超雄罗非鱼自然繁育体系的开发与应用.doc

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、

2、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。 The development and application of Super male tilapia natural breeding system Haiming Zhang Yongquan Yang Yuansheng ChenGuangzhou Luye Fisheries Co.， LtdUsing Nile tilapia and Aureus tilapia as materials， carry out serious of hybr

3、id test of WZ×XY、WZ×YY and etc., we verify that WY tilapia is female, sex gene W is dominance of Y; and the intensity sequence of sex determine gene is W>Y>ZX；and on this basis we have created the breeding system （WYYY)in which super male tilapia can be natural bred and relative pare

4、nts pool。 The system can produce female and male tilapia : WY、YY （super male） periodically just like other tilapia original lines。 Using super male to mate with XX female, XY genotype male tilapia which has fast growing, high resistance and other good traits can be produced； the male rate can reach

5、95% to 100. During year 20072010， 400M of this XY genotype male was promoted。 The breeding system has created a new way which is more advanced, simple and practical to produce YY super male tilapia。文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集，请勿用作商业用途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

6、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.nil

7、oticus)、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>WZX。1988年前后，英国斯旺斯威尔士大学（University of 。Wales Swansea）联合菲律宾中吕宋省立大学淡水养殖中心（Central Luzon State University,CLSU)，以尼罗罗非鱼为主要对象，开展了遗传雄性罗非鱼技术(Genetioally ma

8、le tilapia，GMT）研究,简称为GMT或YYGMT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。YYGMT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

9、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23。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、l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,20072010年，已推广应用30000万

10、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.hornorunO。hornorun×O。mossambica正交=10反交=31xx×

11、;zzxz100%wz×xy(wyxzzy）31 wxO.niloticus×O.aureaO。aurea×O。niloticus正交=10反交=31xx×zzxz100%wz×xy(wyxzzy)31 wxO。niloticus×O。hornorunO。hornorun×O.niloticus正交=10反交=31xx×zzxz100wz×xy(wyxzzy）31 wx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WZZZ类型。鉴于对上述罗非鱼正、反交

12、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YWZX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（Ohornorum）则具有个雄性的同型配子(zz）和一个雌性的异型配子(wz)。通过用雌性的莫桑比克罗非鱼(xx

13、）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(）XX ZZXZ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（）WZ XYWX WY XZ YZ 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WYYY型超雄罗非鱼繁殖体系,并应用于生产,但万松良等（1993

14、、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>ZX。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

15、，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,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

16、、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，200

17、1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系：

18、WYYY型罗非鱼繁育体系：WY×YY1 WYYY2（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）.3.3技术路线本项目必须在取得超雄罗非鱼以及罗非鱼性染色体显隐性关系理论突破的前提下,使用如下技术路线： 由性别三系或二系配套产生的YY1WY- YY型罗非鱼繁育体系（超雄鱼YY2自繁系）（1） WZ× YY1 ZY、ZY WY 、WY (2) WY× YY1 WY1、WY1 YY2、YY2（3) WY1× YY2 WY2、WY2 YY2、YY2图1 WY- YY型罗非鱼繁育体系技术路线为了避免混淆，我们将由

19、三系、二系配套产生的超雄鱼称为YY1或YY;将由自然繁育体系繁殖的超雄鱼称为YY1或YY.4。 项目实施结果4.1 2001-2002年，完成了原系XY合子转雌（XY)的工艺技术的研究和测交选育实验；4。2 2003年，选育出尼罗雄性转雌鱼（XY）,成功进行了繁殖超雄鱼与测交选育实验；4。3 20042005年，选育出YY实验鱼，并通过原系、转化系和雄性纯合系三系配套产生全雄鱼，雄性率达99.87%，接近100%的理论值；4.4 2005年取得W、Y、X、Z四种配子的相互关系理论的突破 以尼罗和奥利亚罗非鱼为材料,进行WZ×XY、WZ×YY、WY×ZY、WY

20、15;YY等共12次杂交 、F1代自交和回交等验,实验结果列入表2。表2 同杂交组合性别机理遗传学分析繁殖组合总数（尾)雌鱼（尾)雄鱼（尾）雄性率(）雄性期望值（ %）X20.01，1=6.640遗传分析WZ×XY5次试验56912852283949。950.0X2=0。025P0。01(WYWX）（XYYY)= 50 : 50WY×YZ2次试验98449149350。150.0X2=0。002P0。01（WZWY）（YYYZ） =50 ： 50WZ×YY3次试验58012844295751。050.0X2=2。162P0。01WYYZ= 5050WY×

21、YY2次试验35901725186551.950.0X2=5.38P0.01WYYY=5050%对于表2的结果,只有假设WY型鱼为雌性鱼才会出现, 表2的遗传学分析表明,WY型鱼就是性别机理为异配性雌鱼。X2测验也表明WY型罗非鱼为雌性的可信度为99% 。如果按照过去WY型鱼为雄性的观点，则WY×YY、WY×ZY就不能配种,WZ×YY子代应为全雄鱼。但这不符合事实.而后我们以WY鱼与YY鱼配种，繁殖了数以十万计的子代， WY是雌性鱼更是不争的事实。4.5 建成超雄鱼自然繁育体系自2005年至今，已建成了相当规模的超雄鱼自然繁育体系（WYYY），到2007年底,繁殖

22、的超雄鱼已达10万尾之多。 我们选育出WY型尼罗雌鱼开始时为杂种鱼，就其性状而言,后代会出现分离现象。为了解决这个问题，我们根据生理遗传学原理,首先确定选种目标和育种技术路线。选种目标就是在坚持WY性别机制的基础上，按照尼罗罗非鱼的遗传基础和种质标准包括形态、体色、生长、发育等从优选种。育种的技术路线就是家系和群体育种相结合，不断地采用测交法和兄妹交配法选育尼罗WY型雌鱼。这样经过几代，就可以选育出雌鱼性别为异配型、个体大、生长快、性状稳定的尼罗罗非鱼雌性新品系。现在本公司已建立起NNWY-NNYY繁育体系，可大量获得尼罗WY型雌鱼和和YY型超雄鱼，。下面将如何建立新的繁育体系和育种工艺流程图

23、示如下一代： WY×YYWY、WYYY、YY 选种二代： WY×YY WY、WYYY、YY(选育) 选种三代:WY×YY WY、WYYY、YY（选育） 选种四代: WY×YY WY、WYYY、YY(选育） YY×XX XY、XY 选种 (生产应用）五代: WY×YY WY、WYYY、YY（选育）选种六代: WY×YY WY、WYYY、YY（选育） 图2 超雄鱼自然雄繁育体系育种工艺流程从育种的工艺图可以看出，这就是一张NNWY×NNYY自我繁殖、选种育种和XY型全雄鱼应用相结合的程序图，它反映出边选种，边生产的动态

24、过程。随着世代的更替，育种水平提高了，遗传全雄鱼的生产水平也会不断地提升。 4。6 取得了WY型雌性罗非鱼的基本生物学资料通过对随机取样的15尾2龄WY型雌鱼 (体长26.4-30。0cm, 体重 540925g）研究、测定, 取得了的其外部形态、可数和可量性状、性腺发育和繁殖等生物学资料（有专题论文)。此外人工获得的F1代WY型雌鱼于2005年进入成熟期，卵巢发育正常，并与YY型超雄鱼配种产苗三次,说明WY型雌鱼具有正常的繁殖机能。 期间还对38个组合的超雄鱼与尼罗雌鱼配种试验所繁殖的F1的雄性率测定结果，检测的4774尾F1代鱼, 雄鱼4562尾,雌鱼215尾，雄性率95。6%。 4.7申

25、办获得发明专利2008年申请获准能自我繁殖的YY型超雄罗非鱼的制种方法(专利号：200810219684.9）等5项专利。5。关于创建WYYY型繁育体系和尼罗型鱼的初步评估 我们开发的超雄鱼自然繁育体系与自然界的相比较,具有自已的特点,它是界于XX-XY和WZZZ之间一种繁育体系。从机制看,它类似WZZZ，即雌者为异配性,雄者为同配性。从体系的功能看,它具有自我繁殖和保持雌雄平衡的能力。从生产角度看问题,WY-YY繁育体系，会自我不断产生YY超雄鱼,制种的优点是科学、简易、快捷、实用.下面按照生物新品种应具备的条件，对第3-6代WYYY繁育体系尼罗型鱼进行评估。 5。1 新颖性： 新型尼罗鱼的

26、性别决定机制为WYYY型，即雌鱼为异配性，雄鱼为同配性；尼罗鱼原系的性别机制为XXXY型，即雌鱼为同配性,雄鱼为异配性；由此可见,二者性别机制明显不同。WYYY型繁殖体系的建立为我们大量获得超雄鱼，开辟了一条新的途径。5。2 一致性： 经过选育的尼罗型鱼,其生物学性状、性成熟年龄、生长特性和生活习性都与原尼罗罗非鱼相类似。其染色体组型和DNA指纹分析，也聚类于原种尼罗罗非鱼。5。3 稳定性：现在选育种已进入第六代,尼罗型鱼的生物学性状和经济性能相对稳定。从新品种繁育体系模式看，NNWY×NNYYNNWYNNYY，也保证了新品种在世代交替过程中,生物学和经济性状的相对稳定性。5。4特异

27、性：尼罗新品种有以下几点特异性：能自然繁殖尼罗型WY雌鱼和YY超雄鱼; 能保持品种自身性比的平衡；不用测交能快速鉴别超雄鱼.5.5 实用性：超雄鱼储备的品种数量近20万尾，具备鱼类新品种的种群数量标准；这种超雄鱼与原种尼罗雌鱼配种繁殖的全雄（XY）鱼，其雄性率在95100以上；以超雄鱼生产的苗种与性激素断绝关系。综上所述，我们研究的WYYY型繁殖体系和选育的尼罗鱼新品种，不仅有重要的学术意义，而且有更重要的生产价值。这对于推动罗非鱼的遗传育种，推动罗非鱼单雄养殖业的进步,推动罗非鱼产业的健康发展,保证国民的食品安全都有现实意义。6、自然繁育体系的应用6.1 YY2 的规模化繁殖2007年200

28、8年,采用尼罗型WY雌鱼与尼罗YY2超雄鱼配种,繁殖的超雄鱼达20万尾,投入鹭业水产福建、广东、海南等基地使用.6。2尼罗全雄鱼(XY）的规模化制种与推广应用应用 2008年2010年，以尼罗型超雄鱼为父本，与尼罗纯种雌鱼配种,共生产40000余万尾全雄鱼,在福建、海南、广东、广西、云南、湖南等省区推广应用。在2008年2010年我国南方连续3年冬春严寒及最近2年链球菌病暴发流行中，它们基本上安然无恙。2010年5月12日,国家水产技术推广总站与鹭业水产 ,在广州市花都区隆重举行联合开展送优质罗非鱼苗种科技下乡活动,由鹭业水产向广东、海南、广西和福建等四省（区）养殖户免费赠送5000多万尾（X

29、Y）优质罗非鱼苗,其中3000万尾产自YY2。6.3拓展全雄鱼繁育体系由于YY2是由尼罗超雄鱼YY1与奥利亚雌鱼杂交产生,从理论推断它们的子代应具有生长快、抗病抗寒等抗逆性强的杂种优势。因此，自2008年以来,我们开展了性别机制都是XXXY的吉富和红罗非鱼超雄鱼及全雄鱼繁育体系的研究，并取得了阶段性成果： XX（吉富和红罗非鱼）×YY2 XYXYXY（吉富和红罗非鱼)×WY YYWYXYWX 通过测交选育出YY，在不太长的时间内，即可建成吉富品系和红罗非鱼的超雄鱼自然繁育体系，达到博采众罗非鱼之长目的。7.结语7。1罗非鱼四种配子的性别决定基因强度问题研究W、Y、X、Z配子

30、之间关系,最理想的材料是尼罗和奥利亚罗非鱼,由于它们分属XX-XY和WZ-ZZ二种性别体系，通过杂交可进行性别基因的交流、替换和实验比较。根据我们以上大量的实验，证明这四种性别基因按显隐性程度大小，排列顺序为WYZX的关系,而不是Y WZX的.凡是W配子与其它配子结合为合子时，就表现为雌性，如WY、WZ、WX；凡是Y配子与X、Z配子结合,就会表现为雄性，如XY、XZ。众所周知,W和X为雌性配子或雌性基因,由于WX，人们可把W看作超雌基因;Y和Z为雄性配子或雄性基因，由于YZ,可把Y看作超雄基因。联系我们对四种配子相互关系的新结论，将所有合子可能表现出的性别现象,按雌性、雄性表现程度排列如下:W

31、WWXXXWZWY；YYYZZZXYXZ。从罗非雄性鱼这种排列次序看，生产上应用的奥尼杂种鱼（XZ）雄性率不稳定，这是因为这种性别基因型表现为雄性的能力较差；我们采用二系配套法获得ZZ型雄鱼，之所以会出现100的高雄性率，是因为Z雄性基因加倍的缘故；同理，预测YY或ZY合子的群体，其雄性率也会达到或接近100。从雌性鱼罗非这种排列次序可以预测，WW、WX、XX合子，则会表现100或近100雌性率.我们的这种观点，也已为我们一些实验所证明。例如,尼罗XX转化雄鱼与XX雌鱼配种可获得100或近似100%的雌性鱼（XX）.7.2超雄罗非鱼鱼自然繁殖体系成功开发的意义WYYY型超雄鱼自然繁殖体系成功开发和选育出尼罗鱼新品种，不仅有重要的学术意义,而且有