转“全鱼”生长激素基因黄河鲤生物学特征的初步研究

来源 :中国科学院水生生物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mandy_wang
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世界首例转基因鱼的诞生开辟了鱼类遗传育种的新纪元。转基因鱼由于具有生长速度快、饵料转化效率高、抗病和抗逆等优良养殖性状而显示出强大的应用潜力。转基因鱼被认为将在转基因动物中率先实现商业化。然而,由于政府和民众对转基因鱼潜在的生态风险的关注,致使迄今仍然无任何一例具有优良养殖性状的转基因鱼成功的实现商业化。因此,全面衡量和评估转基因鱼的生态风险是其商业化进程中的重要一环。   本研究围绕转基因鱼的生态风险这一重要科学问题,有针对性地对影响转“全鱼”生长激素基因黄河鲤种群适合度的重要生物学特征进行了初步的研究。与此同时,本研究也以快速生长转基因黄河鲤为模型,探讨鱼类生长速率与其存活率、繁殖特征以及游泳能力之间的权衡关系。主要研究结果如下:   1.建立了快速生长转“全鱼”生长激素基因黄河鲤家系。通过测交的方式证实,转植基因在该家系F2、F3、F4和F5代中的分离比均为50%。F2代转基因鱼的平均体重是对照鱼的1.8-2.5倍,体重的特定生长率比对照鱼高出10-20%。结果表明:“全鱼”生长激素转植基因有效整合在转基因黄河鲤基因组中,并能够在所建立的转基因鱼家系的各个世代间以孟德尔方式稳定遗传,且表现出明显的促生长效应。   2.在22.4±0.09℃的水温环境下,转基因黄河鲤仔胚的孵化速率比对照仔胚快大约2个小时。与同一尾对照雌鱼杂交,转基因雄鱼与对照雄鱼后代的孵化率之间没有显著差异。内源性营养阶段的转基因仔鱼标准长、标准长特定生长率与对照鱼相似。外源摄食阶段,转基因仔鱼的体重、体重特定生长率、标准长、标准长特定生长率均显著的大于对照鱼。在人工养殖模式下,转基因黄河鲤在其仔、幼鱼阶段的死亡率显著的高于对照鱼。该结果进一步证实硬骨鱼类的快速生长与死亡率之间存在权衡关系。   3.转基因鱼的体重和标准长分别是同龄对照鱼的1.3-2.2倍和1.1-1.4倍。实验期间,转基因雌鱼的性腺指数均显著的低于对照鱼,转基因雄鱼在不进行繁殖活动时的性腺指数也均显著的低于对照鱼,但在自然繁殖后的前两个月内,则与对照鱼没有显著差异。转基因鱼性腺的绝对重量显著的低于或等于对照鱼。转基因鱼性腺发育的速率慢于对照鱼。结果表明,具有快速生长效应的转基因黄河鲤首次性成熟年龄推迟,其快速生长效应以降低繁殖投资(性腺指数)为代价。   4.转基因黄河鲤的绝对临界游泳速度和相对临界游泳速度的平均值分别比对照鱼低22%和24%。这暗示着具有快速生长效应的转基因黄河鲤表现出低劣的游泳能力,同时也证实了鱼类生长速率和游泳能力之间存在权衡,即同一物种的个体生长率越高,临界游泳速度则越低。   5.转基因黄河鲤与对照鲤的体型之间存在显著的差异。较对照鱼而言,转基因鱼具有较大的头部深度、较大的尾柄长度,但其体高和尾柄深度却较小。形态特征对实验鱼的临界游泳速度具有显著的影响。临界游泳速度比较高的鱼类通常具有较大的体高和尾柄深度,较小的尾柄长度。这些结果说明,形态特征的变化或许是造成转基因鱼临界游泳速度较低的因素之一。   6.转基因黄河鲤的红细胞长度、宽度、表面积和体积均显著的小于对照鱼,其红细胞表面积与体积比显著的高于对照鱼,但其红细胞长度与宽度比与对照鱼之间没有显著差异。转基因鱼的日常代谢率显著的高于对照鱼,最大代谢率与对照鱼相似。正常状态下,转基因鱼的血细胞比容、血红蛋白浓度、血浆葡萄糖浓度、血浆乳酸浓度、血浆胆固醇浓度、血浆蛋白浓度均与对照鱼没有显著差异,但其平均血细胞血红蛋白浓度和血浆甘油三酯浓度则分别显著的低于和高于对照鱼。疲劳运动对两种鱼的血细胞比容、血浆蛋白浓度以及平均红细胞血红蛋白浓度没有造成显著的影响。疲劳运动后转基因鱼和对照鱼的血浆葡萄糖浓度和乳酸浓度均显著的增加,并分别经过4h恢复到了正常状态,表现出典型的次级应激反应。转基因鱼与对照鱼的血浆葡萄糖浓度应对疲劳运动的方式相似,但转基因鱼的血浆乳酸浓度应对疲劳运动刺激的反应强度较弱。疲劳运动后,转基因鱼的血浆胆固醇浓度和甘油三酯浓度均显著的升高,2h后恢复到正常状态,而对照鱼的上述两种指标没有表现出明显的应答。转基因鱼血浆蛋白浓度对疲劳运动没有明显应答,但是对照鱼的血浆蛋白浓度从运动后2h后开始显著的低于对照鱼。结果表明:转基因鱼较对照鱼具有较小的红细胞形态、较高的日常代谢率、相似的最大活动代谢率和血液载氧能力,但是其血液生理指标(血浆乳酸、胆固醇、甘油三酯和蛋白)在应对疲劳运动的方式上较对照鱼发生了明显的变化。
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