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中国科学报:杂交扇贝技术引领产业中兴

2017-07-06 07:41:00  中国水产养殖网  出处:中国科学报        浏览量: 2092 次 我要评论

雄性不育且雌性可育个体的发现为海湾扇贝育种提供了珍贵材料,其可用于构建动物育种中的首个杂交扇贝不育系三系配套育种方法,是动物育种技术的重大突破,不亚于植物界推动杂交水稻育种革命的雄性不育株。

■记者 王方 李晨
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▲一至三行分别是生长两年的杂交扇贝、生长一年的海湾扇贝和生长一年的杂交扇贝。
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▲杂交扇贝形态漂亮,肉质鲜美。

从秘鲁空运回紫扇贝,找到实现雌雄同体扇贝杂交的“诀窍”,发现杂交扇贝雄性不育的材料,利用杂交后代进行种质创新,青岛农业大学教授王春德谦虚地说:“到目前为止,我也只做了一件事。”

良种是水产养殖业的基础,王春德的“这件事”实现了扇贝育种的重大技术突破,事关我国扇贝产业的中兴。近日《中国科学报》记者对王春德进行了专访,看这位育种专家是如何进行杂交扇贝的育种研发和推广的。

初见倾心 初试成功

距离第一批秘鲁紫扇贝登陆中国已经整整10年了,王春德还记得初见它时的兴奋。

紫扇贝紫红的壳非常漂亮,个体大的可达到15厘米,而且肉柱肥大、肉质鲜美,加工成半壳贝在欧美市场非常受欢迎,每磅价格接近5美元,而同期在美国市场中国产的海湾扇贝柱的价格常常每磅不到1美元。

此时国内,经过30多年的发展,我国扇贝产业的支柱——海湾扇贝正面临着困境。海湾扇贝活体销售比例很低,商品贝规格变小,出现种质退化等问题,同时育苗、养殖过程中死亡率趋高,如2007年海湾扇贝亲贝死亡率高达约70%,严重阻碍了产业的发展。

王春德觉得,紫扇贝或是我国扇贝产业发展的一个契机。

没想到的是,仅仅将紫扇贝从秘鲁空运回北京就大费周章,更别提之后的繁殖了。不过从另一个角度说,这正是王春德建立一系列利用紫扇贝和海湾扇贝种质资源进行种质创新关键技术的起点。

娇贵的紫扇贝首先面临的问题是水土不服,在青岛地区直接养殖,不是热死、冻死就是个体太小,显然这不是王春德的初衷。

“紫扇贝正好与我国大规模养殖的海湾扇贝是近亲,都是Argopecten属的扇贝,而且都是雌雄同体,染色体数甚至染色体的核型都十分相似,如果将紫扇贝与海湾扇贝杂交不是就可以把紫扇贝的优良品质传递给海湾扇贝,改良海湾扇贝的性状吗?”办法随着问题而来,王春德发现了切入点。

雌雄同体的紫扇贝和海湾扇贝,每个扇贝既可以当爸爸又可以当妈妈,麻烦的是当它们繁殖时几乎同时排精和排卵,自己的卵子很容易被自己的精子受精,一个卵子一旦被自己的精子受精,就不能再被另外一种扇贝的精子受精,因此导致杂交很难完成。

经过长期的细致观察,利用扇贝排精和排卵的短暂时间间隔,王春德终于获得了紫扇贝与海湾扇贝的种间杂交受精卵,首次培育出了雌雄同体型扇贝的种间杂交后代。这也是在国际上首次成功培育出紫扇贝与海湾扇贝的种间杂交子一代,是国际上第一个能够用分子生物学方法确切证明的雌雄同体型扇贝杂交后代。

“杂交子一代的成功获得是我们其他技术创新点的关键,为紫扇贝种质资源利用和海湾扇贝种质改良打下了关键的基础。”王春德说。

乘胜追击 技术领先

甫一问世,紫扇贝与海湾扇贝的种间杂交子一代就表现出了其优秀之处。

杂交苗不但能在青岛地区顺利度夏越冬,而且显示出强大的生长优势,不仅体现在种苗期,养殖当年收获时其个体重比海湾扇贝几乎大了一倍。更为可贵的是,杂交扇贝寿命长,不会像海湾扇贝那样在第二年春天繁育后死亡,因而可以多年养殖。

数据显示,杂交扇贝养成成活率在95%以上,比海湾扇贝对照壳提高约30%,体重提高约100%,而闭壳肌重则提高100%~150%。养殖15个月、个体206克,这是青岛以南海域有史以来养殖的最大扇贝,也是世界上迄今为止最大的海湾扇贝后代。

杂交扇贝的出现更让山东的渔民兴奋不已。这些渔民多以养殖海湾扇贝为生,但海湾扇贝效益日渐低下,他们迫切需要一种个头大、生长快、抗逆性强的新品种。王春德育成的杂交扇贝让他们看到了希望。

不过,杂交子一代虽然具有较大的杂种优势,在生产推广上仍然存在一些困难,首当其冲的便是制种问题。扇贝杂交子一代遗传不稳定、后代生长性状出现分离,制种较为繁琐,产量提高幅度受限。但产业的需求、渔民的期盼、科学的追求,让王春德停不下来。

他多次试验后发现,虽然大部分杂交一代扇贝雄性不育,但仍有少量个体的卵子具有正常受精能力,能够被海湾扇贝或紫扇贝的精子受精且后代发育正常。经过持之不懈的努力,虽然通常出3000万扇贝苗的池子最终只出了几十万苗,但杂交扇贝总算有了后代。

雄性不育且雌性可育个体的发现为海湾扇贝育种提供了珍贵的育种材料,其可用于构建动物育种中的首个杂交扇贝不育系三系配套育种方法,是动物育种技术的重大突破,不亚于植物界推动杂交水稻育种革命的雄性不育株。

“国际上尚未在动物中发现雄性不育且雌性可育的个体,雄性不育亲本对于有效进行雌雄同体型扇贝种间杂交是至关重要的。它奠定了回交育种的基础,可用于建立动物育种中的第一个雄性不育系—保持系—恢复系育种体系,具有广阔的应用前景,总体上处于国际领先地位。”王春德表示。

系列育种 专利保护

如果一个扇贝养殖户没听过“渤海红”,那他真的out了。2016年3月,“渤海红”扇贝正式获得全国水产原良种委员会的水产新品种审定,但它早已在山东青岛、烟台、威海,河北秦皇岛和辽宁大连等地大面积试养。

2014年,烟台推广“渤海红”扇贝约34.65万亩,生产扇贝约14.6万吨,产生的间接经济效益约为7.7亿元。同年,杂交扇贝远渡重洋,在马来西亚婆罗洲养殖成功,为我国“海上丝绸之路”开辟了新的航道。

利用杂交后代群体中存在的少量雌雄性腺均可育的个体,促熟后通过群体内自交建立自交群体;第二年从上述自交群体中再选择雌雄同体的优良个体继续进行自交、选择;按同样的方法连续自交三代以上,即获得稳定遗传且生长快、个体大、温度耐受范围广的海紫(或紫海)杂交扇贝新品种。

王春德通过“种间杂交—选育”的育种模式,建立了利用杂交后代进行种质创新的技术。 “渤海红”即从杂交子一代中经连续六代选育出的生长快、抗逆性好的优良品种,产量比同期海湾扇贝提高约38%,如今市场占有率达到了50%以上,年产量约55.65万吨,产值约27.8亿元。

此外,团队通过“种间杂交—回交—选育”的育种模式,利用紫海杂交一代与海湾扇贝精子回交培育出的回交后代,经连续多代自交纯化至今已获得“青农黑贝”和“青农金贝”等多个优良品系,其中“青农黑贝”性状已渐趋稳定,比同期的海湾扇贝产量提高35%~40%,出肉率进一步提高,今年已申报全国水产新品种审定,并已在山东、河北和辽宁广大海域大规模养殖。

成果得来不易,推广也需保护。王春德团队为紫扇贝与海湾扇贝的种间杂交子一代申请了两项国家发明专利,但由于经验不足,专利申请晚于新闻报道,因此其中一个专利被拒。王春德有些遗憾,之后愈加重视专利保护。

利用杂交一代中的少量雄性不育但雌性可育个体,可能建立多种新品种的培育方法,团队为此申请了8项发明专利,均获授权,杂交扇贝新品种“渤海红”和“青农黑贝”就是用专利中的方法培育出来的。

但专利保护并不意味着固守与封闭,相反,王春德对自己育成的新品种持开放的态度,扇贝新品种“渤海红”和“青农黑贝”在育种的初期即免费提供给渔民试养。“只有直接和市场结合才能培育出‘接地气’的新品种,满足市场和渔民的需要,同时也可以加快新品种的推广。”在谈到开放新品种的试养时王春德如是说。

在获得动物中的首个雄性不育且雌性可育的杂交后代后,王春德立即意识到利用这个珍贵育种材料可以构建首个动物雄性不育系三系配套育种方法,具有巨大的潜在价值,因此他马上申请了16项国家发明专利和4项国际专利PCT。由于显著的新颖性和创新性,这些发明专利和PCT在很短的时间内即获得授权。考虑到这些专利未来有可能在海湾扇贝的原产地美国实施,为提高我国水产养殖技术的国际竞争力,团队在获得国际专利PCT后又很快申请了4项美国专利。
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