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CSIRO研究评估生产受基因保护的全雌虾技术

梅洛尼·J·塞拉斯博士 奈杰尔·普雷斯顿博士

了解性别决定途径可以进行创新性实验

CSIRO
在收成年龄, 斑节对虾 和其他对虾虾种表现出性别分化,其中雌性大于雄性。

在世界范围内,虾类养殖行业正在通过选择性育种计划发展具有优良遗传优势的种群,促使人们寻求防止未经授权的繁殖的技术。迄今为止,已有两种主要方法可实现对虾的遗传保护。第一种方法依靠近亲繁殖衰退来损害无照繁殖产生的后代的性能,而第二种方法则试图赋予生殖不育性。

基因保护

利用近交抑郁症进行遗传保护的概念涉及向农场提供密切相关的优良种群。要取得成功,这种方法要求对种田农场来说,尚不知道家系的血统。这些种群的繁殖导致近交的迅速增加,并使后代处于近交衰退的风险中。

赋予虾生殖不育性可以通过阻止有活力的后代产生而提供遗传保护。通常,使用多倍体和辐照技术可达到生殖不育。除了提供遗传保护外,这些技术还具有近交方法无法提供的其他好处。

生殖不育的诱导提供了一种遗传遏制的方法,可防止养殖的逃逸者从遗传上促进自然渔业种群。多倍体方法也可以使种群之间的性别比产生偏差,从而可以用来提高两性性物种如虾的产量。雌虾的生长大于雄虾,因此,以雌性种群为主的放养池显着提高了产量。

在澳大利亚范围内,正进行大量投资以增进对控制对虾虾繁殖力和性别的潜在生化和遗传过程的了解。同时,以行业为重点的研究正在研究通过多倍体,辐照和基因工程等技术生产生殖不育的全雌性虾种群的技术。

多倍体

术语多倍性是指细胞中染色体组的数量。在正常的二倍体状态下,每个体细胞都有两个染色体,每个亲本都有一个。倍性诱导是对细胞中染色体数目的操纵,这可以通过在早期胚胎发育过程中施加诱导冲击或改变环境条件来实现。

通过诱导达到的倍性水平是特定于物种的,并由诱导休克的时间,持续时间和强度决定。通常,倍性诱导产生三倍体或四倍体个体,分别具有三或四组染色体,而不是通常的两组。倍性诱导可以在自然界中零星发生,目前被鲑鱼和牡蛎养殖业用来赋予理想的商业特性,例如生殖不育和性别比例偏斜。

三倍体诱导已成功用于多种虾类,包括 Fenneropenaeus chinensis,F. indicus,日本对虾, 和 斑节对虾。通过应用定时停止减数分裂II [极体(P.B.)II挤出](有丝分裂前的最终核分裂)的震荡剂,可以实现三倍体。

在, 中华日本对虾,其中P.B.的两个物种II三倍体已经过深入研究,三倍体虾主要为雌性(100% 日本对虾),并且始终生殖不育。研究还发现,三倍体虾的生长和生存能力与其二倍体兄弟姐妹相当。

尽管如此,PB II三倍体诱导的产卵诱导次数高度可变,从而导致某些三倍体和产卵内产生的三倍体子代数。频率和效率的这种可变性限制了商业虾类行业对三倍体诱导技术的采用。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的研究人员最近发现了另一种生产三倍体虾的方法,其诱导频率为100%。该技术可在雌性卵释放后立即施加一种防震剂,以防止发生减数分裂I(P.B。I挤出)。该方法的成功取决于对产卵的快速自动检测以及对新产卵的轻柔处理。

尽管有100%的P.B.在感应频率上,感应效率仍然是可变的。目前正在对其进行优化,以期始终产生80%以上的铅。我三倍体。为了实现防故障的基因保护,感应效率需要达到100%。但是,从生产的角度来看,三倍体诱导率为80%可以大大提高池塘的产量,因为三倍体虾是雌性的,并且长于雄性。

四倍体与二倍体的交配已被证明可以成功地在其他水产养殖物种中生产100%三倍体,并且可以作为对虾直接三倍体诱导的可变诱导效率的替代解决方案。但是,迄今为止,只有中国青岛市中国科学院的J. H. Xiang教授的研究小组和澳大利亚的CSIRO报道了对虾的四倍体诱导成功。两组都发现四倍体是不可行的。

CSIRO的多倍性研究目前致力于精制铅。我为澳大利亚最重要的商业物种提供了三倍体诱导技术, 斑节对虾。主要重点领域是优化诱导效率以达到80%,评估三倍体虾在池塘中生长时的性能,以及开发能够可靠地诱导整个产卵的商业规模自动化诱导系统。

辐照辐照是一项成功的技术,可为包括害虫和水产养殖物种(例如虹鳟鱼,海鳗和大西洋鲑)在内的多种生物体提供100%的生殖灭菌。 CSIRO研究了辐照赋予人生殖不育的潜力 日本对虾.

辐射研究表明,男性和女性的能力 日本对虾 当在收获年龄或幼体年龄对虾进行处理,然后使其繁殖到繁殖成熟时,生产可存活后代的能力显着降低。但是,在不影响生存的剂量水平下,仍然可以产生有活力的后代。

因此,辐照不太可能是对虾产业进行遗传保护的合适策略,但是应该指出的是,辐照的效果仅针对单个对虾物种进行了评估,对于其他物种以及在不同的处理方式下可能有所不同。

日本对虾
两个同胞女的这个剖面图 日本对虾 蜕皮期相同的动物与二倍体和三倍体动物的卵巢组织形成对比。

基因工程

在过去的十年中,结合使用分子生物技术和遗传学来研究众多具有商业意义的重要动物门中的生育力和性别决定机制已引起越来越多的研究关注。对性别决定途径和与性别分化有关的基因的透彻了解使创新的实验能够调查是否可以操纵遗传途径来影响生育力和性别。

当前,对虾的分子遗传学在全球范围内受到了广泛的研究关注,重点是免疫应答和病原体相互作用,多样性研究和谱系分析的遗传标记开发以及基因组表征。但是,关于虾繁殖和性别控制的分子方面的研究很少。仅公开了少数对性和/或生育力进行控制的虾特异性基因序列。

在CSIRO,研究人员一直在评估使用基因工程控制性别和生育力的潜力。 日本对虾 使用多步骤方法。他们已经分离并表征了虾特异性候选基因,这些基因已知与其他无脊椎动物物种的性别和生育力确定有关。使用高通量分子技术,这项工作正在确定基因在整个胚胎,幼虫和幼虫发育过程中是否差异表达,从而表明它们在这些关键发育阶段的功能。

当前的CSIRO研究正在调节这些基因在不同发育时期的表达,并评估其对虾性别和繁殖力的影响。一旦确定了与控制生育力和性别有关的基因,研究人员便可以致力于开发商业技术来生产受基因保护的全雌性虾。

(编辑’注意:本文最初发表在2008年1月/ 2月的印刷版中, 全球水产养殖倡导者


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