魚類抗病育種技術(shù)

高 杰 韓宗奇

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，河北 秦皇島 066000）

隨著生活水平的提高，人們對健康飲食更加重視，魚類作為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的來源受到了人們的青睞。近年來，魚類養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，僅就我國而言，2019年全國水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)5 079.07萬t，魚類產(chǎn)量占2 708.61 萬t，其中海水魚類養(yǎng)殖產(chǎn)量160.58 萬t、淡水魚類養(yǎng)殖3 013.74 萬t［1］。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，多數(shù)地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式從粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型，從而易導(dǎo)致魚病發(fā)生［2］。由于我國魚類養(yǎng)殖種類豐富，不同魚種遇到的病害也會(huì)有所不同，但對魚類影響最為嚴(yán)重的是細(xì)菌性和病毒性疾病［3］。隨著集約化養(yǎng)殖模式的興起，感染暴發(fā)性病害的概率越來越大［4］，在建立病害預(yù)警機(jī)制的同時(shí)，通過各種技術(shù)手段培育出抗某種病害的優(yōu)良品種，從而提高魚體自身的抗病毒侵染力，在水產(chǎn)養(yǎng)殖健康發(fā)展中至關(guān)重要。

1 抗病育種的原理

魚類抗病育種的原理和方法與其他動(dòng)物育種相同，在育種目標(biāo)中，除生長速度和對環(huán)境適應(yīng)性等一般要求外，還應(yīng)對抗病性有一定要求［5］。對抗病性的轉(zhuǎn)育和鑒定有所側(cè)重，開展抗病育種工作必須大量搜集系統(tǒng)研究資料，尋找更加簡便的抗病性狀檢測技術(shù)，轉(zhuǎn)育和積累抗病基因。通過嚴(yán)格的抗病性鑒定和篩選，逐步提高養(yǎng)殖魚類的抗病性水平，并選育出對特定病害高度抵抗的優(yōu)良品種［6］。為此，需要水產(chǎn)動(dòng)物育種學(xué)、水產(chǎn)動(dòng)物遺傳學(xué)、水產(chǎn)動(dòng)物病理學(xué)及其他學(xué)科的專家通力協(xié)作，共同完成育種工作。

2 魚類抗病育種的必要性

廣義的抗病性，是指魚類機(jī)體對大部分疾病的抵抗力；狹義的抗病性，是指魚類機(jī)體對一種或幾種疾病的抵抗力。學(xué)者通常從狹義上研究魚類的抗病性。根據(jù)遺傳機(jī)制可分為特異性抗病性和一般性抗病性。特異性抗病性是指個(gè)體只對某一特定病毒或病原體具有抵抗力，這種抗病性具有針對性，是通過一個(gè)遺傳的主基因位點(diǎn)對其進(jìn)行控制，但往往也會(huì)受到環(huán)境等其他途徑的影響。對于特殊抗病能力而言，一般抗病力受到的影響更多，多種病原體或基因都會(huì)對其抗病力產(chǎn)生影響。魚的種類不同，遺傳方式也有不同，因此，不同病原體的致病機(jī)理也會(huì)有所差異。所以，針對某一病原體對機(jī)體致病機(jī)理的研究是魚類抗病育種的重要手段，從而提升魚種整體的抗病力，進(jìn)而優(yōu)化魚種。

3 魚類抗病育種的主要方法

3.1 家系選育技術(shù)

常規(guī)育種方法是從目標(biāo)物種種群中篩選出對某種病害抵抗能力強(qiáng)的個(gè)體作為親本，建立家系，再通過對該家系子代的進(jìn)一步選擇，最終獲得目標(biāo)種。

家系育種是最簡單也是運(yùn)用最廣泛的育種方式之一，是分子育種的基礎(chǔ)。家系育種是在逐步純化目的基因的過程中得到優(yōu)良的家系，從而獲得具有優(yōu)良性狀且遺傳穩(wěn)定的新品種，簡言之就是對某一基因型的選擇。近年來，我國多家水產(chǎn)良種場利用此技術(shù)在多種魚類的抗病育種方面取得了重要進(jìn)展。例如，天津換新水產(chǎn)良種場對超級(jí)鯉的家系育種，在選育成功的基礎(chǔ)上，采用傳統(tǒng)育種與現(xiàn)代生物技術(shù)育種相結(jié)合的方法，又歷經(jīng)10年，培育出抗寒、抗逆性強(qiáng)、生長超快的鯉魚新品種［7］。此外，運(yùn)用該選育方法選育鏡鯉抗錦鯉皰疹病家系，已經(jīng)進(jìn)行到了F3代［8］。

上述分析表明，利用家系育種技術(shù)培育出抗病優(yōu)良品種的方式是有效且可行的，家系選育技術(shù)是一種基礎(chǔ)的抗病育種方法。

3.2 分子標(biāo)記輔助選育技術(shù)

一般常規(guī)的魚類抗病育種方法是通過攻毒的方式對選育對象種群進(jìn)行感染，不同個(gè)體具有不同的耐藥性，通過逐級(jí)篩選最終獲得抗病力最強(qiáng)的個(gè)體作為親本繼續(xù)篩選，直到選出目標(biāo)基因。此法育種相對簡單，但是極易受環(huán)境影響，而且選育周期長，在養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)變異的可能性較大。

近年來，生物功能基因組和分子標(biāo)記技術(shù)已發(fā)展成熟，多種魚類的全基因組已測序完成，為魚類抗病育種提供了新思路。目前，在魚類抗病育種中可采用多種分子標(biāo)記輔助選育技術(shù)，本文主要對以下2種技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。

3.2.1 微衛(wèi)星標(biāo)記的篩選及QTL定位。微衛(wèi)星標(biāo)記是均勻分布在真核生物基因組中的簡單重復(fù)序列，由2～6個(gè)核苷酸的串聯(lián)重復(fù)片段組成。由于重復(fù)單元數(shù)量多、個(gè)體間差異性大、數(shù)量豐富，利用微衛(wèi)星標(biāo)記來分析所選家系之間的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳差異，構(gòu)建高密度的遺傳連接圖，再通過數(shù)量性狀基因座（Quantitative Trait Locus，QTL）定位方法來定位目標(biāo)基因，進(jìn)而輔助育種。

魚類的大多數(shù)重要的經(jīng)濟(jì)性狀如生長速度、對病毒的抗性和性別構(gòu)成等都是由多個(gè)極其微小的基因控制，這些微小基因就是數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）。由于無法準(zhǔn)確定位某一微小基因預(yù)測其效應(yīng)，分子標(biāo)記技術(shù)作為傳統(tǒng)育種技術(shù)的一種輔助手段，通過兩種方法的結(jié)合，運(yùn)用QTL精準(zhǔn)定位，同時(shí)保留了家系育種的優(yōu)良性狀，更加快速、有效地對目的基因進(jìn)行純化，從而更快地選育出抗病目標(biāo)品種。目前，我國已構(gòu)建多種魚類高密度遺傳圖譜，如鯉魚（Cyprinus carpio）、牙鲆（Paralichthy solivaceus）、鰱魚（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Aristichthys nobilis）。利用微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)在吉富品系尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）中篩選出2 個(gè)與抗病性狀相關(guān)的位點(diǎn)，并且成功獲得了其抗病品系。該技術(shù)為抗病新品種的選育提供了更堅(jiān)實(shí)的體系，使研究人員可以更加精準(zhǔn)地培育所需目標(biāo)基因魚種。

3.2.2 SRAP 分子標(biāo)記技術(shù)。相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性（Sequence—related amplified polymorphism，SRAP）分子標(biāo)記技術(shù)，是一種可以對基因標(biāo)記的新型分子標(biāo)記技術(shù)。由于該技術(shù)成本低、重復(fù)性強(qiáng)、穩(wěn)定等，在物種資源鑒定、確定基因位點(diǎn)等方面的應(yīng)用均較為廣泛。引物不同是分子標(biāo)記技術(shù)的最大特點(diǎn)，不同的引物會(huì)對標(biāo)記能力和標(biāo)記的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響。研究表明，SRAP分子標(biāo)記技術(shù)有引物在靶位點(diǎn)結(jié)合穩(wěn)定、不需要高純度的DNA等優(yōu)點(diǎn)。盡管該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，但是由于染色體的著絲點(diǎn)和端點(diǎn)遺傳物質(zhì)相對較少，SRAP對該部位擴(kuò)增較少。許多學(xué)者認(rèn)為可嘗試將SRAP 與其他方法結(jié)合使用，以提高其在選育技術(shù)上的應(yīng)用程度。

SRAP 分子標(biāo)記技術(shù)在水產(chǎn)育種中的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，目前只有部分學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，如周勁松等通過SRAP分子標(biāo)記技術(shù)對羅氏沼蝦生長性能進(jìn)行了研究［9］，冉瑋通過SRAP分子標(biāo)記技術(shù)對團(tuán)頭魴進(jìn)行了家系分析［10］。

4 結(jié)語

目前，盡管人們在魚類抗病育種方面取得了一定的成就，但是我國乃至全世界魚類抗病育種仍處于較低水平。事實(shí)證明，在魚類養(yǎng)殖中，具有某種抗性的魚種是養(yǎng)殖成功的前提。在育種過程中，通過家系選育和分子標(biāo)記輔助技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，可以更快速、更準(zhǔn)確地選育出抗病能力更強(qiáng)的優(yōu)良品種。此技術(shù)的完善與發(fā)展將為未來魚類抗病育種提供新的技術(shù)支持，抗病新品種的誕生也將推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。