贝类百科

第八节 牡蛎的育种

最近更新:2023-03-19

一、单体牡蛎(cultchless oyster)的培育

牡蛎具有群聚的生活习性,常多个牡蛎固着在一起,由于生长空间的限制,壳形极不 规则,大大地影响了美观。群聚还造成牡蛎在食物上的竞争,影响其生长速度。无固着基 牡蛎由于其游离性而不受生长空间的限制,因而壳形规则美观,大小均匀,易于放养和收 获。网笼养殖和海底播养增加了养殖空间和饵料利用率,提高了单位养殖水体的产量。 网笼养殖减小了蟹类、肉食性螺类等较大个体敌害的危害。

无固着基牡蛎的形成是在牡蛎幼虫出现眼点即具有变态能力时,对其进行一系列的 处理,使之成为单个的游离的牡蛎。一般采用下列三种方法:

(1)肾上腺素(EPI)和去甲肾上腺素(NE)处理法。EPI和NE能诱导牡蛎眼点幼虫 产生不固着变态行为,其最适浓度为10-4mol/L,诱导不固着变态率分别达59.9%和 58.0%。药品处理对稚贝的生长无明显副作用。另外,二羟基苯氨基丙酸(L-DOPA)和 儿茶酚胺也有诱导幼虫不固着变态的作用。

(2)颗粒固着基采苗法。使用微小颗粒作固着基,让幼虫固着变态。变态后的稚贝生 长速度较快,微小的颗粒固着基对于稚贝来说,就显得微不足道,起不了固着基的作用,故 蛎苗还是单个的、游离的。用作颗粒固着基的有石英砂和贝壳粉。利用底质分样筛筛选 出0.35~0.50 mm大小的颗粒,尤其以0.35 mm左右的颗粒产生的单体率最高。这个 粒度大小与褶牡蛎眼点幼虫的自身壳长相当,是褶牡蛎幼虫固着基的最小规格。颗粒小 于0.25 mm时无幼虫固着,大于0.50 mm时,幼虫固着苗量较多,而单体率降低。

(3)先固着后脱基法。牡蛎幼虫出现眼点后,向池中投放各种固着基让幼虫固着,待 其长到一定大小时,再脱基而成无固着基牡蛎。若选用那些质硬、面粗的贝壳、瓦片等做 固着基,采苗效果虽好,但脱基困难,蛎苗易被剥碎。一般以质软的塑料板(厚2~3 mm) 或盘作为采苗器为佳,尤以灰色塑料板效果最好。废旧的聚丙烯打包带经彻底处理后,也 是较理想的采苗器。蛎苗长至1~2 cm时,弯曲塑料板或聚丙烯打包带,小蛎苗便顺利地 脱落,不受任何机械损伤。

二、三倍体牡蛎的培育

牡蛎的多倍体育种主要集中在三倍体和四倍体。

三倍体牡蛎是指体细胞中含有3个染色体组的牡蛎个体。三倍体牡蛎有育性差、生 长快、风味好等优点,从而具有较高的经济价值;且三倍体牡蛎由于具有三套染色体组,减 数分裂过程中染色体的联合不平衡导致三倍体的高度不育性,能形成繁殖隔离,不会对养 殖环境造成品种污染;目前,三倍体牡蛎的产生有以下三种途径:①生物方法:利用四倍体 与二倍体杂交产生100%的三倍体。②物理方法:利用水静压或温度休克抑制一个极体 的排放。③化学方法:利用细胞松弛素B(CB)、6-二甲基氨基嘌呤(6-DMAP)或咖啡因处 理受精卵,抑制第二次成熟分裂。

利用生物杂交方法,通过四倍体与二倍体的杂交获得三倍体,操作简单,易于推广,没 有诱导剂的毒副作用,更主要的是三倍体率可以达到100%。这种方法适合于规模化生 产,但这种方法的关键是四倍体的获得。

这里简单介绍利用6-DMAP诱导牡蛎产生三倍体的方法。

1.采卵

采用解剖法获取精、卵。牡蛎解剖后,首先镜检分辨雌、雄并检查精、卵的质量,选取 性腺发育好的个体待用,发育差的剔除。解剖每个牡蛎之前需消毒工具,雌、雄严格分开 放置。卵子剥离后,先用孔径60 μm的筛绢滤去较大的组织碎片,再用孔径20 μm的筛 绢过滤去组织液及破碎的卵子。精液以孔径20 μm的筛绢过滤。

2.受精

采用人工方法受精。向卵液中加入适量精液,搅动均匀,以每个卵子周围有2~3个 精子为宜。若精子过多,可在加入精子5~10 min后,用孔径20 μm的筛绢过滤洗卵。

3.处理

镜检观察,当发现40%~50%的受精卵放出第一极体后,立即向卵液中加入6- DMAP溶液,浓度为50~70 mg/L。受精卵在6-DMAP溶液中处理10~20 min后,用孔 径20 μm的筛绢滤去药液并冲洗受精卵,然后将受精卵移入孵化池中孵化。

4.孵化

孵化密度以50~80个/毫升为宜。孵化期间要观察胚胎发育状况。当胚胎发育至4 ~8细胞期,取样固定,进行胚胎期的三倍体率检查。

5.幼虫及稚贝培育

当受精卵发育至D形幼虫时,进行选幼,并进入幼虫培育阶段。三倍体牡蛎的幼虫 及稚贝培育与二倍体相同,如投饵、换水、清底、倒池、加温、观测生长发育和检测水质等。 由于牡蛎幼虫发育速度差别很大,因此在培育中要进行分选。在壳顶幼虫期,利用孔径 300 μm和200 μm筛绢将幼虫分选成大、中、小三批,并分别培养,幼虫达300 μm以上 者,准备投放采苗器材。

6.倍性检查

目前,牡蛎的倍性主要通过染色体计数和流式细胞计测DNA的相对含量来鉴定。

(1)染色体计数:利用染色体制片技术进行染色体计数可以直接准确地鉴定倍性,在 胚胎期、幼虫期、稚贝期和成贝期均可进行。牡蛎单套染色体数目为10,二倍体体细胞内 染色体数目为2n=20,三倍体则为3n=30。染色体制片通常有滴片法和压片法两种。

滴片法适用于胚胎、幼虫、幼贝或成贝等各个时期,样品依次经0.005%~0.01%秋 水仙素处理(15~40 min)、0.075 mol/L KCl低渗(10~30 min)、Carnoy’s固定液固定 (甲醇:冰醋酸=3:1)、50%醋酸解离1~5 min、滴片、干燥、染色等步骤制成染色体片 子后,直接镜检观察染色体。

压片法适用于早期胚胎的染色体观察,一般采用乙酸地衣红、铁苏木精染色。

(2)流式细胞术:流式细胞术检测倍性的基本原理是用DNA-RNA特异性荧光染料 对细胞进行染色,在流式细胞计上用激光或紫外光激发结合在细胞核的荧光染料,依次检 测每个细胞的荧光强度,然后与已知二倍体或单倍体细胞的荧光强度对比,判断被检查细 胞群体的倍性组成。对成体贝类来说,取样自鳃组织、血淋巴、外套膜组织、出水管以及足 部组织的活组织样品均可用于流式细胞术分析。样品处理过程大体包括取样、加入DAPI/DMSO溶液进行荧光染色、振荡或用注射器反复抽吸、筛网过滤,制成细胞悬液后,即 可上机分析。

此外,利用显微荧光光度计、核径测量、极体计数、微核计数、核仁计数及电泳等方法 也可以进行倍性检查。

7.三倍体牡蛎的生物学性状

(1)育性差。从外观上看,三倍体太平洋牡蛎的性腺发育程度较差,雄性的性腺发育 程度仅为二倍体的一半,而雌性的卵巢发育程度仅为正常二倍体的1/4。尽管三倍体的 性腺发育程度较差,但并非绝对不育,有些三倍体的性腺也能产生成熟的精子和卵子,但 是其繁殖力明显低于二倍体。三倍体太平洋牡蛎雌体的繁殖力仅为二倍体的2%。三倍 体牡蛎的雌雄性比与二倍体相近,但雌雄同体者明显增多。

(2)生长快。三倍体牡蛎的生长明显快于相应的二倍体。僧帽牡蛎(C. cucullata)、 大连湾牡蛎(C. talienwanesis)三倍体在幼虫时期就表现出生长优势。养殖两年半的悉 尼牡蛎(Saccostrea commercialis)三倍体比二倍体增重41%,1龄的三倍体太平洋牡蛎比 二倍体增重20%以上,3龄的美洲牡蛎三倍体增重41%。在繁殖季节里由于精、卵的排 放,二倍体牡蛎体重明显下降,壳的生长停止,而三倍体则保持继续生长。

关于三倍体的快速生长现象有三种假说解释:①杂合度增高假说。认为MI三倍体 的个体增大现象是其杂合度增高的结果。②能量转化假说。认为三倍体生长快于二倍体 是三倍体的不育性,从而将配子发育所需的能量转化为生长所致。③三倍体细胞的巨态 性假说。由于贝类的发育属于“嵌合型”,缺乏细胞数目补偿效应,细胞体积增大而细胞数 目并不减少,结果导致三倍体个体的增大。

(3)肉质鲜。牡蛎肉质的鲜美程度与其体内糖原含量密切相关。糖原含量高,则肉质 味道鲜美。在繁殖季节里,二倍体牡蛎性腺的发育消耗大量的糖原物质,体内糖原含量明 显降低,平均下降72%,其风味品质受到较大影响;而三倍体牡蛎由于性腺发育差,糖原 含量在繁殖季节里仅下降8%,体内一直保持较高水平的糖原含量,可让人们一年四季均 能吃到美味可口的牡蛎,特别在旅游季节,三倍体牡蛎深受国内外宾客的青睐。

三、四倍体牡蛎的培育

四倍体的培育的最终目的是与二倍体杂交生产100%的三倍体。目前,四倍体的产 生主要有两种途径:

(1)利用二倍体直接诱导四倍体。抑制第一极体或同时抑制两个极体的释放、抑制第 一次卵裂、细胞融合和人工雌核发育等方法都能获得四倍体胚胎或幼虫,但存活率低,难 以培育至固着变态。

(2)利用三倍体牡蛎诱导四倍体。即利用三倍体牡蛎产生的卵子与正常精子受精,然 后抑制第一极体,可产生存活的四倍体。其操作方法基本同三倍体。通过这种方法,已在 太平洋牡蛎和美洲牡蛎中成功的诱导出存活的四倍体牡蛎。

四倍体的诱导和培育是最终获得100%三倍体的根本出路,因为四倍体和二倍体杂 交可以产生100%的三倍体。这种方法安全、可靠、稳定、可操作性强,这已在太平洋牡蛎 中得到了证实,四倍体育种具有广阔的发展前景。

四、单体多倍体牡蛎的培育

单体多倍体牡蛎即单个的、不固着的多倍体牡蛎,它集单体牡蛎与多倍体牡蛎的优点 于一体。其培育方法:首先通过理化方法处理受精卵抑制极体释放或通过生物杂交途径 获得多倍体牡蛎的幼虫,然后,在幼虫即将附着变态时,采用肾上腺素处理诱导不固着变 态,或者采用颗粒固着基采苗并培育,也可利用先固着后脱基的方法,获得单体的多倍体 牡蛎。

五、牡蛎的雌核发育育种

1.精子的遗传失活

目前多采用紫外线杀菌灯照射进行精子的遗传失活处理。精子遗传失活的最佳照射 剂量在不同种类之间存在差异,并随照射精液的体积、密度以及紫外线强度的变化而变 化。在太平洋牡蛎,Guo等(1993)和Li等(2000)分别用3.24×10-3 J/mm2和4.32× 10-4 J/mm2的紫外线照射剂量遗传失活精子,成功诱导出雌核发育单倍体。在诱导过程 中,随着照射时间的增加,受精率出现下降,受精卵在到达D形幼虫期之前便停止发育。 扫描电镜观察结果显示UV照射破坏了牡蛎精子的顶体和鞭毛结构,随照射强度的增 加,顶体和鞭毛的破坏程度增大。

2.雌核发育二倍体的诱导

雌核发育单倍体通常呈现为形态畸形,没有生存能力,需要在减数分裂或卵裂过程中 进行二倍体化处理。通过抑制第一极体、第二极体或第一卵裂三种方法获得具有生存力 的雌核发育二倍体。利用CB(0.5 μg/mL,20 min; CB)、咖啡因(10 mmol/L)+高温 (32℃,10 min; CH)处理抑制第二极体释放的方法,均可以诱导出太平洋牡蛎雌核发育 二倍体(G2N)。其中以CB处理20 min诱导效果较好,诱导出雌核发育二倍体率高达 74.6%。但与正常二倍体和三倍体牡蛎相比,雌核发育二倍体牡蛎的生存率显著降低。