隆率可提高到20%；加入条件培养液或用小鼠脾细胞作饲养层后，克隆率可高达30%左右。采用非鲫细胞作饲养层，一般可使克隆率达到50%以上，最高可达92%。有了大量的细胞克隆，即可对其进行诱变处理，同时可对这些克隆进行遗传分析和筛选出具有目的基因（如抗性基因等）的细胞克隆，作为体细胞育种的原始材料。

④试管鱼。或称细胞工程鱼。由于作为供体的体细胞首先是在试管或微孔培养板中培养的，因此由这种体细胞核发育出来的鱼就称为试管鱼。世界上第一尾试管鱼是1980年中国科学院水生生物研究所研究人员用囊胚细胞的继代培养细胞（53～59代）发育而成的鲫。继后1982年和1984年又分别获得鲫肾培养细胞和金鱼肾培养细胞的试管鱼。试管鱼的培养成功，为在细胞水平上进行遗传操作与加工，为鱼类体细胞育种开辟了一条新途径，也为缩短育种周期创造了条件。

(未完待续)