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贝类多倍体育种技术
 引    言  贝类养殖具有食物链短、定居性强、育苗和养殖基础好、成本相对较低等特点,已成为我国沿海地区海水养殖的重要支柱产业之一。近十几年来,我国的贝类养殖业发展迅速,到1996年,我国在贝类养殖规模和产量上均居世界第一位。随着社会经济的迅速发展,人们对贝类产品的需求量也越来越大。而国内外市场的不断扩大,又为贝类养殖业的发展创造了十分有利的条件。但从整体上讲,我国贝类养殖产量的提高主要依靠养殖规模的扩大和人力、物力的大量投入。随着养殖面积和养殖密度的不断增大以及生态环境的改变。近几年出现了严重制约产业发展的“瓶颈”问题,单产降低、品质下降、大面积死亡现象时有发生,造成了严重的经济损失。从品种的角度来讲,我国开展贝类养殖的各个种类,迄今为止基本末进行过系统地品种选育和品种改良工作,其遗传基础仍是野生型的。经过累代养殖,均不同程度的出现了遗传杂合度降低、抗逆性差、性状退化等问题。水产养殖业迫切需要生长快、品质优、抗逆能力强的养殖贝类新品种,以推动贝类养殖业的发展<1>。             应用鸿运国际娱乐生物技术培育海水养殖新品种是近年来的研究热点。其中应用染色体操作技术培育多倍体的研究是最活跃和最具应用潜力的领域之一。多倍体培育具有投入相对少、目的性强、见效快、效率高等特点。贝类多倍体研究的主要目的是生产不育的三倍体。例如,已有研究结果证实,扇贝三倍体是很有实用价值的新品种<2>。         多倍体的类别及遗传学基础    多倍体在高等植物中是相当普遍的,例如显花植物中大约有一千种以上是多倍体,栽培植物中更为常见,禾本植物可达75%。但动物界中的多倍体却少得多,脊椎动物则更少<3>。自从Stanley诱导牡蛎三倍体成功以来,多倍体育种就成为贝类遗传育种中最活跃的研究领域。国内外许多学者对贝类多倍体育种进行了大量的研究工作,取得了可喜的进展<4>。    多倍体的种类,根据产生方法分为:天然多倍体(Natural polyploid)和人工多倍体(Artificial polyploid);根据染色体来源分为同源多倍体(Homologous polyploid)和异源多倍体(Heterologous polyploid);根据染色体数目分为三倍体(Ttiploid)、四倍体(Tetraploid)、六倍体(Hexaploid)、八倍体(Octoploid),依次类推<3,5>。    凡是体细胞中含有一套染色体组的生物称为单倍体,用n表示,具有两套染色体组称为二倍体,用2n表示,自然界中存在的生物大部为二倍体。由于自然或人为因素使体细胞中染色体组增加,将形成多倍体。贝类的精子在排放前已完成了两次减数分裂过程,形成单倍性的精子,而卵子尤其是双壳类的卵子在排放时一般停止在第一次减数分裂的前期或中期,在受精后或经激活后再完成减数分裂,释放出两个极体后,雌雄原核融合或联合,进人第一次有丝分裂,即卵裂。这一延迟的减数分裂过程为贝类多倍体遗传育种操作提供了有利的时机和条件。迄今为止,利用各种方法已在30余种贝类中进行了多倍体的研究<5,6>。 前景展望    ① 如何运用高效、经济的方法培育三倍体苗种,具有生产价值,这是人们所关心的。当前,诱发贝类三倍体主要是使用CB。此药非常有效但价格昂贵,具有多种强烈效应,使用时必须特别谨慎。在使用过程对工作人员及其废液对环境的可能影响,目前尚无法预测未来会出现问题的可能性。因此,寻找一种能高效产生三倍体的新方法是今后研究的一个重要课题。    ② 三倍体研究中,采用杂交、种间杂交或精子融合等生物学方法进行发培育的较为少见,而开展这方面的研究,在理论和实践上均很有意义。四倍体能与二倍体杂交产生l00%的三倍体,这在太平洋牡蛎中已得到证实<15>。因此,同源四倍体贝类的培育技术已成为目前多倍体研究的热点之一;四倍体与二倍体杂交、方法简便,能高效、稳定地生产三倍体,是实现三倍体产业化的最佳途径。但迄今为止只在太平洋牡蛎、贻贝等少数贝类中诱导出可成活的四倍体,对其它贝类诱导出成活四倍体的难度很大、而同源四倍体的繁殖能力如何,能否建立稳定的四倍体品系,是今后贝类多倍体育种必须解决的问题:另外,异源多倍体的研究也是今后多倍体研究的发展方向。理论上异源多倍体的诱发有可能综合杂交育种和多倍体育种的优势,扩展多倍体育种研究的领域,培育出满足人们需要的新品种。由于异源四倍体的高度可育性,可以克服同源四倍体育性较差及亲本群体的自繁殖问题,可望有效地实现四倍体与二倍体杂交解决生产中三倍体苗种来源的途经。    ③ 在人工诱发贝类三倍体的各种方法中,冷刺激与CB处理相比,在三倍体诱导率相近的情况下,冷刺激也存在一些缺陷,即胚胎的死亡宰较高,孵化率较低,非整倍体出现率较高,而且非整倍体数量随着低温处理强度的增强而增加。但是,冷刺激所需要的成本较低而且操作简便,如果进一步提高多倍体诱导率,则此法适于在生产实践中大规模应用。因此,很有深入研究探讨的必要。    ④ 贝类三倍体的不育性是人们所期待的,但有些种类。(如长巨蛎和华贵栉孔扇贝)三倍体的性腺发育处于受抑制状态,少数个体仍有精母细胞和卵母细跑的发育和精、卵的形成,并伴有生卵和排精现象。因此,需要进一步研究三倍体不育或抑制性细胞产生的机制,把握不育的“程度”以及性细胞形成的时期。    ⑤ 一般认为,贝类三倍体的生长优势比较明显,但是三倍体对寿命和存活率有无影响,生长优势的表现规律及能量分配情况,三倍体对高水温、低水温、氧气以及低比重的耐受性等等,心需要深入研究。
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