对虾遗传改良技术

1.1.1　选择育种

在苗种培育过程中挑选大且健康的个体作为亲本进行次年苗种生产，是虾类选育的萌芽或初始形式。Lester（1983）在1983年曾提出了对虾选择育种的方案，为以后的选育工作提供了理论指导。美国高健康养殖公司通过对凡纳滨对虾抗TSV性状的选育，每代成活率增加15%，经过连续4代选择，存活率可达到92%～100%，而对照组的存活率只有31%，对生长速度的选择已使凡纳滨对虾个体重达到22～25 g。这表明选择育种可明显改进养殖对虾的生长表现（Jim et al，2000）。中国水产科学研究院黄海水产研究所等单位进行了中国对虾遗传改良研究，从1997年开始进行中国对虾种群选育技术的研究。对无特定病原对虾亲虾的筛选、幼体的培育、病原的检疫和检测以及健康对虾的养殖技术进行了比较系统的研究和探索，到2001年已取得良好结果。使用经筛选的对虾种群培育的子5代苗种比对照组生长速度快、发病率低（表1）。目前养殖范围已扩大到日照、青岛等地，面积达60多hm2 （李健等，2000；李健等，2001）。

一般来说，遗传力高的性状选择容易，而遗传力低的性状选择难。夏威夷海洋研究所曾对凡纳滨对虾的主要遗传参数进行了研究，包括体重、生长率和抗TSV病等方面的遗传力，表型和遗传型变异及其相关关系以及遗传型和环境的相互作用等，结果表明凡纳滨对虾的可选择性潜力很大。在国内，有关对虾遗传力的报道还不多，厦门水产学院曾对长毛对虾体长、体重的一些遗传参数进行了分析，表明体长和体重之间有极显著的直线相关，并对体长、体重的遗传力进行了估算（吴仲庆等，1990）；湛江水产学院对罗氏沼虾的数量性状遗传参数进行了研究，也进行了体长、体重遗传参数的分析，表明体长、体重的大小是可遗传的，个体间具有显著的相似性（陈刚等，1996）。

表1　日照试验点中国对虾累代选择育种结果

选择育种一般只选择少量优良个体，一定要避免近交效应，维持有效群体大小，防止近交造成遗传种质的衰退；其次，还必须加强数量遗传学基础研究，利用一些遗传参数（如：遗传力）指导选择育种，减少选择的盲目性。

1.1.2　杂交育种

1985年以后，对主要经济类对虾的染色体数目研究结果表明，对虾属二倍体，染色体数目多为88，白对虾为90，日本囊对虾为92，罗氏沼虾为118，日本沼虾为104，染色体最少的为北方长额虾（Pandalus borealis），为2n5 68，最多的是亚太整虾（Pacifastacus trowbridgii），2n5 376。如果杂交亲本的染色体数目不同，由于杂交不亲和会产生杂交不育和杂交不孕现象（楼允东，1999）。对于杂交育种来说，虾类精荚移植人工受精技术的成功为其提供了一种有效的手段（Lin et al，1986）。Persyn（Persyn et al，1977）于1977年最早成功研究了虾类人工受精方法—挤压法；Sandifer等（Sandifer et al，1984）又将挤压法发展到了电刺激法，并且证明该方法可以引起80%的对虾不同程度地排放精荚，利用排放的精荚进行人工受精实验，可以产生正常的胚胎。1982年Chew（1982）和Bray等（1982）及Sandifer等（1984）分别使用粘着剂将精荚牢固地粘贴到雌虾腹部的纳精囊上，大大提高了受精的成功率。杨从海等应用改进了的电刺激方法采取雄性精荚，人工交配成功率达35%-75%。

一般来说，种间杂交的受精率和孵化率要比种内杂交低，杂种后代的形态特征及生长发育速度大多为父母本的中间型（Carlberg et al，1978；Shokita et al，1978）。曾报道长毛对虾 3 斑节对虾的杂种后代成活率较低，但生长速度较快，即使是摘除杂种后代雌虾眼柄，卵巢也不能成熟（邱高峰，1998）；Carlberg等（1978）报道过美洲螯龙虾（Homarus americanus）3 欧洲螯龙虾（Homarus gammans）的杂种后代雄性个体不能产生精子；Shokita（1978）报道粗糙沼虾（M. asperulum）3 台湾沼虾（M.shokitai）杂种后代是不育的。许多实验表明虾类种间杂交后代大多是中性不育的。

1.1.3　多倍体育种

我国最早开展虾类多倍体育种是在19.9.6　～12月，Xiang等（1990）以锐脊单肢虾（Sicyonia Ingentis）为材料在国际上首次获得对虾三倍体幼体，该成果倍受国内外学者的关注。随后以温度休克和细胞松弛素诱导受精卵发育成四倍体，诱导成功率达66.7%，共获得10 cm 左右的对虾数千尾；实验还表明四倍体中国对虾具有一定的生长优势，生长速度优于二倍体（相建海等，1992）。邱高峰等（1997）以热休克法抑制受精卵第1次卵裂，获得了四倍体胚胎。随后，戴继勋等（1993）利用温度休克中国对虾的受精卵，结果表明用低温休克，温度越低或休克时间越长，对细胞分裂的抑制作用也越强，孵化率也越低；用高温休克，温度越高或休克时间越长，对细胞的伤害也越大，孵化率明显降低，低温和高温休克都能诱发三倍体。最高诱发率，低温（9 ℃）为43.8%；高温（30 ℃）为32%。包振民等（1993）用细胞松弛素B处理中国对虾的受精卵，获得了三倍体对虾幼体，诱导率达62.5%，细胞松弛素浓度越高，对极体排放的抑制力越强，但胚胎畸形率和非整倍体数则增多。近年中国科学院海洋研究所在对虾三倍体和四倍体研究中又取得进展，经过条件的优化，中国对虾三倍体的最高诱导率可达90%以上；在胚胎期检测，四倍体最高诱导率达90%以上。

利用三倍体不育性导致的生长优势，可培育出大规格的对虾个体，同时还可能克服雄虾因性腺早熟造成的大量死亡而提高繁殖期的成活率。而四倍体的虾有可能达到性成熟并繁育后代，它与二倍体交配，即可产生不育的三倍体，这将使大规模生产三倍体虾成为可能，比用诱导方法使染色体加倍获得三倍体更为有效。因此，今后虾类多倍体育种研究的重点应放在四倍体诱导上。

1.1.4　人工雌核发育

相建海等（1990）采用细胞学证明了对虾人工雌核发育的可行性。随后，戴继勋等（1993）用60Co γ射线照射中国对虾的精子诱导雌核发育，实验表明用60Co γ射线照射精子受精后，随着辐射剂量的增加，胚胎的存活率显著下降，而到了更高剂量时，胚胎的存活率反而增加，存活率出现了“U”形曲线，表现有所谓Hertwig 效应。蔡难儿等（1995）用紫外线照射精子、受精、温度或细胞松弛素B处理卵子方法，诱导出了中国对虾雌核发育个体，最高诱导率达37.22%。陈本难等（1997）研究了365 nm波长紫外线辐射中国对虾精子对其顶体反应和受精能力的影响，结果表明低剂量紫外线辐射可促进精子发生顶体反应，大剂量辐射使精子丧失发生顶体反应的生理机能，从而获得遗传物质失活的精子来作为雌核发育的激活源。利用雌核发育可进行性别控制，生产单性种群，可在较短的时间内获得纯系。一般来说，采用常规育种办法培育纯系需要8～10代，而利用雌核发育只需2～3代；而且由于雌虾比雄虾生长快，在水产养殖上有着广泛的应用前景。但雌核发育所产生的后代是高度自交，且遗传上完全一致，因此人工诱发雌核发育的后代较正常受精所获得的后代成活率低、繁殖力弱。

1.1.5　转基因育种

转基因虾的研究还处于早期阶段，在这方面的成果还不多。刘萍等（1996）用精子作为载体，将羊生长激素基因注射至交配过的中国对虾雌体纳精囊中，获得了首例转基因仔虾，转基因比率为1%。另外，用显微注射法将羊生长激素的基因导入中国对虾受精卵，受精卵发育到溞状幼体第3期后，采用PCR及斑点杂交技术检测，结果表明转基因比率至少在3%以上。中国科学院海洋研究所利用基因枪的方法成功地将带有GFP基因的外源DNA转入中国对虾受精卵中。

在转基因方面，由于虾类迄今尚未分离和克隆任何有重要经济价值的基因，只能使用其他种动物分离的有价值基因进行转基因育种，但是异源基因是否能整合表达，表达效率及其产生的遗传效应尚不甚了解。因此，要利用基因转移改良对虾品种，就要早日建立虾类基因文库，筛选和克隆一批具有优良性状的基因，特别是抗病、抗逆基因。