超雄罗非鱼自然繁育体系的开发与应用

1超雄罗非鱼自然繁育体系的开发与应用张海明扬永铨陈远生广州鹭业水产有限公司以尼罗和奥利亚罗非鱼为材料,进行WZ×XY、WZ×YY等系列杂交实验，确认WY型罗非鱼为雌性鱼；W为Y的显性性别基因；性别决定基因强度顺序是W♀Y♂Z♂X♀；在此基础上创建了能自然繁殖超雄罗非鱼的繁育体系（WY♀-YY♂）及其亲本库。该体系象所有罗非鱼原系一样，会周期性地繁殖雌鱼和雄鱼：WY♀、YY♂（超雄鱼）。应用超雄鱼与XX雌鱼配种，可生产生长、抗逆等品质优良的XY基因型雄性鱼，雄性率达95%-100%。2007-2010年，已推广应用40000万尾，为罗非鱼养殖业开辟了一条更加先进、简便、实用的产生YY型超雄鱼的新途径。对于扩增单雄性罗非鱼养殖对象、解除长期困扰罗非鱼雄性苗的荷尔蒙问题、保证食品安全必将产生深远的影响。ThedevelopmentandapplicationofSupermaletilapianaturalbreedingsystemHaimingZhangYongquanYangYuanshengChenGuangzhouLuyeFisheriesCo.,LtdUsingNiletilapiaandAureustilapiaasmaterials,carryoutseriousofhybridtestofWZ×XY、WZ×YYandetc.,weverifythatWYtilapiaisfemale,sexgeneWisdominanceofY;andtheintensitysequenceofsexdeterminegeneisW♀Y♂Z♂X♀；andonthisbasiswehavecreatedthebreedingsystem（WY♀-YY♂）inwhichsupermaletilapiacanbenaturalbredandrelativeparents’pool.Thesystemcanproducefemaleandmaletilapia:WY♀、YY♂(supermale)periodicallyjustlikeothertilapiaoriginallines.UsingsupermaletomatewithXXfemale,XYgenotypemaletilapiawhichhasfastgrowing,highresistanceandothergoodtraitscanbeproduced;themaleratecanreach95%to100%.Duringyear2007-2010,400MofthisXYgenotypemalewaspromoted.Thebreedingsystemhascreatedanewwaywhichismoreadvanced,simpleandpracticaltoproduceYYsupermaletilapia.1.近40多年来超雄罗非鱼的研究概况近40年来,伴随罗非鱼养殖业的发展,中外同任一直在寻求生产单雄罗非鱼的方法,以遗传技术-生产超雄罗非鱼即其中之一。l976年，长江水产研究所杨永铨、张中英、林克宏等以莫桑比克罗非鱼(O.mossambica)为对象，在全球率先展开了性别三系配套技术生产超雄鱼的研究，1980年杨永铨等获得683尾YY型超雄鱼，生产61万余尾XY莫尼杂2种罗非鱼，还筛选出6尾转化雌鱼（YY△♀）。该成果的研究水平在当时（1984年）处于国际上领先地位，获得中国农业部科技进步二等奖，嗣后被中外许多重要专著、科技文献所引用，成为鱼类育种性控的经典理论，也被中国的大中专水产专业教材收录。1983年至1995年，湖北省水产研究所万松良、魏于生、齐彩霞等继续以莫桑比克罗非鱼(O.mossambica)、尼罗罗非鱼(O.niloticus)、奥利亚罗非鱼(O.aurea)为材料，对人工性别控技术和罗非鱼的性别决定机制进行了连续研究，选育出近1000尾莫桑比克YY型超雄罗非鱼，约200尾XY型转化雌鱼，13尾YY型转化雌鱼，繁殖莫尼杂种全雄罗非鱼苗种100多万尾。他们还研究证实了罗非鱼四种配子的性别决定基因强度顺序为：Y♂W♀Z♂X♀。1988年前后，英国斯旺斯威尔士大学(Universityof.WalesSwansea)联合菲律宾中吕宋省立大学淡水养殖中心(CentralLuzonStateUniversity,CLSU),以尼罗罗非鱼为主要对象,开展了遗传雄性罗非鱼技术((Genetioallymaletilapia，GMT)研究，简称为GMT或YY／GMT技术,最后用来繁育生产全雄鱼。其技术原理与杨永铨等的三系配套技术研究路线完全一样，但研究起始整整晚了lO年。该课题组耗时8年完成了由三系转变为二系配套的研究目标,开始在菲律宾推广养殖GMT鱼。Beardmore等人认为YY/GMT技术明显优于其它形式的单雄鱼生产，是水产养殖业中唯一可进行单雄性生产的遗传学技术。YY／GMT技术的两个最基本环节是筛选完好的、优质的个体和慎重维持繁殖原种。因此，现在YY/GMT技术已被联合国国际发展组织（ODA）列入鱼类遗传研究计划（FGRP）。1998年-2000年,容寿柏等针对提高奥尼杂交罗非鱼的雄性率，进行了ZY异配型超雄罗非鱼的人工产生研究,使奥尼杂交罗非鱼的雄性率提高2-3%。福建省淡水水产研究李金秋等，于2004年开始尼罗罗非鱼的三系配套和雌核发育技术研究，据报道已选育出565尾YY型超雄鱼。2001年，我们以尼罗罗非鱼和奥利亚罗非鱼为对象，重新开展罗非鱼三系配套及二系配套技术研究，旨在规模化生产YY型超雄尼罗罗非鱼和ZY型超雄奥尼罗非鱼。至2008年底，已建立起40多万尾YY超雄罗非鱼种子库、3l万多尾尼罗罗非鱼YY△♀（转化雌鱼）种质库和30多万尾奥利亚罗非鱼ZZ△♀种子库；研制出纯种和杂种雄性罗非鱼达8个品系，生产XY型全雄罗非鱼达3000万尾，2007-2010年，已推广应用30000万尾。尼罗超雄鱼由三系简化为二系的成功，无疑是遗传性控领域的重大成就。它大大缩短了超雄鱼的制种周期，极大地提高了超雄鱼的制种效率与规模。但要获得YY△♀，在某种程度上还需要提供最佳的性反转过程。有无更简便、实用的制种途径？这就是本文的宗旨。2.WY罗非鱼的性别2.1传统关观点60年代以来，各国科学家对罗非鱼进行30多个种间杂交实验，使人关注的是列表1中3组正、反交出现的雌雄鱼比例和遗传学分析。表1国外实验组合与遗传学分析杂交实验组合F1代性比遗传学分析O.mossambica♀×O.hornorun♂O.hornorun♀♂×O.mossambica♀正交♂∶♀=1∶0反交♂∶♀=3∶1xx♀×zz♂→xz♂100%wz♀×xy♂→(wy♂＋xz♂＋zy♂)3︰1wx♀O.niloticus♀×O.aurea♂O.aurea♀×O.niloticus♂正交♂∶♀=1∶0反交♂∶♀=3∶1xx♀×zz♂→xz♂100%wz♀×xy♂→(wy♂＋xz♂＋zy♂)3︰1wx♀O.niloticus♀×O.hornorun♂O.hornorun♀×O.niloticus♂正交♂∶♀=1∶0反交♂∶♀=3∶1xx♀×zz♂→xz♂100%wz♀×xy♂→(wy♂＋xz♂＋zy♂)3︰1wx♀尼罗和莫桑比克罗非鱼的性别机理为XX♀-XY♂类型，奥利亚和(O.hornorun)罗非鱼的性别机理为WZ♀-ZZ♂类型。鉴于对上述罗非鱼正、反交出现的性比结果和遗传学分析，现在国内外的专家普遍认为，正交出现的全雄鱼是同配雌鱼（XX♀）与同配雄鱼（ZZ♂）杂交的结果。根据反交出现♂(3):♀(1)现象，推理WY、XZ、ZY型鱼均为雄性鱼，而WX型鱼为雌性鱼.并认为性别基因按显隐性程度呈现出Y﹥W﹥Z﹥X关系。在国内，廖国璋编译的“罗非鱼种间杂交产生全雄性后代的原理”(1997)介绍了Chen(1969)的研究结论：莫桑比克罗非鱼(O．mossambic)具有一个雌性的同型配子(xx)和—个雄性的异形配子(xy)，而桑给巴罗非鱼(O．hornorum)则具有—个雄性的同型配子(zz)和一个雌性的异型配子(wz)。通过用雌性的4莫桑比克罗非鱼(xx)与雄性的桑给巴罗非鱼(zz)杂交，就能获得全雄性的杂交后代：莫桑比克罗非鱼(♀)×桑给巴罗非鱼(♂)XXZZXZ全雄性杂交后代若进行反交，即用雌性的桑给巴罗非鱼(wz)与雄性的莫桑比克罗非鱼杂交，结果获得每一尾雌鱼有3尾雄鱼(即1：3的雌雄比率)的桑给巴罗非鱼(♀)×莫桑比克罗非鱼(♂)WZXYWXWYXZYZ♀♂♂♂2.2不同观点本公司首席专家杨永铨早在20年前,就对反交的结果和推论提出了质疑,假设WY型鱼为雌鱼，此设想对于控制尼罗鱼的单雄性别具有特别重要的意义。为此让万松良等于上世纪90年代开始实验,旨在创建WY♀-YY♂型超雄罗非鱼繁殖体系,并应用于生产，但万松良等(1993、1990)实验结果依然认为罗非鱼四种配子的性别决定基因强度顺序为：Y♂W♀Z♂X♀。进入新世以来，我们在突破超雄三系、二戏配套制种技术的同时，以尼罗、奥利亚罗非鱼和超雄鱼为实验材料,进行大量的杂交育种实验，终于取得了重大突破，确证WY型罗非鱼为雌性鱼。现将我们近十年来的研究进展情况报告如下。3.自主创新尝试开发超雄罗非鱼自然繁育体系自主创新是大幅度提高企业竞争力的迫切需要，是企业生存与发展的源泉。鹭业水产经过充分调研论证，决定自2001年始化大力气自主创新，尝试开发划时代的新罗非鱼—自然繁殖超雄尼罗型非鱼，《WY♀-YY♂型罗非鱼繁育体系的开发与应用》项目因此诞生了。就现在所知，罗非鱼有近百种，养殖的有近10种。尼罗罗非鱼是其中生长最快、个体最大的品种，因此其超雄鱼（YY♂）一旦开发成功其意义极大，至少有以下几点：一是可与尼罗原系雌鱼（XX♀）交配，大量繁殖天然的（XY♂）全雄性尼罗苗种；二是，尼罗超雄鱼与尼罗雌鱼交配，亲和力强，5繁殖率高，生产成本低，三是，苗种都是遗传雄性（XY♂），绿色安全，加上生长与个体上的优势，因此（XY♂）必定能全面取代现用苗种，成为划时代罗非鱼新苗种。3.1项目的实施3.1.1项目准备鱼类育种是费时长、耗资大、收益难的项目，要在这个领域取得成功要冒很大风险，为此首先成立由公司首席专家杨永铨教授为首的项目组，成员包括董事长陈远生和总工程授等，以充分保证本项目在人力、物力等方面的支持。同是确定项目在本公司的厦门鹭业罗非鱼繁育场和原种保种场进行该场有近300亩各类鱼池；有92℃高温温泉和43000㎡的全天侯温室，能全年进行繁殖、选育等科技活动；位于我国罗非鱼主产区的最北，有利于在自然越冬中逐年提高抗寒力。此外，为满足项目需要，还耗资加强了实验室建设：添置一批高档进口仪器设备，修建了75口个体选育池和制备了800口网箱，以满足测交试验和个体选育等特殊需要使用。项目的中试与局部推广应用安排在本公司之广州、海南、湖南等地的苗种生产基地进行，水面合计超过6000亩。3.1.2选定材料鱼要育出品质优秀的尼罗超雄鱼，首先必须要有优秀的亲鱼，厦门鹭业罗非鱼原种保种场，2001年拥有第五代尼罗亲鱼10.3万尾,奥利亚亲鱼2.40万尾,可供本项选优使用。这些亲鱼品质十分优秀，经农业部水产种质监督检测（广州）中心检测，尼罗罗非鱼29项种质指标有15项达标，14项优于国标；奥利亚罗非鱼有19项指标达标、10项优于国家标准。厦门鹭业罗非鱼良种场因设施配套完好,管理科学,罗非鱼品质超群、群体大,在2005年5月,被农业部认定为国家级水产良种场。3.2项目的目标（1）争取取得罗非鱼性染色体显隐性关系理论的重大突破,即：希望通过大量实验,验证性别决定基因强度顺序应是WYZX；W应为Y的显性；WY型应是雌性鱼。（2）创建出较二系配套法更加简捷、实用，能世代相传超雄鱼的繁育体6系：WY♀-YY♂型罗非鱼繁育体系：WY♀×YY1♂WY♀＋YY2♂(3)实现上述目标后，建立尼罗罗非鱼全雄性苗种繁育体系:YY2♂×XX♀XY♂（100%）。