中华鳖遗传育种研究现状及进展

曾丹+王晓清

摘 要 中华鳖（Pelodiscus sinensis）是我国重要的水产养殖品种之一，近些年对其遗传育种方面的研究较多，主要从生物学特性、种质资源、选择育种、杂交育种、转基因育种和性状改良6个方面进行.现对其进行总结并提出中华鳖育种未来的发展方向和亟待解决的问题，为进一步深入开展中华鳖遗传育种研究提供参考.

关键词 中华鳖；遗传研究；育种现状；生物技术

中图分类号 Q953；Q32文献标识码 A文章编号 1000-2537（2017）04-0040-05

Abstract The soft-shelled turtle （Pelodiscus sinensis） is one of the most important aquaculture species in China. In recent years， more and more studies have been conducted on genetics and breeding of the soft-shelled turtle. The majority of the studies on breeding of the soft-shelled turtle is from the aspects of biological characteristics， germplasm resources， selective breeding， hybridization breeding， transgenic breeding and trait improvement. This article summarizes the recent status and research advances of this topic， points out some issues to be urgently addressed， and proposes some research areas for the future study. This work should serve as useful information for the further investigation of soft-shelled turtle genetics and breeding.

Key words Pelodiscus sinensis；genetic research；breeding status；biotechnology

中华鳖（Pelodiscus sinensis）俗称甲鱼、团鱼、脚鱼等，是水陆两栖、用肺呼吸的爬行动物，主要分布于日本、朝鲜、俄罗斯、越南等国及我国除新疆、西藏和青海以外的地区[1].中华鳖蛋白质含量高，能够提供人体所需多种氨基酸，具有极高的营养价值，因此广受消费者的喜爱.消费刺激产业发展，中华鳖养殖模式从小规模池塘养殖到温室养殖，再到大棚集约化养殖，产量不断提高，2014年年产量已经达到340 kt，成为我国重要的水产养殖品种之一.但是随之也产生了很多的问题，外来物种的涌入、不规范的育种操作和近交导致种质严重退化[2]，不利于中华鳖产业的可持续发展，因此进行中华鳖的种质保护和良种选育方面的研究具有重要的意义.全面总结中华鳖遗传育种的研究进展，可为今后中华鳖育种的方法和思路提供参考.

1 中华鳖的生物学特征

中华鳖体躯扁平，椭圆形，幼体阶段腹甲大多存在黑色斑块.背甲表面有触摸感较为明显的疣粒.吻部管状，头颈部可伸缩.四肢粗且短，为五指型[3].雌雄中华鳖在外形上存在一定的差异，雄性较雌性体薄，且雄性个体尾端一般超出裙边，后腿间距小于雌性个体.此外，中华鳖表现为两性（雌雄）生长差异（growth sexual dimorphism，GSD），雄性個体生长速度及个体大小均优于雌性[4].中华鳖栖息于江河、湖泊、池塘和小溪中，杂食性，当水温低于15 ℃，中华鳖停止摄食并进入休眠状态，交配产卵时间一般在5～8月，孵化时间受温度的影响，耐受范围为22 ℃～36 ℃，周期为23～83 d左右[5].根据传统的观点，我国鳖属动物仅有中华鳖一种.但在1991年，周工健[6]发现了一种与中华鳖完全不同的新品种——砂鳖.此后，陈合格等[7]采用分子技术证明砂鳖为不同于中华鳖的鳖属新品种.我国的中华鳖种质资源丰富，存在不同的地理群体，不同产地或不同水系的中华鳖在生产性状、体表颜色、裙边大小等方面都存在一定的差异.按照水系不同或产地不同可将中华鳖分为黄河鳖、淮河鳖、鄱阳湖鳖、洞庭湖鳖、台湾鳖、崇明鳖和太湖鳖等，不同的地理品系可以为种质研究和良种选育提供丰富的材料[8].

2 中华鳖种质资源研究

对物种种质资源的认识和利用程度决定了该物种的育种成就.目前，对中华鳖种质资源的研究主要集中在外部形态、养殖性能、生化水平和分子水平等方面.

关于外部形态特征的研究较多，如肖凤芳[9]运用通径分析和多元回归分析的方法，比较了3个养殖群体（黄河、洞庭、绿卡）体质量与6个形态指标之间的关系，发现影响体质量的主要形态指标在黄河群体、洞庭群体和绿卡群体中均不相同，分别为背甲长和体高，背甲长、背甲宽和体高，以及腹甲长和腹甲宽.针对不同的养殖阶段，马晓等[10]对影响中华鳖体质量的主要外部形态也进行了研究，发现与体质量相关的主要指标在100日龄时为背甲长而300日龄时为体高.李思发等[11]将中华鳖7个群体16个体型参数转化为以背甲长为基数的15项比例性状进行多元分析，聚类结果表明：太湖鳖和崇明鳖较近，黄河鳖和淮河鳖较近，洞庭湖鳖和鄱阳湖鳖较近.通过观察腹部黑斑图案差异，发现黄河鳖、淮河鳖、洞庭湖鳖及鄱阳湖鳖为“玉鳖”群，太湖鳖、崇明鳖及台湾鳖为“花鳖”群.

在养殖性能方面，蔡完其等[8]对我国中华鳖代表性的7个地方群体进行了从稚鳖到成鳖阶段的生长对比试验，发现7群体在生长速度和群体产量上都存在显著差异，最佳者为黄河鳖，淮河鳖、洞庭湖鳖和鄱阳湖鳖也非常好，另外黄河鳖体质量变异系数最低.李登明等[12]通过对生长性状的比较分析，发现选育获得的黄沙鳖F1代性能优于中华鳖和黄沙鳖，可见对黄沙鳖进行不断选育可以获得性状优良的黄沙鳖群体.

在生化水平方面，杨宏等[13]采用垂直淀粉胶电泳的方法对中华鳖同工酶进行研究，构建了中华鳖同工酶谱，确定了LDH酶谱和亚基组成，同时也阐明了LDH在鱼类和爬行类进化上的保守性.姚雁鸿等[14]首次发现了中华鳖LDH有A，B，C三基因编码并构建了同工酶酶谱，在蛋白质水平上建立中華鳖种质资源的生化遗传标志.郑小青等[15]采用聚丙烯酰胺垂直梯度凝胶电泳法对姚江水系中华鳖不同组织3种同工酶进行初步研究，得到了姚江群体中华鳖的标志性酶谱，通过与日本种群同工酶谱进行对比，找到了两者间的差异.

在分子水平方面，国内学者已用RFLP，RAPD，SSR等标记技术对我国的中华鳖不同地理群体进行遗传多样性分析.张林等[16]采用PCR-RFLP的方法比较4个不同地理群体（太湖鳖群体、沙鳖群体、台湾鳖群体和黄河鳖群体）中华鳖pomc基因的同源性，结果显示台湾鳖与沙鳖亲缘关系较近，太湖鳖与黄河鳖亲缘关系较近.肖亚梅等[17]选用14对随机引物对中华鳖种群进行RAPD分析发现中华鳖为遗传共享度较高的群体.通过微卫星标记法方法对黄河、太湖及其他不同群体中华鳖的分析表明，中华鳖存在丰富的可供选育用的遗传多样性基础，以生长、体色、体型等表型指标为直观选育标准的群体选育对遗传型指标产生了可检测到的影响.梁红蕾[18]对中华鳖的2个地理种群（淮河和台湾种群）遗传多样性进行了ISSR分析，结果表明这2个中华鳖种群的遗传多样性较贫乏，淮河群体略高于台湾群体，推测两个群体在经过多代人工选育和繁殖后可能形成趋于稳定的独立遗传结构.马晓等[19]采用第二代转录组测序技术开发了17个中华鳖多态性微卫星标记，这为其群体遗传结构调查和分子标记辅助育种提供可靠的参考依据.此外，张超[20]通过对线粒体部分片段扩增测序分析，发现遗传多样性由高到低依次为太湖品系、台湾品系、黄河品系和日本品系，且日本品系和黄河品系亲缘关系较为接近，台湾品系和太湖品系的亲缘关系较近.

3 中华鳖选择育种研究

选择育种是根据育种目标，以一个或多个性状作为参考依据，对一个原有品种进行有目的、针对性的选择淘汰，从而选育出集多种优良性状于一体的新品种的方法.选择育种可使被选个体或群体比原始群体更适合于特定的生产目的.清溪乌鳖是从中华鳖野生体色变异个体经过5代扩繁而成的遗传稳定性优异的新品种，具有独特乌黑腹部体色，营养价值高，是中华鳖遗传育种研究的优良材料[21].中华鳖日本品系是在引进中华鳖日本原种的基础上经五代群体选育而成的新品种，2007年通过全国水产原种和良种审定委员会的审定，具有外形优美、营养丰富、生长速度快、繁殖能力强和抗病力强等特点[22].

4 中华鳖杂交育种研究

杂交能够有效提高生长速度、转移优良性状等，是水产育种者易于采用的育种策略.绿卡鳖是以洞庭湖鳖（♀）和黄河鳖（♂）杂交得到的子代经过5代群体选育获得的杂交种，其存活率达到100%且生长速度大于黄河鳖，而在稚幼阶段明显优于其两亲本[23].英明中华鳖[24]是通过采用连续杂交技术对不同品系中华鳖（鄱阳湖品系、台湾品系、黄河品系和日本品系）进行遗传选育而得到的新品种，结果显示选育出的英明中华鳖后代杂交优势明显，可成为一个良好的中华鳖杂交群体.不同群体间杂交能提高生长速度，改良经济性状.施军等[25]以黄沙鳖（♂）×中华鳖（♀）杂交获得的子代以及徐银荣[26]以日本鳖（♀）×中华鳖（♂）杂交获得的子一代均具有生长速度快、成活率高和抗病力强的特点.中华鳖地理群体的遗传多样性丰富，杂交会加强遗传多样性的产生，这为中华鳖的良种选育提供良好的遗传背景.黄雪贞等[27]采用RAPD技术对日本群体（♀）×黄河群体（♂）的杂交子代进行遗传多样性分析，显示杂交子代遗传多样性优于亲代.

5 转基因育种在中华鳖育种中的应用

转基因技术是20世纪70年代初兴起的遗传改良育种技术，该技术克服了生殖隔离，可以快速定向培育新品种.朱作言等[28]率先开展鱼类转基因工程育种的研究，并建立了转基因鱼模式.基于转基因鱼模型理论，李林春等[29]通过电脉冲处理携带有鱼类基因的中华鳖精液，人工授精后对阳性转基因鳖的生长优势进行测定，结果初步表明转“全鱼”生长激素基因的F0代幼鳖有一定生长优势，这也是中华鳖育种在转基因育种研究中迈出的一小步.

6 有关中华鳖性状改良方面的研究

6.1 性别调控研究

在中华鳖养殖过程中，雄性个体生长速度快，裙边肥厚，营养价值高，因此人工控制性别将大大提高养殖的经济效益.爬行动物的性别有两种决定方式，分别是染色体性别决定（遗传型）和环境性别决定，其中环境性别决定是指子代的性别取决于胚胎发育的环境因子，其中孵化温度是较为典型的影响因子，温度环境性别决定可能在温度耐受阀值的边缘地带完全超过遗传性别决定的作用[30]，这种温度影响子代性比的现象称为温度依赖型性别决定（TSD）.有报道称龟鳖目动物中存在TSD机制[31-32].性染色体相关研究表明，中华鳖性染色体为ZZ（雄性）/ZW（雌性）[33].在中华鳖性染色体型确定的同时，王伟等[34]采用连续石蜡切片制作方法对中华鳖胚胎期性腺进行性别判定.性别决定是一个复杂的、多基因精确调控和激素介导的过程.雌激素能促进雌性分化，在中华鳖性别分化中起重要作用.此外，DMRT1[35]、SOX家族[36]等基因参与性腺分化过程，在中华鳖性别分化中发挥重要的调控作用.这些研究为中华鳖育种中性别调控奠定了理论基础.

6.2 生长性能研究

生长作为一个重要的经济性状已成为当前研究的热点，生长速度主要受环境因素和遗传物质两方面的影响.目前的研究多集中在营养调控方面，研究发现饲料中添加维生素、益生菌、动植物蛋白等在一定的含量内对中华鳖生长具有促进作用.而关于调控中华鳖生长的内在分子机制的研究报道还很少.如张群英等[37]采用转录组测序开发了一批EST-SSR标记，并通过验证发现了分别与体质量、背甲长、裙边宽等显著相关的基因型，为中华鳖育种提供理论基础.李婷等[38]利用筛选到的25个SSR标记进行群体生长关联分析，发现6种优势基因型，可作为辅助育种的参考标记.

6.3 抗病育种研究

随着市场需求的不断扩大，工厂化养鳖迅速兴起，长期人工控温和高密度养殖致使中华鳖抗病力日渐降低，许多疾病在中华鳖集约化养殖中爆发流行.导致中华鳖患病的原因主要有：细菌、真菌、病毒等微生物，寄生虫，天敌和水质.20世纪80年代，我国才开始鳖病的研究.目前已针对常见疾病如白底板病、腐皮病、疥疮病、暴发性败血症等进行了病原分离鉴定、药敏试验和病理组织学观察.但是对于疾病防治的研究还主要停留在抗生素的使用和营养调控增强机体免疫保护作用等方面，且以上两种方法均治标不治本，没有解决最根本的问题，针对中华鳖内在免疫机制的研究还鲜有报道.目前，郭琼林等[39]以中华鳖胚胎为材料，对免疫器官的个体发育进行研究，发现胸腺是免疫系统发育的第一个淋巴器官.简纪常等[40]对中华鳖体液免疫应答进行初步研究，获得了可用于抗体理化特性分析的高纯度抗体，为疫苗的研制打下坚实的基础.徐镇[41]对编码中华鳖免疫球蛋白连接链和免疫球蛋白M，D，Y的重链cDNA进行克隆，并解释这些抗体的表达规律.

7 展望

为了使中华鳖产业持续健康发展，培育出优质、高产、抗病、抗逆的新品种，笔者认为育种研究工作应主要从抗病育种、性别调控、转基因育种、分子标记辅助育种等方面进行.

7.1 抗病育种研究

随着集约化养殖的推广普及，中华鳖自身免疫力、抗病力下降，疾病的种类和爆发频率均增加，一旦流行发病就会带来巨大的经济损失.目前对于疾病的治疗还处在使用抗生素的阶段，长时间使用抗生素，会使病原病产生耐受作用，这对后期疾病的治疗非常不利.因此，发现其抗菌免疫系统的结构和功能以及防御机制，并建立遗传标记辅助选育技术体系，通过遗传改良的方法培育出抗病的健康新品种具有重要意义.

7.2 性别调控研究

在中华鳖养殖过程中，雄鳖比雌鳖生长快25%～30%，且雄鳖裙边宽厚、脂肪少，具有更高的营养价值，目前雄鳖单价比雌鳖单价高20%.因而人工控制性别将显著提高养殖产量和效益.但是当前的技术仍不过关，对性别控制机理进行深入的研究很有必要，培育出全雄个体的中华鳖也是一个需要攻克的难题.

7.3 转基因育种

随着育种技术的快速发展，越来越多育种新方法在水产动物中运用，如雌核发育、多倍体育种、转基因等.但是中华鳖育种工作起步较晚，育种技术还主要停留在选择育种和杂交育种上，关于转基因育种的研究才刚刚起步.因此，新技术在中华鳖育种上的应用也是研究的一个重要方向.

7.4 分子标记辅助育种

将分子标记与传统的育种技术结合起来形成分子标记辅助育种技术，完善抗病性能和生长性能等经济性状连锁分子标记是以后中华鳖育种工作发展的方向.随着分子数量遗传学、结构基因学和功能组基因学研究的推广应用，关于中华鳖生长、抗病等性状的分子遗传学基础研究会逐步深入，其成果终将被应用于育种生产实践当中.

参考文献：

[1] 杨渡远，唐大由，刘顺元，等.中国龟鳖类原色图谱[M].广州：广东经济出版社，1997.

[2] 黄丽英，何中央，丁诗华，等.中华鳖种质资源的研究现状及保护、利用对策[J].宁波大学学报（理工版），2005，18（2）：183-186.

[3] 丁德明.中华鳖[J].湖南农业，2015（5）：25.

[4] 周 洵，朱园贞.中华鳖雌、雄生长速度差异性研究[J].水产养殖，2011，32（5）：11-13.

[5] 杨振才，牛翠娟，孙儒泳.中华鳖生物学研究进展[J].动物学杂志，1999，34（6）：41-44.

[6] 周工健，张轩杰，方志刚.鳖属一新种研究初报[J].湖南师范大学自然科学学报，1991， 14（4）：379-382.

[7] 陈合格，刘文彬，李建中，等. 三种鳖线粒体DNA细胞色素b基因序列的比较分析[J].水生生物学报，2006，30（4）：380-385.

[8] 蔡完其，李思发，刘至治，等.中华鳖七群体稚鱉-成鳖阶段养殖性能评估[J].水产学报，2002，26（5）：433-439.

[9] 肖凤芳.中华鳖不同群体生长对比及形态性状对体质量的影响[D].南京：南京农业大学，2014.

[10] 马 晓，王晓清，杜海波，等.中华鳖体重与形态特征的关联分析[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2013，39（2）：179-182.

[11] 李思发，蔡完其，刘至治，等.中华鳖七群体体形和腹部黑斑图案的差异比较[J].水产学报，2004，28（1）：15-22.

[12] 李登明，张益峰，陆专灵，等.中华鳖、黄沙鳖及黄沙鳖F1代生长性状比较分析[J].南方农业学报，2013，44（6）：1046-1049.

[13] 杨 宏，夏全德，吴婷婷，等.中华鳖同工酶研究[J].中国水产科学，1997，4（4）：54-58.

[14] 姚雁鸿，余来宁，方耀林，等.中华鳖和台湾鳖的同工酶初步比较[J].淡水渔业，2002，32（6）：44-45.

[15] 郑小青，梅依霞，洪 飞，等.姚江水系中华鳖不同组织3种同工酶的表达差异[J].江苏农业科学，2015，43（7）：244-246，247.

[16] 张 林，吴 涛，何 力，等.4个不同地理群体中华鳖pomc基因PCR-RFLP分析[J].华中农业大学学报（自然科学版），2013，32（5）：106-111.

[17] 肖亚梅，陈丽莉，陈合格，等.中华鳖种群RAPD分析[J].湖南师范大学自然科学学报，2005，28（3）：72-75.

[18] 梁红蕾.中华鳖两个地理群体遗传多样性的分析[D].合肥：安徽农业大学，2011.

[19] MA X， XIONG G， WANG L M， et al. Development and characterization of 17 microsatellite markers for Chinese soft-shelled turtle， Pelodiscus sinensis[J].Conserv Genet Resour，2014，6（4）：955-956.

[20] 张 超.不同品系中华鳖线粒体基因组部分序列SNP分析和种质鉴别[D].宁波：宁波大学，2014.

[21] 薛辉利，何中央，张海琪，等.清溪乌鳖养殖性能的初步研究[J].中国水产，2009（6）：42-43.

[22] 张海琪，何中央，严寅央，等.中华鳖日本品系养殖现状与发展思路[J].浙江农业科学，2012，1（5）：742-744.

[23] 刘 阳，龙建杰，刘佳瑶，等.中华鳖洞庭湖群体、黄河群体及其杂种稚幼体生长对比试验[J].广东农业科学，2012，39（14）：156-157，160.

[24] 范厚勇.英明中华鳖的选育及其养殖性能研究[D].南昌：南昌大学，2013.

[25] 施 军，李庆乐.优良鳖种杂交技术应用[J].淡水渔业，2005，35（2）：38-40.

[26] 徐银荣.优良亲鳖杂交选育技术应用[J].科学养鱼，2010（2）：6-7.

[27] 黄雪贞，钱国英，王忠华，等.杂交对中华鳖遗传多样性的影响[J].江苏农业科学，2012，40（3）：190-193.

[28] 朱作言，许克圣，谢岳峰，等.转基因鱼模型的建立[J].中国科学（B辑），1989，19（2）：147-155.

[29] 李林春，汪亚平.中华鳖转“全鱼”生长激素基因研究[J].水生生物学报，2009，33（6）：1207-1209.

[30] BAROILLER J F， DCOTTA H， SAILLANT E. Environmental effects on fish sex determination and differentiation[J]. Sex Dev，2009，3（2-3）：118-135.

[31] MONTIEL E E， BADENHORST D， TAMPLIN J， et al. Discovery of the youngest sex chromosomes reveals first case of convergent co-option of ancestral autosomes in turtles[J]. Chromosoma， 2016，198（1）：1-9.

[32] SANTIDRIAN T P， GENOVART M， PALADINO F V， et al. Climate change overruns resilience conferred by temperature-dependent sex determination in sea turtles and threatens their survival[J]. Glob Chang Biol，2015，21（8）：2980-2988.

[33] KAWAGOSHI T， UNO Y， MATSUBARA K， et al. The ZW micro-sex chromosomes of the Chinese soft-shelled turtle （Pelodiscus sinensis，Trionychidae，Testudines） have the same origin as chicken chromosome 15[J]. Cytogenet Genome Res，2009，125（2）：125-131.

[34] 王 偉，钱国英，李彩燕，等. 一种中华鳖胚胎期性腺的连续石蜡切片制作方法及其在性别判定中的应用：201410132534X[P].2014-07-23.

[35] 王 莉.中华鳖DMRT1基因在雄性性腺发育中的影响研究[D].上海：上海海洋大学，2014.

[36] 聂刘旺，单祥年，汪 鸣，等.中华鳖7种组织SOX基因表达的RT-PCR分析[J].动物学报，2001，47（6）：718-720.

[37] 张群英，黄鹤忠，袁文成，等.中华鳖（Pelodiscus sinensis）EST-SSR标记与生长性状相关性分析[J].海洋与湖沼，2013，44（6）：1654-1660.

[38] 李 婷，李 伟，赵 建，等.中华鳖（Trionyx sinensis）微卫星标记与生长性状的相关分析[J].基因组学与应用生物学，2016，35（1）：63-73.

[39] 郭琼林，贾伟章.中华鳖造血和免疫器官的个体发育[J].动物学报，2003，49（2）：238-247.

[40] 简纪常，吴婷婷，杨 弘，等.中华鳖体液免疫应答的初步研究[J].中国水产科学，1998，5（4）：6-10.

[41] 徐 镇.中华鳖免疫球蛋白连接链和重链基因与抗体产生规律[D].武汉：华中农业大学，2009.