罗非鱼性别控制研究及应用 教材资料

罗非鱼性别控制研究及应用组员：董娟娟、彭航、苏志贤、周红锋、冯兵、王文杰、汪志文2014年4月13日主要内容一.罗非鱼性别控制研究的原因二.罗非鱼的性别决定机制三.罗非鱼全雄控制的途径四.罗非鱼性别控制应用及展望一.罗非鱼性别控制研究的原因

目前，罗非鱼规模化养殖在世界许多地区发展极为迅猛，但是由于罗非鱼繁殖周期短、繁殖力强，在养殖生产中雌、雄鱼混养易使成鱼规格不整齐，而且罗非鱼雄鱼比雌鱼生长快40%~50%。且罗非鱼从幼鱼到性成熟只需3~4个月的时间,性成熟后,在适宜的温度条件下,每隔15~20天就产卵一次,常常导致罗非鱼的饲养种群密度过大,出池规格也相差悬殊,因而降低了鱼产品的产量和质量。在同等条件下，如果养殖全雄鱼，可极大地提高单位面积产量及商品鱼规格。因此，研究罗非鱼性别决定和分化机制，有利于人工控制鱼类性别、培育单性鱼等，为生产实践中有效地提高群体生长率、控制繁殖速度、提高商品鱼的规格和质量提供理论基础。（人工雌核与雄核培育略）二.罗非鱼的性别决定机制1.罗非鱼性别决定的遗传机制（ESD）

（1）由染色体结构引起的性别决定称遗传性别决定，决定罗非鱼类性别的性染色体有两种类型:一种是雄性异质型,雄性由异质的XY性染色体决定,而雌性由同质的xx性染色体决定,如尼罗罗非鱼、莫桑比克罗非鱼等;另一种是雌性异质型,雄性由同质的ZZ性染色体决定,而雌性由异质的ZW染色体决定,如奥利亚罗非鱼。（2）除了通过种间杂交检测后代的性比推测罗非鱼的性别决定机制外，利用核型析、减数分裂时染色体配对的观察等也可研究罗非鱼性染色体组成。实验证明：A:核型分析中最有力的证据就是对联会复合体(synaptonemal

comple，SC)的电镜观察。B:Luis等对尼罗罗非鱼第一次减数分裂时期的染色体联会进行细胞学观察。

（1）罗非鱼性别决定主要是由染色体遗传型性别决定，同时也表现出一些常染色体遗传影响和环境因子影响。影响鱼类性别决定的环境因素包括pH、群体结构、发育早期的温度、盐度、养殖密度等。到目前为止，在所有研究的影响因子中，温度显然是影响罗非鱼性别决定的最主要的环境决定因子。罗非鱼对温度变化很敏感，在高温时出现温度依赖型性别决定(TSD)，阈值温度为34℃。另有研究表明，盐度、养殖密度对罗非鱼性别比例影响不显著。

（2）实验佐证：在高温处理的尼罗罗非鱼群体中雄性比例升高，据此现象可推测罗非鱼的性别分化很可能与温度相关。与高温实验相反，在尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼、莫桑比克罗非鱼以及通过4种不同杂交途径获得的红罗非鱼中，当分别选用刚孵化以及孵化后10d的莫桑比克罗非鱼进行低温处理时，雌性比例有所提高。2.罗非鱼性别决定的环境因素(ESD)

（3）温度可能通过2种途径产生作用：一是干扰正常的性别分化发育进程，促使遗传型雌鱼转化为雄性或使遗传型雄鱼转化为雌性；二是高温可能影响了参与性别分化的一种或者多种激素的结构或者功能；(4)虽然罗非鱼的性别决定存在遗传性别决定和温度性别决定,却不能把两者截然分开。因为TSD的敏感期一般就限定在胚胎、仔稚鱼期内的几周之内TSD敏感期的温度控制不会逆转性腺性分化的方向,并且许多证据表明TSD可能在温度耐受闭的边缘地带压倒GSD的作用。性别的最终决定是遗传基因和环境等因素的共同作用的结果。也有学者认为TSD是鱼类的一种适应性,性比决定于某温度下那种性别的个体受益更多。三、罗非鱼全雄控制的途径1、人工挑选法在罗非鱼长到能够用肉眼鉴定性别时用人工的方法,选出雄鱼进行养殖.这种方法的难度是不言而喻的,其劳动强度、对工作人员的熟练程度,都有极高的要求,且准确性也难以保证,所以这一方法只存在理论上的可行性.有报道试验使用机械分选器分选出较大规格的罗非鱼雄鱼,但还没有在生产上使用的报道.2、性激素处理法在幼鱼性别未分化之前,通过某种性激素或其类似物的处理,使其性逆转,已经在多种鱼类取得了成功.到目前为止,大约有31种激成功地对50种鱼进行性逆转.这其中有大约16种是天然雄性激素或人工合成雄性激素,成功进行雄性性逆转的鱼类大约有35种.〕.在这些雄激素中,应用最广泛的是17α-甲基睾酮,已经在鲑科、丽鱼科、鲤科等超过25种鱼中进行了试验或应用。（4）不足：在进行鱼类的性激素处理过程中还应注意,处理必须在性别分化前进行,宜早不宜迟,只有这样才能获得较好的效果,对于性别分化较晚的鱼类可稍作推后.激素处理技术虽已较为成熟,但在使用过程中还存在较多的限制因素.特别是大量的使用性激消费者,甚至对养殖环境的短期和长期的影响还不是很清楚,尽管有研究认为在停止对鱼使用激素后,鱼体内多余的激素会很快代谢掉，但是其代谢过程中衍生物是否也很快代谢掉就不是很清楚了中禁用化学用品呼声越来越高的今天,这种方法的发展余地不大.（1）饲喂法；激素处理时最为常用的方法是饲喂法,使用时先把激素溶解在酒精中,然后拌入饲料中投喂.优点：简便易用；不足：在鱼的消化过程中激素的浓度将会降低,又由于各种鱼所用激素种类和剂量不同,很难估计出鱼对激素吸收的量,过量的使用激素会使鱼高度不育或产生其它一些不良反应。（2）浸泡法也简便有效,但这种方法仅对胚胎或刚孵化的幼鱼有效。（3）注射法和硅胶移植法也有应用,但是不能用于太小的鱼,这也限制了其推广使用。3、种间杂交法利用种间杂交可以获得全雄或全雌，还可以产生中性不育鱼，且对于某些鱼类杂种优势相当明显。利用种间杂交和激素诱导相结合的方法在水产养殖中也比较广泛。1960年Hickling首次报道了罗非鱼全部雄鱼子代的研究.他使用雌性莫桑比克罗非鱼和雄性霍诺鲁姆罗非鱼杂交,结果产生了能育的全雄.

Hickling认为产生这种结果的原因是:莫桑比克罗非鱼XX/XY型,而霍诺鲁姆罗非鱼为ZW/ZZ型.雌性莫桑比克罗非鱼与雄性霍诺鲁姆罗非鱼杂交,子一代杂种的基因型全部为XZ.Z染色体上的雄性决定基因要比X染色体上的雌性决定基因强,因而子代XZ为雄性.这一假说可以解释这种子代雄性比例高的现象,但是雄杂种XZ与雌杂种WZ杂交,却不出现根据孟德尔法则所预期的两性比例,有人用杂交子代雌性和雄性死亡率不同来解释,但是并不令人满意.目前,罗非鱼的性别遗传机制还不是十分清楚

产生高雄性和全雄性率的罗非鱼杂交组合母本父本备注尼罗罗非鱼(O.niloticus)奥利亚罗非鱼(O.aureus)有商业应用,但结果有较大差异尼罗罗非鱼(O.niloticus)巨鳍罗非鱼(O.macrochir)

尼罗罗非鱼(O.niloticus)霍诺鲁姆罗非鱼(O.u.hornorum)大部组合后代全雄,部分商业应用尼罗罗非鱼(O.niloticus)易变罗非鱼(O.ariablis)全雄后代黑罗非鱼(O.spilurus

niger)巨鳍罗非鱼(O.macrochir)

黑罗非鱼(O.spilurus

niger)霍诺鲁姆罗非鱼(O.u.hornorum)全雄后代奥利亚罗非鱼(O.aureus)霍诺鲁姆罗非鱼(O.u.hornorum)

齐氏罗非鱼(T.zillii)O.andersonii全雄后代4、遗传雄性罗非鱼技术（超雄鱼技术）——鱼类增养殖学P515-516遗传雄性罗非鱼(Geneticallymaletilapia,GMT)由Mair提出〔17,18〕,即三系配套技术。其途径如图2所示：技术的原理是通过性逆转和杂交技术,先将表型为雄性(XX♂)的幼鱼通过激素处理使其性逆转为表型雌鱼而遗传型为雄鱼的转化系(XX♀),与原系雄鱼(XY♂)杂交可得四分之一的超雄鱼(YY♂),超雄鱼表现为生理雄性,与正常雌鱼(XX♀)杂交可得遗传上全雄的后代,直接用于养殖.这种方法所得的全雄养殖用鱼为遗传雄鱼,用于养殖的食用商品鱼不直接使用激素,养殖场只要购买几尾超雄鱼,和正常的雌鱼杂交,就可以直接生产出全雄的养殖用鱼,极其方便.这一技术的关键是要生产出超雄鱼,所以这一技术也被称为超雄鱼(YY鱼)技术.性别未分化幼鱼雌激素雌性化XX(♀)XY(♀)鉴定XY(♀)通过后代测试XY(♀)正常雄鱼XY(♂)XX(♀)XY(♂)YY(♂)YY(♂)超雄鱼(YY♂)技术：XY(♀)XY(♂)YY(♂)XY(♀)1：2：1XY(♂)XX(♀)XY(♂)筛选×××1：2：11：1XY(♀)×全雄YY(♂)全雄雌激素雌性化通过后代测试XY(♀)YY(♀)正常XX(♀)XY(♂)YY(♂)XY(♂YY(♂）

全雄鉴定YY(♀)YY(♀)YY(♂)××完善后的三系配套技术刷选四.罗非鱼性别控制应用及展望1生物技术将有所突破在罗非鱼的性别控制方法中,以激素处理和种间杂交技术使用最为普遍.但是这两种技术中的前者在食用鱼养殖过程中直接使用了性激素,虽然目前还没有发现吃这种鱼对人体有何不良影响,但是对消费者的心理有一定的影响,并且一些发达国家已经开始立法限制类固醇激素在食用鱼上的使用,所以这种方法将逐步被淘汰;而后者只能对特定的种类有效,不具有普遍意义.以GMT技术(超雄鱼技术)为代表的生物技术虽然是近些年来才在罗非鱼的全雄控制中使用,但是却以其成本低、操作简单而具有绝对的优势.通过这种方法生产的食用鱼不和激素直接发生关系,又解决了以上两种方法中雄性化不彻底的问题.近几年来人工诱导雌核发育技术已基本成熟,雄核发育技术也取得了较大的突破,利用雌核发育和雄核发育技术进行超雄鱼的生产只是时间问题,从而就可以解决原GMT技术中的超雄鱼筛选问题,所以利用生物技术生产的超雄鱼是进行罗非鱼全雄单性养殖的主要方法,也是最方便、最有效的方法2育种工作和性别控制相结合

由于在罗非鱼中不同种之间的杂交可能会产生全雄的后代,这不仅是一种性别控制的方法,也是鱼类育种的一项重要技术,而罗非鱼作为一个优良的养殖对象,多数地区都只是引入养殖,对于其育种工作少有开展,如以后能在其性别控制的研究中同时进行育种学的研究,培育出雄性率高、生长速度快、起捕率高的新优良品种将更有效的促进罗非鱼养殖业的发展.3基因工程与