获得越来越多的新技术和新兴技术,为提供新品系虾苗提供了希望,这些虾苗要么生长得更快(快大苗),要么对特定疾病有更大的抵抗力(高抗苗),但在池塘养殖中的表现往往达不到预期。
一、前言:
南美白对虾
南美白对虾是世界范围内迄今为止最为广泛养殖的甲壳类的动物。也是驯化和遗传基因选择程度最高的。参与繁殖这种虾的几家公司都开展了"改良"虾苗系的研究,这些研究通常侧重于两个目标:生长速度和抗病性。市场上的一些亲虾企业宣传其虾苗在某方面具有为优越性,而一些虾苗品系则在生长和抵抗方面都表现出高于平均水平的表现。
在互联网上搜索高性能虾系列时,隐约让人联想到热度比较高虾苗品系的名称,如“Bolt”、“Kong Power”和“Turbo Power”,美国的“Fire Power”和“Dragon Power”,以及Hendrix Genetics的“Kona Bay Strength”,这些都很容易找到。国内许多拥有自己孵化场的种苗企业,都在内部追求类似的育种目标。
二、背景
对于任何水产养殖业来说,生长是一个相当简单的目标,但是。当我们评估是什么使虾在抵抗力方面更优越时,我们需要考虑虾是如何养殖的。在一些国家,人们对室内RAS养殖越来越感兴趣,但绝大多数养殖对虾的养殖户,仍然是在露天的池塘进行养殖,这些池塘里使用来自周围河口、海湾和河流的地表水,并定期进行换水。在评价生产环境中的抗逆性时,这是一个重要的考虑因素,因为尽管采用最佳的生物安全措施,但大多数病原体最终找到了进入池塘的途径。比如:鸟类、水生昆虫、百足类动物、藤壶、贻贝和许多其他生物,都能够将虾病,从一个池塘带到另外一个池塘。
最近的一个例子是,微孢子体细胞内寄生虫(肝细胞寄生虫,EHP), 这可能严重限制虾的生长,增加饲料成本和降低产量。EHP最初在亚洲出现,随后进入美洲。在许多虾生产国造成严重经济损失。最近的研究已经明确地证明水生昆虫可以用EHP感染虾,反之亦然(Dewangan等人,2023年)。除非采用室内养殖,否则对抗EHP的问题依然继续。当养殖户被迫使用未经过滤或仅部分过滤的水时,生物安全性也经常受到损害。传统对虾养殖所需的大量水无法过滤掉病原体本身,甚至许多常见的携带病原体的生物。
一些供应商将改进的虾苗品系的发展,描述为类似于家禽遗传学的发展。但是,生长率可能基本相同,但基于鸡类和鸟类的遗传研究就一样,因为在可控环境中遇到的病原体,与几乎没有控制的室外环境中遇到的病原体,可能存在较大的差别。
工人把虾苗转移到一个露天的池塘
这些进行中的虾苗选育工作是如何进行的?各种方法都有其优点。包括生长指数、多功能和串联选择。许多手术基本上是采用所谓的串联选择,其中选择生存(在病原体下,依旧能够生存),然后侧重于生长。在选择抗病和生长速度的同时,一个复杂的因素是控制密度。如果一个密度较高池塘中,虾苗的存活率较低,那么必须降低养殖密度,个体的生长也会相应增加。这一关系有时被解释为,(在虾和许多其他水生物种中)生长和耐药性之间的负遗传关系,但是,如果能够根据密度效应调整生长数据,可以为选择育种方案取得更有用的结果。
在控制条件下发展和表达的遗传属性在现实的对虾养殖环境中往往被掩盖。培育出迅速生长的虾,往往需要更好的水质 ,最佳的营养和提高的氧气水平,才能变现出他们虾苗的优越性,所以研究人员经常需要做比较。诀窍是发展能够容忍现有农场条件(除了低密度),仍然获得生长速度更快的虾苗。一些正在进行的研究甚至把重点放在提高耐受性上(FU和LOU,2022年的研究)。对池塘同化能力、虾的生长率和生存率,以及总体利润率之间的平衡的透彻理解,应该是采用基因"改良"品系的基础。
成年对虾和幼年虾
三、两全其美的虾苗,似乎更受到环境?
似乎一种"均衡"品种的改良虾苗,更受到大家的追捧!这是一种将的生长速度和抗逆性联合起来,然后把它们交叉起来,从每一种虾中获取部分优势,这让虾苗获得较高的抗病性和较强的抗病性,(FU 等人,2023年的研究)表明了这种做法的潜在好处。
杂交系也有重新建立近亲繁殖的好处。2010年代中期,有人提出了一种理论,认为从商业品系产卵高度相关的虾而导致的近亲繁殖虾苗,导致了世界几个地区的疾病爆发。然而,Castillo-Juarez和他的同事(2018年)证明,近亲繁殖水平升高似乎对急性肝胰坏死病(AHPND)抵抗力的影响可以忽略不计。2015年,de los Rios-Perez等人报告说,在广泛的近亲繁殖水平(0%至60.4%)中,近亲繁殖每增加10%,收获重量仅减少2.19%,存活率保持不变。
一些市场上可以买到的虾苗品系,被描述为对压力源和病原体的抗逆性,但在某些情况下,对一种疾病的存在抗逆性,不一定对其他疾病产生耐药性。一项(2018年)的研究显示,在厄瓜多尔几株抗白斑综合症病毒(WSV)的"高抗苗",和墨西哥一家孵化场的"快大苗"评估了感染AHPND的影响,观察到高抗苗感染AHPND之后的成活率,要高于快大苗,这可能是有意义的,因为虾和其他十足类动物的免疫反应是非特异性的。
虾苗
不过,维罗索等人(2011年)研究了两种基因的虾苗,对陶拉综合征病毒(TSV)和在感染黄头病毒(YHV)的抗逆性,在感染黄头病毒(YHV)之后。尽管两种虾苗对YHV感染的转录组反应有很大的不同,但其死亡率相似,注射感染后3天的死亡率均为100%。在一项单独的研究中,在检查了感染性肌萎缩病毒(IMNV)、TSV和WSSV抗逆性,确定三种疾病中的每一种都具有一定的遗传性,但对任何一种疾病的遗传抗逆性不能有力地预测对其他疾病的抗逆性。
四、下一阶段虾苗选育的改进
在对虾生产中,大多数具有重要商业价值的性状都在许多不同的基因控制之下,其中只有少数可能导致显著的优越性。很幸运, 现代基因组选择学科允许同时分析整个有机体基因组中的数百甚至数千个基因 (它的全部遗传物质),以此建立一个全面的轮廓。这就使得全基因组相关研究(GIS)能够评估基因图谱和观察结果之间的关系。不幸的是,与大多数新技术一样,获得采用这种方法所需的设备和专门知识可能相当昂贵。
从2000年代中期开始,高通量测序使研究人员能够使用单核苷酸多态性(SNPS)作为标记,来描述生长和抗逆性等特定性状最重要的基因。SNPS只是指染色体的位置,与基因编码区域相关,在单个DNA构建块中显示变异。Santos等人 (2018年)确定了数以千计的特定的SNPS,反映了个别南美白对象生长率高低的差异,以及暴露于WSSV的健康和不健康虾的差异。随后,一组研究人员使用了超过18000个SNPS来证明基因组对WSV抵抗的选择的优势。在经过基因选择后,他们选择的虾苗存活率为51%,而随机生产的虾苗,存活率为38%。现在,一个商业上可用的芯片可以分析虾基因组中大约50000个SNP位置,其中许多位置已经与各种特征相关。
尽管基因组方法可以对重要性的遗传控制进行大范围的评估,但它们也提供了放大特定基因的机会。最近还发表了一些其他研究报告,涉及利用基因组方法解决虾苗的抗逆方面,具有非常的作用。,ShuHui和XiLin(2020)发现,野生种群中抗逆标记的遗传多样性明显高于驯化种群,这表明基因组选择将允许将以前被忽视的遗传资源有效地纳入对虾育种计划当中。
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