集優性狀雜交刺參的健康生態養殖和示范推廣

孫靈毅　趙強　徐惠章　王田田　任利華　曲海波

摘要：為提高我國刺參的健康生態養殖水平，文章分析韓國紅刺參與中國刺參的雜交，通過優勢性狀的定向選擇育種，獲得具有集優性狀的刺參新品系，兼具韓國紅刺參和中國刺參的品質優勢，充分發揮韓國紅刺參耐高溫、夏眠時間短、生長速度快和體壁厚實等優點。養殖實驗和研究結果表明：刺參雜交組比刺參對照組的生長速度提高超過25%，成活率提高超過24%;溫度和鹽度對雜交刺參稚參生長發育的影響顯著，稚參階段的最適溫度為20℃～25℃，最適鹽度為28～30;刺參雜交組的夏眠時間延遲，內臟未完全消退。根據基礎研究結果，應進一步熟化技術，以企業為載體，開展控溫室內育苗工作。

關鍵詞：刺參;遺傳多樣性;雜交;微衛星;生態養殖

中圖分類號：S967 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2020）02-0078-05

Abstract：In order to improve the level of healthy and ecological breeding of sea cucumber in China，this paper analyzed the hybridization of Korean sea cucumber and Chinese sea cucumber，to obtain a new line of sea cucumber with superior traits，by the selective selection of dominant traits，which has both advantages of Korean sea cucumber and China sea cucumbers，with full play of the advantages of Korean red sea cucumbers，such as high temperature resistance，short aestivation time，fast growth rate and thick body wall.The experimental study of China′s transformation culture found that the growth rate of hybrid was over 25% higher than that of control group，and the survival rate was over 24%.Temperature and salinity had significant effects on the growth and development of hybrid，and the optimum temperature was 20℃-25℃，and the optimum salinity was 28-30.The aestivation time of the sea cucumber hybrid group was delayed，and the internal organs did not completely disappear.According to the results of basic research，the technology should be further matured and the work of controlling seedlings in greenhouse should be carried out with enterprises as carriers.

Key words：Sea cucumber，Genetic diversity，Hybridization，Microsatellite，Ecological culture

0 引言

刺參（Apostichopus japonicus）具有較高的營養保健和藥用價值，是我國重要的海洋經濟動物之一[1-2]。刺參有多個不同的地理種群，本研究主要以韓國種群為研究對象。該種群取自韓國濟州島，其生活水溫偏高，夏眠時間短，生長速度快，體色鮮艷，具有一定的耐高溫特質，俗稱“韓國紅刺參”。將韓國紅刺參與中國刺參進行種內雜交，選擇獲得具有雜交優勢的新品系，可提高雜交苗種的孵化率、成活率和生長率，增強其抗病抗逆性，從而保證刺參雜交苗種的大規模生產和推廣。

育種和分子生物學等技術在改良水產動物品種和預防種質退化等方面發揮巨大作用[3]。優良性狀的雜交優勢在鯉、鯽和羅非魚等魚類[4-6]，中國對蝦和三疣梭子蟹等甲殼類[7-9]以及海灣扇貝和皺紋盤鮑等貝類[10-12]中均有較廣泛的應用。在此基礎上，胡美燕等[13]和孫秀俊等[14]通過觀察上述雜交優勢組合的雜交子代胚胎發育，并對比幼參培育期間雜交稚參和自交稚參的生長和成活情況，提出高溫條件下雜交苗種較自交苗種具有明顯的生長優勢。因此，采用傳統生物育種技術，借鑒農業和畜牧業品種改良和雜交育種的成功經驗和技術，篩選異地優質健康野生參種，研究刺參良種培育技術，是當前刺參養殖科研工作的重中之重。

1 實驗布局

1.1 實驗地點

分別在煙臺辰宇水產有限公司、煙臺市水產研究所牟平基地和威海市乳山邢春海基地開展實驗。挑選辰宇公司室內人工培育的稚參（1 000只/500 g），于2017年7月26日投放到牟平基地的池塘，每個網箱的投放密度為500 g/16 m2，池塘水深保持在2～3 m。選取同一批次的室內人工培育苗種移入邢春海基地進行圍網養殖實驗。余下的苗種在室內繼續養殖，開展雜交苗種優勢組合與對照組刺參養殖生長情況的比較。

1.1.1 池塘條件改造

牟平基地的池塘東西向長度為45 m，南北向寬度為80 m，深度為3 m，面積約為 2.2萬m2。池塘中的網箱由南向北依次排列，北側為進水口，東側為排水渠，均可自流式進、排水。培育器材即浮動網箱的長度和寬度均為4 m，深度掌握在池水最低水位時箱底不觸底為宜。網箱壁前期使用30目，中期使用15～20目，后期使用小于15目;網箱底前期使用40目，后期使用30目，材質為尼龍。網箱框架采用直徑為8～15 cm的圓木，框架面積大于網箱。網箱系掛在框架內側，網箱上緣高出水面20～30 cm，網箱底距池底20～50 cm，在池塘內橫向間隔設置若干對浮埂以定位。換水能力為日交換量超過0.6個量程。

1.1.2 室內控溫養殖

根據雜交刺參生長對溫度的要求，使養殖水溫保持在適宜刺參生長的范圍內，以加快生長速度和縮短養殖周期。

養殖池以長條池為主。池內設有固定多層刺參的“隱蔽物”，便于管理和清理。水溫保持在10℃～15℃。放養量以50～100只/m2為宜。日投餌量為刺參體重的1%～8%，投餌量的調節主要依據刺參對上一次投餌的攝食情況。定時觀察刺參的活動和攝食情況，及時發現病害、清池和調節水溫。

1.1.3 池塘圍網養殖

在邢春海養殖基地進行養殖，該基地位于乳山寨，養殖池塘分別約為24.3萬m2和16.2萬m2。網箱有100個，規格為4 m×8 m。網目為4 mm。于2017年5月底放苗，每箱放養40～50 kg，投喂天然餌料或少量人工配合飼料。夏季網箱的附著物較多，主要是玻璃海鞘和海草，約每12 d換網1次。

1.2 苗種來源

在室內5 000 m3水體開展韓國紅刺參與中國刺參的雜交苗種培育，育出雜交稚參1.25億只。利用表型可量化指標的特定生長率、成活率和餌料利用率等，作為評判選育效果的生物學標準[15-19]。通過種質資源的優化組合篩選，獲得刺參雜交新品系。以優勢生長、抗病性和出成率作為選擇目標[20-24]，篩選具有優勢性狀的個體繁育子一代（F1）。利用微衛星等分子標記，對選育群體進行遺傳結構變異分析和遺傳潛力評價[25-28]，通過15對微衛星引物共擴增獲得60個等位基因，平均等位基因數為4，平均有效等位基因數為2.585 5，平均雜合度為0.557 4，多態性信息含量平均值為0.486。在某些微衛星位點觀測到的等位基因頻率和基因型頻率表現出與親本的差異。

1.3 數據處理

將集優性狀雜交刺參設為“雜交組”，本地刺參設為“對照組”。在每月的上旬、中旬和下旬對3種養殖方式的雜交組和對照組的刺參進行取樣，測定雜交組的生長速度和體重，觀察病害以及刺參的攝食和移動范圍等情況，并與對照組進行比較。

2 實驗結果

2.1 夏眠時間

于2017年7月26日在牟平基地池塘開展養殖對比實驗，比較雜交組和對照組的生長速度和抗逆性差異。通過解剖觀察發現：雜交組于夏季（18℃～28℃）未完全夏眠，內臟未完全消退;而對照組于夏季（21℃～28℃）完全夏眠，內臟完全消退，減重高達45%。養成后測量，在同等條件下，單位水體雜交組的收獲重量是對照組的1.24倍。

2.2 網箱養殖和工廠化養殖

在邢春海養殖基地進行雜交組和對照組的海上網箱養殖生長速度的對比實驗，于2017年5—6月先后從辰宇公司引進實驗組新品種120萬只，養殖于100個網箱中，設立2個網箱對照組，同時放養相同規格的對照組刺參苗種，實驗面積約24.3萬m2。經過6個月的對比實驗，雜交組生長狀況良好，生長速度較對照組快1.2倍，顯現明顯的生長優勢，且成活率提高10%。

工廠化養殖的實驗時間為2017年6月26日至11月2日，歷時128 d。實驗結果顯示：雜交組的單位產量達到1.5 kg/m2，成活率超過95%;雜交組平均增重64.80 g，而對照組平均增重54.89 g;雜交組比對照組的增重率提高約17%，其中皮重提高15.4%，干重提高11.0%。

網箱養殖和工廠化養殖的實驗結果表明，與對照組相比，雜交組在生產上具有明顯優勢以及顯著的提質增收效果，是值得大規模推廣的刺參新品種。

3 討論

3.1 雜交組與對照組的刺參生長情況對比

在不同的刺參養殖方式中，雜交組均表現出明顯的生長優勢，生長速率和成活率等各項指標遠高于對照組。尤其在室內工廠化養殖模式中，雜交組的生長優勢發揮得更加明顯。

經過連續2年的養殖實驗研究，雜交組比對照組的養殖生長速度提高超過25%，成活率提高超過24%。雜交組具有明顯的生長快、適溫范圍廣和抗逆能力強等優勢特征，且較對照組健康體壯、活力強、肉刺硬直和肉質肥厚。

3.2 不同溫度和鹽度下的刺參生長情況對比

在開展優質刺參良種培育實驗的同時，對比刺參在不同溫度和鹽度條件下的生長發育和成活率情況，以確定刺參的最佳生長和生活環境因子。實驗結果表明：溫度和鹽度對雜交刺參稚參生長發育的影響顯著，稚參階段的最適溫度為20℃～25℃，最適鹽度為28～30。

在高溫期，雜交組的池塘溫度為28℃～30℃，雜交組的死亡率明顯低于對照組，夏眠時間也有延遲。同步實驗進一步說明，雜交刺參在抗高溫和抗逆性方面明顯優于普通刺參。夏季持續高溫的常態化再次凸顯耐極端高溫刺參良種選育的重要性。

3.3 不同模式刺參養殖實驗

通過對比主要養殖模式下刺參的生長速率和成活率，分析溫度、飼料和生長環境等因子對刺參生長的影響，為優化刺參養殖模式和研發高效刺參養殖技術提供理論依據和技術支撐。

4 展望

目前我國在刺參養殖方面取得舉世矚目的成就，養殖產量逐年增加，但良種缺乏仍然是制約產業發展的關鍵因素之一。我國是全球最大的刺參生產國和消費國，但刺參分布還很有限，品系較為單一。同時，我國刺參養殖缺乏人工選育、性狀穩定和適宜大面積推廣的主流養殖品種，與種植業和畜牧業的生產對象基本為人工育成的品種相比，刺參養殖的主要對象仍是未經遺傳改良的野生品種，這些品種在生產性狀方面穩定性較差，但在生長速度、抗病能力和產量等經濟性狀方面遺傳改良的潛力很大。因此，利用現代生物技術，結合有效的傳統技術，開展優質高產抗逆品種的遺傳改良，是當前刺參養殖業亟須解決的重大問題。

由于棲息環境的不同，我國各地的野生刺參和養殖刺參顯示肉眼可見的體色變異和肉刺變異，但迄今為止國內尚無背腹部體色均呈紅色的典型韓國紅刺參的天然品系。鑒于韓國紅刺參的肉體較厚和售價較高，將其作為新品種引進并開展雜交培育無疑具有重要價值，可豐富我國刺參品種，有助于我國進一步推動刺參養殖生產和繁榮刺參消費市場。刺參新品系具有生長速度快、成活率高、夏眠時間短和體壁厚實等優點，在刺參養殖業廣受歡迎。集刺參良種選育、評價和健康生態養殖于一體的技術體系將進一步提高我國刺參養殖業的科技含量和養殖效益，促進漁業經濟和漁民增收，保障刺參養殖業的健康可持續發展。

此外，進一步成熟化技術，以企業為載體，通過產業平臺進行成果轉化和應用，建立集優性狀雜交刺參新品系的選育和養成技術體系。通過建立雜交優勢苗種的規模生產技術工藝路線和養殖生產技術操作規范，針對雜交苗種培育、稚參生長性能和室內養殖進行研究，總結雜交苗種的餌料投喂技術和苗種培育過程的養殖水環境控制技術。建立養殖容量合理的投苗密度、人工參礁和藻相調控等多層面集成的刺參中間培育和養成的新模式，實現刺參的生態健康養殖。

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