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为探究三倍体大西洋鲑(Salmo salar)性能和福利较差的原因,研究人员以 3 个半同胞家系卵为对象,开展 5 种静水压力处理实验。发现 ploidy 和家系效应主导生长与福利,亚最佳压力处理本身影响有限,提示选育或可改善三倍体性能。
在水产养殖领域,通过人工诱导三倍体使鱼类不育是提升产量、减少养殖鱼与野生种杂交风险的重要手段。然而,大西洋鲑的三倍体个体常出现高死亡率、生长迟缓、易患病及骨骼畸形等问题,且不同家系表现差异显著。尽管已有研究推测静水压力处理过程中压力意外下降可能导致 “三倍体诱导失败” 并引发上述问题,但具体机制尚不清楚。为解开这一谜团,挪威海洋研究所(Institute of Marine Research, Norway)的研究人员开展了相关实验,研究成果发表在《Aquaculture》。
研究人员以 3 个半同胞家系(3 尾母本与 1 尾父本杂交)的大西洋鲑卵为研究对象,设置 5 种静水压力处理:二倍体对照(0 PSI)、3 个亚最佳压力处理(44.82、51.71、58.61 MPa,即 6500、7500、8500 PSI)和三倍体对照(65.50 MPa,9500 PSI)。实验全程监测鱼的生长和福利,并在收获时对部分个体进行 X 射线检查。研究采用了基因分型(通过 21 个微卫星位点确定倍性、家系和性别)、生长与福利评估(包括体重、条件因子、LAKSVEL 福利评分)、X 射线检测脊椎畸形等技术方法,同时运用线性混合效应模型(LME)和广义线性混合模型(GLMM)进行统计分析。
3.1 死亡率
研究发现,亚最佳压力处理在早期发育阶段(从受精到仔鱼阶段)导致更高的死亡率,尤其是 6500 PSI 和 7500 PSI 处理组。在仔鱼阶段(2022 年 9 月)至收获阶段(2024 年 5 月),二倍体对照组死亡率最低(8.5%),三倍体对照组最高(26.7%)。三倍体个体死亡率在家系间差异显著,如家系 1 的三倍体死亡率达 39.1%,而家系 3 仅为 9.7%,表明倍性与家系的交互作用显著影响死亡率。
3.2 生长
在淡水仔鱼阶段(2022 年 9 月),三倍体个体体重(38.2 g)显著高于二倍体(32.7 g),但海水养殖阶段(2023 年 11 月及 2024 年 5 月)二倍体生长反超。亚最佳压力处理中的 7500 PSI 组在淡水阶段生长最快,可能与该组早期高死亡率导致的低养殖密度有关。家系效应在海水阶段显著,家系 1 的三倍体体重(1403 g)仅为家系 2(3087 g)和家系 3(3311 g)的一半,进一步验证了倍性与家系的交互作用对生长的影响。
3.3 福利
淡水阶段福利异常较少,海水阶段(2023 年 11 月及 2024 年 5 月)出现更多问题,如消瘦、白内障和脊椎畸形。三倍体个体更易出现消瘦,且家系 1 的三倍体消瘦比例更高。白内障在高压力处理组(≥7500 PSI)更为普遍,82% 的白内障个体为三倍体。外部可见的脊椎畸形虽少,但 X 射线显示 53% 的个体存在至少 1 处脊椎畸形,三倍体畸形率(60-80%)显著高于二倍体(25-42%),家系 3 的三倍体畸形率最高。
3.4 脊椎畸形(X 射线)
X 射线分析显示,脊椎畸形类型主要包括压缩、椎间隙缩小和融合,常见于后颅、过渡和尾部区域。三倍体个体平均畸形椎骨数(5-11.3 个)多于二倍体(1.5-3.8 个),家系 3 的三倍体畸形椎骨数最多,但未显著影响其整体生长。倍性和家系是影响畸形发生的主要因素,亚最佳压力处理的独立影响不明显。
研究表明,亚最佳静水压力处理会增加染色体畸变率,导致早期高死亡率,但存活个体的生长和福利主要由倍性和家系效应决定。部分家系的三倍体表现极差,提示三倍体性能受母本基因型影响,可能与母源基因组剂量效应有关。该研究为大西洋鲑三倍体育种提供了关键启示:通过针对性选育适应三倍体状态的家系,有望改善三倍体个体的生长和福利,解决水产养殖中因三倍体性能不稳定引发的生产和环境问题。这一发现为优化三倍体诱导技术、推动可持续水产养殖发展奠定了理论基础。