黄颡鱼XX伪雄鱼诱导与全雌种群规模化繁育

研究利用3种雄性化因素, 包括17α-甲基睾丸酮(MT, 5 mg/kg)、来曲唑(LZ, 300 mg/kg)和高温(33.5℃) 联合处理12—65日龄黄颡鱼幼鱼, 并将性成熟的XX伪雄鱼与正常XX雌鱼进行人工繁殖, 开展了全雌黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco)规模化繁殖与苗种培育工作。研究发现, MT、LZ和高温共同作用可诱导XX黄颡鱼逆转为生理型雄性, 完全性逆转个体运动型精子比例与XY雄鱼无显著性差异, 组织学切片也显示其精巢中存在大量精子细胞, 推测XX伪雄鱼具有正常的繁殖功能。随后, 以XX伪雄鱼为父本, 正常XX雌鱼为母本开展了规模化人工繁殖, 获得了57万尾基因型全部为XX的黄颡鱼苗种, 并将其成功培育成大规格鱼种。在幼鱼60日龄和120日龄时取样发现, 分别有2.8%和12.0%的个体发生了不同程度的雄性化, 推测其可能受到池塘自然高温的影响而发生了性逆转。其余XX雌鱼卵巢发育良好, 来年繁殖季节可作为规模化人工繁殖的雌性亲本。研究成功开展了全雌黄颡鱼规模化繁育工作, 为全雌黄颡鱼规模化繁育体系的建立提供了基础, 也为黄颡鱼新品种选育中雌性选育提供了保障。     

从XY雌鱼雌核发育产生YY超雄黄颡鱼

采用激素性逆转结合雌核发育技术,从XY雌鱼产生YY超雄黄颡鱼。与性逆转和后代测交选种技术比较,本文的方法可以缩短两代的育种时间,并提高超雄鱼的产出。通过测交证明,与正常的XY雄鱼一样,YY超雄黄颡鱼是能成活和有生育力的,其后代雄鱼占75.9%—100%,平均90.30%。从29尾雌鱼产生的雌核发育的后代294尾,只有11尾雄鱼,绝大多数是雌鱼;而在12尾YY超雄鱼测交的后代出现0—24.1%雌鱼。从上述结果可以推测,黄颡鱼的性决定体制是雌性配子同型(XX♀/XY♂),但常染色体性修饰基因的影响是比较明显的。本文还对超雄鱼在商业上大量生产全雄黄颡鱼的可行性和应用前景进行简要的讨论。     

高温和皮质醇对黄颡鱼性别分化的影响

研究以性染色体类型已确定且已有性别特异分子标记的黄颡鱼为研究对象, 开展高温与皮质醇诱导黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco Richardson)XX个体雄性化组织学进程研究, 以期为环境应激诱导鱼类雄性化提供研究基础。通过对每尾鱼采用性别特异性标记鉴定遗传性别(XX或XY)及组织学鉴定生理型性别, 仅经过24d的处理(12—35日龄), 高温或皮质醇便能诱导XX遗传型个体雄性化。在此过程中, 部分XX遗传型个体卵母细胞受到抑制, 之后发育成带有卵巢腔的精巢结构。62日龄时, XX伪雄鱼性腺较正常XY雄鱼大, XX伪雄鱼体重与正常XY雄鱼相近, 而显著大于未发生性逆转的XX雌鱼。122日龄时, XX伪雄鱼从62日龄带有卵巢腔的精巢结构发育成具有典型的精小叶结构样精巢, 且都具有生理性雄鱼特有的生殖突, 推测这些雄鱼可能具有与正常雄鱼类似的生殖能力。部分XX个体对高温处理不敏感, 没有发生性逆转, 温度处理反而加快了卵巢发育的进程, 这些个体对高温的耐受性和另外一些发生性逆转的个体对温度的敏感性值得进一步研究。     

黄颡鱼和杂交黄颡鱼“黄优1号”形态及性腺发育的比较

选取相同养殖条件的10月、22月和34月龄的黄颡鱼和新品种杂交黄颡鱼(黄颡鱼P. fulvidraco♀×瓦氏黄颡鱼P. vachelli♂)“黄优1号”进行形态及性腺发育的比较研究。通过形体指标测量发现“黄优1号”生长性能显著优于黄颡鱼; 在22月和34月龄黄颡鱼中, 雄性的体重是雌性的2倍左右, 雄性生长速度显著高于雌性; 而在“黄优1号”中, 两性生长异形现象被显著减弱。基于性腺解剖形态分析发现雌性“黄优1号”卵巢完全退化, 呈细线状结构且没有卵子产生, 故“黄优1号”雌鱼完全不育; 雄性“黄优1号”精巢组织呈现透明状和退化状态。精巢组织切片HE染色分析发现10月龄“黄优1号”的精小囊为空腔状几乎没有精子产生, 22月和34月龄“黄优1号”的精小囊内出现极少量精子。计算机辅助精子分析系统(CASA)分析发现, 相比于黄颡鱼, “黄优1号”精巢中精子量非常少, 有效活力低下; 经过繁殖能力测试, 22月龄“黄优1号”雄鱼不具备繁殖能力。新品种杂交黄颡鱼“黄优1号”在生长性能提高上显现了杂交优势, 具有推动黄颡鱼产业发展的潜力。     

左炔诺孕酮对XX遗传型黄颡鱼雄性化的影响

为高效诱导功能性XX黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco)伪雄鱼,研究以XX遗传型黄颡鱼为实验对象,以12日龄为左炔诺孕酮(Levonorgestrel, LNG)浸泡处理的起始点,设计高(1μg/L)、中(0.1μg/L)和低(0.01μg/L)浓度的LNG处理组,及对照(0)组,于60日龄处理结束。高、中、低浓度LNG处理组和对照组诱导雄性化比例分别为4.0%、25.0%、62.5%和0。观察性腺结构发现, 1和0.1μg/L处理组雄性化的精巢中只有全精巢型,0.01μg/L处理组则包括全精巢型(20.8%)和部分精巢型(41.7%)。幼鱼122日龄精巢组织学观察到大量精子和生精小管互通现象,推测诱导的XX伪雄鱼具有正常繁殖能力。未雄性化的卵巢发育受到LNG抑制, 62日龄卵母细胞数量和122日龄性腺指数分析结果表明,卵巢发育抑制程度与LNG处理浓度呈正相关。与对照组相比, LNG处理对黄颡鱼生长和死亡率都无显著影响。研究表明,在LNG诱导黄颡鱼雄性化研究中,具有雄性化诱导效率较高、使用剂量小和产生的伪雄鱼精巢发育易成熟的优势。研究为优化制备功能性伪雄鱼技术提供了新的...     

黄颡鱼雌雄性的生理生化和mTOR信号通路基因表达分析

同龄的黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）呈现明显的两性生长差异，即雄性个体的体长、体重皆大于雌性个体。而mTOR信号通路在细胞生长、发育以及蛋白合成过程中起重要作用。为了了解黄颡鱼两性差异的营养生长机制与mTOR信号通路之间的关联性，本试验首先在生理生化特性方面对雌、雄黄颡鱼的肌肉营养成分进行了比较分析。结果表明，在雌、雄黄颡鱼的比较分析中，除了两者的水分、粗蛋白、粗脂肪含量差别不大以外，在矿物元素、氨基酸组成、蛋白的氨基酸组成和脂肪酸组成等方面，雌性黄颡鱼肌肉的营养品质相对雄性更优。针对mTOR信号通路主要基因开展实时荧光定量PCR分析，结果显示，除性腺组织外，AKT1、AKT2、AKT3、mTOR、S6KA、S6KB、4E-BP1基因在雄性黄颡鱼的肌肉、肝、肾和心脏组织中的表达均显著高于雌性，这可能与雌雄黄颡鱼生长差异有关。本研究为进一步探索黄颡鱼两性生长差异的分子机制奠定了试验基础。     

芳香化酶抑制剂letrozole对赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)性逆转的作用

在繁殖季节,采用腹部埋植方式,用非类固醇型芳香化酶抑制剂（aromatase inhibitor,AI）letrozole以5mg／kg体重的剂量处理2龄雌性赤点石斑鱼（每4周埋植1次,共埋植2次）,检查埋植后性腺组织结构、血清性类固醇激素以及脑和性腺芳香化酶活性的变化。结果显示：一次埋植AI即可有效诱导雌性赤点石斑鱼发生不同程度的性逆转;性腺成熟指数明显下降;性腺中卵细胞退化,精原细胞增殖,出现大量精母细胞和精子细胞;性逆转雄鱼的精巢在组织结构上与正常雄鱼精巢没有明显差异,部分鱼成为功能性雄鱼。第一次埋植AI后4周轻微挤压腹部有14．3％的鱼可排精,精子活力与正常雄鱼相同。第二次埋植后明显提高性逆转效果,排精率在第6、8周分别达到35．3％和48．4％。此外,埋植AI后性腺芳香化酶活性显著降低,化脑郝芳香化酶活性的变化不明显;血清11-酮基睾酮（11-ketotestosterone,11-KT）浓度显著增加,雌二醇（estradiol-17β,E2）水平显著降低,而睾酮（testosterone,T）含量无明显变化。这些结果表明,AI主要通过抑制内源性E2的产生并提高11-KT水平,从而诱导赤点石斑鱼由雌性转变为雄性。     

17β-雌二醇诱导斑点叉尾鮰雌性化研究

研究以人工配合饲料为17β-雌二醇(17β-estradiol, 17β-E₂)载体, 对斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)开口仔鱼连续饲喂27d进行雌性性别诱导, 探究斑点叉尾鮰XY雄鱼雌性化的合适17β-E₂剂量。60日龄测量并统计各组试验鱼的生长数据、存活率, 解剖观察性腺结构, 结合遗传性别鉴定结果计算性逆转率, 并通过组织切片分析各组试验鱼中XX和XY雌鱼卵巢发育情况。270日龄检测XY雌鱼和对照组雌鱼的鳃、心脏、肝脏、肾脏、卵巢和肌肉等组织中17β-E₂含量。研究进一步地采用qRT-PCR检测270日龄雌雄性别分化基因foxl2和dmrt1在XX和XY雌鱼卵巢中的表达水平。结果显示: 各组XY雌鱼的比例和卵母细胞数量均随17β-E₂剂量的提高而增加, 且核仁数量也随之增多, 而核质比相应减小; 各组XY雌鱼的体重和体长随着17β-E₂剂量的提高先增加后减小, 但存活率没有显著性变化; 各组XY雌鱼与对照组雌鱼的鳃、心脏、肝脏、肾脏和肌肉组织中17β-E₂含量均无显著性差异, 卵巢中17β-E₂含量与添加剂量呈正相关; 雌性性别分化基因foxl2在XY雌鱼中的表达量显著升高, 雄性性别分化基因dmrt1在XY雌鱼中的表达量显著降低。研究建立了17β-E₂诱导XY雄性斑点叉尾鮰雌性化方法, 为后续全雄斑点叉尾鮰新品种的培育奠定基础。     

性类固醇激素对黄颡鱼雌雄生长二态性的影响

为了研究性类固醇激素在雌雄生长二态性中(Sexual Size Dimorphism, SSD)的作用, 文章分析了性类固醇激素对雌雄生长、性腺发育和能量代谢的影响。结果显示: 17β-雌二醇(17β-estradiol, E₂)显著抑制黄颡鱼的生长, 且E₂显著促进能量在肝脏中的分配, 但在摄食量上无显著影响, 所以E2对黄颡鱼生长的抑制是能量分配的差异引起, 而不是能量获取差异引起。17α-甲基睾丸酮(17α-Methyltestosterone, MT)显著促进雌鱼生长, 但抑制雄鱼生长, MT能显著促进黄颡鱼摄食和肝脏的能量分配, 显著抑制卵母细胞的发育和卵巢的能量投入。本研究发现MT通过促进摄食, 抑制卵巢发育并且减少性腺发育的能量投入, 从而促进雌鱼生长; E₂能够显著增加雌雄鱼在肝脏中能量的投入, 最终抑制雌雄生长。实验结果只能部分解释实验中观察到的生长差异现象, 因此我们需要更进一步从能量的摄入、分配及消耗三方面来研究雌雄生长的二态性。     

半滑舌鳎性逆转的遗传特性研究

半滑舌鳎雌雄个体生长差异悬殊,由于性逆转而造成的其群体中雌性比例过低大大制约了养殖效率。性逆转是鱼类及两栖类生物性别决定事件中有趣的生物学问题,其发生的遗传机制鲜有研究。在该研究中,分别利用雄鱼和伪雄鱼组建10个半同胞家系,对这10个半同胞家系中的子代雌雄比进行研究,结果发现,2个伪雄鱼的家系,其后代个体中遗传雌性鱼全部逆转为生理雄鱼;在另外8个雄鱼家系中其性逆转比呈连续分布,表现为典型的数量性状特征;半滑舌鳎性逆转的遗传力较低,仅为0.058。以上结果表明,伪雄鱼作为父本的遗传可能为完全的父本效应遗传,性逆转由于其较低的遗传力不适合于做家系选育而适合于做家系内的选育或结合分子标记的遗传评估,以提高雌性比的遗传进展,半滑舌鳎逆转比的数量遗传特征说明其性别决定是多基因作用的结果。     

Genetic Manipulation of Sex Ratio for the Large-Scale Breeding of YY Super-Male and XY All-Male Yellow Catfish (Pelteobagrus fulvidraco (Richardson))

Yellow catfish has become one of the most important freshwater aquaculture species in China. The mono-sex male yellow catfish has important application value in aquaculture because the male grows generally faster than the sibling females under the same conditions. This study has screened YY super-male and YY physiological female yellow catfish by sex reversal, gynogenesis, and progeny testing, which can help to achieve the large-scale production of YY super-male and XY all-male. From 2008 to 2010, about 123,000 YY super-male were produced, and about 81 million XY all-male fry were produced with 100 % male rate by random sampling. Therefore, these results indicate that YY super-male and YY physiological female yellow catfish can be viable and fertile. We conclude that the mono-sex breeding technique by YY super-male yellow catfish is stable and reliable, which has great potential for application in yellow catfish aquaculture.     

Genetic Differentiation and Efficient Sex-specific Marker Development of a Pair of Y- and X-linked Markers in Yellow Catfish

Pf62-Y and Pf62-X is a pair of allelic Y chromosome-linked and X chromosome-linked markers, and have been used to identify YY super-males, XY males and XX females for commercial production of all-male populations in yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco). However, the SCAR primers used previously have only two nucleotide difference, which restricts the wide utility because of nucleotide polymorphism. In this study, a continuous 8102 bp Pf62-Y sequence and a 5362 bp Pf62-X sequence have been cloned by genome walking, and significant genetic differentiation has been revealed between the corresponding X and Y chromosome allele sequences. Moreover, three pairs of primers were designed to efficiently identify YY super-males, XY males and XX females in an artificial breeding population, and to distinguish XY males and XX females in various wild populations. Together, the three new sex-specific genetic markers develop a highly stable and efficient method for genetic sex identification and sex control application in sustainable aquaculture of all-male yellow catfish.     

Isolation of Y- and X-linked SCAR markers in yellow catfish and application in the production of all-male populations

Sex controls have been performed in some farmed fish species because of significant growth differences between females and males. In yellow catfish ( Pelteobagrus fulvidraco ), adult males are three times larger than female adults. In this study, six Y- and X-linked amplified fragment length polymorphism fragments were screened by sex-genotype pool bulked segregant analysis and individual screening. Interestingly, sequence analysis identified two pairs of allelic genes, Pf33 and Pf62 . Furthermore, the cloned flanking sequences revealed several Y- and X-specific polymorphisms, and four Y-linked or X-linked sequence characterized amplified region (SCAR) primer pairs were designed and converted into Y- and X-linked SCAR markers. Consequently, these markers were successfully used to identify genetic sex and YY super-males, and applied to all-male population production. Thus, we developed a novel and simple technique to help commercial production of YY super-males and all-male populations in the yellow catfish.     

抗菌肽HBβ-C在全雄和杂交黄颡鱼对多子小瓜虫抗性差异中的作用

为研究全雄黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、瓦式黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)和杂交黄颡鱼(黄颡鱼P. fulvidraco♀×瓦氏黄颡鱼P. vachelli♂)对多子小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)的抗性差异, 通过生物信息学分析黄颡鱼皮肤黏液蛋白质组, 发现其血红蛋白源抗菌肽(HBβ-C)位于血红蛋白β链HBβ的碳端, 共33个氨基酸。利用化学合成的不同浓度的HBβ-C肽段进行体外抗虫实验, 研究发现其能有效杀死滋养体、包囊体和掠食体阶段的多子小瓜虫, 其中15 μg/mL的HBβ-C能在3min内杀死所有滋养体。基因表达量分析显示, 在杂交黄颡鱼的鳃和皮肤组织中, HBβ的mRNA表达量高于全雄黄颡鱼; 但在应对小瓜虫感染的过程中, 全雄黄颡鱼的HBβ mRNA转录水平快速提升, 其表达水平和上升倍率显著高于杂交黄颡鱼。蛋白表达量分析显示, HBβ在全雄黄颡鱼鳃组织中的蛋白表达量明显高于杂交黄颡鱼。免疫荧光定位结果显示, 抗菌肽HBβ-C特异地在红细胞中表达, 可以分泌并附着在滋养体上。综上所述, 相对于杂交黄颡鱼, 全雄黄颡鱼中HBβ具有更高的翻译效率, 可以更高效地应对多子小瓜虫的感染。     

南方鲶性腺分化的组织学观察

用芳香化酶抑制剂(Fadrozole)、雌激素受体拮抗剂(Tamoxifen)对人工孵化的南方鲶(Silurus meridionalis)幼鱼进行雄性化诱导处理(口服),获得雄鱼。对孵化后第5—130d的南方鲶幼鱼性腺进行组织学观察,结果表明,在实验条件下,南方鲶性腺分化发生在孵化后7d左右,雌雄性分化过程差异明显。雌鱼卵巢腔在孵化后12d左右形成,生殖细胞在孵化后35d左右快速增殖,成熟分裂最早发生在孵化后55d左右;雄鱼生殖细胞在孵化后130d左右快速增殖,成熟分裂最早发生在孵化后130d左右。雌性性腺分化早于雄性。     

黄颡鱼母本的肠系膜脂肪沉积对繁育性能的影响

为探索肠系膜脂肪堆积对黄颡鱼母本繁育性能的影响, 选择了4个母本群体来评价肠系膜脂肪沉积与黄颡鱼繁育性能的关联: group 1, 野生黄颡鱼群体[肠系膜脂肪指数(0.56±0.17)%]; group 2, 肠系膜脂肪较少的黄颡鱼养殖群体[肠系膜脂肪指数(1.97±0.40) %]; group 3和4, 肠系膜脂肪较多的2个黄颡鱼养殖群体[肠系膜脂肪指数(5.92±1.85)%和(9.62±1.01)%]。研究结果显示肠系膜脂肪体重比与性腺指数总体上呈负相关。人工繁殖结果表明, group 1和group 2的产卵率、受精率和单尾母鱼出苗量无显著性差异, 但显著高于group 3和group 4; group 1和2的苗种畸形率显著低于group 3和4。黄颡鱼雌鱼血清中促黄体生成素(LH)和卵黄蛋白原(VTG)的水平随着肠系膜脂肪沉积量的增大而降低; 相反, 肝脏和卵子中的油脂和糖原含量随着肠系膜脂肪沉积量的增大而升高。研究发现, 肠系膜脂肪过度沉积的黄颡鱼母本的生理指标和繁殖性能明显下降, 生产出来的苗种质量欠佳; 建立完善的亲本培育模式并减少肠系膜脂肪沉积能够显著改善繁殖性能, 文章为提高鱼类苗种质量提供了思路。