1、 性别控制是为实现某种目的，性别控制是为实现某种目的，通过人工方法，使动物按照人们的通过人工方法，使动物按照人们的意愿产生特定性别（雄或雌）的后意愿产生特定性别（雄或雌）的后代的技术。代的技术。n许多养殖水产动物的生物学或经济性状诸许多养殖水产动物的生物学或经济性状诸如生长率、成熟年龄、繁殖方式、体色、如生长率、成熟年龄、繁殖方式、体色、体型和个体大小等雌雄之间存在差异。体型和个体大小等雌雄之间存在差异。因因而开展性别决定机制的研究对实现动物性而开展性别决定机制的研究对实现动物性别的人为控制等都有着重大的现实意义。别的人为控制等都有着重大的现实意义。n对于研究鱼类性腺的分化规律对研究水产对于研
2、究鱼类性腺的分化规律对研究水产动物动物进化史进化史和和发育史发育史具有重要的意义。具有重要的意义。控制性别的意义控制性别的意义 n提高生长速度提高生长速度n许多水生动物雌雄之间的生长速度有明显差异：罗非鱼、罗氏沼虾、河蟹、牛蛙等雄性比雌性长得快；鲤、鲫、草鱼、鳗鲡、青蟹和对虾等雌性比雄性长得快。n养殖鱼类的性别如能得到控制，在同等条件下进行单性养殖，会提高产量、降低成本、提高效益。n提高养殖产量提高养殖产量n牙鲆的养殖，2 龄的雌鱼比雄鱼大16%，3龄时大24%，4龄时大50%。真鲷、鲈鱼、虹鳟、大马哈鱼和对虾等，其雌性个体都比雄性的同龄个体大。n罗非鱼、黄颡鱼、牛蛙等，其雄性个体都比雌性的同
3、龄个体大。n控制过度繁殖控制过度繁殖n大多数鱼类到了产卵繁殖期，生长停滞，而将大部分能量消耗。n罗非鱼成熟早、繁殖快，如莫桑比克罗非鱼3-4个月可达到性成熟，以后每隔25-40天可产卵一次，池塘中往往造成繁殖过剩、密度过大、个体过小，影响产量。n人工控制性别进行单性(全雄)养殖是控制群体密度的有效方法。n延长生长期延长生长期n虹鳟雄鱼一般2龄成熟，雌鱼3龄成熟，成熟后的个体生长率降低，死亡率提高，肉质和外观较差，对生产不利。n国内养殖虹鳟2年上市，此时雌鱼没有充分长大。若能使雄性虹鳟转化为雌鱼进行全雌养殖，到第3年上市，可以有效延长生长期，达到大幅度增产的目的。n提高商品鱼质量和经济价值提高商
4、品鱼质量和经济价值n单性养殖由于实际上养殖了生长快、个体大的雌性或雄性鱼，单性群体减少了生殖能量的消耗，可以提高商品鱼的规格、肉质和价值。如雌性中华绒螯蟹肉质好，售价高。n雌性中国林蛙输卵管的干制品俗称“哈士蟆油”，是名贵中药材，具有很高的药用价值。n观赏鱼因雄鱼比雌鱼体色更加光彩夺目而具有更高的经济价值。人为控制观赏鱼类的性别，增加群体中的雄鱼比例，可以大大提高观赏鱼的商品价值。性伞性伞毛毛 雌雄性别分化是生物界最普遍的现象。雌雄性别分化是生物界最普遍的现象。细菌的有性生殖细菌的有性生殖有性生殖加强了不同有性生殖加强了不同生物体遗传物质的相生物体遗传物质的相互交换，有利于生物互交换，有利于生
5、物群体的进化。群体的进化。性别分化性别分化有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖遗传多样性：一个物种内基因型的多样性遗传多样性：一个物种内基因型的多样性物种多样性：地球上各生命有机体的丰富程度物种多样性：地球上各生命有机体的丰富程度增加增加91011一个比较复杂的问题一个比较复杂的问题n生理性别。生理性别。在遗传性别控制下通过个体发育的生化过程而在遗传性别控制下通过个体发育的生化过程而形成的。形成的。n性腺性别。性腺性别。生理性别的基础取决于原始性器官的类型，该生理性别的基础取决于原始性器官的类型，该基础性别称为性腺性别，再进一步分化为雌雄异体和雌雄基础性别称为性腺性别，再进一步分化为雌雄异体和雌雄
6、同体。同体。n外部性别。外部性别。鱼类的雌雄异形由第一和第二性征决定。第一鱼类的雌雄异形由第一和第二性征决定。第一性征是直接与繁殖活动有关的性征，即性附属器官，如软性征是直接与繁殖活动有关的性征，即性附属器官，如软骨鱼类雄鱼的鳍脚、鳉科鱼雄鱼的生殖足、鰕虎鱼雄鱼的骨鱼类雄鱼的鳍脚、鳉科鱼雄鱼的生殖足、鰕虎鱼雄鱼的臀突和鳑鲏鱼雌鱼的产卵管等。第二性征是与繁殖活动无臀突和鳑鲏鱼雌鱼的产卵管等。第二性征是与繁殖活动无直接关系的性征，与性腺发育和分泌活动有关，如雄鱼的直接关系的性征，与性腺发育和分泌活动有关，如雄鱼的婚姻装及珠星等。婚姻装及珠星等。n行为性别。行为性别。即雌雄鱼产卵行为或性行为方式的不
7、同，罗非即雌雄鱼产卵行为或性行为方式的不同，罗非鱼雌鱼营口腔孵卵，而雄鱼则没有。鱼雌鱼营口腔孵卵，而雄鱼则没有。n遗传性别。遗传性别。由受精时一半来自卵子以及一半来自精子的染由受精时一半来自卵子以及一半来自精子的染色体结合形成的，又称为染色体性别。色体结合形成的，又称为染色体性别。动物的性别动物的性别第一性征第一性征：雌鱼具卵巢、雄鱼具精：雌鱼具卵巢、雄鱼具精巢，交配器、产卵管、生殖足等巢，交配器、产卵管、生殖足等第二性征第二性征：外形、颜色、大小、：外形、颜色、大小、生理、行为生理、行为分子生物学方法分子生物学方法：鉴别性染色体类型（遗：鉴别性染色体类型（遗传性别）传性别）少数种类雌雄鱼大小
8、差别很大，如一种少数种类雌雄鱼大小差别很大，如一种康吉鳗的雌鱼重可达康吉鳗的雌鱼重可达90kg90kg余，而雄鱼却余，而雄鱼却不超过不超过1.5kg1.5kg。生理性别生理性别性腺性腺第一性征第一性征第二性征第二性征遗传性别遗传性别性别性别遗传物质遗传物质性染色体性染色体变化？！变化？！方法：激素+手术有趣的变性现象有趣的变性现象牡蛎牡蛎黄鳝黄鳝鹦嘴鱼鹦嘴鱼雀鲷鱼雀鲷鱼蓝条石斑鱼蓝条石斑鱼动物性别的可塑性动物性别的可塑性 许多动物中，性别特征甚至在成年生活许多动物中，性别特征甚至在成年生活中都是相当可塑的。中都是相当可塑的。性腺固有的可塑性，性腺既可以发育成性腺固有的可塑性，性腺既可以发育成睾
9、丸，也可以发育成卵巢，选择发生在胚胎睾丸，也可以发育成卵巢，选择发生在胚胎的生命过程中，在某些鱼类等高等动物，这的生命过程中，在某些鱼类等高等动物，这种选择在成长过程中也许会再次发生。种选择在成长过程中也许会再次发生。性腺具有性腺具有双重潜能双重潜能。发育的早期阶段，。发育的早期阶段，性腺既可能成为睾丸，也可能成为卵巢。性腺既可能成为睾丸，也可能成为卵巢。性染色体性染色体基因基因理化环境理化环境群体关系群体关系激素激素酶酶激素激素盐度盐度/光照光照水质水质/pH种群关系种群关系人工诱导人工诱导温度温度环境因子环境因子红鲷鱼红鲷鱼酶抑制剂n环境因素对性别决定和分化影响的现象己在包括野生型种群和实
10、验种群在内的39种硬骨鱼中发现。最主要的因素是温度，其次是种群密度、盐度、pH值、光周期等。胚胎学的研究证明：胚胎学的研究证明：早期的胚胎在性别上无雌早期的胚胎在性别上无雌雄之分，其性腺是中性生雄之分，其性腺是中性生殖腺。中性生殖腺来源于殖腺。中性生殖腺来源于生殖嵴，生殖嵴继续发育生殖嵴，生殖嵴继续发育形成皮层和髓层两个区，形成皮层和髓层两个区，之后中性生殖腺是向雄性之后中性生殖腺是向雄性还是向雌性分化，还是向雌性分化，取决于取决于髓层还是皮层的优先启动。髓层还是皮层的优先启动。原始生殖腺由皮质皮质和髓质髓质两部分构成，性别尚未分化。原始生殖腺具有很强的可塑性，既有向雄性发育的潜能，也有向雌性
11、发育的潜能。如果皮质部得以发育，而髓质部停滞发育，就发育为雌性的卵巢，最终成体为雌性；反之，如果髓质部得以发育，皮质部停滞发育，就发育为雄性的精巢，最终成体为雄性。究竟是髓质部得以发育还是皮质部得以发育，既取决于遗传因素，也受环境因素影响。温度对鱼性别的影响温度对鱼性别的影响江黄颡鱼的性分化是属于江黄颡鱼的性分化是属于温度依赖型性别决定。温度依赖型性别决定。20：雄性率50%30：雄性率83%，可使幼鱼性腺发育趋向雄性。34：雄性率26%，使幼鱼性腺发育趋向雌性。不同的温度大西洋月银汉鱼大西洋月银汉鱼受精卵受精卵雄性个体占雄性个体占58%58%303017-2517-25雄性占雄性占88%88
12、%雄性个体占雄性个体占85%85%雄性占雄性占25%25%泥鳅泥鳅 11-1911-1920202525雄性个体占雄性个体占86%86%案例案例温度依赖型性别决定（）n大致可以划分为大致可以划分为 种类型：种类型：n第 种类型是高温下生成较多的雄性低温则生成较多的雌性，大多数鱼类均属于此种类型。如罗非鱼、斑马鱼n第 种类型则与之相反，高温下为雌性，低温为雄性。如海鲈鱼、大马哈n第 种类型是高低温均诱导出单性雄性种群，中间温度发育为性比 的种群。如泥鳅、牙鲆n温度诱导水产动物性别分化的机理尚处于探索中温度诱导水产动物性别分化的机理尚处于探索中,温度如何影响水产动物的性别分化温度如何影响水产动物的
13、性别分化?n就鱼类来说，较为认同的看法是温度影响体内性就鱼类来说，较为认同的看法是温度影响体内性激素激素(雄激素和雌激素雄激素和雌激素)的产生。在雄激素的作用的产生。在雄激素的作用下，鱼会趋向雄性分化；而在雌激素的作用下，下，鱼会趋向雄性分化；而在雌激素的作用下，鱼则趋向雌性分化。鱼则趋向雌性分化。基因型雌性斑马鱼表型雄性卵母细胞凋亡性腺中的芳香化酶活性降低高温诱导温度对性别产生影响的机制温度对性别产生影响的机制生化通路控制n 有性生物性别决定是由一系列生化通路所控制。涉及许多不同的蛋白质(如复制因子、固醇类生成酶、第二信号系统等)。温度变动会对蛋白质及其他大分子的结构和功能产生重要影响。温度
14、对性别决定作用可能是其对芳香化酶活性抑制作用程度，进而影响内源性雌二醇的分泌及对两性的固醇类激素受体的调节。n温度的改变很可能改变鱼类性别决定的生化通路，并且影响雌雄发育的概率。仅仅5波动，普通鲤鱼的雌二醇分泌量就相差20倍。温度也同样影响罗非鱼、鳟和鲤鱼精巢中类固醇的分泌量。n升温可使尼罗罗非鱼的芳香化酶mRNA表达水平降低，雌二醇分泌量少，最终发育趋向雄性化。温度因素对鱼类性别决定分化的影响作用常常大于其遗传因素。因而鱼类的性别趋向可塑性是哺乳类和鸟类无法比拟的。由于自然水体中温度因素变化是有规律的，和长期演化的鱼类性别遗传因素相结，使温度对其性别影响作用常常破忽视。养殖鱼类的经济价值常因
15、为其性别则不同差异很大，如乌苏里鱼拟雄鱼生长快而味美，养殖价值远高于雌性；鲑科鱼和鲟鱼的雌性由于生长较快且能生产鱼子酱，其价值远大于雄性个体。在科研和生产实践中经常运用雌核发育、伪雄(雌)生产或外源性激素诱导生产单性群体的方法，其或周期长，或费用高，或对食品安全有隐患，在生产实践中均有不易被推广的缺焰。而用温度干预鱼类的性别选择不仅在理论上可行，在实践上也具备一定的可操作性，对提高养殖生产经济效益租有帮助。温度控制性别的价值性染色体性染色体基因基因理化环境理化环境群体关系群体关系激素激素酶酶在高等动物中，雌雄性别的分化是由染色体在高等动物中，雌雄性别的分化是由染色体即性染色体决定的。性别决定通
16、常有即性染色体决定的。性别决定通常有XY型、型、XO型、型、ZW型等类型。型等类型。低等动物低等动物高等动物高等动物过渡阶段 鱼类是脊椎动物中分布最广鱼类是脊椎动物中分布最广,种类最多种类最多的类群的类群,也是性别决定方式最为多样的一个也是性别决定方式最为多样的一个类群。在脊椎动物系统进化中类群。在脊椎动物系统进化中,鱼类处于承鱼类处于承前启后的关键地位前启后的关键地位,鱼类的性别决定机制一鱼类的性别决定机制一直是研究的热点之一。直是研究的热点之一。由于鱼类在进化上的原始性由于鱼类在进化上的原始性,性别决性别决定机制具有多样性定机制具有多样性鱼类几乎具有所有脊椎鱼类几乎具有所有脊椎动物的性别决
17、定方式动物的性别决定方式,存在从雌雄同体到雌存在从雌雄同体到雌雄异体的各种性别类型雄异体的各种性别类型,性逆转在鱼类也是性逆转在鱼类也是较为常见的现象。较为常见的现象。与高等脊椎动物一样与高等脊椎动物一样,鱼类性别决定的鱼类性别决定的基础仍然是遗传基因基础仍然是遗传基因,但不同的是在许多鱼但不同的是在许多鱼类中类中,决定性别的基因并不明显地集中于性决定性别的基因并不明显地集中于性染色体上染色体上,常染色体上的基因也参与到性别常染色体上的基因也参与到性别决定中。决定中。鱼类存在着复杂的性别控制机制鱼类存在着复杂的性别控制机制（XX/XY,ZW/ZZ,XO/XX,ZO/ZZ,复性复性染色体型）性染
18、色体系统。染色体型）性染色体系统。XX/XY 型：雄性异配子型，雄性具有不同型的性染色体XY，鲤形目的鲫鱼，鲶形目的胡子鲶以及鲈形目的刺鳅为此类型。ZW/ZZ 型。雌性异配子型,这种类型雌雄个体在减数分裂产生配子的情况与雄性异配子型正好相反,即雌性具有不同型的性染色体ZW。鲤形目鳅科大鳞副泥鳅及多种鳗类属于该类型。XO/XX 与ZO/ZZ 型。除形态的差异外,性染色体也可能存在数目的差异,即2 个性别相差1个性染色体,一般而言,在XO/XX 型中,XX 型为雌性,而XO型为雄性,即雄性缺少Y 染色体,灯笼鱼科中的几种鱼类属于此类型。在ZO/ZZ 型中,ZZ 型为雄性,ZO 型为雌性,即雌性缺少
19、W 染色体。鲱形目的短颌鲚为此类型。n调节鱼类性别的基因位于性染色体和常染色体上,鱼类的性别是由染色体上雄性和雌性的基因产物数量优势来决定：如果雄性决定因素超过雌性决定因素,则雄性比例较高,反之,雌性决定因素超过雄性决定因素,则雌性比例较高。n在行天然雌核发育的银鲫、彭泽鲫等种群中存在少量的雄性比例,这一事实说明鱼类的常染色体似乎确有控制性别的基因存在。SRY基因、Sox 基因n1990 年首次分离出了SRY基因，它具有高度的进化保守性,在许多物种中已发现SRY 的同源基因,把同SRY 保守区HMG基序具有60%以上相似性的基因统称为SRY 基因即Sox 基因,Sox 基因在胚胎发育及性别分化
20、过程中起着重要的作用。n目前对鱼类Sox 基因家族的分析已成为了鱼类性别决定基因研究的一个重要方面。利用与基因组DNA 的Southern 杂交和PCR 技术,已经在黄鳝、斑马鱼、泥鳅、虹鳟、青鱂等鱼类中发现SRY 同源片段。Dmrt 基因n 是新克隆到、被认为脊椎动物中最原始的性别决定基因,位于常染色体上(即在雌雄性基因组中均存在),但雌雄中的表达不同,该基因的功能可能与精巢的足细胞发育有关。DMRT1 具有一个锌指样的DNA 结合结构域,称为DM 结构域。DM 结构域以调控目的基因转录的方式来调节发育过程。Dmrt1 在罗非鱼、虹鳟中表达都呈现出雄性特异现象。芳香化酶基因芳香化酶基因 在性
21、激素产生过程中，有一系列的酶参与反应，芳香化酶(P450 aromatase)在雄激素向雌激素转化过程中起着关键作用。高温或低温有可能通过芳香化酶的催化作用，最终影响鱼体内雌、雄激素的产生。例如高温诱导基因型雌性斑马鱼转化为表型雄性的逆转过程中，引起了卵母细胞凋亡和性腺中的芳香化酶活性降低；南方鲶的人工繁殖后代全是雌性，但使用非类固醇类芳香化酶抑制剂处理孵化不久幼鱼可以得到高比例的雄鱼。CYP19基因是细胞色素P450基因家族的一员，编码芳香化酶，其功能是催化雄激素转化为雌激素，被认为是性腺性别分化中的关键酶，控制着性激素的相对比率。雄激素雌激素比率的高低决定性别分化的方向。CYP19基因编码
22、的细胞色素P450芳香化酶催化睾酮转化为雌二醇。温度通过影响芳香化酶基因的表达或其调节基因的活性而最终影响性腺性别的分化。生理性别生理性别遗传性别遗传性别控制控制性别性别控制控制一、人工挑选一、人工挑选人工挑选的劳动强度大，成本高，不能大规模地进行全雄鱼或全雌鱼的商业化生产。n 利用种间杂交可以获得全雄或全雌，还可利用种间杂交可以获得全雄或全雌，还可以产生中性不育鱼，且对于某些鱼类杂种优势以产生中性不育鱼，且对于某些鱼类杂种优势相当明显。利用种间杂交和激素诱导相结合的相当明显。利用种间杂交和激素诱导相结合的方法在水产养殖中也比较广泛。方法在水产养殖中也比较广泛。莫桑比克罗非鱼雌性莫桑比克罗非鱼
23、雌性霍诺鲁姆罗非鱼雄性霍诺鲁姆罗非鱼雄性 100的雄性后代的雄性后代二、种间杂交二、种间杂交 尼罗非鲫（雌）奥利亚非鲫（雄）全雄后代莫桑比克非鲫（雌）角非鲫（雄）全雄后代 罗非鱼种间杂交产生全雄鱼，实际上是鱼类两大类型性染色体之间杂交的结果，即 表现出和XY一样的特点，所以是雄鱼。如果两种罗非鱼亲本，雌雄鱼都是配子同型 ，就能产生100的雄性后代。在理论上，尼罗罗非鱼 奥利亚罗非鱼 的后代应全部是雄鱼，但实际上雄鱼一般只有95左右。究其原因，一种解释认为罗非鱼的性别决定还有常染色体的作用，另一种解释认为可能是引进的罗非鱼不纯。ZYZY异配型超雄罗非鱼异配型超雄罗非鱼尼罗罗非尼罗罗非奥利亚罗非奥
24、利亚罗非尼罗罗非尼罗罗非 杂交也可以产生不育鱼，尤其是属间属间杂交杂交。鲑、鳟鱼类的杂交试验是做得最多最有成效的。属间杂种属间杂种多数是不育的，不育杂种即可作为池塘养殖对象，也可放养于湖泊中。1979 1979年发现了莫桑比克罗非鱼年发现了莫桑比克罗非鱼YYYY型雄鱼，型雄鱼，不但具有很高的成活率和很正常的生育力，不但具有很高的成活率和很正常的生育力，而且可以被雌激素转化为功能正常的雌鱼。而且可以被雌激素转化为功能正常的雌鱼。在此基础上，建立了在此基础上，建立了“三系配套方法三系配套方法”，这三系分别是：这三系分别是：原系：指未经性转化的莫桑比克罗非鱼原系：指未经性转化的莫桑比克罗非鱼雄性纯合
25、系雄性纯合系雄性纯合转化系雄性纯合转化系三、三系配套技术三、三系配套技术 性激素（sex hormone）：化学本质是脂质是指由动物体的性腺以及胎盘、肾上腺皮质网状带等组织合成的甾体激素，具有促进性器官成熟、副性征发育及维持性功能等作用。雌性动物卵巢主要分泌两种性激素雌激素与孕激素，雄性动物睾丸主要分泌以睾酮为主的雄激素。四、性激素处理四、性激素处理性激素睾丸分泌的为雄性激素卵巢分泌的为雌性激素在雌性激素作用下皮质部分化为卵巢，髓质部不发育而呈雌性具有产卵生殖功能；反之，在雄性激素作用下，鱼会变成雄性。鱼类的性别可以用类固醇激素加以控制。从遗传型雌性向表现型雄性的性逆转已在金鱼、鲤、莫桑比克罗
26、非鱼、尼罗罗非鱼、花、斑马鱼、虹鳟、大西洋鲑、银大麻哈鱼以及大鳞大麻哈鱼等雌雄异体鱼类中获得成功。n外源激素可起到性逆转作用，这在大部分鱼类中已实现。通过使用甾类激素在性腺分化的关键时期处理幼鱼，可得到单性或原发单性种群，这给鱼类性别决定研究提供了一个启示：在个体发育过程中，甾类激素可能是性分化过程中的一个重要因素。性激素的处理方法投喂浸浴注射/埋藏性别诱导剂及剂量性别诱导剂及剂量 有效的雄性诱导剂主要有有效的雄性诱导剂主要有11-酮基睾丸酮、酮基睾丸酮、睾丸酮、雄甾烷二酮、雄甾酮四种天然激素睾丸酮、雄甾烷二酮、雄甾酮四种天然激素及及17a-甲基睾丸酮、甲基雄烯二醇、丙酸睾甲基睾丸酮、甲基雄烯
27、二醇、丙酸睾丸酮和丸酮和19-去甲乙炔基睾丸酮四种合成激素。去甲乙炔基睾丸酮四种合成激素。合成激素的效力高于天然激素，甲基睾丸酮合成激素的效力高于天然激素，甲基睾丸酮是优良的雄性诱导剂，所有应用过的鱼类均是优良的雄性诱导剂，所有应用过的鱼类均能获得能获得100%性反转。性反转。诱导性反转的有效剂量具有诱导性反转的有效剂量具有物种特异性物种特异性。n在发展渔业生产过程中，若想增加雌性鲤鱼和鲫鱼等鱼类的数量，可采用雌性激素进行处理，即在鱼苗池中子鱼开始摄食时，将饲料中添入一定量的苯甲酸二醇，连续处理2个3个月，雌性比例就可以达到95%左右。同样，用雄性激素甲基睾丸酮处理罗非鱼、黄鳝等鱼苗，可获得9
28、9%以上的雄性鱼。经过处理后的鱼类因性别单一，密度固定，不仅生长快，而且成本低，一般可增产30%左右。在水产动物养殖中，常常直接通过激素在水产动物养殖中，常常直接通过激素的作用来控制性别，但这种方法牵涉到食用的作用来控制性别，但这种方法牵涉到食用激素处理过的水产品对人体是否有影响的问激素处理过的水产品对人体是否有影响的问题。题。用激素处理，在许多国家得不到政府和用激素处理，在许多国家得不到政府和消费者的认可。而通过间接的方法如控制温消费者的认可。而通过间接的方法如控制温度、杂交、细胞工程育种等以获得较高比率度、杂交、细胞工程育种等以获得较高比率的雄性或雌性，也许更有实际应用价值。的雄性或雌性，
29、也许更有实际应用价值。激素的弊端激素的弊端人吃了这些投喂过激素的鱼会有危害吗？n一是可能出现过敏反应；一是可能出现过敏反应；n二是会导致腹泻；二是会导致腹泻；n三是在身体内残留的激素浓度过高会引起肿瘤；三是在身体内残留的激素浓度过高会引起肿瘤；n四是有可能引起性早熟；四是有可能引起性早熟；n雄核发育是指在雄核控制下进行发育的雄核发育是指在雄核控制下进行发育的一种特殊的有性生殖方式，它也是鱼类一种特殊的有性生殖方式，它也是鱼类单性发育的重要组成部分。人工诱导雄单性发育的重要组成部分。人工诱导雄核发育方法与人工诱导雌核发育相类似，核发育方法与人工诱导雌核发育相类似，主要包括雌核染色体灭活和雄二倍体
30、化主要包括雌核染色体灭活和雄二倍体化两个步骤两个步骤。五、雄核发育五、雄核发育六、雌核发育六、雌核发育朱朱 洗洗 细胞学家。浙江临海人。细胞学家。浙江临海人。19311931年获法国国家年获法国国家博士学位。中国科学院实验生物研究所所长。博士学位。中国科学院实验生物研究所所长。长期从事两栖类、鱼类、家蚕等动物卵子成长期从事两栖类、鱼类、家蚕等动物卵子成熟、受精等研究熟、受精等研究 。19611961年使人工雌核发育的雌蟾蜍与雄蟾蜍交年使人工雌核发育的雌蟾蜍与雄蟾蜍交配，繁殖出配，繁殖出没有外祖父的蟾蜍没有外祖父的蟾蜍，证明了单性，证明了单性生殖的高等动物仍保有传代的能力。生殖的高等动物仍保有传
31、代的能力。雌核发育鱼类的共同特点1.卵子具有与母本完全相同的染色体组型。2.同种或异种精子进入卵内（激活卵）只起刺激卵子发育的作用，不形成雄性原核和提供遗传物质。3.子代的遗传物质完全来自雌核，只具有母本的性状鱼类雌核发育二倍体的诱发通过精子染色体遗传失活和卵子染色体二倍体化实现n1）精子遗传物质的失活 只破坏只破坏DNA而非整个细胞，以维持其游动性和穿透卵而非整个细胞，以维持其游动性和穿透卵子子 的能力。有时利用异源精子的能力。有时利用异源精子。n-物理方法：采用物理辐射如射线、X射线和紫外线 （暗处操作）等处理精子，使精子的遗传物质失活。n-化学方法：采用化学物质如甲苯胺蓝(Toluidi
32、ne blue)、乙烯尿素(Ethyleneurea)和二甲基硫酸(Dimethylsulfate)等 消除精子染色体遗传活性的方法。n-显微手术法：采用显微操作的方法直接去除受精卵中雄 性原核的方法。卵子染色体的二倍化n单倍体卵子与失活精子进行人工受精，所产生的个体是单倍体 （Haploid）。鱼类单倍体一般均具有单倍体综合症（Haploid syndrome），其典型症状为脑部呈S型或蛇形、尾部短而弯曲、水肿、围心腔扩大、心脏和血液系统发育不全等。nHaploid embryos are generated by mock-fertilizing eggs with UV-irradiat
33、ed sperm(which cannot contribute genetically),and can survive a few days.Haploids can be rescued by suppressing formation of the polar body with pressure treatment shortly after fertilization.95诱发二倍体雌核发育n减数雌核发育（减数雌核发育（Meiotic gynogenesis）：抑制激活卵）：抑制激活卵 （Activated egg）第二次成熟分裂后期的第二极体的形）第二次成熟分裂后期的第二极体的形
34、成和排出而产生二倍体的雌核发育。因为第一次减数分裂成和排出而产生二倍体的雌核发育。因为第一次减数分裂中有染色体的交换，而第二极体未被排出，该二倍体为杂中有染色体的交换，而第二极体未被排出，该二倍体为杂合二倍体（合二倍体（Heterozygous）。）。n卵裂雌核发育（卵裂雌核发育（Mitotic gynogenesis）：抑制激活卵第）：抑制激活卵第一次卵裂（有丝分裂）中、后期而产生二倍体的雌核发育。一次卵裂（有丝分裂）中、后期而产生二倍体的雌核发育。因为第二极体的排出，该二倍体为纯合二倍体因为第二极体的排出，该二倍体为纯合二倍体（Homozygous）。）。抑制第二极体外排抑制第一次卵裂精子
35、遗传物质失活98人工诱发雌核发育二倍体的方法n物理方法：温度休克法、流体静水压法物理方法：温度休克法、流体静水压法静水压法诱发雌核发育的原理：施压时有丝分裂中的纺锤丝崩解，由蛋白质组成的微管解凝，纺锤体及星光随之消失，分裂受到抑制。压力解除后，蛋白质重新聚集，纺锤丝形成，星光及纺锤体重新出现，分裂随之启动。n-化学方法：如细胞松驰素化学方法：如细胞松驰素B CB是一种可以抑制细胞分裂而不影响染色体复制和分离的真菌类代谢产物。n-生物方法（远源杂交）生物方法（远源杂交）远源杂交诱发雌核发育的原理：异质种子穿入卵内，精核不参与发育，但提供了雌核发育必需的双星光，使得个体得以发育。nHeat-sho
36、ck treatment to activated/fertilized eggs of Indian major carps to induce diploid gynogenesis/polyploidy respectively 热休克100三、雌核发育二倍体的鉴别n流式细胞仪检测法n荧光显微分析法n染色体分析法n同工酶电泳分析法n分子标记鉴定n1）天然雌核发育鱼类的鉴别（以天然雌核发育方正鲫为例）-辐射精子人工繁殖与遗传失活的鲤鱼精子人工受精，发育的胚胎不出现雌核发育单倍体综合症，孵出的仔鱼正常而成活率高。n-人工受精卵的细胞学观察 受精卵切片光镜观察，精子入卵后，精核不发育成雄性 原
37、核，始终保持致密状态，此为典型雌核发育特征。n-初泡期胚胎脑部形态观察 天然雌核发育及人工雌核发育二倍体脑部正常，人工雌 核发育单倍体胚胎脑部呈“S”型畸形。n-红细胞大小：天然雌核发育以三倍体居多，体细胞和红细 胞核较二倍体大，红细胞核体积之比为1.5：1。n-肝脏和肝细胞大小：方正鲫肝重为一般鲫的二倍。n-体细胞计数：天然雌核发育方正鲫体细胞染色体属为150。n-侧线鳞数目：三倍体鲫大于30，二倍体鲫小于30。雌核发育二倍体生物的性别雌核发育的个体或后裔的性别由卵核的遗传成分（染色体）决定。n在雌性配子同型（XX）的鱼类中，仅含有1条X染色体的卵子，经人工诱发的雌核发育二倍体个体含有XX染
38、色体，遗传学上和表型上均为雌性。n在雌性配子异型（ZW）的鱼类中，则可产生雌雄两种性别（ZW和WW）。雌核发育二倍体的生长与发育n天然雌核发育后裔的成活率很高；而人工诱发雌核发育后裔成活率低、生长慢。n天然雌核发育后裔卵巢能正常发育，可与雄鱼交配、产卵和繁殖；人工诱导雌核发育二倍体，一般卵巢较小、畸形，雌核发育后裔的能育性差。雌核发育在水产养殖中的应用n性别控制产生单性种群n快速建立纯系n确定性别遗传机制n基因-着丝点作图n有害隐性基因的排除n核质杂种需要解决需要解决两个问题两个问题精子遗传精子遗传物质的失活物质的失活单倍体卵子单倍体卵子的二倍体化的二倍体化辐射处理辐射处理温度休克和温度休克和
39、静水压处理静水压处理大黄鱼精子大黄鱼精子受精后的卵子受精后的卵子适宜剂量的紫外线照射用03的低温海水或静水压处理获得雌核发育获得雌核发育二倍体大黄鱼二倍体大黄鱼其他方法其他方法1人工单性生殖人工单性生殖（1）雌核发育）雌核发育gynogenesis dindenisis（2）雄核发育）雄核发育androgenesis ndrdenisis 1111.1.雌核发育雌核发育：指精子虽然能正常地钻入卵子中并激指精子虽然能正常地钻入卵子中并激活卵子，但精子的细胞核并未参与卵球的发育，胚活卵子，但精子的细胞核并未参与卵球的发育，胚胎的发育仅在胎的发育仅在母体遗传物质母体遗传物质的控制下进行。的控制下进行
40、。方法：方法：经遗传失活的动物精子刺激而使卵子发育为经遗传失活的动物精子刺激而使卵子发育为正常的正常的二倍体二倍体动物。动物。112 雌核发育的意义雌核发育的意义n雌核发育具有产生单性种群的能力雌核发育具有产生单性种群的能力n迅速地产生同源型二倍体克隆迅速地产生同源型二倍体克隆n可通过克隆自交，即以激素致使性逆转为可通过克隆自交，即以激素致使性逆转为雄性，再与同胞姐妹交配，获得强壮的纯系同雄性，再与同胞姐妹交配，获得强壮的纯系同型配子二倍体，然后借助于雌核发育，产生新型配子二倍体，然后借助于雌核发育，产生新的纯系来筛选除去有害的等位基因，以改良近的纯系来筛选除去有害的等位基因，以改良近亲繁殖系
41、亲繁殖系2.2.雄核发育：雄核发育：用经过紫外线、用经过紫外线、X X线或线处理的线或线处理的卵子与正常的精子受精，再在适当时间施以冷、卵子与正常的精子受精，再在适当时间施以冷、热或高压等物理处理，使进入卵子内的精子染色热或高压等物理处理，使进入卵子内的精子染色体加倍，而发育成完全为父本性状的二倍体。体加倍，而发育成完全为父本性状的二倍体。定义：定义：遗传失活的卵子与精子结合，发育成只有遗传失活的卵子与精子结合，发育成只有父本父本染色体个体的一种特殊生殖方式。染色体个体的一种特殊生殖方式。114人工诱导雌核发育的方法人工诱导雌核发育的方法（1）精子遗传物质的失活）精子遗传物质的失活q 辐射处理
42、（辐射处理（紫外线紫外线）、）、q 化学物质、化学物质、q 直接去除受精卵中的雄性原核直接去除受精卵中的雄性原核（2）细胞分裂的阻止（雌核染色体二倍化）细胞分裂的阻止（雌核染色体二倍化）q 温度休克、静水压力、化学抑制剂处理温度休克、静水压力、化学抑制剂处理115（3）雌核发育的鉴别）雌核发育的鉴别q鉴别雌核发育的个体，通常以颜色、形状和生鉴别雌核发育的个体，通常以颜色、形状和生化等方面的指标为根据。化等方面的指标为根据。q目前，还采用细胞学和遗传标记的方法目前，还采用细胞学和遗传标记的方法116全雌鱼的培育方法全雌鱼的培育方法全雌鲤的培育及生产应用全雄鱼的培育方法全雄鱼的培育方法黄颡鱼黄颡鱼
43、 在相同养殖条件下，雄性黄颡鱼比同胞雌鱼的生长速度在当年快3050，二龄黄颡鱼雄性比雌性的生长快12倍。中文学名：中文学名：黄颡鱼黄颡鱼 别称：别称：黄腊丁、黄腊丁、嘎鱼、嘎牙子、黄姑、嘎鱼、嘎牙子、黄姑、黄颊鱼、黄骨鱼、河龙盾鮠、黄鳍鱼黄颊鱼、黄骨鱼、河龙盾鮠、黄鳍鱼等等二名法：二名法：Pelteobagrus fulvidraco Pelteobagrus fulvidraco 界：界：动物界动物界 门：门：脊索动物门脊索动物门 Chordata Chordata 纲：纲：辐鳍鱼纲辐鳍鱼纲 Actinopterygii Actinopterygii 目目:鲶形目鲶形目 Siluriform
44、es Siluriformes 科科:鮠科鮠科 Bagridae Bagridae Bagridae Bagridae 属：属：黄颡鱼属黄颡鱼属 PelteobagrusPelteobagrus 种：黄颡鱼种：黄颡鱼 P.fulvidracoP.fulvidraco1、黄颡鱼的特征：黄颡鱼在分类上隶属于鲶形目，鮠科（也有记为鲿科），黄颡鱼属，有黄颡鱼、江黄颡鱼（瓦氏黄颡鱼）、岔尾黄颡鱼、光泽黄颡鱼等4 种，目前用于人工养殖的主要是黄颡鱼和江黄颡鱼。黄颡鱼的特征：须4对，上颌须长，末短达到或超过胸鳍基部。背鳍硬刺后缘具锯齿,胸鳍刺比背鳍刺长，前后缘均具锯齿。臀鳍条2125，鼻须一半为白色，另一半
45、为黑色。个体较大，最大可达0.75公斤左右。江黄颡鱼的特征：须4对，上颌须长，末端超过胸鳍基部。胸鳍刺比背鳍刺短，后缘具锯齿。胸鳍刺前缘光滑，后缘也有锯齿。个体大，最大可达1公斤左右。岔尾黄颡鱼的特征：须4对，上颌须长，末端超过胸鳍中部。胸鳍刺与背鳍刺等长，前后缘均有锯齿。尾鳍深分叉。鼻须全为黑色。个体不大。光泽黄颡鱼的特征：须4对，上颌须稍短，末端不达胸鳍基部。胸鳍刺较背鳍刺稍短。后缘锯齿细小。胸鳍刺前缘光滑，后缘具锯齿。个体小，常见为814厘米。2.黄颡鱼的生物学特性及繁殖：黄颡鱼，广泛分布于我国河川、湖泊、沟渠 等水域中，喜在静水或缓流的浅滩生活，营底栖生活，昼伏夜出，但仔鱼在晴天喜在上
46、层集群。杂食性，主食底栖无脊椎动物，食物多为小鱼、水生昆虫等小型水生动物。体长123-143mm，4-5月产卵，亲鱼有掘坑筑巢和保护后代的习性。在生殖时期，雄鱼有筑巢习性。该鱼产量大、肉质细嫩、少细刺、味道鲜美、营养丰富、药用价值较高，在国内外市场深受欢迎，特别是大规格的鲜活鱼 供不应求，是一种优质名贵经济鱼类。据分析，每100克鱼可食部分中含蛋白质16.1克、脂肪2.1克、碳水化合物2.3克、钙154毫克、磷504毫克，且含人体必需的多种氨基酸，尤以谷氨酸、赖氨酸含量较高，具有消炎、镇痛等疗效。大量的研究人员对YY基因型超雄鱼及其生理雌鱼的生存力和繁殖力存在一定的争议，关于YY超雄鱼及其生理雌鱼是否存活和可育的问题一直以来研究人员比较关注。存在的问题YY虹鲥生理雌鱼YY的斑点叉尾鮰全雄鱼培育流程：亲鱼培养人工催产激素性逆转黄颡鱼的雌核发育YY超雄黄颡鱼的产生全雄鱼YY超雄黄颡鱼和全雄超雄黄颡鱼和全雄黄颡鱼规模化繁育黄颡鱼规模化繁育参考文献楼允东等.温度在水产动物性别控制中的作用J.上海水产大学学报,2008,17(4).王玉生等.冷休克诱导大鳞副泥鳅雄核发育单倍体J.水产学报,2014,2.
