海水养殖优良品种培育的进展及对策

　　目前海水养殖已成为我国沿海经济发展的支柱产业之一，从业人员已上百万。可以预见，今后的１０年将是我国海水养殖业走高产、优质、高效道路，全面贯彻可持续发展战略的重要时期。同时，也应该清醒地看到，以往我国海水养殖产量的提高在很大程度上是依靠增加投入和扩大养殖规模来实现的，其发展的局限性和负面效应已日益明显地显露出来。主要表现在：一是缺乏高产、优质、抗逆能力强的优良品种，种质退化现象严重。二是病害日趋严重，养殖对虾、贝类和鱼类的病害相继出现。三是养殖生态环境恶化的局面并未从根本上好转，养殖水域富营养化亦有不断加剧的趋势，赤潮发生的频率和规模加大。四是养殖亲体或苗种依赖于捕捞自然资源，造成自然资源衰退或破坏。五是海水养殖生产的不稳定性，使从业人员的收入得不到保障，直接影响着沿海地区社会经济的发展。

　　品种是水产养殖三大主要物质基础（品种、饲料、水质）之一，良种的选择和培育是增产、增效的关键。在其它条件不变的情况下，使优良品种可显著增加产量。但是，在我国养殖的主要海水种类中，除对海带和紫菜曾经做过比较系统的人工选育和遗传育种的研究以外，其它养殖对象都是未经选育的野生种，遗传育种研究基本上还仅仅处于起步阶段。实践证明，品种问题已成为制约我国海水养殖业稳定、健康和可持续发展的首要因素。尽快培育出生长快、品质优、抗逆能力强的海水养殖动植物新品种，对于实现中国对虾养殖的二次创业、恢复扇贝养殖业以及创建海水鱼类养殖业都具有决定性的作用。

　　一、优良品种培育的主要技术

　　１．基因工程育种技术

　　利用特定功能的基因，通过转基因技术生产具有期望功能的生物是近年来很具诱惑力的研究领域。最初的转基因技术主要依赖于显微注射。随着研究的深入和实验材料的不同，以简化转基因技术为主要目的，先后研究开发出反转录病毒载体技术、脂质体融合技术、精子携带技术、电穿孔技术和基因枪技术等。上述转基因技术已成功地应用于多种转基因生物的研究，但存在着外源基因整合效率低、整合位点的随机性强等问题，从而导致外源基因表达的不可控性。胚胎干细胞介导的转基因技术有望克服上述转基因技术的缺点，在特定部位敲除或整合特定功能的基因，使转基因优良品种的培育研究更上一个台阶。

　　在水生生物中，国内外先后进行了鲤、鲫、虹鳟、对虾等许多种动物的转基因研究，主要集中在转基因技术、外源基因整合、表达等方面。转移的基因主要有３类：生长激素基因、抗冻蛋白基因和标记用的报告基因。总体来讲，早期的转基因技术存在问题较多，胚胎干细胞介导技术还处在发展过程中，同时转基因食物安全性问题也引起社会关注，因此依赖转基因技术生产优良性状的新品种还有很长的路要走。

　　２．细胞工程育种技术

　　细胞工程育种技术是在细胞和染色体水平上进行遗传操作改良品种的育种技术，应用比较广泛的有多倍体育种技术和雌核发育技术。“九五”期间，在国家８６３计划的资助下，我国相继开展了栉孔扇贝、牡蛎、皱纹盘鲍、珠母贝和对虾的多倍体育种育苗技术的研究，有力的推动了我国海水养殖生物细胞工程育种技术的发展，并取得了显著的经济效益。多倍体品种的培育现在也面临着一些关键的技术难点。以生产三倍体苗种为例，现有生产技术都是通过抑制第一极体或第二极体的排放诱导三倍体的产生，但该技术至少存在两点不足：其一是诱导的三倍体率达不到１００％，且诱导率不稳定；其二是利用该项技术难以开展规模生产。因此，诱导和培育四倍体，通过与二倍体杂交产生１００％的三倍体苗种将是下一步必须解决的问题，也是三倍体品种培育产业化的重要出路。

　　３．建立在数量遗传学基础之上的定向选择育种技术

　　定向选择育种的基本原理是假定经济性状（如生长速度、抗逆能力等），是由多个微效基因决定并受环境条件影响而相互作用的结果。在进行性状的选择时，首先需要建立遗传变异丰富的基础群体，利用全同胞和半同胞家系估算该性状的遗传力，特别是由多个基因的加性效应所产生的遗传力，在此基础上确定选育参数。通过选育每代所获得的进展称做遗传获得量。选育的目的实际上是将有利的性状（基因）进行“富集”，逐步地提高经济性状的表现值。在遣传变异水平较低的情况下，通常采取的措施有诱变、建立纯系或直接利用自然遗传资源进行杂交等。

　　在可以预见的未来的若干年内，依据数量遗传学原理进行的选择育种技术仍将是其它技术代替不了的技术。首先，由于每一种生物的基因数目庞大，要想从一个基因组中将决定经济性状的所有基因辨别清楚，然后剔除有害基因，将有益基因有效地组合并生产出优良性状的品种来，是任何其他技术在短期内都难以做到的。而选择育种技术则可以在５个或稍多的几个世代的时间内快速、准确地将绝大多数的有益基因组合到优良品种中。其次，选择育种技术是符合我国海水养殖实践的技术。我国海水养殖对象绝大多数仍然处在野种家养的状态，对于养殖种类的遗传基础了解甚微，遗传育种的研究工作没有开展或刚刚起步。因而，品种的培育工作只能从最基本的野种家驯开始，先了解海养生物的遗传资源，建立家系，利用遗传学原理有效地开发其遗传资源。第三，持续不断的选择育种可有力地支持海水养殖业的可持续发展。从生物的遗传特性来讲，任何生物都具有一定的抵抗外部不利条件的能力，否则这个生物种群就容易灭绝。利用生物丰富的遗传资源库，培育特定抗逆能力的新品种，可使养殖生产避免或减轻不利条件的影响。

　　４．分子标记辅助育种技术

　　分子生物学技术的研究成就至少在以下３个方面促进了传统育种技术的发展。一是遗传变异的量度。选择育种原始材料的遗传变异程度越高，选育出优良品种的工作效果就越明显。利用分子生物学方法，可直接对选育材料的遗传组成进行多样性测定，迅速准确地确定待选材料的遗传变异水平。在养殖过程中，还可以对连续的养殖群体进行遗传变异检测。二是分子标志技术。海水养殖生物的个体标志、家系标志甚至群体标志一直是难以解决的问题之一。海养生物产卵量大但幼体小，如果开展性状的比较和分析，其实验的可操作性和结果的可重复性差。分子生物学的发展无疑为解决这一难题提供了有力的工具。三是构建基因的遗传图谱。基因的遗传图谱对于育种工作来讲就象指引航向的航标灯一样。现代分子生物学技术，如ＲＦＬＰ，ＡＦＬＰｓ等可以将任何基因组实现５－１０ＣＭ的遗传标记。根据标记的遗传规律，确定经济性状遗传标记的遗传图谱，无疑使选种育种工作的有效性和准确性得到提高。

　　二、我国海水养殖动物优良品种培育研究进展

　　１．基因工程育种研究

　　９０年代初期，刘萍等研究了精子载体法和显微注射法对中国对虾的转基因效率。检测结果表明，精子载体法的转基因比率为１％，而显微注射法的转基因比率可达３％。另外，电激法、基因枪法等用于斑节对虾、中国对虾的转基因研究也有报道，但由于机械损伤严重，导致处理卵子（胚胆）孵化率低。有关外源基因在对虾中的整和、表达的报道不多。刘志毅等将绿色荧光蛋白基因导入中国对虾的受精卵中并得到表达。我国科研人员已培育出转基因真鲷鱼，这批转基因鱼在生长速度和抗病能力方面已显示出优势。

　　２．细胞工程育种研究

　　主要集中在两个方面：一是多倍体育种育苗技术的研究，其二是全雌牙鲆与全雌对虾的培育。“九五”期间，我国海洋科技工作者对牡蛎、扇贝、鲍鱼、对虾、珠母贝的多倍体育苗技术开展了系统研究，突破了三倍体诱导和苗种培育的关键技术，申报了多顶国家专利，部分种类的三倍体技术已实现了产业化，取得了良好的经济效率和社会效益。例如，栉孔扇贝三倍体技术的研究，大批量诱导的三倍体诱导率达到８０％以上，已建立系统配套的三倍体诱导、苗种培育、中间暂养和养殖的技术工艺。三倍体栉孔扇贝成体具有生长速度快、出肉率高和抗逆能力强等优点。杨丛海等在“七五”科技攻关课题研究中，用温度休克法处理中国对虾受精卵，改变了养殖群体的性比结构，随机抽样统计结果表明，雌雄比例差异显著。相建海等在全雌对虾培育方面的研究成果已达中试规模。在养殖牙鲆全雌化培育的研究方面，张培军等建立了完善配套的技术工艺，并已在规模化养殖中推广应用。

　　３．选择育种研究

　　黄海水产研究所应用经典选择育种技术和现代生物技术相结合的方法，对中国对虾高健康种群的选育技术进行了连续几年的研究，建立了生长速度快和抗病力强的两个养殖品系。到２００１年，生长速度快的养殖品系已经选育到第５代，抗病力强的养殖品系传到第４代。结果表明，选育品系的平均体长比未选育群体增长了１０％以上，平均体重增长了２０％以上（中试养殖结果）。人工感染试验结构表明，抗病选育品种系的抗病力提高５０％以上（实验室测试结果）。上述研究结果已在对虾养殖业界引起广泛关注。栉孔扇贝经过近几年的初步选育，群体的产量提高２０％以上，成活率也有显著提高，显示了良好的产业化前景。

　　４．分子标记辅助育种研究

　　从总体上讲，还处于起步阶段。分子标记辅助育种技术的建立将有可能从根本上改变育种研究的进程，人们对此寄予厚望。

　　三、关于加速海水养殖优良品种培育工作的几点建议

　　对海水养殖业可持续发展至关重要的“种子工程”已经引起政府主管部门和研究机构的广泛重视。为加速我国海水养殖优良品种培育工作的进度，建议：

　　１．努力提高我国海水养殖育种手段的科技水平

　　在育种的技术手段上，充分发挥经典的选择育种技术的可靠性与稳定性，大力发展分子标记辅助育种技术，推动细胞工程育种育苗技术的成果转化，特别是三倍体技术和全雌苗种培育技术的产业化。基因工程育种研究仍应以基础研究为主，争取尽快突破关键技术。同时，注重其他育种技术的开发与应用，形成多种技术并举、各有侧重的发展局面。

　　２．尽快改变主养种类缺乏品种的落后局面

　　在选育的种类上，近期应特别注意抓好对虾、扇贝、大黄鱼、牙鲆等海水主养种类的新品种培育工作。在此基础上，逐步开展其它重要种类的选种育种研究。对国外已经引进的名特优种类，如大菱鲆、红鳍东方鲀等，要强调对其遗传多样性的跟踪检测，防止发生遗传漂变和瓶颈效应。对新开发和待开发种类，如石斑鱼、半滑舌鳎等，首先应完成人工条件下的亲体培育和苗种繁育技术的研究，摆脱养殖生产对野生资源的依赖性，在此基础上开展遗传育种的研究工作。

　　３．加强优良品种培育基地建设

　　建议由政府投入和企业配套为主，建设国家或区域性的海水养殖优良品种培育基地，重点做好主要养殖类的新品种培育工作。充分发挥地方政府与大中型水产养殖企业的积极性，建立广泛地群众参与的优良品种选育体系。

　　４．抓好研究和推广的衔接，加快科研成果的转化

　　对选育出的新品种（品系），只要具备一定的生长或抗逆优势，即可在一定范围内开展推广养殖试验。考虑到海水养殖良种极度缺乏这一现状，未必一定要等新品种完全定型之后再推广。

　　５．实施水产养殖种子工程行动计划

　　建议由权威领导部门牵头，组织有关专家制定一个面向整个产业的海水养殖良种选育计划，按产业发展的急需程度，分期分批分层次实施。合理地调配科研院所和生产企业的资源优势，把育种变为行业内专家和群众共同参与的行为。（王清印 孔杰 李健 杨爱国 ）