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驯化和亲鱼管理

格雷厄姆·梅尔博士

对养殖种群长期质量的影响

驯化
高度繁殖的物种,例如印度主要鲤鱼(卡特拉卡特拉)由于孵化场所需的亲鱼数量相对较少,因此容易进行近亲繁殖。由于此类物种的生成时间较长,因此无法很快实现负面影响。

驯化生物是经过训练可与人类同住或为人类服务的生物。也许更实际的是,它的生命周期在人工环境中已经被封闭。

如今,大多数养殖物种已被驯化,许多自诱导产卵方法问世以来。但是,很大一部分水产养殖产量,特别是在亚洲虾类产业中,仍来自野生捕捞的种子或亲虾。

由于遗传管理和改良只能应用于在圈养期内完成生命周期的种群,因此对于那些仍然依赖野生种群的养殖物种进行驯化很重要。同样重要的是要认识到,就像在将基因改变的种群引入本地野生种群一样,驯化也可能具有潜在的负面影响。

负面影响

包括对尼罗罗非鱼和印度鲤鱼或ro鱼的最新研究在内的几项研究通过证明野生捕捞物优于其驯化的对应物,说明了驯化的负面影响。在这种情况下,明智的做法是回到野生种群(据推测具有较大的遗传变异)作为未来种群发展的基础。这确实是在这两个物种的遗传改良计划中所做的。

驯化过程

由于水产养殖环境中新的选择压力,必须适当进行驯化过程。亲鱼管理必须避免因近交,遗传漂移,杂交渗入和无意识选择而造成基因频率的不良变化。不幸的是,许多驯化计划(通常是临时性的,使用当时可能随时可用的任何存量进行的计划)都没有适当考虑这些过程。

创始人效应

后来的亲鱼管理实践改变了创始人的影响,带来了基因频率的重大变化以及随之而来的许多驯化水生生物养殖潜力的可衡量变化。一个典型的例子是罗非鱼的引入和随后的传播(莫桑比克罗非鱼 遍及亚洲及世界其他地区。

1930年代后期,在印度尼西亚首次发现了该物种的五种标本,它们原产于非洲东南部。这些是繁殖的,在没有有关随后从非洲引进新品种的任何信息的情况下,被认为是整个亚洲该物种所有养殖和野生种群的祖先。

严重的基因瓶颈

最近对几种野生种群的研究 莫桑比克罗非鱼 在亚洲的研究表明,与南部非洲的野生种群相比,它们的等位基因多样性降低了六倍,杂合度水平降低了三倍。由于在驯化过程中早期存在严重的遗传瓶颈,对创始人的影响已对遗传变异的水平产生了深远的影响。

文化潜力有限

此外,这些亚洲人口的养殖潜力似乎非常有限,以致于他们在很大程度上由于水产养殖而被流离失所。 尼罗罗非鱼。大多数驯化的水产养殖种群可能发生了重大的遗传变异损失。避免最初驯化的最负面影响的主要因素是要确保最大数量的个体创始种群的遗传贡献。

局部适应

驯化
像越南的这些本地鲤鱼一样,近交会导致养殖种群的生长率和表型发生较大变化。

减少家养种群遗传变异的负面影响通常可以通过无意识选择的局部适应而得到改善。对于不能适应人工环境的基因型(个体鱼类拥有的特定基因集),存在很大的选择压力,尤其是在驯化初期。因此,大量选择了驯化种群进行适应。

一个典型的例子是越南北部传统稻鱼养殖系统中使用的本地鲤鱼。这些鱼种群作为稻鱼养殖场内的繁殖隔离种群而维持,很可能是近交繁殖的,这是其低增长率的主要因素。

然而,鱼非常适合稻田的极端环境,特别是在居住特性和抗病性方面。结果,由于它们的适应性,在这些系统中鲤鱼的整体生产力可以优于生长较快的,遗传改良的品种。

遗传变异因素

驯化产生的四个过程会影响遗传变异的水平,从而改变表型特征:无意选择,近交,遗传漂移和杂交渗入。

意外选择

定向选择是无意间产生偏见的亲鱼替换策略的结果。从长远来看,偏向于下一代的鱼类选择会导致种群遗传和表型特征的变化。这些变化甚至可能是故意选择的间接结果,可能是正面的或负面的。

选择大鱼

例如,在诸如印度主要鲤鱼之类的季节性产卵场中,通常以较大的鱼卵繁殖力和生长速度更快为由,选择较大的鱼类作为未来的亲鱼。实际上,年龄级别内的较大鱼类通常是繁殖季节初期生产的鱼类。从长远来看,每年级中对较老鱼的这种选择将导致选择早熟。

其他选择特征

另一个常见的例子是出售最大鱼类并保留价值较低,较小鱼类以供将来亲鱼使用的养殖场,无意中选择了较低的生长速度。僧侣们使用围网从修道院的池塘中收获鲤鱼,而其余的鱼则留在池塘中繁殖,他们进行了无意的选择来避免网捕。这就是为什么如今驯化的鲤鱼是最难从池塘中捕捞的鱼之一。意外选择通常会影响其他特征,例如性成熟和产卵时间。

近交和近交沮丧

近亲交配是近亲交配导致的遗传变异(杂合性)的丧失。近交具有保持或增强遗传变异的相反作用,通常具有有害的后果,称为近交衰退。近亲衰退表现为一般的体质下降,生长速度降低,存活率降低,畸形发生率增加或生育能力下降。

近交增加了所有基因座的纯合性,修复了一些等位基因,而另一些则丢失了。但是,近交几系(例如,通过持续同胞繁殖(兄弟姐妹交配))并不一定意味着同一等位基因将固定在每条系中。在某种程度上,近交系之间的杂交(外育)将恢复遗传变异并消除近交的影响。在某些杂交程序中有意使用此方法。

遗传漂移

遗传漂移反映了由于对种群进行“采样”而导致的基因频率的随机变化,与无意或故意选择相反,后者会导致方向变化。导致这些变化的抽样可以是自然的(例如,逃逸,疾病暴发)或人为的(转移,扑杀)。遗传漂移导致种群内等位基因(单个基因的变异)丢失或固定。

创始人效应是遗传漂移的主要推动力,当从现有种群中建立新的孵化场种群时就会发生。通常,对原始种群中相对较小的部分(即遗传变异的总和)进行抽样,以为新种群提供基础。

渗入

驯化
当驯化或启动新物种进行水产养殖时,重要的是要考虑过去的经验教训。照片在越南北部显示从一个池塘的巨人。

遗传渗入或杂种渗入是物种或品系之间基因的混合。这最初是由于孵化场中的蓄意或偶然杂交造成的。如果将这些杂种用作亲鱼,则会分离基因,结果某些携带渗入基因的鱼很难与原始纯种区分开。因此,形成了包含一定比例的其他物种基因的种群。

在罗非鱼和其他杂交种群体中,基因渗入很常见,在这些群体中,杂种可以很容易地人工或自然产生。人们认为,出于科学兴趣或亲鱼短缺,在一些主要杂交的印度鲤鱼种群中发生了杂交种渗入。这种渗入可能会因纯种独特的饲喂策略的丧失而产生负面影响,这是成功的鲤鱼混养系统的基础。

有效人口规模

理想的种群规模无限大,可以确保遗传变异不丢失。实际上,孵化场的管理者必须与数量有限的小群体一起工作。养殖场中的亲鱼总数不是亲鱼管理的最重要因素,而是对后代有贡献的基因数量。

有效种群数量(Ne)是繁殖个体总数,性别比,采用的交配系统以及下一代鱼类生产中家庭规模差异的函数。在随机繁殖种群中,Ne可以根据以下公式计算:

Ne应最大化以最小化遗传变异的损失。这可以通过保留一些后代作为亲本(最好是每次产卵的数量相同)而以1:1的雌雄比例进行繁殖来实现。

当种群经过Ne含量低的世代时,Ne的后续增加无法重建因近交和遗传漂移而丧失的遗传变异,但会限制变异的进一步丧失。当Ne发生周期性减少时,遗传变异将不可避免地从种群中流失,并贯穿每个瓶颈。

最小Ne是多少?建议值从50到1,000不等,但是近亲繁殖会迅速累积,如果Ne通常低于50,这在许多孵化场中很常见,这会带来有害影响。

基因变异的价值

在养鱼种群中,出于以下原因,最好保持高水平的遗传变异:

  • 遗传变异为选择提供了原材料。没有附加的遗传变异,就不会对选择产生反应。
  • 人口中的稀有等位基因可能对今天的水产养殖没有价值,但可能对明天的水产养殖有价值(例如,赋予对新疾病爆发的抵抗力)。
  • 一旦等位基因从种群中丢失,就无法在不添加新物质的情况下将其恢复。
  • 人们认为遗传变异的人群具有较高的发育稳定性和适应性。
  • 防止近交抑郁。

亲鱼管理的良好做法

  • 除非这是计划的育种计划的一部分,否则请避免将杂种鱼用作亲鱼。
  • 在整个繁殖季节内产鱼。
  • 使用已知年龄类别的亲鱼尽可能繁殖各种尺寸的鱼。
  • 尽可能多地养鱼。
  • 在可能的情况下以相等的比例产鱼。
  • 保持家族规模直至下一代的生产,以确保每个配对或育种对对下一代的贡献比例大致相等。
  • 如有可能,标记亲鱼,并保留有关亲鱼更换做法的完整记录。

结论

孵化场管理者维护种群遗传质量的责任取决于特定行业的结构。例如,如果孵化场定期从中央亲虾供应中心接收将来的亲虾,则该孵化场的责任微乎其微。但是,如果孵化场的种群在没有隔离的情况下以繁殖隔离的方式运作,则必须采取措施防止驯化的有害影响并保持种群内的遗传变异。

发展中国家在水产养殖中遗传学应用的研究越来越侧重于亲鱼管理问题。毫无疑问,从许多商业上重要的鱼类的驯化和管理中迄今所犯的错误中,有许多值得学习的东西。基本管理方法的改进可能对水产养殖生产产生长期的长期积极影响。

(编辑’注意:本文最初发表于2002年2月的 全球水产养殖倡导者


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