4、生物技术;5、繁育群体的保护
第一章 水产动物种质资源
第一节 种质资源的概念、重要性和类型
(一)种质资源的概念
1、种质:由德国生物学家魏斯曼1892在建立其“种质学说”过程提出的概念,即决定遗传性状,并将遗传信息传递给后代的遗传物质(或遗传材料)。 2、资源:是指资财的来源,是对人类具有实际或潜在利用价值的材料,是在一定的技术经济条件下,现实或可预见的将来能作为人类声场和生活所需要的一切物质和给物质的要素。
3、种质资源:又称遗传资源,在我国习惯称为品种资源。《生物多样性公约》中将其定义为对人类具有实际或潜在用途或价值的遗传材料。
4、水产动物种质资源:是指对水产养殖和水产动物的遗传改良有实际或潜在利用价值的遗传材料,包括水产动物的家养种(品种、品系)和野生种(变种。)
(二)研究种质资源的重要性
??现代的育种成就,从根本上来说决定于对种植资源的认识和利用,如果育种工作者掌握的种质资源越丰富,对它们的研究越深透,则利用它们选育成新品种的可能性也就越大。
??国际遗传育种学界流行的一句话是:“谁掌握种质,谁就掌握未来”。 (三)种质资源的类型
第二节 水产动物种质资源研究概况
(一)种质资源问题的提出
自1980年1月在瑞典斯德哥尔摩召开了天然鱼类种质资源保护——鱼类基因库的国际学术会议之后,有关鱼类种质资源问题已正式提出。 (二)水产动物种质资源的特殊性
水生动物和陆生动物在种质资源的研究和保护上存在各方面的差异: (1)国家所有权不明确;
(2)环境更具连续性; (3)观察、研究更难; (4)亲昵感较低;
(5)生物多样性的量更高; (6)表型的变异性较大; (7)释放时间较多,影响较大; (8)杂交能力较强;
(9)野生群体的重要性更突出; (10)人工控制繁殖应用较少; (11)重视程度较低。 (三)研究概况
??我国水产动物种质资源方面研究相对较早,自20世纪50年代以来做了大量工作。
(四)水产动物种质资源研究的主要方向
??查明海洋和内陆水域渔业资源的种类组成、分布、数量及变化规律,制定科
学合理的水生动物种质资源保护和持续利用的中长期规划;
??对我国水产动物和新近开打的野生养殖种类及引进品种开展综合研究,建立
种质资档案,掌握基因知识产权;
??建立功能齐全、数据相似,功能强大的数据库,建立便捷使用的网络,以达
到资源共享;
??研究精、卵和胚胎的低温保存技术,建立水生动物种质资源胚胎库、细胞库
和基因库;
??研究濒危五种繁殖和养殖技术,建立人工养殖群体,进行大规格鱼种的标志
放流;
??研究和选择野生水生动物种质资源中有价值的种类,进而开发利用;
??研究恢复和重建水生动物栖息地的途径和方法,修复水域生态环境,进行科
学合理的资源增殖放流,恢复衰退中的种质资源,保持水体中水生动物种质资源的多样性,以利于水生动物种质资源持续利用。 第三节 水产动物种质资源的多样性
一、物种多样性
物种:指个体间可以自由交配和生殖繁衍(或潜在地具有这种能力)的一组自然种群,通过某种隔离机制,使得它们在遗传上同其他类似的一组种群相互隔离着。从种质资源角度来看,物种就是拥有自然闭锁机制的相对独立的基因
库。
基因库:是指一个物种所含有的总的遗传信息。
物种多样性,实质上是关于生物物种的生物学多样性,物种数量是物种多样性
最直接也是最终的度量指标。
(一)中国特有物种
目前,已调查并记录的我国水生生物达20200余种,其中鱼类3862种,占世界
鱼类物种数量的20%左右。 受独特的气候、地理及地质历史等因素的萦系那个,我国水生生物具有特有程度高,孑遗物种数量达、生态系统类型齐全等特点,在世界生物多样性种占有重要地位,其中有许多是特有物种。中国特有鱼类有440余种,如青、草、鲢、鳙等,占已知种数14.6%;特有两栖动物30余种,占已知种数的10.8%;
特有爬行动物26种,占已知种数的6.9%。
(二)经济物种
在我国内陆水域鱼类资源种,主要经济鱼类约有140种。
我国为养殖目的引入我国大陆的鱼类有30多种,如罗非鱼,白鲫和白鳟等。 中国经济甲壳动物主要种类有中华绒螯蟹,日本沼虾,秀丽白虾,克氏原螯虾
等; 现今世界上龟鳖目动物约有240种,我国正式记载的有31种,其中乌龟、山瑞
鳖和中华鳖是主要养殖对象;
扬子鳄、大鲵是我国重点保护的爬行类水产动物。
(三)濒危物种
国际自然保护联盟(IUCN)根据各种指标,将物种受环境胁迫的程度分为灭
绝、自然灭绝、受危和低危4级。
具体如下图所示: 濒危的判断依据:
第一,群体数量减少,在过去10年或3 个世代的时间内减少了50%以上,估计
在今后10年或3 个世代的时间内将继续减少50%以上; 第二,分布区严重分割,或已知栖息点不到5个,栖居范围不断减少,栖居范围波动剧烈,出现范围不到5000km2,或估计世纪栖居范围不到500km2; 第三,估算性成熟个体不到2500个;
第四,估计在今后20年或5个世代时间里,在自然界灭绝的概率至少为20%。 目前,列入《中国濒危动物红皮书》的濒危鱼类物种数量92种,包括仅分布于台湾的4个物种和香港的林氏细鲫,占全国淡水鱼类的11.7%,其中中国特有鱼类60种。
濒危两栖类有3目8科13属31种,占全国已知两栖动物总数的10.6%,其中包括17种我国特有两栖动物
濒危爬行动物有20科54属96种,占全国已知爬行动物总数的24.3%,其中30种为中国特有。 二、遗传多样性
遗传多样性也称基因多样性,是生物多样性三大层次之一,也是种质资源多样性的核心。广义的遗传多样性指种内或种间表现在分子,细胞,个体三个水平的遗传变异度。下一的遗传多样性指种内不同群体和个体间的遗传变异度。 (一)多样性和杂合性
多样性表现在从形态特征到DNA的核苷酸及它们所编码的酶与蛋白质的氨基酸序列。一个基因或一个表型特征若在群体内有多于一种的形式,它就是多态的基因或多态的表型。为了量化描述遗传变异,以群体种多态基因的比例来表示多样性的大小。
例如:用电泳法观测了虹鳟的30个基因座,其中12个基因座上为发现变异,其余18个基因座上检出了变异,可以计算有18/30=0.60基因座在群体中是多态的 ,或者说群体多态性程度是60%。
杂合性(度)是遗传变异的另一个量度,是指基因座上是杂合的个体的平均频率,或称为群体的平均杂合性。其计算公式为: H=每个基因座为杂合子的频率总和/基因座总数
例如:在某一群体中研究了4个基因座,每个基因座上杂合子的频率分别为0.25、0.42、0.09和0.00.对于这4个基因座而言,其H=0.25+0.42+0.09+0.00/4=0.19 (二)形态变异
陆地蜗牛是一种普通的欧洲蜗牛,在欧洲有广泛的分布,几乎所有曾经研究国的群体都发现有多样性,其主要表形在蜗壳五彩缤纷的颜色和条文特征上。蜗牛形态变异的多态性涉及许多对基因。其中最重要的是决定蜗壳底色和决定有、无条纹的基因。 (三)染色体多态性
核型是一个物种的显著特征,然而也并非一成不变,许多物种再染色体数目与形态上有很高的多态性。
如马口鱼的不同种群除臂数外,染色体数目和核型均不相同;泥鳅的不同种群再染色体数目、核型和臂数也不相同。 (四)蛋白质多态性
以凝胶电泳方法对大量物种的蛋白质多态性分析结果显示,有1/3的结构基因是多态的,群体种所有被测基因座的平均杂合度约为10%。这就是说在几乎所有的物种中,对基因组进行扫描分析,将会发现每10个座位中就有1个是处于杂合状态的。
我国学者对长江、珠江、黑龙江的鲢、鳙和草鱼的8个种群的酯酶等16个同工酶位点进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,结果表明无论是群体间还是群体内,都存在着明显的蛋白质多态性。 (五)DNA序列多态性
Alec Jeffrey采用限制性内切酶检测核苷酸序列核苷酸序列多态性的方法,测量了60个没有任何亲缘关系的个体,用以估计人类种DNA全序列的差异,结果显示,在β珠蛋白基因家族中,每100个碱基中就有1个是多态的。