青虾育种专家傅洪拓:青虾遗传育种的现状与展望

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楼主 2020-09-14 15:42:12
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《科学养鱼》杂志社独家报道

 作者  傅洪拓  淡水渔业研究中心


青虾是我国重要的淡水热博RB88品种,也是大规模热博RB88的淡水虾中唯一的本土品种;目前全国青虾热博RB88规模已超过25万吨,在农业增效、农民增收中发挥着重要作用。但是青虾在热博RB88过程中也存在着种质退化、自繁、离水不易存活等问题,如何从品种上进行优选改良,我们做了以下工作,并取得了一些成果。

一、青虾遗传多样性的调查,为育种材料筛选、种质资源保护与利用提供了依据

应用SSRRAPDISSRDNA序列、形态学等标记系统研究了青虾遗传性和遗传结构。研究的青虾群体达270个,范围涵盖我国主要江河、湖泊和代表性地区的热博RB88和野生群体。

二、初步建立了青虾育种技术体系

1.种间杂交技术

1972年以来,欧美等国先后尝试了沼虾类多个种间杂交组合,由于抱卵等习性的困扰,均未获得成功。课题组突破核心技术:性腺成熟度监控、电刺激采精、精荚人工移植,获得了青虾与海南沼虾可育的F1代杂种。DNA、同工酶、形态学等鉴定确认了杂交的成功,在国际上首次突破了沼虾类种间杂交育种技术。

2.选育技术

在育种技术方面,率先突破了淡水沼虾杂交技术;建立了基于荧光标记、眼柄标记、活体染色等技术的活体标识技术和基于微卫星标记的亲子鉴定技术,实现了青虾活体识别和亲本溯源;开发了形态特征无损伤快速测量装置及软件、耐低氧能力快速测定装置和安全高效麻醉技术,实现了相关性状的高效精准测定;性别和重要性状相关功能基因及分子标记的研究,为性别控制育种技术和分子育种技术的开发奠定了基础。


3.脱卵和受精卵离体孵化技术

建立了青虾脱卵技术:脱卵过程2小时内完成,卵和虾均保持90%以上的成活率;建立了青虾离体孵化技术:受精卵离体孵化率达到65%70%。从而突破了抱卵习性对青虾育种的制约。

4.建立了青虾酶解法制备游离精子技术和精子低温保存技术。

5.建立了青虾周年室内全人工繁育技术

建立青虾全年、全天候、全人工、全室内繁育技术,显著提高了遗传学、育种、育苗等有关研究的效率。

三、青虾育种和野生种质开发取得一定进展,为品种更新奠定了基础

1.培育了新品种—杂交青虾“太湖1号”

(1)育种材料。海南沼虾为青虾同属近缘种,肉质和味道与青虾媲美,个体显著大于青虾,但海南沼虾不耐低温,不能在青虾主养地区(长江流域及其以北地区)野外越冬。因此选择青虾与海南沼虾进行杂交育种。

(2)技术路线。采用“先杂交后回交以及自交稳定”技术路线;

目的:通过杂交引进海南沼虾个体大的优良性状,通过回交使低温耐受、肉质等其它性状回复到青虾。

青虾与海南沼虾没有性吸引,无法自行交配;项目采用首创的种间杂交技术获得了F1代杂种。

F1代杂种可育,与双亲均有性吸引,可自行与父本或母本回交。

再通过群体选育,连续两代与青虾回交、连续三代自交稳定,获得杂交青虾“太湖1号”。该新品种已通过国家良种审定,是国内外首个淡水虾蟹类新品种。


2.开发了优质野生青虾

解决了“哪些野生青虾可养、怎样养和养几代”的问题。项目组通过种质资源系统调查和热博RB88对比试验,筛选了太湖、长江、淮河等优质野生青虾群体;突破了野生亲本采集、活体运输、池塘驯养、选种留种等关键技术;同时跟踪监测了池塘多代热博RB88的性状衰退规律。通过集成组装,首创“优质野生青虾种质开发利用技术”。

新品种培育周期长,推出新品种之前,利用优质野生青虾受到广泛关注。但直接捕捞的野生虾苗适应能力差,热博RB88效果并不理想。

3.培育了优良品系

青虾“太湖2号”:通过对杂交青虾“太湖1号”的多代选育,获得了性状稳定、抗逆能力更强的新品系,拟申报新品种审定。

家系选育优良品系:以太湖青虾、长江青虾等为基础群体,开展生长、耐低氧、越冬能力等多性状聚合家系选育,获得了生长速度和抗逆能力均有提高的优良品系。

四、突破了良种产业化应用的关键技术,构建了良种热博RB88技术体系

1.保种和扩繁技术

(1)保种:青虾寿命仅1年左右,亲本无法重复使用;青虾一年繁殖12代,频繁传代增加了衰退的风险,青虾良种面临保种难题。项目采用多区域和大群体保种,并建立了省级良种场5个;同时制定了亲本定期交换、每代选种、严格隔离、种质定期监测、安全越冬等保种技术措施,有效防止了种质衰退。

(2)扩繁:基于家系选育的原理建立了有效避免近亲繁殖的扩繁技术,并建立了良种繁育场50个,减少了扩繁级数,实现了良种场、良种繁育场两级高效无退化扩繁。

2.杂种规模化繁育技术

(1)雌雄挑选。这是青虾杂交种产业化的首要难题,主要是因为青虾亲本个体小、抱卵少、离水易死亡、区分雌雄难,所以雌雄亲虾的挑选一直以来都存在工作量巨大、效率低下、损伤严重、误选率高等的问题。

借助差异捕捞、高效低损伤脱卵等技术,建立了青虾雌雄批量分拣技术。速度提高10倍,成活率提高3倍,总效率提高30倍以上。错误率降至1%以下。

突破了杂交种规模化育苗的瓶颈制约。

(2)高效生态育苗。青虾存在育苗周期长、自相残杀严重、成活率低、捕捞困难且损伤大等缺点,虾苗产量长期徘徊在50万尾/亩左右,亲本产苗量仅4万尾/千克左右

通过对亲虾繁殖力和繁殖习性的研究,建立了高效生态育苗技术(两段式育苗、赶网捕捞、网格活水运输等),使虾苗产量提高到75万尾/亩,亲本产苗量提高到10万尾/千克。


3.良种热博RB88技术和模式

主要包括消化生理和营养需求如饲料配方开发、饲料生产技术,池塘、苗种、品种搭配、饲料投喂、捕捞等关键环节,水质生态调控如水草、益生菌、微孔增氧、人工虾巢等,虾蟹混养、虾虾混养、虾鱼混养技术以及病害的生态防治如产品质量安全监控等。


项目成果进行了大规模的示范推广,范围涵盖江苏、安徽、浙江、上海、湖北、天津等省(),覆盖面积超过300万亩。成果的产业化应用不仅攻克了品种退化的瓶颈制约,而且实现了产量效益的全面超越,带动了农民增收和产业的健康持续发展。

五、青虾分子遗传学研究近年来取得较大进展

1.基因文库构建

筛选了系列性状/性别相关重要基因,其中许多在甲壳类中是首次发现。

构建了青虾促雄腺miRNA文库,共筛选得到1077miRNAs,以青虾的性别决定相关基因为目的基因,已筛选了67个参与青虾性别调控的miRNAs

2.基因克隆

检索GenBank数据库结果:2007年首个青虾cDNA上传,2010年后开始比较快的增长,目前已达到118个青虾基因(cDNA)


3.基因功能研究

通过基因表达模式分析和RNA干扰,对性状/性别相关的候选基因进行研究,初步确定了性腺抑制激素、蜕皮抑制激素、卵黄蛋白原及其受体等7个基因的功能。

4.青虾低氧应激分子机制的研究

研究表明:青虾应答低氧应激的生理策略是首先启动无氧呼吸方式,大量的乳酸产生证实了这一假设。低氧胁迫下,血蓝蛋白的表达量先降低后升高,内在机制是先提高血蓝蛋白氧气亲和力,再增加合成量。青虾中存在类似高等动物的HIF信号通路,其血蓝蛋白为HIF下游调控靶基因。

低氧胁迫能够导致青虾组织细胞损伤,并能启动细胞凋亡级联反应,青虾血蓝蛋白可能还具有清除活性氧自由基的作用。



5.青虾全基因组测序

2015年与华大基因合作,启动了青虾全基因组测序。青虾基因组为4.6G,目前正在拼接。



 


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