鱼类抗病育种研究进展.docx

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1、摘要:随着水产养殖模式从粗放型转变为集约型，鱼类病害问题日益突出，培育优良的抗病品种可以有效解决和减少病害问题。本文主要综述了近年来鱼类抗病育种工作，包括家系与群体选育、分子标记辅助选育、全基因组选育及物切基因多态性与抗病相关性的研究进展，家系与群体选育作为选择育种的重要手段之一，已经广泛应用于多种鱼类的抗病育种工作中，分子标记辅助选育和全基因组选育等手段的提出推动了水产领域抗病育种研究的进步，而与抗病表型相关联的鱼类助/基因的高度多态性，使其在作为抗病育种分子标记候选基因方面备受关注。同时指出了抗病育种研究中存在的问题和不足，并对未来鱼类抗病育种的前景进行了展望，旨在为鱼类的绿色健康养殖提供

2、参考。关键词：家系及群体选育；标记辅助选育；全基因组选择；基因近年来，鱼类养殖业发展稳定，2019年中国水产品养殖产量达到5079.07万t,鱼类占到2708.61万t,其中，海水鱼类养殖产量160.58万t,淡水鱼类养殖产量2548.03万t,养殖面积达711万hm。根据2018年联合国粮食及农业组织发布的报告，随着经济的增长，人们对优质蛋白质的选择趋势也增加，鱼产品作为蛋白质和必需微量营养素的重要来源之一，其发展的健康和稳定十分重要，并且鱼类产品消费的益处远大于危害。然而，鱼类养殖生产活动易受到多种因素的影响，且鱼类生存对水质、水温等生存环境存在着严格的要求，近年来，为了满足水产品日益增长

3、的需求，多数地区的水产养殖模式从粗放型转变为集约型,因此，极易导致养殖动物疾病的暴发，且不同的鱼类物种所面临的病害问题也不同，主要是细菌性和病毒性疾病。如由鳗弧菌Vibrioangui1Iarum引起的牙鳏Para1ichthyso1ivaceus弧菌病,这对分布在中国、日本和韩国海域的海水养殖业造成了巨大的损失。半滑舌煽Cynog1ossussemi1aes是分布在中国沿海地区具有极高经济价值的名贵鱼类，其生长快、肉质鲜美，但近年来随着其养殖规模的扩大，细菌病害威胁越来越严重，其中，哈维氏弧菌Vibrioharveyi是侵入半滑舌鳗的主要细菌性病原之一,能够引起烂鳍等疾病。此外，哈维氏弧菌也

4、可诱发大黄鱼dMSysCroCed弧菌病,更为严重的是若误食感染哈维氏弧菌的食物或水，会引发人腹泻或败血症、中耳炎等疾病。罗非鱼Oreochromisspp.是联合国粮食与农业组织推荐的21世纪重要淡水养殖品种之一，是全球未来动物性蛋白质的主要来源之一，但罗非鱼集约化养殖模式的大规模推广及养殖环境的恶化，使得病害暴发越来越严重，特别是无乳链球菌Streptococcusagaac2ae感染的传播速度和引起的死亡率逐渐增加。2009年以来，在以色列、厄瓜多尔、埃及、泰国和印度等多个国家和地区的罗非鱼中暴发了一种由罗非鱼湖病毒(TiIaPia1akevirus,Ti1V)引起的病毒性疾病，被世界动

5、物卫生组织列为一种新生病毒，对罗非鱼养殖业造成了严重威胁。除此之外，鲫疱疹病毒(CaraSSiUSauratusherpesvirus,CaHV)和草鱼Ctenopharyngodon/加US呼肠孤病毒(GraSScarpreovirus,GCRV)等其他多种鱼类病害也频频暴发。因此，为保障鱼类养殖业的绿色健康发展，培育抗病力强的优良品种就显得十分重要。1鱼类抗病育种的起源从病理学研究上来看，人们已经掌握了多种治疗或预防鱼类疾病的方法，如使用抗生素、化疗药物及接种疫苗等。但过度使用抗生素不仅会使细菌产生耐药性，抗生素进入到人体中也会对人造成伤害；化疗药物的使用易造成环境污染及副作用发生；而疫苗

6、接种及益生菌和免疫刺激剂的使用等相关方法在养殖实践中难以大规模实施。因此，国内外专家开始研究鱼类固有的抗病遗传因素，并进行选择育种从而建立抗病品系。与其他物种相比，鱼类的选择育种研究起源较晚。国外第一次有文献记载的鱼类选择育种是1920年在美洲红点能Sa1ve1inus中进行的抗病新品系培育。国内科学系统的鱼类选择育种起源较晚，20世纪70年代出现相关研究o抗病育种相关研究起源于吴维新等将鲤和草鱼杂交一代与草鱼回交获得三倍体草鱼型杂种，并经多年从杂交一代异缘四倍体中选育出可育的二倍体83-2系抗病草鱼。近年来，随着鱼类遗传学的不断创新发展，以及对鱼类基因组的探索，研究人员建立了一系列的育种技术

7、，包括家系与群体选育、分子标记辅助选育和全基因组选育等。2国内鱼类家系及群体选育研究家系选育是应用较为广泛的育种方式，也为分子育种奠定了基础。其原理是通过逐代提高目的基因的纯合度，建立优良性状家系，获得具有优良性状且稳定的新品种，实际上就是对基因型的选择。近年来，国内外研究人员采用此方法在多种鱼类的抗病育种工作中取得了重要进展，如牙鳏、虹鱼尊Oncorhynchusmykiss和草鱼等。通过加性遗传方差分析证明，对虹鳞病毒性出血性败血病抗病力进行选育的方法是可行的。通过自然选择和人工感染迟缓爱德华氏菌Edwardsie11atarda,对63个牙鳏家系的生长和抗病性能进行初步测定，从中鉴定得到

8、3个抗病力强的家系；进一步以抗病牙鳏品种为亲本建立了57个家系，选择其中46个家系进行感染试验，从中鉴定出5个抗病家系；从28个优质抗病牙鳏家系中筛选得到7个高抗病力(攻毒感染存活率66酚的家系;在建立的抗淋巴囊肿(1ymPhOCyStiSdisease,1D)牙鲜品系中,通过在淋巴囊肿病高发养殖场进行天然攻毒试验，得到G2家系，以此为基础继续选育，有望得到抗1D牙鳏新品种。另外，遗传评定模型分析表明，采用家系选育的方式适合对半滑舌煽抗哈维氏弧菌性状进行选育。在野生草鱼中已被证实抗GCRV能力较好的个体遗传力较高，为构建草鱼选择育种提供了基础。除此之外，采用上述类似的方法在其他鱼类选择育种中也

9、取得了一定进展。许氏平鲍SebastesSch1ege1ii的遗传改良和优质新品系选育就是通过群体选育和家系选育相结合的方法进行的。罗非鱼不同家系的抗链球菌能力存在显著性差异；通过对42个吉富罗非鱼OreochromisniIoticus家系人工腹腔注射感染无乳链球菌，评估筛选出抗病力强且生长速度快的7个家系；吉富罗非鱼经过2个世代的选育，抗病能力便得到了较大提高。罗非鱼不同品种间的抗病力也不同，这为新品种的选育提供了基础和材料。此外，镜鲤Cyprinuscarpiovar.specu1ar!s抗锦鲤疱疹病家系选育已经进行到了F3代o以上研究结果均表明，家系选育是培育鱼类抗病优良品种的有效途径

10、，且已在多种鱼类选育中取得成功，证明其是培育抗病新品系的重要手段。3鱼类抗病选育的分子标记辅助研究常规的鱼类育种选育策略是利用细菌或病毒对种群内的个体感染以筛选出抗病能力较强的个体留种选育。但因鱼类的抗病力不仅受遗传影响，而且受环境影响，表型变异不能完全或真实地反映遗传变异，所以这种方法可信度不高，并且选育周期长。随着遗传学研究的发展,尤其是“数量遗传学理论”的提出，动物育种技术进入到快速发展时期。数量遗传学理论的观点是生物的若干性状(如抗病)是由许多微小的基因共同决定的，这些微小基因被称为数量性状位点(quantitativetrait1ocus,QT1)o但若仅研究控制某一性状的多个微小基

11、因，无法准确定位到每一个微小基因并准确估计其单个基因的效应o分子标记技术是传统育种选育技术的辅助手段，即保留了家系选育的优点，也能够对于某些性状的QT1位点进行精确定位，筛选和培育优良品种。其基本原理是利用与目标基因紧密连锁或共分离的分子标记进行区域或全基因组筛选，从而减少连锁冗余，达到提高育种效率的目的。目前，在鱼类抗病育种中应用较多的分子标记辅助选育技术主要有微卫星标记和单核昔酸多态性(SNP)技术两种。3.1 鱼类抗病相关微卫星标记的筛选及QT1定位微卫星标记是均匀分布于真核生物基因组中的简单重复序列，由26个核甘酸的串联重复片段构成，由于重复单位的重复次数在个体间呈高度变异性且数量丰富

12、，故该技术应用广泛。采用微卫星标记技术对不同家系间的遗传结构和差异进行分析，构建高密度遗传连锁图谱并对抗病基因进行精准的QT1定位，可为后续的抗病选育奠定基础。在中国，由微卫星标记构建的鱼类高密度遗传连锁图谱首先在鲤Cyprinuscarpio、半滑舌鳏、牙鳏、鲤HyPoPhthaI1niChthySmo1itrix和鲫Aristichthysnobi1is等几种重要经济鱼类中完成（表1）。目前，将与1D抗性相关的遗传连锁图谱连锁群1G15上的主要基因座1D-R作为标记辅助育种的候选微卫星基因座，成功获得牙鳏rac4As帽抗病品系。采用基因分型微卫星识别方法已成功对大西洋鞋Sa1mosa1ar

13、抗传染性鲤鱼贫血症进行QT1定位。利用微卫星标记技术已成功对4种大菱鳏Scophtha1musmaximus品系的杀鞋气单胞菌4eromonasSa1monicida抗性进行QT1定位o利用微卫星标记技术在吉富品系尼罗罗非鱼中筛选出2个与抗病性状相关的位点。采用混合分离子分析法（bu1kedsegregantana1ysis,BSA）对半滑舌鲸中169个微卫星标记进行筛选，在感染试验存活率为52.22%的家系中得到了1个可能与抗哈维氏弧菌相关的微卫星标记，并成功对其进行了QT1定位，这为选育抗病新品种提供了基础和依据。目前，在多种鱼类中完成了对抗病基因的精准QT1定位（表2）o表1部分鱼类微卫

14、星遗传连锁图谱构建情况Tab.1Deve1opmentofmicrosate11itegenetic1inkagemapinsomefishes物种标记类型徐记数看图浩大小cM连锁群数目平均间隔cMtywofmarkernumberofmarkermapsizenumberof1inkagegroupaverageinterva1整力空管泮3”；/平古写(ynogioifufSCnMa，401SSRSSR732100732781624SO211.67/解Puratiihthyso1inaceus1盼Hypophtha1michthyim1i-SSRSSR14877031561.124212.2

15、Aris1ichthxinobi1ii4AFrScopumwySSRSSR6592731917.31343.224262.9ma.runus火哺鱼Schizothoraxbiddu1phi,SSRI37911.61表2部分鱼类抗病相关QT1定位Tab.2MappingofQT1re1atedtodiseaseresistanceinsomefishes物种SPedeS病害disease抗病相关分子标记1i5crr5isiJtntmo1ecu1armarker标记效nm1arofmarkerQTI.数numberofQT1QT1所在染色体或连BIrhromosomror1inkagegroup牙饼P.o1ivacfus鳗还第V.anfui11aruNSSR21/31G7牙轿Po1ivaceus伪白化病Pseudo-a1binism1SSR7621GS.1G21虹簿jnyki冷水细菌病BCWESSR1()my19虹旭WrvifjcxBCW1，SNP1OYny8虹M1O.fuykh传染性胰脏坏死病痛MPV”SSR1大西洋维S.sa1arIPNVSNPSO大西洋检S,Ut1arIPNVSSR