第七章 水产生物的多倍体育种
多倍体技术在水产动物育种中的应用
多倍体技术在水产动物育种中的应用摘要多倍体是指生物体的体细胞中含有超过2个染色体组的个体。
多倍体育种是通过增加染色体组的方法来改造生物的遗传基础，从而培育出符合需要的优良品种。
相对于同种的二倍体，多倍体具有个体大、产量高、抗病力强等特点。
多倍体诱导及其特性研究是水产养殖研究领域的一个热点，目前在鱼类、贝类等水产动物的育种中已经取得了一定的成就，具有广阔的发展前景。
本文主要介绍多倍体育种的基本原理和方法，以及在几种水产动物育种中的应用。
关键词多倍体；育种；水产动物；应用前景1.多倍体产生的基本原理多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，即通过卵子第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。
对于二倍体动物，成熟卵处于第二次成熟分裂中期，当具有一组染色体的精子入卵后，刺激卵子继续完成第二次分裂，卵中原有的二组染色体中一组作为第二极体排出，受精卵成为正常的二倍体。
如果在精子入卵时，第二极体不能正常排出，则精卵原核结合成为三倍体受精卵。
如果卵子受精后正常排出第二极体，并与单倍体精子结合形成二倍体受精卵，而受精卵的第一次卵裂受到抑制，则产生四倍体。
2.人工诱导多倍体的方法人工诱导多倍体的方法主要有物理学、化学和生物学三种。
2.1物理学方法2.1.1.温度休克法温度休克法包括冷休克法(0- 5℃)和热休克法(30℃左右)两种，即用略高于或略低于致死温度的冷休克或热休克来诱导三倍体或四倍体的方法。
进行温度处理最重要的必须确定处理的开始时间、持续时间以及温度高低。
如果阻止第二极体外排，应该在受精后马上进行处理。
如果抑制第一次卵裂，应该在第一次有丝分裂中期进行处理。
2.1.2静水压法静水压法就是利用水压机产生较高的静水压来抑制第二极体的放出或第一次卵裂而产生多倍体。
它是进行鱼类染色体组操作的有效方法，休克的最佳条件易于掌握，处理程序易于标准化。
静水压法的优点在于：①诱导率较高，一般能达到90%以上。
②处理时间短，一般为3-5分钟。
多倍体育种
多倍体育种一、阅读案例材料鱼圣——刘筠（yún）湘云鲫、湘云鲤（原名工程鲫、工程鲤）是以湖南师范大学生命科学院教授、中国工程院院士刘筠为首的课题组，应用细胞工程技术和有性杂交相结合的方法培育出来的三倍体新型鱼类，其核心技术世界独一无二。
湘云鲫生长速度超过母本（日本白鲫）40%，是普通鲫鱼的3～5倍；母体当年鱼苗最大生长个体为0.75千克，湘云鲤则可达1.7千克。
“湘云鱼”肉质鲜美、营养价值高，同时细刺少、内脏少，可食部分比一般鲫、鲤鱼高出15%，深受消费者欢迎。
由于它具有食性广、抗病力强、耐低温低氧、网捕率高、高度不育等优良经济性状，适应各类淡水水体养殖，可以进行池塘混养、单养。
据悉，全国推广湘云鲫、湘云鲤产生的经济效益已达30亿元。
刘筠院士因湘云鲫、湘云鲤的培育成功等成果被尊称为“鱼圣”，2004年成为湖南省首届科学技术杰出贡献奖的唯一获奖者。
现在，让我们来探寻科学家成功的足迹吧！敢于质疑，精于研究说起湘云鲫（鲤），如果没有刘筠的离经叛道之举，人们至今也享受不了这个口福。
1979年10月，湘阴县东湖鱼塘捕到了一条从未见过的“怪”鱼，个头特别大，像鲤又像鲫，刘筠从中发现与教科书不一样的东西。
根据遗传学原理，不同种属之间的物种杂交难度较大，自然形成的更为罕见。
20世纪50年代，日本、前苏联学者更是提出鲫、鲤杂交雄性不育的理论。
照此说来，杂交鱼再好看再好吃也没什么用。
刘筠敢于质疑还精心设计了实验框架。
经过反复实验，他终于发现鱼类远缘杂交具有正常的受精，打消了国内水产界的疑问。
精子不仅能激活卵子的发育，而且能和卵子一道生儿育女。
这一发现震惊了国际鱼类研究界。
通过努力，刘筠和他的课题组成功实现了鲫鲤（均是二倍体）之间的远缘杂交，其间可谓一波三折。
在杂交第一代（湘鲫）中，4.6%的雄性和44.3%的雌性是能生育的，由于生长速度快得到了推广养殖。
深入研究的刘筠还发现，在二倍体（即体细胞含两个染色体组）杂交第二代中，有些能够产生二倍体精子和卵子（通常情况下，二倍体只能产生单倍体精子和卵子），它们的受精使得在第三代中产生了雌、雄两性都可育的异源四倍体（指不同的种杂交产生的杂种后代，经染色体加倍含四个染色体组的个体）鲫、鲤鱼，经过长期的研究发现，这些四倍体鲫、鲤鱼在人工和自然环境下都能自然繁殖。
多倍体育种
多倍体育种科技名词定义中文名称：多倍体育种英文名称：polyploid breeding定义：通过增加染色体组数以改造生物遗传基础，从而培育出符合人类需要新品种的方法。
应用学科：水产学（一级学科）；水产生物育种学（二级学科）简介多倍体（polyploid）是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
多倍体育种（polyploid breeding）利用人工诱变或自然变异等，通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料，用以选育符合人们需要的优良品种。
最常用、最有效的多倍体育种方法是用秋水仙素或低温诱导来处理萌发的种子或幼苗。
秋水仙素能抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，但不影响染色体的复制，使细胞不能形成两个子细胞，而染色数目加倍。
属于染色体组工程的研究范畴。
多倍体产生机制：通过卵细胞第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。
[1]简史1916年温克勒（H.Winkler）在番茄与龙葵的嫁接试验中发现，在愈伤组织长成的枝条中有番茄的四倍体。
自1937年布莱克斯利（kes lee）和埃弗里（A.G.Avery）利用秋水仙素诱发曼陀罗四倍体获得成功以后，各国相继展开人工诱发多倍体的试验研究。
1947年，木原均、西山市三发表《利用三倍体无子西瓜之研究》，报导了三倍体无子西瓜选育成功。
1959年，西贞夫等利用四倍体结球甘蓝和四倍体白菜杂交，成功地育成双二倍体新种——“白蓝”。
目前，已有1000多种植的获得了多倍体。
中国于20世纪50年代开始多倍体育种的研究。
70年代以来，蔬菜多倍体育种取得许多重要进展，已培育出三倍体、四倍体西瓜，四倍体甜瓜以及萝卜、番茄、茄子、芦笋、辣椒和黄瓜等蔬菜多倍体材料。
多倍化后，多个等位基因互作产生了更多的组合和更多样的功能变化，从而比二倍体亲本拥有更高的杂合性和更迅速的环境适应力，表现为抗逆性增强及克服远缘杂交的不育性等特点而倍受园艺育种学家的青睐。
多倍化导致植物基因组发生部分或全部的重复，其后伴随着DNA排除、DNA同质化、基因沉默和染色体重排等，从而改变了二倍体祖先基因组中基因连锁关系、遗传平衡及遗传修饰式样赋予多倍体基因组新的细胞遗传学特性,使之在细胞形态、核型特征以及基因表达等方面表现出极大的生物学多样性，从而加速物种的进化。
水产养殖中的育种技术与选育方法
水产养殖中的育种技术与选育方法水产养殖是指人工繁殖和养殖各种水生生物，为了提高水生生物的生产性能和适应环境的能力，育种技术和选育方法在水产养殖中起着关键作用。
本文将介绍水产养殖中常见的育种技术和选育方法。
一、育种技术1. 人工授精技术人工授精技术是水产养殖中常见的育种技术之一。
通过提取雄性和雌性水生生物的性细胞，然后在实验室中将其结合，以人工方式受精。
这种技术可以选择优良品种进行交配，提高后代的遗传质量。
人工授精技术还可以避免天然繁殖过程中的不可控因素，如天敌的捕食和生活环境的不良影响。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是近年来发展起来的一种育种技术。
通过基因编辑工具如CRISPR/Cas9系统，可以直接修改水生生物的基因序列，以达到增强其生产性能和抗病能力的目的。
这种技术可以精确地选择和编辑特定的基因，加快育种进程，提高选育效率。
3. 多倍体育种技术多倍体育种技术是通过诱导某些水生生物产生多倍体来进行选育的一种技术。
多倍体具有较大体型、耐环境逆境以及生长速度加快等优势，可以提高水产养殖的产出和经济效益。
利用多倍体育种技术可以提高水生生物的育种效果，并且在育种过程中避免了自然交配的不确定性。
二、选育方法1. 选择优良种原选育优良种原是进行水产养殖育种的首要工作。
通过评估候选种原的生长速度、体形特征、抗病能力等指标，筛选出优良的种原进行繁殖。
同时，还可以通过基因测序技术等手段对种原进行遗传背景的分析，以选择具有良好遗传特征的种原。
2. 亲本配对和交配制度设计亲本配对和交配制度的设计对于选育优良品系具有重要意义。
通过合理选择亲本进行交配，可以将有益基因进行组合和固定，增强和改良目标品系的遗传基础。
通过制定合理的交配制度，可以达到提高产出和经济效益的目的。
3. 选择后代筛选指标在繁殖后代过程中，需要选择合适的筛选指标来评估后代的生长性能和抗病能力。
这些指标可以包括生长速度、体型特征、抗病能力、繁殖力等。
通过全面评估后代的综合表现，可以筛选出优良的个体作为下一代育种的亲本，进一步提高种群的遗传质量。
探究鱼类多倍体育种技术及其在水产养殖中的应用
S h u i c h a n y u y e多倍体育种技术可以通过改变鱼类染色体组数量来实现对鱼类品种改良的遗传工程技术，通过该技术可以培育出更加优良的鱼类品种，进而满足人来对鱼类水产品的消费需求。
该技术的操作难度较低，具有较高的可控性，通过该技术改良的鱼类品种，其生长速度能够显著提升，同时具有较强的抗病能力，养殖这些经过改良的优质品种，可以大幅提高鱼类产品产量，促进我国渔业的发展。
目前，我国在鱼类多倍体鱼种技术的研究工作中，已经取得了较明显的研究成果，研究中心对草鱼、鲤鱼、鳙鱼、鲢鱼等鱼类品种都进行的多倍体育种研究，其中异育银鲫、湘云鲤都已经应用在了实际生产之中。
1、人工诱导鱼类多倍体育种技术的概述人工诱导鱼类多倍体育种技术是通过理化因子来刺激鱼类卵子，在不排除第二极体的基础上，实现与单倍体精子的结合，进而形成三倍体品种。
通过鱼类远缘杂交，让其变异出三倍体，甚至四倍体，该技术的具体育种方式如下：（1）温度休克法温度休克法是一种通过温度的调节对鱼类卵子进行处理的方法，具体包括热休克及冷休克。
采取冷休克方法进行育种时，需要在卵子受精后的5min开始冷休克处理，处理时间控制在50~60min，冷休克的温度标准为0~0.1℃，该方式获得三倍体的几率为90%左右。
如果卵子受精后＞5min,在处理时间不变的条件之下，三倍体的发生几率就会出现明显降低，发生率具体会降低至60%~70%之间，由此可见，温度休克法的敏感性会受到遗传背景与卵子成熟度的影响。
而采取热休克的方法进行育种时，同样要在卵子受精后的5min开始进行热休克处理，热休克的具体温度在40~40.5℃之间，处理时长为2min，热处理获取三倍体的几率为90%~100%。
在相关研究中得出，温度休克法下，影响三倍体发生率的主要因素为处理开始时间、处理温度以及处理操作的持续时间，过晚处理、温度达不到标准，都会造成三倍体诱导几率的下降。
（2）静水压休克法静水压休克法也是一种诱导鱼类三倍体或四倍体的主要处理方法，采用静水压休克法处理受精卵时，静水压应控制在600kg/cm2，处理开始时间应在鱼类卵子授精后的3min时进行。
鲍鱼的多倍体育种技术
鲍鱼的多倍体育种技术鲍的多倍体育种技术是一种转变鲍遗传基因倍数，保留、放大优良性状的育种新技术。
20世纪80年月中期，大连水产学院王子臣教授等为转变我国鲍经过多年养殖品质下降、病害频发的情况，采纳生物、化学、物理等多种办法诱导鲍产生多倍体并得到胜利。
目前鲍三倍体的诱导率可达67%，到2022年已生产数百亿粒三倍体苗，在世界上领先实现了鲍多倍体苗种的规模化生产。
同时，鲍四倍体的诱导率业已达到50%。
鲍的多倍体个体具有生长速度快、抗病力强、个体大等优点，具有显然的增产效果，极具推广价值。
下面笔者简略介绍一下得到鲍多倍体的三种技术办法，供广阔养殖户、特殊是鲍育种生产户参考。
1.水压法以皱纹盘鲍的受精卵为例：在卵受精后7分钟及22分钟用200千克／平方厘米的静水压力处理5分钟，可分离得到抑制第一极体释出后形成的三倍体和抑制其次极体释出后形成的三倍体，诱导率均在60%以上。
应注重：当压力大于400千克／平方厘米时受精卵的畸形率显然增强，诱导效果不好，因此应严格控制静水压力和加压时光(压力设备可联系厂商购买)。
水压法对胚胎有轻度的损伤，其缺点是需要特地的压力设备，成本较高。
2.温度法低温法以皱纹盘鲍为例：卵受精后12分钟，在3℃水温下浸泡受精卵15分钟，可得到抑制第一极体释放后形成的三倍体；卵受精后32分钟，在3℃水温下浸泡受精卵15分钟，可得到抑制其次极体释放后形成的三倍体。
三倍体诱导率均可达70%～80%。
高温法皱纹盘鲍的卵在受精后7分钟用35℃的高温水浸泡3分钟，可得到抑制第一极体释放而形成的三倍体；受精后22分钟可用35℃高温水浸泡3分钟，可得到抑制其次极体释放而形成的三倍体。
两者的诱导率分离能够达到50%～70%、60%～80%。
通过高温或低温均可抑制极体生成。
本办法具有设备容易、成本低廉等优点，但受精卵对温度休克较为敏感，成活率常偏低。
3.细胞松弛素B诱导法本办法是目前海产贝类多倍体哺育最常用的办法之一，其诱导率较高，最高可达100%。
鱼类多倍体育种的研究
鱼类多倍体育种的研究
鱼类多倍体育种是指通过诱导使鱼类个体细胞染色体数量翻倍，以获得多倍体鱼种的育种技术。
多倍体鱼类具有一些独特的优点，如增加生长速度、提高抗病能力、改善肉质品质等，因此在鱼类育种领域具有广阔的应用前景。
鱼类多倍体育种的研究主要包括以下几个方面：
1. 诱导多倍体的方法研究：目前常用的诱导多倍体的方法包括温度处理、压力处理、化学物质介入等。
研究人员通过调整这些因素来提高多倍体形成的效率和成功率。
2. 多倍体鱼的性腺发育研究：多倍体对性腺的发育有一定的影响，因此研究人员需要进一步探索多倍体鱼的生殖特性和性腺发育过程，为其正常繁殖提供科学依据。
3. 多倍体鱼的生长性能研究：多倍体鱼在生长性能上通常具有一定的优势，但也可能出现某些副作用，如生长慢、生命力低等。
研究人员需要评估多倍体鱼的生长性能，并通过优化饲养管理以提高其产量和经济效益。
4. 多倍体鱼的遗传稳定性研究：多倍体对遗传稳定性有一定的影响，可能导致某些遗传异常和不良表型的出现。
因此，研究人员需要对多倍体鱼的遗传稳定性进行检测和评估，并采取相应的措施保障种质资源的稳定和可持续利用。
鱼类多倍体育种的研究对于提高鱼类养殖的经济效益和质量水平具有重要意义，同时也为遗传育种、种质资源保护和基因工程等领域提供了重要的科学基础。
鱼类多倍体育种技术及其在水产养殖中的应用
鱼类多倍体育种技术及其在水产养殖中的应用一、概述鱼类多倍体育种技术是指通过化学和物理方法，使鱼类染色体数目增加，形成多倍体个体。
这种技术可以提高鱼类生长速度、抗病能力和产量等方面的性能，被广泛应用于水产养殖领域。
二、多倍体育种技术的原理多倍体育种技术主要有两种方法：化学处理法和温度处理法。
1. 化学处理法化学处理法是将鱼卵或早期胚胎暴露在化学药剂中，使其染色体数目翻倍。
常用的药剂有：冷冻保护剂（如DMSO）、孪晶诱导剂（如Colchicine）等。
这些药剂可以阻止细胞分裂过程中的染色体分离，从而形成多倍体个体。
2. 温度处理法温度处理法是将鱼卵或早期胚胎暴露在特定的温度下，使其染色体数目翻倍。
具体来说，将受精卵放置在高温水中（30℃左右），可促进染色体复制和合并，从而形成多倍体个体。
三、多倍体育种技术的应用1. 提高鱼类生长速度多倍体鱼的细胞内含有更多的基因组，因此其代谢能力更强，生长速度更快。
例如，经过多倍体处理的鲤鱼、草鱼等品种，其生长速度可比普通个体提高20%以上。
2. 增强鱼类抗病能力多倍体个体细胞内含有更多的抗病基因和免疫基因，因此具有更强的抗病能力。
例如，经过多倍体处理的虹鳟、罗非鱼等品种，在感染某些疾病时，死亡率明显降低。
3. 提高水产养殖产量多倍体育种技术可以提高养殖物种的产量。
例如，经过多倍体处理的草鱼、黄颡鱼等品种，在同样条件下可比普通个体增加10%以上的产量。
4. 促进水产养殖业发展水产养殖是我国重要的支柱产业之一，而多倍体育种技术可以提高水产品质量和数量，促进水产养殖业发展。
同时，这种技术还可以为水产养殖业提供更多的品种选择，增加市场竞争力。
四、多倍体育种技术的发展前景随着科技的不断进步和人们对水产养殖品质的要求越来越高，多倍体育种技术在水产养殖领域的应用前景越来越广阔。
未来，这种技术将继续得到深入研究和开发，不断提高其应用效果和经济效益。
五、结语总之，多倍体育种技术是一项重要的水产养殖技术，具有广泛的应用前景。
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四、多倍体鱼类在水产养殖上的应用 1、提高生长速度 、 2、控制过度繁殖 、 3、延长鱼类寿命 、 4、改善鱼肉品质 、
• 思考题： 思考题： • 水产动物多倍体育种方法及鉴别
• 解聚微管蛋白、抑制纺锤丝（体）的形成， 解聚微管蛋白、抑制纺锤丝（ 的形成， 影响染色体极移和细胞分裂 • 而不影响染色体复制
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三、多倍体的鉴定 1、染色体数目或组型分析 、 2、核仁数目的银染法测定 、 3、细胞核体积的测量和比较 、 4、DNA含量的测定 、 含量的测定 流式细胞计测定法 显微荧光测定法 同位素标记测定法
同源多倍体的生物学效应
• 1、细胞巨型 、
• 2、高度不育 、 • 尤其是奇数倍多倍体 • 培育无籽瓜果
二、多倍体育种的原理
• 按照染色体的组数，多倍体可分为三倍体、 按照染色体的组数，多倍体可分为三倍体、 四倍体、五倍体、六倍体等。 四倍体、五倍体、六倍体等。按多倍体遗 传物质的来源可分为同源多倍体和异源多 倍体。 倍体。所谓同源多倍体系指各组染色体均 来自同一物种的多倍体。 来自同一物种的多倍体。所谓异源多倍体 系指含有两个以上不同物种的染色体成分 的多倍体。 的多倍体。异源多倍体常常是由一个二倍 体的远缘杂交经染色体加倍而形成的。 体的远缘杂交经染色体加倍而形成的。
异源多倍体特点
• 染色体配对正常，配子育性正常； 染色体配对正常，配子育性正常； • 比二倍体具有更强的抗逆性、适应性； 比二倍体具有更强的抗逆性、适应性；
同源多倍体
• • • • • • • 体细胞中染色体组相同的多倍体 自然界发生频率很低 来源 AA（2n) AAAA（4n）同源四倍体 （ （ ） AAAA（4n） X AA（2n） AAA（3n）同源三倍体 （ ） （ ） （ ） AAAA（4 AAAABB（6n）同源异源三倍体 （ ）
• • • • • •
多倍体的产生 物理方法： 物理方法： 1、温差处理：冷休克 、热休克 、温差处理： 2、水静压处理 、 化学方法： 化学方法： 3、药品处理：常用药品有秋水仙素、6-二 、药品处理：常用药品有秋水仙素、 二 甲基氨基嘌呤和细胞松驰素B。 甲基氨基嘌呤和细胞松驰素 。
秋水仙素作用机理
第七章 水产生物的多倍体育种
• 一、多倍体概念
• 体细胞中含有 个或以上染色体组的个体 体细胞中含有3个或以上染色体组的个体 • 异源多倍体（多元二倍体） 异源多倍体（多元二倍体） AABBCC • AAAA 同源多倍体 • AAAABB 同源异源多倍体 • 倍半二倍体 AAB
异源多倍体
• 含有不同的染色体组的多倍体 • 不同种属间个体杂交得到的 经染色体加 不同种属间个体杂交得到的F1经染色体加 倍而成 • 天然异源多倍体是由二倍体天然杂交进化 而来的如六倍体普通小麦和四倍体油菜 • 有的通过人工远缘杂交而来