遗传育种生物技术创新与水产养殖绿色发展

新中国成立70年来,由于政策引导、科技进步和市场开放,中国水产养殖产量持续快速增长.特别是随着生物技术的快速发展,水产遗传育种已从传统选择育种和杂交育种,发展至细胞工程育种、性别控制育种、分子标记辅助选择育种、全基因组选择育种、分子设计育种和基因组编辑等精准设计育种.水产遗传育种基础研究和技术的进步推动着中国水产种业的形成和蓬勃发展,截至2018年,全国水产原良种审定委员会审定并由农业农村部公告的水产新品种就有215个.本文在分析国内外主要进展的基础上,重点综述了水产遗传育种生物技术发展的重大事件及其时间节点、新品种培育和水产种业的发展现状,并由此提出了新时代水产遗传育种和水产种业的国家需求以及推动水产养殖绿色发展的作用及其意义.     

鱼类遗传育种中生物学方法的应用及研究进展

鱼类遗传育种是指利用生物学方法对鱼类进行遗传选择或改造,从而获得新型改良鱼类的过程;它可以通过人为选择优势遗传性状或者通过整合或改变已有的遗传性状而达到遗传改良的目的.鱼类遗传育种是一个从稳定品系中筛选或研制变异品系,再从变异品系中培育稳定品系的循环过程.鱼类良种的培育成功将在很大程度上带动良种的饲养、加工、销售、休闲等后续产业的发展,这在渔业经济发展中具有重要意义.本文系统地总结了包括传统选择育种、分子标记辅助育种、全基因组选择育种和单性控制育种在内的选择育种技术,综述了杂交育种(近缘和远缘杂交)、细胞核移植、生殖干细胞和生殖细胞移植、人工雌核发育和雄核发育技术、多倍体育种在内的性状整合育种技术,以及以转基因育种为代表的性状改造育种技术,乃至这些育种技术在鱼类育种中的应用情况,同时结合本实验室在鱼类远缘杂交、雌核发育和雄核发育等染色体倍性育种方面的研究成果,对国内外鱼类育种的研究现状以及存在的问题进行了系统的概述.     

延伸因子-1α-A和β-肌动蛋白启动子在青鳉转基因胚胎中的表达(简报)

转基因技术是二十世纪八十年代初发展起来的一项生物领域高新技术。近年来,外源基因经显微注射导入哺乳类、两栖类、昆虫类以及鱼类的受精卵或胚胎,从而使人们对在整个动物的系统发育期间外源基因表达的研究更加深入。与哺乳类、两栖类以及昆虫类相比,鱼作为在脊椎动物进化的低级阶段,更适合在受精卵或胚胎期的显微操作。转基因鱼模型的研究为鱼类基因工程育种奠定了理论基础,基因导人方法的成熟、胚胎干细胞技术的发展以及基因组学理论的应用则为鱼类基因工程育种提供了操作平台。通过对鱼类基因组的定向改造,可以     

我国水产生物技术的研究进展

水产生物技术是生物技术的重要组成部分,应用于水产养殖的各个学科中。从水产动物功能基因的筛选与克隆、分子标记的筛选与应用、基因工程和细胞工程育种、性别决定机制和性别控制研究、鱼类低温生物工程研究等五个方面阐述我国水产生物技术的研究进展。     

鱼类品种培育新技术

鱼类新品种的培育对水产养殖业的发展起着极其重要的作用。本文对可应用于鱼类新品种培育的新技术－－基因转移染色体片段转移、嵌合体制作技术、克隆、细胞融合以及航天育种技术做了简要概述,以期通过这些技术的综合应用能够创造出优质、高产、抗逆的鱼类新品种。     

鱼类经济性状遗传解析及分子育种应用研究

人类需要不断改良养殖鱼类的生产性状以提供更多优质的动物蛋白.鱼类的经济性状由多基因的数量性状位点所控制,其中大部分基因是微效的,但是少数基因可能具有决定性的影响.基于近10年来遗传学和基因组学研究中的主要进展,本文简要介绍和评述一些重要养殖鱼类在生长、抗病(逆)、性别等经济性状开展分子育种基础和应用研究的状况,探讨组学和下一代测序技术在鱼类经济性状遗传解析和分子设计育种中的应用潜力.这些研究有助于最终揭示鱼类经济性状的遗传调控机制并将相关研究成果应用于养殖鱼类目标性状的遗传改良.     

水产经济鱼类基因组大数据平台的构建与应用

水产经济鱼类是人类重要的蛋白质来源,对其基因组的研究在分子育种、分析水生生物进化等方面起到重要作用。目前,国内缺少分析水产经济鱼类基因测序数据的综合性数据平台。本文搜集并整理了20余种水产经济鱼类的基因组测序数据,并开发了水产经济鱼类基因组大数据平台。该平台包括数据存储、数据下载、数据分析,以及数据可视化展示等模块。通过该平台,用户可以快速检索鱼类基因的功能、表达水平、基因保守性以及共线性等。本研究开发的鱼类大数据平台将促进水产领域对鱼类基因组的分析。该大数据平台可通过IP 47.96.156.188访问。     

鱼类性别异形和性别决定的遗传基础及其生物技术操控

鱼类养殖对世界食品特别是动物蛋白的持续供给做出了至关重要的贡献.鱼类生殖对策的多样性,特别是单性雌核生殖方式的利用已开创了鱼类遗传育种的典型范例.不少鱼类在生长和个体大小等重要经济性状上表现出显著的性别异形.性别特异分子标记的开发和性别控制生物技术的发展为增加鱼产量及其经济价值提供了重要的技术途径.随着基因组学和分子遗传学技术的迅速发展,鱼类性别异形的遗传基础逐步被揭示,鱼类性别决定机制及其性别决定相关基因的鉴定已经取得了重大进展.本文对此进行了概述,以期为该领域的深入研究提供一些方向性和目标性思考.     

我国转基因鱼研制的历史回顾与展望

中国自从诞生了首例转基因鱼以来,在后续30多年里取得了一系列重要研究进展。全球范围的转基因鱼研究包括多种养殖鱼类,目标性状涉及快速生长、抗病抗逆和品质改良。现在已经初步建成转基因鱼育种技术体系和安全评估体系,为转基因鱼产业化奠定了重要基础。本文以转基因黄河鲤育种研究为主线,简要回顾了转基因鱼研究的发展历程,并对转基因鱼育种面临的问题和发展前景进行了分析和展望。     

家畜基因组选择研究进展

近年来,随着基因芯片技术的发展与育种技术的进步,动植物的基因组选择成为研究热点。在家畜育种中,基因组选择凭借其准确性高、世代间隔短和育种成本低等优势被应用于各种经济动物的种畜选择中。本文详细介绍了基因分型技术和基因组育种值估计方法(最小二乘法、RR-BLUP法、GBLUP法、ssGBLUP法、贝叶斯A法、贝叶斯B法等),并对这些育种方法选用的标记范围、准确性以及计算速度进行了比较,总结了我国和其他国家基因组选择在种畜选择中的应用情况及存在的问题,展望了目前国内外在基因组选择上的最新研究动态及进展,以期为其他育种工作者进一步了解基因组选择提供参考。     

鱼类应激生物学研究与应用

近年来,随着应激医学和动物应激生物学的发展,鱼类应激生物学的研究越来越为人们所关注。该文阐述了应激的概念、鱼类应激的发生及危害,主要从生理、行为方面介绍了目前国内外鱼类应激生物学最新的研究技术和方法,从苗种培育和改良、药物缓解、改善养殖环境、科学管理与规范化操作等方面介绍了相应的缓解措施。文章最后分析了鱼类应激生物学研究存在的问题,并对其发展前景进行了展望,旨在总结鱼类应激生物学的研究状况,为其在水产健康养殖及鱼类保护生物学等方面的研究与应用提供参考。     

我国淡水养殖鱼类育种的实践和思考

用于鱼类育种的传统方法 ,如引种驯化、选种和杂交 ,虽然有其自身的局限性 ,但都是行之有效的 .自本世纪 70年代以来兴起的生物工程技术 ,已应用于鱼类育种 ,如细胞工程中的雌核发育、多倍体形成和性别控制等方面都取得了较好的成效 .80年代以来 ,基因工程技术也已用之于鱼类育种的研究中 ,并取得了一些成效 .实践证明 ,基因工程育种离生产尚有一定距离 .根据当前的实际 ,鱼类育种仍然离不开传统方法 ,应该是细胞工程和传统方法相结合 ,或是细胞工程和基因工程相结合 ,或是传统方法、细胞工程和基因工程相结合的综合技术育种     

用模式生物青鳉概观硬骨鱼性别决定及性分化研究进展

鱼类性别决定和性分化呈多元性,既有雌雄同体也有雌雄异体。性腺的雌雄性分化过程受遗传和环境因素(如温度、光照、激素和pH值等)影响,具有可逆可塑性。随着生物技术和基因组学的迅速发展,近年来脊椎动物性别决定和性分化的研究有了重大进展和显著突破。本文通过聚焦青鳉及其他硬骨鱼纲保守存在的dmrt1、gsdf、amh等雄性因子,探讨硬骨鱼普遍存在的雌雄性别可塑可逆信号通路,并介绍了新的基因组编辑和性控育种技术,为单性选育等水产养殖技术的研发提供参考。     

水稻转基因技术的现状及在育种上的应用

近十几年来,随着分子生物学的飞速发展,人类对植物基因的结构、功能和表达有了较为清晰的了解,分子生物学对作物育种的促进作用越来越明显。与植物基因组的研究、ＲＦＬＰ和ＰＣＲ等辅助选择手段相比较,转基因技术以其把外源基因主动导入、定向改造植物的优点日益为世人所瞩目转基因技术使基因可以在植物、动物、微生物之间相互转移,克服了物种间的隔离,已成为一种新的育种手段。     

鱼类生长性状改良及其调控研究进展

水产种质资源是水产业持续、健康、稳定发展的重要物质基础,培育出优质、高产、高效的新品种是保障养殖业可持续发展的关键。鱼类的生长速度是评价养殖价值的重要指标,也是选育的重要性状之一,然而鱼类育种的基础薄弱,鱼类品种改良的理论基础和技术创新一直困扰着鱼类育种工作。本文从内因(遗传等)和外因(食物、温度、溶氧及种内种间关系等)两方面探讨了各因子对鱼类生长的影响,依此就鱼类生长性状的调控策略进行了述评,并对其做了展望,以期为鱼类生长性状的改良及其调控提供理论依据和指导。     

中国肉牛分子与基因修饰育种研究进展

随着世界肉牛产业科技的快速发展,我国肉牛产业的整体水平得到明显提高并取得丰硕成果。肉牛育种技术实现了由常规杂交育种向分子标记辅助育种、全基因组选择育种和基因组修饰育种的技术跨越,揭示出大量与生长发育、肉质品质、繁殖与疾病等相关的候选基因与分子标记,并逐步应用于肉牛育种实践。与生长发育性状相关的基因或分子标记主要集中在生长激素基因、生肌调节因子家族、肌肉生长抑制因子和胰岛素样生长因子等;参与肉质形成的基因主要集中在脂肪酸运输与沉积相关信号通路、钙蛋白酶信号通路、生肌调节因子家族与肌肉生长抑制因子等;繁殖性状相关基因或分子标记主要集中在GnRH-FSHR-LH、生长分化因子9、催乳素受体和FoxO1等;抗病相关基因主要有MHC基因家族、TOLL样受体4基因等。目前,利用精准基因编辑技术已培育出促生长发育与提高肉品质的肉牛育种新材料。本文总结了近年来我国在肉牛分子与基因组修饰育种领域取得的研究进展,以期为我国肉牛遗传育种技术研究提供参考和借鉴。     

鱼类人工多倍体育种的研究进展

鱼类多倍体育种是鱼类育种最热的领域之一。本文概述了鱼类人工多倍体育种研究的进展情况,包括鱼类人工多倍体育种的方法和人工多倍体鱼类可育性等方面。鱼类人工多倍体育种的方法主要有物理、化学和生物学方法,三倍体鱼预期是不育的,四倍体是可育的,但目前两性可育的四倍体的报道还很少。本文还对人工多倍体鱼的生物学意义作了简单的阐述。本文旨在为对今后进一步开展鱼类人工多倍体育种研究提供参考。     

基因组选择及其应用

品种选育在农业生产中占有十分重要的地位,育种值估计是品种选育的核心。随着遗传标记的发展,尤其是高通量的基因分型技术,使得从基因组水平估计育种值成为可能,即基因组选择。文章将基因组选择的方法分为两类:一是基于估计等位基因效应来预测基因组估计育种值(GEBV),如最小二乘法,随机回归-最佳线性无偏预测(RR-BLUP)、Bayes、主成分分析等方法;二是基于遗传关系矩阵来预测GEBV,通过采用高通量标记构建个体间的遗传关系矩阵,然后用线性混合模型来预测育种值,即GBLUP法,并以这两种分类简要介绍了基因组选择各种方法的大致原理。影响基因组选择准确性的因素主要有标记类型和密度、单倍型长度、参考群体大小和标记-数量性状基因座(QTL)连锁不平衡(LD)大小等;在基因组选择的各种方法中,一般说来Bayes方法和GBLUP方法具有较高的准确性,最小二乘法最差;GBLUP计算速度快,能够将标记和系谱结合起来,因而比其他方法更具优势。尽管基因组选择取得了很大进展,但在理论方面还面临着一些挑战,如联合育种、长期选择的遗传进展及如何解析与性状有关和无关的标记等。基因组选择在一些动植物育种上已经开始应用,在人类遗传倾向预测和进化动力学研究中也有潜在的应用前景。基因组选择在个体间亲缘关系的量化上有了突破,比传统方法更加精确,因此,基因组选择将会是动植物育种史上革命性的事件。     

农业生物育种技术的发展历程及产业化对策

伴随千百年来自然物种进化与人类科技进步,世界农业育种经历了原始育种、传统育种和分子育种三个时代的跨越。生物育种是生物技术育种的简称,属于从转基因育种3.0版跨入智能设计育种4.0版、集各种前沿技术大成的新一代分子育种技术,其中最具代表性的包括培育革命性和颠覆性新品种的全基因组选择、基因编辑和合成生物技术。回顾了国内外农业转基因和生物育种技术的发展历程,分析了我国生物育种面临的严峻挑战,提出了加快我国生物育种技术创新的产业化对策。     

基因组重排技术应用及进展

基因组重排技术结合了传统诱变技术和细胞融合技术,是一项对整个微生物基因组重排的新型育种技术。基因组重排技术通过多亲本原生质体递归融合,可以使工程菌快速获得多样复杂优良表型,并且无须了解其基因组学、代谢组学等具体背景。介绍了基因组重排技术的过程及应用,展现了基因组重排技术的优点,并给出了基因组重排技术的发展在未来的应用情景。