羅非魚遺傳改良技術(shù)和耐鹽新品系培育的研究

張?zhí)鞎r(shí) 張世中 洪宜展 筴金華 張艷紅

1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；2.海南永賀生物科技有限公司，海南 瓊海 571499；3.河北中捷羅非魚養(yǎng)殖有限公司，河北 滄州 061108

羅非魚（Tilapi）隸屬于硬骨魚類綱（Osteichthyes）、鱸形目（Perciformes）、鱸形亞目（Percoidei）、麗魚科（Cichlidae），約有700種[1]，主要分布于非洲大陸的淡水和沿海咸淡水水域。羅非魚無(wú)肌間刺、出肉率高、肉質(zhì)細(xì)嫩，有著“白肉三文魚”“21世紀(jì)的魚”等稱呼。近年來(lái)，在全球養(yǎng)殖魚類貿(mào)易中，羅非魚已躍居第二位，僅次于鮭鱒魚。深受美國(guó)、西歐、中東及南美洲等國(guó)家和地區(qū)消費(fèi)者的青睞。但在中國(guó)，羅非魚不是一種非常受歡迎的魚，甚至在有的地方被稱為“垃圾魚”，這與其數(shù)量和生活的水質(zhì)有很大的關(guān)系。目前國(guó)內(nèi)羅非魚幾乎全部屬于淡水或咸淡水養(yǎng)殖，而且部分養(yǎng)殖在腐質(zhì)較多、污染較重水體環(huán)境，甚至與魚、豬、鴨等混養(yǎng)模式，直接影響了羅非魚的風(fēng)味和品質(zhì)，進(jìn)而影響了羅非魚產(chǎn)品出口。

隨著全球深海魚捕撈量的減少，加上國(guó)際畜禽產(chǎn)品市場(chǎng)受到畜禽疫情的沖擊，羅非魚產(chǎn)品越來(lái)越被國(guó)際市場(chǎng)所接受，其國(guó)際消費(fèi)需求量呈逐年上升趨勢(shì)。因此，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的羅非魚養(yǎng)殖品種進(jìn)行遺傳改良是改善羅非魚種質(zhì)資源和養(yǎng)殖現(xiàn)狀的迫切要求。而且培育耐鹽新品種（系）可以擴(kuò)展羅非魚的養(yǎng)殖范圍，改善羅非魚品質(zhì)，向沿海灘涂推廣養(yǎng)殖，可以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益[2]。如上所述，盡管我國(guó)羅非魚養(yǎng)殖優(yōu)良品種不少，但可直接應(yīng)用于海水養(yǎng)殖的品種極少。以色列紅羅非魚已被證實(shí)其仔魚、稚魚及幼魚具有很好的耐鹽性，在海水中的養(yǎng)殖性能較佳。因此，該研究開展了對(duì)現(xiàn)有的以色列紅羅非魚養(yǎng)殖品系進(jìn)行遺傳改良工作，期望該品系不僅能夠改善羅非魚種質(zhì)資源和養(yǎng)殖現(xiàn)狀，改善羅非魚品質(zhì)，而且可以擴(kuò)展羅非魚的養(yǎng)殖范圍，實(shí)現(xiàn)羅非魚的鹽堿地和海水養(yǎng)殖。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)構(gòu)建家系所用羅非魚是于2008—2009年河北滄州中捷羅非魚國(guó)家級(jí)良種場(chǎng)所有和從國(guó)內(nèi)幾個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)收集的群體，包括以色列紅羅非魚（Israel strains red tilapia，R）、吉富品系（GIFT strain of Nile tilapia，J）（Oreochromis niloticus）、奧利亞羅非魚（Blue tilapia，A）（O. aureus）、尼羅羅非魚（Nile tilapia，N）（O. niloticus）等群體。選育效果的對(duì)比測(cè)試中所用的親魚為利用第一代評(píng)估的個(gè)體育種值高的3個(gè)家系后代作為實(shí)驗(yàn)組，3個(gè)平均值育種值家系后代作為對(duì)照組，雌雄比例都為1:1，生長(zhǎng)到3齡作為羅非魚親魚，體重在1200～1500 g左右。

1.2 方法

1.2.1 羅非魚的家系構(gòu)建和個(gè)體標(biāo)記方法

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇不同羅非魚群體內(nèi)和群體間雜交，構(gòu)建羅非魚家系。構(gòu)建家系過(guò)程中，通過(guò)調(diào)控溫度和改變它們所處的社會(huì)群體來(lái)刺激使之同步發(fā)育，并在不同規(guī)格和網(wǎng)目的網(wǎng)箱中進(jìn)行繁育，魚苗達(dá)到一定規(guī)格后用個(gè)體體表掛牌標(biāo)記的方法進(jìn)行標(biāo)記，其詳細(xì)的親魚培育、繁育和家系構(gòu)建方法詳見文獻(xiàn)[2]。本研究發(fā)明了背部穿膠針帶標(biāo)簽個(gè)體標(biāo)記法，標(biāo)記的具體標(biāo)記程序是：使魚苗保持游泳的姿勢(shì)，并且面向左側(cè)；插入點(diǎn)被定位在魚體背部前端最大鰭條與腹部的接觸縫隙之間，在脊骨之上；在用吊牌槍槍針插入魚體前，將閉環(huán)塑料標(biāo)簽套入到槍針的中央；直接將膠針穿過(guò)魚體固定標(biāo)記；膠針應(yīng)該留有3～5 cm長(zhǎng)，以供魚體生長(zhǎng)。

1.2.2 生長(zhǎng)測(cè)試和統(tǒng)計(jì)分析方法

家系構(gòu)建后，從每個(gè)家系隨機(jī)取樣40尾個(gè)體標(biāo)記的魚苗一起放到池中，采用逐漸提高鹽度馴化的方法[2]，將其養(yǎng)殖在鹽度為28‰左右的海水中，正常養(yǎng)殖飼喂，其養(yǎng)殖技術(shù)參考文獻(xiàn)[3]。養(yǎng)殖100天后出池。應(yīng)用SAS和ASReml統(tǒng)計(jì)分析軟件，建立多變量混合動(dòng)物模型進(jìn)行遺傳力分析，將家系標(biāo)記時(shí)的平均體重、池塘、雌、雄等因子組合，建立了動(dòng)物模型，估計(jì)體重的遺傳力[4]和育種值[5]。

遺傳力估計(jì)模型：

式中，y為結(jié)測(cè)體重，μ為群體體重均值，T和S分別表示池塘和性別固定效應(yīng)，x為家系標(biāo)記時(shí)平均體重，a為加性遺傳效應(yīng)，e為隨機(jī)殘差。

矩陣形式[5]表示為：

式中，y為表型值向量，b為固定效應(yīng)向量，u為隨機(jī)效應(yīng)向量，e為隨機(jī)殘差向量。

X、Z分別為對(duì)應(yīng)于固定效應(yīng)向量b和隨機(jī)效應(yīng)向量u的關(guān)聯(lián)矩陣，隨機(jī)向量u和e的數(shù)學(xué)期望和方差定義為：

ASReml[6]利用限制性極大似然法來(lái)估計(jì)隨機(jī)效應(yīng)的方差組分，并通過(guò)解混合線性模型方程組來(lái)估計(jì)固定效應(yīng)值和預(yù)測(cè)隨機(jī)效應(yīng)值。根據(jù)混合模型方程組，ASReml先迭代求解出隨機(jī)效應(yīng)方差和誤差方差，然后計(jì)算系數(shù)矩陣和等式右邊的向量，建立方程組并得到固定效應(yīng)最佳無(wú)偏估計(jì)值和隨機(jī)效應(yīng)的最佳無(wú)偏預(yù)測(cè)值。利用這個(gè)方法處理各種不同信息來(lái)源的資料并對(duì)具有不同育種值的個(gè)體進(jìn)行遺傳評(píng)定。

1.2.3 生長(zhǎng)對(duì)比測(cè)試方法

為了評(píng)估羅非魚的育種效果，利用親本評(píng)估的個(gè)體育種值，組建3個(gè)高育種值家系為實(shí)驗(yàn)組，3個(gè)平均值育種值家系為對(duì)照組，進(jìn)行了生長(zhǎng)對(duì)比測(cè)試。6個(gè)家系的苗種經(jīng)過(guò)相同的親魚獨(dú)立培育，苗種中間暫養(yǎng)，體重達(dá)到5～8 g左右時(shí)進(jìn)行了個(gè)體標(biāo)記，標(biāo)記后的幼魚（各取500個(gè)體）同時(shí)放養(yǎng)于同一養(yǎng)殖池中，在鹽度32‰左右天然海水中養(yǎng)殖90天后進(jìn)行生長(zhǎng)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 羅非魚標(biāo)記試驗(yàn)結(jié)果

該實(shí)驗(yàn)總共標(biāo)記30條魚，未標(biāo)記的對(duì)照魚30條，實(shí)驗(yàn)前測(cè)量標(biāo)記和未標(biāo)魚的有關(guān)生長(zhǎng)性狀指標(biāo)，養(yǎng)殖25天后測(cè)量標(biāo)記和未標(biāo)魚的生長(zhǎng)性狀指標(biāo)。在整個(gè)標(biāo)記魚與未標(biāo)記魚培育期間，標(biāo)記和未標(biāo)記的各死亡2條，死亡率都為6.67%；標(biāo)記的感染4條，感染率為13.33%，標(biāo)記物丟失1條，丟失率為3.33%。標(biāo)記前后平均體重、平均體長(zhǎng)、平均體厚的變化情況如表1所示。從表中可看出，標(biāo)記魚與未標(biāo)記魚在平均體重、平均體長(zhǎng)、平均體厚等生長(zhǎng)性狀的變化差別不大，從而認(rèn)定此種標(biāo)記方式對(duì)羅非魚的生長(zhǎng)影響效果較小。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)標(biāo)記魚與未標(biāo)記魚的生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行雙尾T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示P＞0.05，即差異都不顯著。結(jié)果表明，此種標(biāo)記不易脫落，保持率高，對(duì)魚的生長(zhǎng)影響不顯著。

表1 標(biāo)記和未標(biāo)記魚前后變化情況

2.2 以體重為指標(biāo)的遺傳參數(shù)分析

利用建立的羅非魚80個(gè)家系共2496個(gè)個(gè)體體重?cái)?shù)據(jù)，對(duì)家系標(biāo)記時(shí)平均體重與養(yǎng)殖100天平均體重進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)果表明，家系標(biāo)記時(shí)平均體重與家系100天平均體重測(cè)定值的相關(guān)系數(shù)為r=0.75，且相關(guān)性為極顯著水平（P＜0.01）。如圖1所示，二者的回歸分析顯示，回歸系數(shù)為5.8022，回歸方程為：y=5.8022x+209.0072，決定系數(shù)為R2=0.5519，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明：二者間的回歸關(guān)系為極顯著水平（P＜0.01），家系標(biāo)記時(shí)平均體重顯著影響個(gè)體的生長(zhǎng)。因此，利用SAS和ASREML軟件估計(jì)體重的遺傳力時(shí)，考慮標(biāo)記時(shí)家系平均體重，并且考慮到池塘和羅非魚性別對(duì)生長(zhǎng)性狀的影響，也將其作為影響遺傳估計(jì)的因子。結(jié)果顯示，遺傳力為0.46±0.070，屬于中等遺傳力。根據(jù)體重育種值由高到低篩選家系育種值前50位的家系，每個(gè)家系留種60尾個(gè)體（雌雄比為2:1），個(gè)體育種值從大到小排序留種，作為最終的留種個(gè)體。

圖1 家系標(biāo)記時(shí)的平均體重與100天平均體重的回歸分析

2.3 選育效果的對(duì)比測(cè)試結(jié)果

對(duì)比測(cè)試中，高育種值家系后代平均體重為520.6 g，平均育種值家系的平均體重為452.8 g，選育組比對(duì)照組的體重增加了14.97%（表2）。結(jié)果表明，以不同羅非魚群體雜交作為基礎(chǔ)群體，然后采用系統(tǒng)該研究的育種方法可以獲得較好的選擇效果。

表2 選育效果的對(duì)比測(cè)試結(jié)果

3 討 論

自20世紀(jì)七八十年代引入我國(guó)以來(lái)，羅非魚類已成為我國(guó)淡水養(yǎng)殖的主要對(duì)象。然而，我國(guó)羅非魚種質(zhì)資源現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀，主要表現(xiàn)在遺傳變異度低下、種質(zhì)混雜與退化、養(yǎng)殖性能降低、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)逐漸喪失等方面。這不僅困擾著我國(guó)羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，也制約了我國(guó)尼羅羅非魚遺傳改良的實(shí)施。優(yōu)良品種是養(yǎng)殖生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，良種的選擇和培育是產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)的有效途徑。完善、創(chuàng)新良種選育，是發(fā)展羅非魚產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。因此，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的羅非魚養(yǎng)殖品種進(jìn)行遺傳改良是改善羅非魚種質(zhì)資源和養(yǎng)殖現(xiàn)狀的迫切要求。該研究為了確保基礎(chǔ)群體中有大量遺傳變異，通過(guò)應(yīng)用不同來(lái)源的種魚來(lái)裝配成合成群體。即使馴化品系存在，采集多個(gè)群體也肯定有助于形成一個(gè)合成的基礎(chǔ)群體，尤其在當(dāng)羅非魚馴養(yǎng)和其他種群有適中的遺傳差異時(shí)，更有助于合成基礎(chǔ)群體的形成。

如上所述，目前國(guó)內(nèi)羅非魚幾乎全部屬于淡水或咸淡水養(yǎng)殖，為了擴(kuò)展羅非魚的養(yǎng)殖范圍，改善羅非魚品質(zhì)，向沿海灘涂推廣養(yǎng)殖，該研究開展了對(duì)現(xiàn)有的羅非魚養(yǎng)殖品系進(jìn)行遺傳改良工作，在鹽度28‰生產(chǎn)養(yǎng)殖池中養(yǎng)殖100天后進(jìn)行生長(zhǎng)性狀的測(cè)定估計(jì)體重的遺傳力為 0.46±0.07，屬于中等遺傳力，顯示對(duì)羅非魚生長(zhǎng)性狀進(jìn)行選擇育種具有很大的潛力。在鹽度32‰左右天然海水選育效果的對(duì)比測(cè)試中，利用評(píng)估的家系育種值，組建3個(gè)高育種值家系為實(shí)驗(yàn)組，3個(gè)平均值育種值家系為對(duì)照組，進(jìn)行了3個(gè)高育種值和3個(gè)平均值育種值家系后代在鹽度為32‰左右的海水中生長(zhǎng)對(duì)比測(cè)試，選育組比對(duì)照組的體重增加了14.97%。結(jié)果表明，以不同羅非魚群體作為基礎(chǔ)群體，采用本研究的遺傳改良技術(shù)可以獲得較好的選育效果。