鐘國龍
(福建省淡水水產研究所,福建 福州 350002)
中國自1990年開始成為世界第一水產養殖業大國,2020年水產養殖產量為5 224.2×104t,占全球養殖產量的近一半,其中魚類養殖產量為2 761.36×104t,占養殖總產量的52.86%[1]。魚肉為低熱量、低脂肪、高蛋白食物,富含多種必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質、維生素及人體必需的微量元素,營養價值高,成為滿足我國人民高品質的物質生活需要的重要食物蛋白源。魚類增養殖業在產生經濟效益的同時,還能為改善水域環境生態服務,如通過草魚吃雜草、鰱鳙攝食浮游動植物等起到固碳作用,在物質能量循環及碳中和中發揮較為重要的生態功能,因而越來越受到人們的關注。
水產種業被譽為漁業的“芯片”,是國家農業戰略性、基礎性核心產業的組成部分。多年來,黨中央都將農業種子資源調查、保護、開發和利用列入“三農”工作的重點,2022年初,中央一號文件重點部署了全面推進種業振興實施方案,農業農村部下發《農業農村部關于開展全國農業種質資源普查的通知》(農種發〔2021〕1號)等文件,將我國農業種業工作提到了前所未有的高度。各級漁業行政主管部門、相關高校科研院(所、站)積極行動,調動多方力量逐步摸清家底,組建繁育(育種)中心,建立種質資源庫,推進漁業育種工作向縱深發展。隨著水產種業振興工作的漸次推進,新品種(系)創新體系的日益發展,對優選出的海淡水新品種(系)在試驗中如何更好地開展測試,評價其生長性狀等方面提出了新的挑戰,建立系統、科學的新品種(系)評價體系應放在更加突出的位置。農業農村部已發布了《水產新品種生長性能測試魚類》(SC/T 1142—2019)技術標準[2],但是考慮到海、淡水魚類品種的多樣性、養殖測試環境的復雜性、測試人員素質的差異性、無意或有意操作造成的人為“偏差”等主、客觀因素的存在,現存技術標準還難以完全涵蓋魚類新品種(系)生長性能測試的現實需要。科學客觀、公平公正地反映魚類選育單位(企業)培育的新品種(系)生長性能的優良特征,對苗種選育(生產)單位和養殖應用單位來說都極為重要。本文圍繞保證魚類新品種(系)生長性能測試技術的公平、公正性開展初步探討,提出規范我國魚類養殖新品種(系)的生長性能的測試技術要求,以期為相關高校、科研院所(站)、企業等在建設測試場所、制定操作規范、開展測試試驗及其結果評價時提供技術參考。
我國魚類常見的主要養殖種類有青魚(Mylopharyngodonpiceus)、草魚(Ctenopharyngodonidella)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassiusauratus)、鳊(Parabramispekinensis)、羅非魚(Oreochromisspp)、鱖(Sinipercachuatsi)、大黃魚(Larimichthyscrocea)、石斑魚(Centropristisspp)、鱸(Percafluviatilis)、鲆(Bothidae;Citharidae;lefteye flounders) 等上百種(表1、表2),種類繁多且涵蓋草食(草魚等)、雜食(鯉等)、肉食性魚類(鱖、大黃魚等),在食物鏈中的生態位層次齊全。同時,我國地域遼闊,環境多樣,品種之間也存在一定的長速差異、品質優劣、耐受力不同和區域特色等,為魚類新品種(系)的選育提供了良好的基礎條件。

表1 2020年中國淡水魚類養殖主要種類及其產量(部分)

表2 2020年中國海水魚類養殖主要種類及其產量(部分)
1996—2021年,農業農村(農業)部審定并公布的水產新品種有237個,其中魚類新品種有120個。在淡水魚類中,羅非魚、鯉、鯽、鱖的新品種占大部分;海水新品種中石斑魚、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)、牙鲆(Paralichthysolivaceus)占多數(表3)。就魚類新品種(系)的選育而言,生長快意味著商品魚的養成時間縮短,養殖綜合效益提升,更容易受到養殖生產者的歡迎。因此,生長性狀指標仍是考量選育出的新品種(系)的價值性的重點選項之一。我國公布的魚類新品種中多以提高生長速度為目標。

表3 1996年以來及近5批次我國水產養殖新品種(系)認定情況
截至目前,農業農村(農業)部已發布《水產新品種審定技術規范》(SC/T 1116—2012)[3]和《水產新品種生長性能測試魚類》(SC/T 1142—2019)技術標準[2]。前者就水產新品種審定的基本條件、數量條件、表型特征和性能指標等方面提出了相應的規范性要求;后者就測試的品種要求、測試方法、計算方法、結果描述等方面作出了相應的規范性要求,尤其在室內和室外測試場地平臺、池塘及網箱建設、測試組數、魚種個體及群體數量和質量、測試周期、技術操作規范、養殖管理、初始及最終數據采集、結果描述及評判等方面[2]。這些標準為我國進一步開展水產養殖新品種(系)的審定、認定工作起了很好的指導作用。但我國地域遼闊,東西、南北跨度大,在魚類品種的特點、適應性要求、養殖環境的溫度和鹽度、水域狀況、水環境質量、食物豐度及養殖管理活動等方面存在差異,海水品種(系)的差異性體現得尤為突出,該標準難以涵蓋全部內容。因此,在開展水產新品種(系)生長性能測試時,應針對測試品種(系)的測試場所的建設、種苗的選定、養殖模式的設定、養殖環境參數的確定,以及營養與飼喂技術、管理的操作規范和數據采集標準(減少人為干擾)等方面,制定相應的相對統一的科學、詳細、規范、可操作性強的要求。
養殖魚類生長主要受遺傳、養殖環境、養殖活動等三個方面影響:1)遺傳因素是魚類生長調控的內因,對生長的影響表現出因果效應的關系[4]。2)養殖環境是影響魚類生長性狀調控的外因,一般呈現出劑量效應。基因和養殖環境在實際生產中還存在相互作用的影響,主要來自于魚類基因型對不同環境條件的適應性情況,具有特異性和復雜性的特點,相關研究還相對有限,結論尚不明確[4-5]。3)養殖活動是生產過程中施加于魚類的“人為”影響因素,包括養殖模式、放養密度、所用飼料及操作管理等,它是影響魚類生長的重要因素,貫穿魚類養殖生產的全過程,伴隨環境因子共同對魚類生長產生影響。
基因對魚類的生長發育起到至關重要的作用,其生長性狀是由一系列復雜而多樣的基因共同調控的,但相關的調控機理仍有待進一步地厘清。研究顯示,與魚類生長軸密切相關的基因主要有生長激素基因(Growth hormone)、生長激素受體基因(Growth hormone receptor)、生長激素抑制激素基因(Growth hormone inhibiting hormone)、生長激素釋放激素基因(Growth hormone releasing hormone)、胰島素樣生長因子基因(Insulin-like growth factor-Ⅰ和Insulin-like growth factor-Ⅱ)、胰島素樣生長因子受體(Insulin-like growth factor receptor)、胰島素樣生長因子結合蛋白(IGF binding protein)[6-8]、轉化生長因子β(Transforming growth factor β)[9-10]、肌肉生長抑制素基因(Myostatin)[8,11-12]、生肌調節因子(Myogenic regulatory factors)[13-14]等。這些基因在魚類生長、新陳代謝、營養積累、食欲控制、游動調節、免疫應答等方面參與調控魚類的生理學過程。魚類新品種(系)的選育通過雜交、定向選育、雌核發育、基因編輯等手段,改變選育魚類的基因結構,以獲得穩定的具有這些快速生長性狀的群體為選育目標,實現培育生長速度較快的魚類新品系(種)的目的。
魚類的生長性能的體現與其養殖環境因子(如溫度、溶解氧、流速、光照、pH值、氨氮、鹽度等)密切相關。作為變溫動物,魚類的生存、新陳代謝與生活的水溫關系密切,在適溫范圍內,魚類的生長速度隨著水溫的升高而加快,水溫的過高或過低均不利于魚類的生長,甚至會引起脅迫導致其死亡[15-17]。魚類生存需要水中溶解氧,在適宜范圍內,魚類的生長速度一般隨著溶解氧的升高而加快,而過高可能產生“氣泡病”,過低可導致生長減慢、飼料效率降低、有害物質升高、發生病害甚至死亡[18-20]。魚體表面的側線鱗可感知環境中的水流狀態,在一定流速范圍內,流速增加對魚類生長產生積極的影響,而過高的流速則使養殖魚類為對抗水流耗能增大,從而抑制魚類的生長[21]。棲息水層不同的魚類對光照的需求有所不同,隨著生存水深的增加,魚類生長對光照的需求下降,但強光對魚類生長會有抑制作用[22-26]。魚類生長的pH值范圍多在6.5~8.5之間,過低或過高均會影響魚類的生長[27]。水中的氨氮、亞硝基氮等物質對魚類有毒害作用,過高會對魚類生長產生顯著的抑制作用,甚至致其死亡[28]。鹽度脅迫可能造成魚體內分泌等生理狀態的紊亂,當這種脅迫加重或持續時間過長而超出了魚體的內部調節能力和免疫應答應對能力時,會導致吸水、脫水等魚體生理生化指標的變化,出現行為異常甚至死亡[29]。因此,環境因子影響著魚類生長性能的表達,在一定范圍內呈現劑量效應,其過量或不足均可能對魚類生長產生顯著影響,甚至發病、死亡。
根據養殖水域的不同,魚類養殖主要有淡水養殖和海水養殖:淡水養殖模式以池塘、網箱養殖為主,湖泊養殖、水庫養殖、河溝養殖為輔[30];海水養殖模式主要包括陸基(含池塘、工廠化循環水)養殖和網箱養殖[31],環境中的鹽度等因子對魚類生長性能的體現產生顯著的影響。根據養殖模式的不同,魚類的增養殖主要有池塘養殖(土池、集約化)[32]、海上網箱(普通網箱、深水大網箱)養殖[33]、工廠化循環水養殖[34]、大水面增殖(含海洋牧場)[35]等多種養殖形式。由于養殖方式的不同,放養密度、網箱或池塘結構、水環境質量、操作管理等差異明顯,這些也成為影響魚類生長性能的顯著因子[3]。
2.3.1 養殖活動中放養密度差異的影響
放養密度是影響魚類對養殖環境資源利用效率的重要因素,不同的養殖品種(系)由于基因型[36-38]、攝食(含天然食物)[39-40]、抗流能力[21]、抗應激能力和環境適應能力(耐受)[41]等方面存在差異而適應的養殖密度有所不同。魚類在經過一段時間不適宜的密度脅迫后存在生長抑制,再恢復有利的生長條件后又存在補償生長的現象[42]。大多品種(系)在低密度養殖時生長快,如尼羅羅非魚幼魚在擁擠環境下養殖3周,生長速度下降,隨后恢復低密度環境下養殖12周,其生長速度加快[43];有的種類具有領地意識,如鮭科魚類在低密度下存在攻擊性,隨著種群密度的升高會抑制領域行為[42]。在高密度養殖條件下,魚類大多更易遭受饑餓脅迫,但處于饑餓脅迫的魚類在恢復食物獲取后也會產生補償生長的現象[44],而有的種類具有集群性,適應一定程度的密集養殖,如俄羅斯鱘幼魚在低密度養殖下因攝食不積極、活動范圍過大、游動消耗能量增多等而導致魚類生長受到抑制[45]。因此,在魚類新品種(系)的選育和生長性能測試的過程中,應確保合理的放養密度,不因密度脅迫而對測試產生影響。
2.3.2 養殖活動中飼料(餌料)及飼喂差異的影響
養殖魚類營養水平差異主要來源于飼料配比、加工方式、存儲、飼喂條件的不同。飼料中的蛋白質含量、氨基酸組成、動物蛋白與植物蛋白比例[46-47]、脂肪含量、脂肪酸組成[48-49]、碳水化合物含量[50-51]、維生素[52-56]、礦物質[56]等微量元素均會顯著影響魚類的生長。在實施測試時,如果測試魚類新品種(系)投喂的是鮮雜魚糜,則難以把控營養成分的標準統一,所用飼料對測試組和對照組魚類的生長性能的影響顯著。由于原料采購、配方組成及配比、加工方式、存放和飼喂使用等原因,造成所用飼料某種成分的缺失、流失、轉化或變性也難以避免,且完全符合測試魚類新品種(系)的全價配合飼料在實際生產中也難實現,因此,飼喂飼料也可能會對新品種(系)生長性能測試產生干擾。另外,養殖過程投喂不均或魚類個體間互相搶食,可能導致養殖魚類遭受饑餓脅迫,雖恢復正常食物獲取后也會獲得補償生長[44],但在魚類新品種(系)生長性能測試的過程中,除了基于飼料方面的新品種(系)的選育,應盡可能做到飼喂飼料標準可控,不因其飼喂活動產生顯著影響。
2.3.3 測試過程的人為或非主觀可控因素的影響
在測試試驗過程中,難免存在飼喂次數和數量等管理人員操作方面主觀可控的人為因素的干擾,如半滑舌鰨存在因投飼不足而導致的營養脅迫后出現生長抑制和補償生長的特點[57],人為控制投喂后產生的小規格半滑舌鰨與正常養殖的相同規格半滑舌鰨進行對比,測試結果將產生顯著的偏移。因此,開展新品種(系)生長性能測試時應盡量減少有意或無意的干擾,科學、合理、規范地設計試驗測試條件。同樣地,測試中還會受到噪音(打雷或爆破等)、光強度(閃電等)、排換用水等周圍環境的干擾,但無法完全隔絕此類非主觀可控因素的影響。而這些影響因素對不同的魚類品種(系)的影響程度也有所差異,如養殖環境噪音對大黃魚等石首魚科魚類產生的影響程度較大[58];肉食性魚類在投飼不足時常常發生自相殘殺的現象而影響成活率[59];甚至在開放水域中的不同網箱由于布局的差異造成箱內水流速度不同,對測試魚類造成的影響也不盡相同[21]。
按照所選育品種(系)的特色或特異性要求,建立科學、公正、統一的測試平臺,完善符合要求的養殖水環境條件、營養條件、養殖技術措施等,減少人為的操作干擾或應激等,開展科學的數據采集、數理統計、結果評價和判定,才能對所選品種(系)作出科學公正的結果描述和評判,真正得出所測試魚類品種(系)因“基因存在差異”而產生的生長性能的優劣表現。
影響魚類生長性能的因子主要包括遺傳、生長環境和養殖活動等人為干擾。魚類新品種(系)優選的生長性能的表現可以是多方面的,如適應耐低溫或耐高溫、耐低溶解氧或耐高溶解氧、耐低鹽或耐高鹽的魚類,適應土池養殖、密集養殖的魚類,適應低動物蛋白的肉食性魚類,延長或縮短性成熟年齡的魚類等。因此,按照《水產新品種生長性能測試魚類》(SC/T 1142—2019)技術標準,建立魚類新品種(系)室內、室外測試單元室時,建議設有若干室內單一影響因子為變量的測試設施和室外自然環境下的測試場所;配套完整、數量足夠的養殖和測試設備且環境條件可控的室內測試平臺;網箱或池塘結構、數量、面積、水深等技術參數[2]可支持池塘、工廠化循環水池塘、網箱(大、小)等養殖模式的技術測試。在測試過程中應能滿足養殖的需要,以及對測試組數、養殖尾數等測試結果進行數理統計的需要,即室內和室外測試平臺均至少應滿足測試組、對照組的最低測試組數(各3組)及養殖尾數(每組100尾以上)的要求,考慮到測試時間應在90 d以上[2],測試中又難免會出現病害或死亡等損失,因此建議測試組數、養殖尾數均可適當增加。
魚類養殖的環境因素與生長性能的表現密切相關,這些因素包括:1)水溫,高溫或低溫的耐受、水溫突變耐受;2)鹽度,高鹽或低鹽耐受、鹽度突變耐受;3)溶解氧,高溶解氧或低溶解氧耐受、溶解氧突變耐受;4)酸堿度,高酸堿度或低酸堿度耐受、酸堿度突變耐受;5)氨氮(亞硝酸鹽、硫化氫、農藥)等有毒有害物質耐受或突變耐受;6)性成熟積溫差異;7)懸浮物(SS)、藻相及耐受;8)流速,高流速耐受;9)鈣、鎂離子等成分及占比要求、耐受等。在設計測試環境時,除了對魚類新品種(系)有特殊的測試要求外,對魚類生長性能差異的測試試驗建議將環境影響降低到最小,不因養殖環境而對新品種(系)生長性能的測試產生顯著影響。例如,對于魚類品種(系)耐低溫或耐高溫、耐低溶解氧或耐高溶解氧、耐低鹽或耐高鹽等上述養殖環境的適應性生長測試,建議建立單一影響因子或綜合影響因子為變量的測試養殖場所、平臺,先在環境可控的室內測試平臺進行相關測試,結合環境難以控制甚至不可控的室外池塘或網箱中養殖測試后進行綜合評判。為了加快魚類新品種(系)生長性能的測試進程,建議測試場與選育單位溝通(非盲樣測試),了解所選品種(系)的選育方向、品種(系)特點,有針對性地開展其生長性能測試的對比,測試組和對照組的布局需確保科學性和隨機性,除要求的測試因子外的溶解氧等其他因子均應相同或控制在較適宜的范圍內,不應使這些因子的差異對魚類的生長產生干擾。
根據魚類新品種(系)選育生產單位提供的養殖技術經驗來編制該品種(系)的測試試驗方案、技術參數[2],如新品種(系)的耐高溫或耐低溫、耐高溶解氧或耐低溶解氧、耐應激、高飼料轉化率,適合土池養殖、高密度養殖等生長性能特點均可作為技術參數,并為之建立相關的測試條件、操作手冊。比如,對耐高溫或耐低溫的新品種(系)測試,測試組和對照組所選用的魚類均要求足組足量、無傷無病、體質健壯、體色體表正常、年齡相同、平均規格無顯著差異,建議在室內場地中暫養穩定后再轉入測試專用設施開展單因子耐受測試,建立科學的增幅或降幅梯度耐受測試標準(規范)操作手冊;而對反映綜合生長性狀的室外測試,建議對所選用魚類(測試組和對照組)先進行暫養過渡2~3 d后,再平均分配、轉移到準備好的各測試箱或池中進行綜合生長性能測試。
養殖過程中所用飼料中的蛋白質含量與質量[60]、脂肪含量與質量[61]以及人工飼喂技術下的攝食水平[62]等對魚類生長產生顯著影響。因此,在進行魚類新品種(系)生長性能的測試時,除了對營養方面的魚類生長性能的測試應按照測試要求提供相應的飼料外,對其他方面的測試建議使用產品質量穩定可靠的飼料廠家所生產的營養全面的優質飼料,設計科學的投飼表,按照相同且最適的飼喂方法進行科學投喂。維生素[63]、微生態制劑[64]可改善魚類免疫功能、提高抗病能力,可對試驗結果產生影響,建議先對其進行評估后再確定添加或不添加。測試開始時,各測試組和對照組的群體數量、體質量差異不顯著,因此采取的飼喂量、次數、時間等因素均需相同;此后,建議每周可按一定比例的增量進行飼喂量遞增,并結合氣候、水溫、攝食狀況等進行調整。對殘餌進行收集、去除(烘干至飼料中的水分含量)并記錄。如同池或同箱中出現個體分化較大的情況,建議采用“先大后小”的投喂方式,即先投喂大顆粒料喂飽大規格的魚,再投喂小顆粒料喂飽小規格的魚,并適當延長投喂時間,以保證飼喂效果;同樣為確保轉料(攝食不同粒徑規格的飼料)順利,轉料時也可采取“先大后小”的飼喂方式。
根據魚類新品種(系)選育生產單位提供的該品種(系)特征、養殖技術經驗等共同制定其測試操作規范[2],涉及內容建議包括測試組和對照組的測試組數、魚種數量和質量要求,標志標識標記及檢測技術要求,暫養容器及其管理要求,苗種選擇、處理與投放技術要求,飼料營養與飼喂技術要求,水質調控技術要求,病害防治技術要求,防止人為干擾措施要求,養殖生產記錄與檔案建設要求,抽采樣與收獲技術要求,數據采集與測定技術要求,結果收集與評價技術要求,項目終止要求,檔案建設要求等操作規范。建議在測試過程中采取基本一致的養殖管理措施,從試驗設計、選苗、用料、管水、操作、防病、收獲、數據采集、效果評價、項目暫停與終止等要求相一致。為盡量減少魚類應激反應,在投放、打樣、收獲、稱重、測定時均可采用丁香酚等先行麻醉后再進行操作。為了減少人為的管理操作差異,建議測試單位對測試組和對照組(其他優良品種或傳統品種)分別用微衛星分子標記標識后[65],無規格、數量顯著差異的同池或同箱開展混養,然后再進行統一的養殖管理,這種測試方式得到的數據將更加科學,結果評判將更加公正。
為了魚類新品種(系)生長性能測試評價的結果更加公正,應建立抽采樣、數據采集的測定技術公平、公正性措施體系[2],建議至少應包括:1)在測試期間,設置“測試試驗的終止條件”,對綜合生長性能的測試期間(非單因子的耐受測定)測試組內所有原因導致的死亡或者總死亡率作為試驗的主要終點,任何試驗條件都不能以增加總死亡率為代價,超過此臨界值時,試驗停止。亦可設置非正常死亡率或發病率作為終點終止時間,終點時間臨界值建議可參照統計學上的顯著性差異(5%)來設定,可隨觀察或者不同研究目的而有所變化。2)測試全過程中,應減少人為干擾測試試驗的技術措施,包括對測試組和對照組進行隨機采抽樣、數據采集等,按要求確定觀察、計數、稱重、測量、檢測等操作的前后次序,對測試過程中的死亡個體也作相應的數據采集。3)測試組或對照組的有效組數均應超過3組,每組不少于100尾,且測試品種和對照品種的個體數量至少1 000尾[2],測試試驗才能認定為有效,其獲得的數據和測定的結果才可進行評價判定,否則測試試驗終止,需重新開展。4)如果測試組與對照組組數不同(均超過3組)時,建議對組數多的一邊(測試組或對照組)先進行隨機舍去,使得測試組和對照組的組數保持數量相同,再按照《水產新品種生長性能測試 魚類》(SC/T 1142—2019)技術標準[2]進行數據采集、結果測定等。5)測試組或對照組中的魚類存在病魚(如出現病灶增重等),建議病魚不應作為采集對象進行增重計算,但可作為計算養殖成活率、結果描述的內容。6)將得到的各組數據采用《水產新品種生長性能測試 魚類》(SC/T 1142—2019)技術標準[2]進行計算、數理統計與結果評價。
綜上所述,開展魚類品種(系)生長性能測試工作應具備以下條件:1)應有暫養場地(室內和室外),可將所有魚種(測試組和對照組)先放入其中進行適應性過渡。2)有一定數量、面積、水深等條件符合要求的室內測試場所,如養殖系統[2],配備完整的設施設備,以“水族箱”單元室的循環水養殖系統為佳。3)有一定數量的室外土池、網箱養殖測試場地,設置與布局符合魚類生長測試的科學性要求,配套完善、運轉正常的設施設備。4)配有數據采集的計數、測量、稱重、測定(包括水質指標)、飼料存放與投喂、病害分析與檢測、捕獲、運輸、標志標識、冷凍冷藏、微衛星分子標記檢測等較為完整的設備及工具。5)應有一定數量的熟練技術人員、管理人員和操作工人,測試過程中的人為干擾無顯著影響,檔案建設完整,數據采集準確,能做到評價客觀和可追溯。
科學、規范、公正地進行魚類品種(系)生長性能測試和評價,對于開展魚類新品種(系)研究、開發、推廣工作極為關鍵。通過循環水、土池或網箱的室內和室外的單養對比,結合微衛星分子標記的混養測試試驗,以減少環境、人為操作等“非可控”因素造成的影響,真正反映魚類基因表達的本身生長性能特征。本文可為今后開展魚類品種(系)生長性能測試試驗工作提供補充和參考,也可為其他品種(系)的測試工作提供很好的借鑒。