第七章-性别控制技术

动物性别的可塑性
许多动物中，性别特征甚至在成年生活中都是相 当可塑的。在某些鱼类中，当占统治地位的雄性 从群体中消失时，一个成年雌性就会转变其性别 成为雄性，从由制造卵子转而制造精子，同时也 会变换为雄性的颜色和行为。
性腺固有的可塑性，性腺既可以发育成睾丸，也 可以发育成卵巢，选择发生在胎儿的生命过程中， 在某些鱼类等高等动物，这种选择在成长过程中 也许会再次发生。
鱼ZW♂
技术
雌核发育后代（ZZ♂和WW♀）
×
生殖
调控
分子标记遗传检测
ZW♀普通雌鱼
×
单 性
普通ZZ♂ ×
人工培育和筛选WW♀
精 子
冷
ZW全雌鱼苗
冻
ZW高雌性化鱼苗
库
向养殖公司及科研单位应用
近缘和远缘鱼类
ZW型雌性鱼类
ZW/ZZ自然群体
建立鱼类精子冷冻库
同源或异源精子 诱导
遗传物 质灭活
光照、温度、水 流和营养调控
丝鳍花鳉的“社会控制”：雌性先熟鱼的性转变受 雄鱼存在与否的调控。一群鱼中移走雄鱼时，其中 体态最健壮的雌鱼会改变性别，发育成典型的雄鱼。
温度决定性别
红耳龟的卵在26度条件下，100%的孵化成 雄龟，31度条件下， 100%的孵化成雌龟。 温度介乎其中，则孵化的龟两性均有。
种群密度
鱼类性别控制和单性苗种培育技术 研究
鱼类的性反转
鱼类的性别在一定的条件下会发生转化，如黄鳝 的性别与体长和年龄有关，中小个体主要是雌性， 较大个体主要是雄性，雄鳝都是由雌鳝通过性别 转变来的。
石斑鱼类与青星九棘鲈发育过程中，存在雌鱼向 雄鱼转变的现象。
黑鲷和黄鳍鲷个体发育中，雄鱼转变成功能完善 的雌鱼。
水族箱中饲养的某些观赏鱼，成长时期可以看到 性转变。雌性剑尾鱼会出其不意地变成雄鱼；老 的雌鱼岁鱼有时会变成雄鱼。
环境与性转变
理化环境(水温、光照、辐射和水质等)和社会环境 (种内相互作用，拥挤和性别比等)。
一种银汉鱼1尾雄鱼和6尾雌鱼受精，受精卵在1725度水温发育，孵出的雌体占12%；11-19度，雌体 占75%。
拥挤有助于向雄性分化。水族箱中的鱼类性转变受 激素、代谢废物或其它生化物质积累作用的影响。
适宜生长温度20-35℃。全国各地均可养殖。
Oreochromis nilotica
O. aurea
hybrid of O. nilotica ♀ x O. aurea ♂
激素处理
鱼类的性别可以用类固醇激素控制，但类固 醇激素只能改变鱼类的生理性别，而不能改 变遗传性别，即所能改变的是生理表型，而 不是基因型。
控制过度繁殖
罗非鱼成熟早、繁殖快，如莫桑比克罗非 鱼3-4个月可达到性成熟，以后每隔25-40天 可产卵一次，池塘中往往造成繁殖过剩、 密度过大、个体过小，影响产量。
人工控制性别进行单性(全雄)养殖是控制群 体密度的有效方法。
延长生长期
虹鳟雄鱼一般2龄成熟，雌鱼3龄成熟，成熟 后的个体生长率降低，死亡率提高，肉质 和外观较差，对生产不利。
EE
♀YY × ♂YY
× ♀XX
2
雌
正常雌鱼 性
化
EE2雌性化
♀YY
♂YY
雌鱼
超雄鱼
Female Super-male
超雄ale
全雄鱼繁育体系
第三步，将YY超 雄鱼与YY生理雌 鱼交配,可批量生 YY超雄鱼；将YY 超雄鱼与正常雌鱼
交配可规模生产全
雄鱼
性别决定为XX/XY型鱼类全雄苗种培育技术路线
从遗传型雄鱼向表现型雌鱼性反转也在31种鱼类 成功，所用雄性激素有15种，常用天然 的17β雌二醇。
我国从20世纪70年代开始用类固醇激素控制鱼类 性别，在莫桑比克罗非鱼、尼罗罗非鱼、鲫鱼、 石斑鱼和虹鳟等获得成功。
类固醇激素的应用，人仅能促进生长，提高产量， 而且能产生期望的性转变，还有助于了解性别分 化和性别决定机制。
生理性别(生化性别)
生理性别是在遗传性别控制下通过个体发育的生化 过程而形成的。
性腺性别。生理性别的基础取决于原始性器官的类 型，该基础性别称为性腺性别，再进一步分化为雌 雄异体和雌雄同体。
外部性别。鱼类的雌雄异形由第一和第二性征决定。 第一性征是直接与繁殖活动有关的性征，即性附属 器官，如软骨鱼类雄鱼的鳍脚、鳉科鱼雄鱼的生殖 足、鰕虎鱼雄鱼的臀突和鳑鲏鱼雌鱼的产卵管等。 第二性征是与繁殖活动无直接关系的性征，与性腺 发育和分泌活动有关，如雄鱼的婚姻装及珠星等。
主要内容
鱼类性别控制共性技术研究：鱼类性别特异标记筛选技术 研究和重要海淡水鱼类性别特异标记筛选，鱼类卵裂雌核 发育诱导技术，鱼类性逆转规模化诱导技术建立，天然性 逆转鱼类性别人工控制技术的建立和应用，红鳍东方魨性 别控制技术研究。
鱼类单性苗种规模化制种技术集成与应用：半滑舌鳎雌性 化苗种规模化培育技术的建立与应用，黄颡鱼性别控制技 术集成与全雄苗种规模化制种技术研发，罗非鱼性别控制 技术集成与全雄苗种的产业化生产与应用，大黄鱼全雌苗 种规模化制种技术的集成与推广应用，褐牙鲆全雌苗种规 模化制种技术的集成与推广应用。
激素处理的方法：饲料添加法、浸泡、注射 和硅胶管移植法等。最常用的是饲料添加法 (药饵投喂/口服)。
对鱼类施行性别转化的激素处理，必须在性 别分化前进行，宜早不宜迟，一般当鱼苗第 一次摄食就可用药饵投喂。
据1995年统计，从遗传型雌鱼向表现型雄鱼性反 转已在青鳉、鲤鱼、罗非鱼、花鳉、斑马鱼、虹 鳟、大西洋鲑、大马哈鱼等47种鱼类成功，所用 雄性激素有16种。人工合成的17α-甲基睾酮最为 常用。
以半滑舌鳎、黄颡鱼、罗非鱼和大黄鱼等 重要海淡水养殖鱼类为主要研究对象，建 立我国重要养殖鱼类性别控制和单性苗种 培育的共性技术，大规模培育快速生长的 全雌或全雄苗种，进行产业化推广应用， 大幅度提高鱼类养殖产量和经济效益。
解决鱼类雌雄生长差异过大、影响产业发 展等问题，推动鱼类养殖业的可持续发展。
性别决定为ZZ/ZW型鱼类全雌和高雌性化鱼苗培育技术路线
近缘和远缘鱼类
ZW型雌性鱼类
ZW/ZZ自然群体
建立鱼类精子冷冻库
同源或异源精子 诱导
遗传物质 灭活
光照、温度、水流 和营养调控
成熟未受精卵
激素、温度或其它 因素诱导
雌性特异标记遗传 检测甄别
冷冻、压力和化学休克
染色体加倍 性别转化伪雄 精子冷冻
鱼，XY♂(原系雄鱼)→ XY♀(转化系)。 2、转化鱼成熟后与自然群体中的雄鱼交配，获得雄性纯合系
(超雄鱼)，XY♀ (转化系)×XY♂(原系雄鱼)→YY♂(雄性纯 合系)。 3、雄性纯合系成熟后再与自然群体中的雌鱼交配，获得全雄 鱼，YY♂(雄性纯合系) × XX♀(原系雌鱼)→ XY♂(全雄鱼)。
鱼类性别的人工控制
种间杂交 激素处理 三系配套技术 人工诱导雌核发育 人工诱导雄核发育 鱼类不育技术
种间杂交
罗非鱼种间杂交获得单一性别的后代(全雄)， 且杂种具明显的生长优势。
罗非鱼种间杂交能获得全雄鱼的组合有6个， 其中奥利亚罗非鱼♂×尼罗罗非鱼♀和霍诺 鲁姆罗非鱼♂×莫桑比克罗非鱼♀两个组合 具实践意义。
影响鱼类性别发育的因素
鱼类早期生殖腺具有很强的可塑性，根据 皮质部还是髓质部得到发育，产生向雌雄 两性发育的潜能。鱼类性腺发育既取决于 遗传因素，也受其它因素的影响。
激素与性转变 环境与性转变 控制性别的基因-基因开关(哺乳动物的Sry)
激素与性转变
性类固醇激素(雌激素与雄激素)对鱼类性别的影响 是显著的。
国内养殖虹鳟2年上市，此时雌鱼没有充分 长大。若能使雄性虹鳟转化为雌鱼进行全 雌养殖，到第3年上市，可以有效延长生长 期，达到大幅度增产的目的。
提高商品鱼质量
单性养殖由于实际上养殖了生长快、个体 大的雌性或雄性鱼，单性群体减少了生殖 能量的消耗，可以提高商品鱼的规格、肉 质和价值。
观赏鱼因雄鱼比雌鱼体色更加光彩夺目而 具有更高的经济价值。人为控制观赏鱼类 的性别，增加群体中的雄鱼比例，可以大 大提高观赏鱼的商品价值。
超雄鱼
转化系XY♀与原系XY♂交配，仅得到1/4 超雄鱼。超雄鱼与一般雄鱼外形上很难辨别， 采用测交法区分： YY♂× XX♀→全雄， XY♂× XX♀→雌雄1:1。
性腺具有双重潜能。发育的早期阶段，性腺既可 能成为睾丸，也可能成为卵巢。无论雄性(中肾)还 是雌性(缪勒)导管系统都是存在的。
鱼类的性别
鱼类性别的表达方式多种多样，包括性染 色体类型、雌核发育、雌雄异体、雌雄同 体、物种特有的外部性别以及多样化的行 为性别等。
归纳起来，鱼类的性别不外乎生理性别与 遗传性别两大类。
用雌二醇使遗传上雄性青鳉转变为功能上的雌鱼； 用甲基睾丸酮使遗传上的雌鱼转变成功能上的雄鱼。
性激素可使金鱼、虹鳟、大西洋鲑、罗非鱼及鲤鱼 等获得性反转。
切除鱼类的性腺，副性征和性行为退化、消失，注 射性激素后又可得到恢复。
用性激素控制鱼类性别，罗非鱼的性转化技术。性 分化即将开始而性别尚未完全表达之前连续投喂添 加激素的饲料控制性别；已分化的鱼苗，口服性激 素不能完成性反转，只能抑制生殖腺发育，改变副 性征。
理论上奥利亚罗非鱼♂×尼罗罗非鱼♀杂交 后代应该是全雄鱼，实际上一般只有95%， 原因：罗非鱼的性别决定除性染色体外，与 常染色体有关；亲本的纯度。
罗非鱼种间杂交产生全雄鱼
罗非鱼存在ZW♀-ZZ♂以及XX♀-XY♂两 种染色体类型。
罗非鱼种间杂交产生全雄鱼是两大类性染 色体之间杂交的结果，即 XX♀×ZZ♂→XZ♂，表现出和XY一样的 特点，所以是雄鱼。
行为性别。即雌雄鱼产卵行为或性行为方式的不同， 罗非鱼雌鱼营口腔孵卵，而雄鱼则没有。
遗传性别
遗传性别由受精时一半来自卵子以及一半 来自精子的染色体结合形成的，又称为染 色体性别。