雌核发育和雄核发育0226

第六章雌核发育和

雄核发育Chapt.4GynogenesisandAndrogenesis鱼类的雌核发育雌核发育：卵子须经激发才能产生只具有母系遗传物质的个体的有性生殖方式。营天然雌核发育的鱼类共同特点：卵子具有与母本完全相同的染色体组型，卵子与近缘两性型种类雄鱼的精子激发后才能发育，但精子只起激发作用，并未发生雌、雄原核的融合或配子配合。因此，后代不具父本性状。天然雌核发育鱼类1932年，首次发现亚马逊花鳉是营天然雌核发育鱼类。后来，发现银鲫、花鳉属的某些鱼类、关东系银鲫、月银汉鱼属的一种是天然雌核发育鱼类。据报道，天然雌核发育鱼类还有胎生贝湖鱼、亚洲箭齿鲽和一种斜齿鳊。天然雌核发育鱼类的染色体组成具有某些共同特点，除了偶尔产生三倍体的亚马逊花鳉，一种银鲫为二倍体，日本的关东系银鲫为四倍体外，一般为三倍体。银鲫银鲫中，除了某些种类外，所有雌核发育后代全为雌性，表型似母本，基因型与母本相同或不尽相同，视卵核发育的途径而定。银鲫染色体数目和倍性，报道的结果不完全一致。原苏联单雌性银鲫种群称为三倍体，我国黑龙江流域的银鲫有5%-25%雄性的两性型种群、滇池的银鲫和普安鲫(A型)的染色体数目一般都在150±。鱼类雌核发育二倍体的诱发一般来说，鱼类雌核发育二倍体的诱发可以通过精子染色体的遗传失活，以及卵子染色体的二倍体化而实现。精子染色体的遗传失活用各种辐射或化学方法处理鱼类精子，都可以有效地破坏染色体上的遗传物质，但这种遗传上失去活性的精子仍具有进入卵子的能力。1、辐射处理常用的射线有γ射线、X射线和紫外线等。γ和X射线穿透力较强，可在同一时间处理大量精子；紫外线穿透力较弱。γ射线常用钴60作辐射源，用Co60-γ射线处理镜鲤、野鲤和华南鲤精子；X射线照射失活泥鳅和鲤鱼精子染色体；紫外线照射鲤鱼、虹鳟精液，精液应尽可能铺得薄些。2、化学药物常用的药物：甲苯胺蓝、乙烯脲、二甲基硫酸盐、丫啶黄和噻嗪等，如能找出处理浓度和处理时间，也许可用于失活鱼类精子染色体。卵子染色体的二倍体化一般来说，鱼类排出的卵子正处于第二次成熟分裂中期，精子入卵后排出第二极体，此时卵子仅含减半的染色体数目，如果与失活精子人工授精，产生的个体是单倍体。单倍体一般有单倍体综合症，绝大多数不能存活。要获得成活的二倍体雌核发育，必须设法使卵子染色体二倍体化。通常人工授精过程中，有少数激活卵可不经过处理便能产生二倍体雌核发育，称自发二倍体雌核发育。自发雌核发育二倍体出现频率一般不超过1%。卵子染色体的二倍体化如果应用各种人为的处理，可增加其二倍体产量至60%左右或更高，这种由人为的处理方法产生的二倍体雌核发育称诱发二倍体雌核发育。人工诱发二倍体雌核发育的方法与诱发多倍体的方法根本相同。不同的是：前者用的是辐射处理的失活精子激活的卵子，后者用的是正常精子受精的卵子。人工诱发二倍体雌核发育人工诱发二倍体雌核发育的方法包括物理〔温度与静水压〕、化学和生物〔杂交〕三种。据报道，已获得人工雌核发育二倍体的鱼类有30多种。包括鲟鱼，鳇鱼，白鲑，虹鳟，大麻哈鱼，美洲红点鲑，鲤、红鲤、镜鲤及其杂种，鲫，草鱼，鳜鱼，鲽鱼，川鲽，斑马鱼，罗非鱼，白鲢等。天然雌核发育鱼类的鉴别

(以方正银鲫为例)人工繁殖用正常鲤鱼精子与排出的成熟卵人工授精，子代不具一对吻端须。辐射精子人工繁殖与遗传失活的鲤鱼精子人工授精，发育的胚胎不出现辐射雌核发育单倍体综合症，孵出的仔鱼正常和成活率高。天然雌核发育鱼类的鉴别

(以方正银鲫为例)人工授精卵的细胞学观察视泡期胚胎脑部形态观察红细胞的大小肝脏及肝细胞的大小体细胞染色体计数侧线鳞的数目人工雌核发育二倍体的鉴定通常用与母本有亲缘关系的另一种鱼类的辐射精子，可以通过以下方法将任何父性遗传识别出来：杂种是不能存活的；杂种在形态上是可以识别的；杂种在生化上或分子水平上是可以识别的。在采用同一种鱼类的辐射精子时，体色、鳞被或生化标记可以准确鉴别雌核发育和雄核发育。人工雌核发育二倍体的鉴定用于雌核发育的母本为纯合型红鲤或红镜鲤，红体色和散鳞为隐性纯合型，作为激活源的精子为经射线辐射的镜鲤精子，青灰体色为显性纯合型。以红鲤为母本的雌核发育后裔的外形为母本特征(红色、全鳞)，杂合型后裔的外形为杂交鲤(青灰色、全鳞)；以红镜鲤为母本的雌核发育后裔的外形具红色、散鳞的母本特征，杂合型后裔的外形似镜鲤即青灰色、散鳞。人工雌核发育二倍体的鉴定当胚胎眼色素出现时，可根据胚胎身体上出现黑色素与否鉴别雌核发育或杂交后裔。全鳞型鲤鱼辐射精子与散鳞型鲤鱼的卵子人工授精，获得100%的散鳞后裔，确证是雌核发育二倍体。运铁蛋白基因位点生化变异提供雌核发育的证据。染色体计数和组型分析是鉴别雌核发育最准确的方法。遗传标记提供的证据可以鉴别雌核发育的来源。雌核发育二倍体的性别雌核发育个体或后裔的性别是由卵核的遗传成分〔染色体〕决定的。雌性配子同型〔XX〕的鱼类，在遗传上和表型上都是雌性。雌性配子异型〔ZW〕的鱼类，人工雌核发育的结果可产生雌性和雄性两种性别。雌核发育二倍体的生长与发育雌核发育后裔的成活率雌核发育后裔的能育性天然雌核发育银鲫性腺发育的某些特征雌核发育后裔的成活率就天然雌核发育的两性型银鲫来说，不管是自交的子代或与鲤鱼、红鲫精子人工授精产生的子代，成活率都是很高的，显示出生命力强的特点。雌核发育产生的后裔是高度自交，且遗传上是完全一致的，因此，人工诱发雌核发育的后裔较正常受精获得的后裔成活率低和生长慢。雌核发育后裔的能育性据报道，较老龄的雌核发育鲤鱼性腺发育有较大的种族和个体差异，近半数鱼可能有严重的畸形卵巢，且大局部雌鱼具有间性的特征。雌核发育鲤鱼的染色体组在过渡到纯合状态后带有负向影响能育性的隐性基因，如同近交。雌核发育鲤鱼和草鱼中可见到具有正常能育性的雌鱼，这与三倍体相反。已从它们成功获得了雌核发育的第二代，鲤鱼那么为第三代。天然雌核发育银鲫性腺发育的某些特征天然雌核发育银鲫雌鱼的卵巢都能正常发育，生殖季节到来时，已达性成熟的个体均能与同种或异种雄鱼交配、产卵，繁衍后代。两性型方正银鲫(3N=156)的雄鱼副性征明显出现于胸鳍外表，生殖季节后消失。达性成熟的雄鱼，轻压腹部有乳白色、黏稠状精液流出。在A型普安鲫♀与兴国红鲤♂繁殖的子代中，虽出现4.3%的雄鱼，但精巢呈败育类型。人工雌核发育在水产养殖上的应用性别控制快速建立纯系性别控制生产单性鱼的目的在于控制鱼类的繁殖或过渡繁殖，调节鱼类种群大小，提高产量，获得最大效益。人工诱发雌核发育培育全雌性草鱼，投放天然水域，既控制水域中的杂草，又防止过渡繁殖。雌核发育结合人工性逆转生产全雌草鱼和鲤鱼。雌核发育结合人工性逆转生产全雌鱼在雌核发育草鱼体内埋植甲基睾丸素，将遗传型雌鱼转为生理型雄鱼，再与雌核发育草鱼交配繁殖，生产全雌草鱼。水生所对镜鲤进行人工雌核发育产生二倍体子代，使局部个体人工转性为生理型的雄镜鲤，然后再与纯系雌性红鲤交配，产生全雌二倍体杂交鲤。应用雌核发育与性逆转相结合，将孵化后1个月左右的雌核发育二倍体鱼投喂雄性激素，转变为功能上的雄鱼，然后将其与普通鲑鱼卵受精，获得大量雌性仔鱼。快速建立纯系连续近交获得自交系或纯系，至少需经8-10代的全同胞交配。雌核发育二倍体后裔的基因组来自母本，纯属母系遗传，是高度的纯合子，除发生交换的局部外，每对基因都是纯合的。人工雌核发育可在较短时间内获得纯系，人工雌核发育子一代作为初步纯合的亲本用于育种，连续二代雌核发育相当于8代近交。鱼类人工雌核发育是快速建立近交系或纯系的有效途径。人工雌核发育结合转性建立纯系把纯合型的兴国红鲤或红镜鲤作母本，以经钴60γ射线或紫外线处理的镜鲤(或野鲤)精子作激活源，成功地获得了外形似母本特征的红鲤(红色、全鳞)和红镜鲤(红色、散鳞)雌核发育个体，而杂合型的个体外型为杂交鲤－丰鲤(青灰色、全鳞)和镜鲤(青灰色、全鳞)。连续两代雌核发育获得3个红鲤雌核发育系。把局部雌核发育鱼苗连续投喂含雄性激素饲料3个月，成功转为功能上的雄性。性成熟时，用这种雄鱼与雌核发育雌鱼进行同胞兄妹互交，其子代全是雌性个体。天然雌核发育在水产养殖上的应用异育银鲫天然雌核发育鲫鱼的开发利用银鲫及异育银鲫品系的选育异精雌核发育与异育银鲫用兴国红鲤为父本，方正银鲫为母本的属间“杂交〞，异源精子不仅能刺激银鲫卵雌核发育，还能影响发育子代的某些性状，如生长、性比、体色和同工酶等，但精核并未与卵核真正结合。这种表现出异源精子生物学效应的雌核发育称为异精雌核发育。异精雌核发育银鲫的子代统称异育银鲫。异育银鲫异育银鲫是由中国科学院水生生物研究所培育，选用方正银鲫为母本，以兴国红鲤为父本，经人工授精所产生的异精雌核发育子代。由于方正银鲫是一种天然雌核发育的三倍体鱼，其三倍体卵和兴国红鲤的精子〔单倍体〕进行激活之后，行其固有的雌核发育成三倍体银鲫。这种用异源精子受精并对子代具有生物学效应的雌核发育，称之为异精雌核发育，所以把子代简称为“异育银鲫〞。

异育银鲫异育银鲫是用方正银鲫作母本，兴国红鲤作父本，人工杂交而成的异精雌核发育子代。异育银鲫与亲本相比具有杂交优势。具有食性杂、生长快等特点。其生长速度比鲫快l－2倍以上，比其母本方正银鲫快34.7％。当年繁殖的苗种，养到年底，一般可长到0.25公斤以上，已在全国21个省市推广养殖，收到了显著的经济效益。全国各地均可养殖。牙鲆全雌化技术研究应用真鲷精子激活牙鲆卵子，优选了冷休克的起始时间、持续时间和冷休克温度等技术参数，使染色体加倍，成功地诱导了牙鲆雌核发育；应用高温培育方法，把雌核发育二倍体鱼诱导成为遗传上为雌性功能上为雄性的“伪雄鱼〞，其雄性化率达92%以上；高温诱导伪雄鱼方法防止了以往应用激素诱导引起的食用平安上的隐患和对环境的污染；应用早期低温培育方法，培育雌核发育二倍体鱼，能有效抑制雌性向雄性转化，使雌性化率达94%以上；用伪雄鱼与雌亲鱼配组，使其自然产卵，实现了全雌卵的规模化生产。根据养殖产业秋季用卵的需求，开发了全雌牙鲆反季节繁育技术，采用调整光照时间和水温的方法，通过2-3个月培育，可实现一年内任意季节产卵。全雌牙鲆已经推广到河北、辽宁、山东、福建等省，辽宁省东港市池塘养殖全雌牙鲆逾2万5千亩，取得了很好经济效果和社会效益。研究成果对利用鱼类性别控制技术提高养殖产量及经济效益具有重要的推动作用。天然雌核发育鲫鱼的开发利用滇池高背鲫淇河鲫彭泽鲫普安鲫缩骨鲫额尔齐斯河异育银鲫银鲫及异育银鲫品系的选育血清蛋白和酯酶同工酶表型差异组织移植银鲫雌核发育系的建立异育银鲫杂交种复合四倍体异育银鲫鱼类的雄核发育雄核发育是指用精子生产只带父系遗传物质个体的繁殖方式。目前尚未见天然雄核发育的报道。鱼类杂交中会自发产生极少数的雄核发育个体。要获得人工雄核发育鱼类，通常用放射线破坏卵子DNA的遗传活性，然后用正常单倍体精子与这种遗传失活的卵子人工授精，再用人工方法处理卵子内精核的单倍染色体二倍体化。人工雄核发育的诱发卵子染色体的遗传失活雄核发育二倍体的产生卵子染色体的遗传失活1、放射线处理钴60-γ射线、X射线和紫外线能有效地破坏卵核染色体的遗传物质。但紫外线穿透力较弱，对细胞质的损伤较低；钴60γ射线能有效破坏卵核染色体DNA，也会影响胚胎发育和子代活力。γ或X射线辐射的鱼类卵子与正常精子人工授精产生具父本遗传物质的雄核发育。2、卵子的过熟和老化将已有排出卵子的成熟虹鳟暂养在0-2度的水中长达4-5周，有意让卵子过熟，然后用正常精子激活外形正常的成熟卵，受精率100%，过熟卵发育的胚胎只有正常染色体的一半，出现单倍体综合症。卵的过熟对卵子具有与辐射一样的破坏作用，过熟或老化的卵同样具有诱发单倍体雄核发育的潜力。雄核发育二倍体的产生1、自发雄核发育人工授精卵不经特殊处理而自然发生的二倍体雄核发育，出现频率仅0.02%或更低。单倍体或二倍体精子与失活卵或正常卵人工授精单倍体精子与失活卵人工授精杂交雄核发育二倍体的产生2、人工诱发雄核发育人为处理方法产生的二倍体雄核发育，产量可高达48%以上。静水压休克热休克雄核移植雄核发育在水产养殖上的应用单性鱼的养殖建立纯系保种、选种和育种提供水产养殖的优良品种雄核发育在水产养殖上的应用单性鱼的养殖对雄配子异型(XY)的鱼类来说，雄核发育的后代雌(XX)雄(YY，超雄)各半。建立纯系过程中，雄核发育不用人工转性即可获得两性的纯合个体。XX个体和YY个体交配产生XY型全雄个体。生产完全纯合型的子代；生产性染色体XX-XY型种类的全雄性苗种。建立纯系人工