利用遺傳生物技術,為貝類養(yǎng)殖業(yè)培育優(yōu)良品種,具有深遠的理論意義和廣闊的應用前景。近年來生物技術在海洋生物中的應用受到了廣泛的重視,在貝類中有了顯著的進展,貝類多倍體育種是目前貝類遺傳育種中最活躍和最具有應用價值的一個領域。多倍體育種是通過增加染色體組的方法來改變生物的遺傳,從而培育出經濟價值較高的優(yōu)良品種 。三倍體貝類具有育性差、生長快和肉質好等顯著特點,是很有價值的養(yǎng)殖貝類品系。多年來,許多學者在多倍體的細胞學方面做了大量的工作,取得了可喜的進展,豐富了多倍體育種的理論基礎。目前三倍體牡蠣在美國已經產業(yè)化,市場占有量達到30%-50%,在 中國也已開始推廣,產業(yè)化已初具規(guī)模。
貝類染色體研究的現狀
目前,已查明染色體數目的貝類近900種。在已知染色體數目的種類中,瓣鰓綱有150余種,腹足綱700多種,多板綱近20種,頭足綱近10種,而單板綱、無板綱則鮮有報道,與貝類豐富的 種群相比,還有很大距離。
由于許多物種的各條染色體靠普通的制片染色方法不易精確識別和區(qū)分,1968年以來又發(fā)展了顯帶技術,用各種特殊的制片染色方法使染色體顯示出特有的區(qū)帶,為在微觀水平上識別染色體機器編譯提供了更為精確的信息,這種信息對于進一步分析染色體的結構變異與物種形成之間的關系以及在系統演化中物種之間的親緣關系提供了重要的依據。
貝類多倍體育種的染色體組操作
多倍體操作在遺傳育種中占有重要地位。20世紀80年代以來,在水產動物特別是貝類人工誘導多倍體的研究中取得了較大的進展,迄今為止,已在30多種貝類中進行了多倍體的育種研究。貝類多倍體的研究主要集中在三倍體和四倍體,三倍體貝類具有生長快、個體大、肉質好等特點,且由于三倍體具有三套染色體組減數分裂過程中染色體的聯會不平衡導致三倍體的高度不育性,能形成生殖隔離,不會對環(huán)境造成品種污染;四倍體貝類具有進行正常繁育的可能,與二倍體雜交可產生100%的三倍體,能夠克服物理或化學方法誘導三倍體的缺點,更加安全、簡便、高效地獲得三倍體。
誘導因子的種類
1.化學誘導劑:細胞松弛素B(CB),6-二甲基氨基嘌呤(6-DMAP),咖啡因。此外秋水仙素,聚乙二醇和三氯甲烷等化學試劑對抑制細胞分裂都有一定的作用。
2.物理作用因子:溫度休克
3.靜水壓。
三倍體育種的染色體操作方法:
1.抑制第二極體:產生的三倍體稱為MⅡ
2.抑制第一極體:產生的三倍體稱為MI
3.生物方法:利用四倍體與二倍體雜交可產生100%的三倍體,利用四倍體與異種二倍體雜交可產生異源三倍體。如太平洋牡蠣四倍體與近江牡蠣二倍體雜交已成功培育出異源三倍體。
四倍體育種的染色體操作方法:
1.抑制極體的釋放:第一極體;同時第一極體和第二極體
2.抑制第一次卵裂
3.細胞融合
4.人工雌核發(fā)育
5.利用三倍體貝類卵誘導四倍體
多倍體誘導操作中應注意的問題:
1.精卵的質量:受精卵發(fā)育不同步性原因:卵子自身發(fā)育不同步,受精過程不同步,精子污染等 外原因造成受精不同步。對策:優(yōu)化親貝培條件,雌雄嚴格隔離
2.處理的時間
3.處理的方法
染色體組操作的遺傳結果
遺傳結果的分析方法
1.染色體分析法:處理,低滲,固定,制片。
2.流式細胞術
3.極體計數法
4.熒光染色法
5.核徑測量法
6.電泳法
三倍體育種的染色體操作結果
操作過程中偶發(fā)非整倍體的產生:
非整倍體指核內染色體的數目不是染色體基數的整倍數,而有個別染色體數目的增減。非整倍體的生物個體常因細胞中基因劑量的不平衡而初始嚴重的后果,在高等動物中,非整倍體通常是致死的或引起發(fā)育障礙等,但在植物及低等動物中非整倍體的影響則較小,實際上很多種非整倍體是可以存活的染色體組操作對胚胎發(fā)育及幼蟲活力的影響。
三倍體的貝類是可以存活的,但與正常的二倍體相比,三倍體的幼蟲成活率一般較低。三倍體幼蟲較低的存活率一般認為不是由于倍性引起的,而主要是其他因子,如誘導處理時誘導劑潛在的毒性影響或者由于第二極體的抑制導致致死基因的純合等。
在人工誘導貝類三倍體時,無論是用溫度休克、靜水壓等物理方法處理,還是使用CB、咖啡因等藥物進行化學處理,都會對卵子的發(fā)育、胚胎與幼蟲的存活初始一定的影響,而且隨著處理強度的加大,三倍體處理組的胚胎孵化率及幼蟲的存活較二倍體對照組明顯降低,或是處理組胚胎畸形率呈上升趨勢。
·三倍體貝類在養(yǎng)成階段的存活率與二倍體無明顯差異。
·四倍體貝類的生活力明顯低于三倍體和二倍體。