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吉富罗非鱼选育技术有何突破?

基础与起点:吉富品系的由来

要理解选育技术,首先要明白“吉富”是什么,它不是一个商业品种,而是一个特定遗传基础的育种群体

吉富罗非鱼选育技术有何突破?-图1
(图片来源网络,侵删)
  • 来源:20世纪80年代末,联合国开发计划署/粮农组织资助了一个罗非鱼选育项目,在菲律宾的遗传育种中心
  • 基础群体:该项目从非洲的尼罗罗非鱼的四个野生品系(埃及、加纳、肯尼亚、塞内加尔)和四个养殖品系(以色列、新加坡、泰国、中国台湾省)中,引入了约60个家系,构建了一个庞大的基础基因库。
  • 选育目标:最初的目标是提高生长速度
  • 命名:这个经过多代选育、以生长速度为主要目标的群体,最终以项目资助方“FAO”的中文谐音“吉富”命名。

吉富罗非鱼是所有现代罗非鱼育种公司(如中国、泰国、美国等)的“黄金祖先”,各公司购买吉富鱼后,会根据自己的市场和技术需求,继续进行选育,形成自己的商业品种(如“新吉富”、“吉诺尔”等)。


核心选育技术体系

吉富罗非鱼的选育技术主要围绕家系选育展开,并结合分子标记辅助选择等现代技术。

家系选育技术

这是最核心、最经典的技术,通过建立清晰的血缘关系,实现精准选育。

建立核心育种群体与亲本选配

吉富罗非鱼选育技术有何突破?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 群体规模:保持一个足够大的有效繁殖群体(通常几百到上千尾),以避免近交衰退。
  • 亲本选择:从上一代生长最快、体型最好、健康状况最优的个体中,挑选作为下一代的亲本,选配时,会尽量避免近亲交配,采用“家系间交配”的原则,确保遗传多样性。

建立家系

  • 单对交配:这是建立家系最理想的方式,将一尾雄鱼和一尾雌鱼放入单独的产卵池或网箱中,让其自然繁殖或人工催产,这样产生的所有后代都属于一个全同胞家系(有相同的父母)。
  • 多对交配:如果条件有限,也可以将一尾雄鱼和多尾雌鱼(或反之)放在一起,产生的后代属于半同胞家系(有相同父亲或母亲)。
  • 家系标记这是最关键的一步! 每个家系的后代在孵化后不久,必须进行物理标记,最常用的是荧光标记(如植入不同颜色的荧光芯片,或进行鳍条切除),没有标记,就无法区分哪个家系、哪个个体表现好,选育就无从谈起。

养殖与性能测定

  • 共同环境养殖:将所有标记好的不同家系的鱼苗,在相同的环境条件下(如同一池塘、网箱)进行养殖,直到达到商品规格或测定规格(如100克)。
  • 性能数据采集:在测定时,精确记录每个个体的:
    • 生长性能:体重、体长、计算特定生长率和体重增长率。
    • 形态性状:体高、体厚等,计算体型指数。
    • 抗逆性
      • 抗寒能力:通过低温胁迫实验,记录半致死温度或存活率。
      • 抗病能力:通过人工感染特定病原体(如链球菌),记录死亡率。
    • 繁殖性能:对于作为亲本的候选鱼,还需记录其产卵量、受精率等。

遗传评估与选留

  • 计算育种值:这是选育的“大脑”,利用专业的育种软件(如BLUP,最佳线性无偏预测),结合所有家系的性能数据,计算出每个个体去除环境效应后的遗传潜力,即育种值,育种值高的个体,意味着其优良性状可以稳定地遗传给后代。
  • 选留种鱼:根据育种值,结合各家系的遗传多样性分析,选出最优的家系和最优的个体作为下一代亲本,通常会选择生长最快、抗性最强的前5%-10%的个体。

世代更替

吉富罗非鱼选育技术有何突破?-图3
(图片来源网络,侵删)
  • 将选留的种鱼进行交配,开始新一轮的选育循环,一个完整的选育周期通常为1-2年。

现代分子育种技术

传统选育周期长、成本高,现代分子技术可以大大提高选育的效率和准确性。

  • 分子标记辅助选择

    • 原理:与目标性状(如抗寒、抗病)紧密相关的基因或DNA片段,可以作为“路标”进行筛选。
    • 应用
      • 抗寒选育:科学家已经定位了与吉富罗非鱼抗寒性相关的QTL(数量性状基因座),通过检测种鱼的DNA,就可以在它们还是小鱼时,就判断其是否携带抗寒基因,从而提前选留,无需等待漫长的低温胁迫实验。
      • 抗病选育:同样,可以筛选与特定疾病抗性相关的分子标记,实现早期精准选育。
    • 优势:缩短世代间隔,降低成本,提高选育的准确性。
  • 全基因组选择

    • 原理:这是分子育种的高级阶段,通过构建高密度的SNP(单核苷酸多态性)芯片,对整个基因组进行扫描,评估个体所有位点的遗传效应,从而更精确地预测其育种值。
    • 优势:尤其适用于像生长、肉质这类由微效多基因控制的复杂性状,能极大提高选育的遗传进展速度。

选育的主要目标性状

吉富罗非鱼的选育并非单一目标,而是多个性状的平衡改良。

  1. 生长速度:这是最初也是最重要的目标,通过连续多代选择,吉富罗非鱼的生长速度比普通尼罗罗非鱼快20%-30%。
  2. 抗寒能力:这是中国等温带地区罗非鱼养殖的关键,通过在低温地区进行适应性选育,或利用分子标记,已培育出能在15-16℃低温下存活越冬的品系。
  3. 抗病能力:特别是针对高发的链球菌病,通过人工感染挑战实验结合分子标记筛选,培育出高抗病力的品系,减少养殖风险和用药成本。
  4. 体型与体色:选育体型更“高身”、体色更鲜艳(如金黄色)的个体,以提高商品价值和观赏价值。
  5. 肉质:通过选择肌肉脂肪含量更高、肌间脂肪分布更均匀的个体,改善鱼肉的风味和口感。
  6. 繁殖性能:虽然生长是主要目标,但也要避免过度选择导致繁殖力下降,通过选留产卵量大的亲本来维持良好的繁殖性能。

挑战与未来趋势

  • 近交衰退:长期高强度选育可能导致近交系数上升,出现生长变慢、畸形率增加等问题。精细的系谱管理合理的交配策略至关重要。
  • 遗传多样性保护:维持育种群体的遗传多样性是持续获得遗传进展的基础,需要定期评估群体遗传结构,必要时引入新的外源基因。
  • 抗病性广谱性:目前针对特定病原体的抗病选育较多,未来需要开发能抵抗多种病害的广谱抗性品种。
  • 基因组编辑技术:以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术,未来可能被用于直接敲除或修饰与不良性状(如性别决定、特定疾病易感性)相关的基因,实现定向育种。

吉富罗非鱼的选育技术是一个以家系选育为骨架,以分子标记辅助选择为翅膀的精细化遗传改良工程,它始于一个优秀的基因库,通过一代代严谨的性能测定、遗传评估和科学选留,不断优化生长、抗逆、肉质等关键性状,为全球水产养殖提供了高质量的种源,是现代水产育种技术成功应用的典范。

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