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中国工程院院士刘少军:解锁水产育种新范式——鱼类大杂交与微杂交,赋能可持续渔业

发布人:日期:2026年04月07日 10:02浏览数:威廉希尔中文网站平台

在2026国际可持续水产养殖大会上,中国工程院院士、湖南师范大学教授刘少军发布鱼类大杂交与微杂交核心研究成果,系统阐述这两项创新育种技术的理论体系、技术路径与产业化应用,为全球水产养殖高质量发展提供了中国方案。

杂交育种作为水产新品种培育的核心策略,占我国水产新品种培育技术组合的35%,其中远缘杂交贡献了68%的杂交衍生新品种;雌核发育育种技术也是创制新品种的技术之一。把远缘杂交和异精雌核发育技术统一起来形成的大杂交与微杂交技术,丰富和提升了育种技术并可用之创制更多的优良鱼类。


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一、核心定义:大杂交与微杂交的本质差异


大杂交和微杂交均以鱼类远缘杂交、异源精子诱导雌核发育为基础,核心差异体现在基因组来源与培育逻辑,二者形成高度互补的育种体系。

(一)大杂交:整合双亲基因组,打造超亲新性状


以远缘杂交为核心,不做精子遗传灭活和受精卵冷/热休克处理,子代携带父母本双亚基因组,形成异源二倍体或四倍体鱼类。

其核心原则是染色体数目相同的亲本间远缘杂交,主攻整合双亲优势、产生超亲新性状。团队完成56组大杂交实验,47组获得可存活后代,成功建立12个二倍体鱼品系、5个四倍体鱼品系,且明确染色体遗传规律,为不同亲本组合设计提供精准理论指导。

(二)微杂交:优化母本基因组,实现精准快速改良


包含远缘杂交诱导天然雌核发育或形成同源二倍体或四倍体鱼类以及人工异源精子诱导雌核发育鱼类两类,子代基因组以母本为核心,仅插入少量父本DNA片段;人工异精雌核发育时会先灭活异源精子,再通过冷休克或热休克诱导染色体加倍。

核心优势是:

高强度选择+纯合性+异精效应,多重变异叠加,实现精准改良。

1. 人工异精雌核发育经历高强度的选择过程,能存活的后代具备抗逆性强等特性。

2. 一代人工异精雌核发育的微杂交的纯合效果等效于传统选择育种8-10代,大幅缩短育种周期。

3. 异源精子DNA片段插入能诱导母本基因组产生新变异。

团队完成了10组远缘杂交形成天然雌核发育鱼或形成同源二倍体或四倍体鱼;还完成了26组人工异精雌核发育实验,攻克传统雌核发育子代单性、数量少的核心瓶颈,建立雌核发育→回交→自交一体化育种技术。

二、技术突破:攻克三大瓶颈,让育种可控可育


远缘杂交和异源精子诱导雌核发育曾长期面临存活难、繁殖难、鉴定难三大核心问题,刘少军院士团队针对性提出解决方案,同时配套精准育种工具,让技术从实验室真正走向产业化。

(一)三大瓶颈,精准破解


1. 存活难:依据染色体遗传规律精准设计亲本组合,匹配染色体数目与亲缘关系,从源头提高子代存活率;

2. 繁殖难:延长苗种培育周期促进性腺发育,收集配子开展受精,突破生殖隔离障碍,形成两性可育品系;

3. 鉴定难:通过流式细胞术、染色体分析等方法,精准测定倍性,区分二倍体、三倍体、四倍体鱼等,进行定向培育,实现目标品系定向培育。

(二)核心配套,保障效率


研发一系列育种工具与标准化方案,全方位提升育种成功率:

1. 分子技术:基因组测序解析双亲亚基因组、分子标记区分不同品系亚基因组、PCR等技术检测微杂交子代的父本DNA片段;

2. 人工微杂交标准化方案:异源精子筛选、精液处理、卵子冷休克等;

3. 养殖配套技术:人工繁殖、流水孵化、控温孵化技术等。

三、产业成果:双技术互补,培育多款优质新品种


大杂交与微杂交并非相互独立,而是高度互补、协同发力,兼具适用范围广、育种成本低、品系可育性强三大核心优势,依托两大技术,团队已培育出多款兼养殖优势和经济价值的水产新品种或优良鱼类,技术的适用性覆盖淡水、海水主流养殖鱼类等。

(一)核心优势:全域改良+重点突破


1. 适用范围全覆盖:微杂交理论上可改良所有鱼类(含大杂交亲本原种),大杂交主攻双亲优势整合与超亲性状创造;

2. 育种成本低:二者采用一步法或者多步法育种技术,雌雄鱼协同培育及有效利用,避免亲本单性应用,资源浪费;

3. 种质基础稳:培育的四倍体、二倍体品系多为雌雄可育,为后续新品种培育提供稳定的新型种质资源;即使在人工异精雌核发育产生全雌后代的情况下,在微杂交理论和技术的支持下,通过回交、自交、再回交等途径,可以解决单性的瓶颈问题。

(二)大杂交和微杂交效果


大杂交和微杂交技术应用广阔,既适合草鱼、鲫、鳊、鲤等大宗淡水鱼类的遗传改良,也适合鲌、鲈、鳜、乌鳢等特色淡水鱼类的遗传改良,另外,也适合海水鱼类的鱼类改良;大杂交技术聚焦整合双亲优势,微杂交聚焦基本保留母本性状(有时也可以改变母本性状),可以在生长速度、肉质、抗病性、抗逆性等的一个方面或者多个方面对研究对象进行改良。

用大杂交技术制备了合方鲫、合方鲫2号、合方翘嘴鲂(杂交翘嘴鲂)、合方鳊、异源四倍体鱼品系、新型三倍体鱼等优良鱼类;其中合方鲫2号,不但具有生长快、抗病力强的优点,还具有呈味氨基酸含量高的特点,是做鲫鱼汤的很好食材,已经加工成为鱼汤(鱼冻)、鱼罐头。合方鲫2号可在池塘、稻田、藕田多元场景养殖。合方鳊的外形与团头鲂相近,草食性,养殖成本低,成活率高,生长速度快;耐低氧能力强。人工研制的两性可育异源四倍体鱼品系可作为优质亲本来制备生长快且不育的优质三倍体鱼。

用远缘杂交的微杂交技术制备了合方鲤、合方花鲫、同源四倍体鱼品系等;其中合方鲤具有食性广、耐低氧、生长速度快、含肉率高、肉质好等优点;合方花鲫体色鲜艳、体型优美,兼具很好的观赏价值;同源四倍体鲫和同源四倍体鲤可用来制备优质三倍体鱼。

此外,用异精人工雌核发育微杂交技术制备了合方鲈、合方鳜、合方草鱼、合方乌鳢、合方金鱼(与广西水科院团队合作)、合方大黄鱼(与福建农林大学团队等合作)、合方花䱻等鱼类。其中合方鲈具有生长快、肉质好、耐高温等优点。合方鳜具有生长快等优点;合方草鱼具有草食性,鱼体整齐,体格健壮,弹跳力强等优点;合方乌鳢具有规格整齐、易驯食、生长快,抗逆性强等优点;合方金鱼具有花色多样、生长快、体态优美等优点;合方大黄鱼具有生长快等优点;合方花䱻具有生长快,抗逆性强,耐低氧等优点。

四、技术价值:为可持续水产养殖提供核心支撑


刘少军院士团队首次构建的鱼类大杂交与微杂交技术体系,相关成果发表于Reviews in Aquaculture、Aquaculture等国际专业期刊。

在全球水产养殖向可持续、高品质转型的背景下,两大技术的产业价值愈发凸显:

1.  提升养殖效益:培育的优良鱼类一般具有生长快、抗逆性强、肉质好等优点,直接提高水产养殖的经济效益和资源利用效率;

2. 契合绿色理念:实现定向精准育种,减少育种过程中的资源浪费,适配绿色养殖发展需求;

3. 提供中国方案:从理论创新到技术创新,再到产业化应用,为全球水产养殖可持续发展传递中国智慧。

未来,随着大杂交与微杂交技术的进一步优化与推广,将培育出更多优质水产品,持续推动水产养殖产业高质量发展。

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专家简介

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刘少军,中国工程院院士;博士;湖南师范大学教授,博导,岳麓山实验室水产品种创制中心主任;Reproduction and Breeding、《水产学报》主编;湖南省科协副主席;中国水产学会副理事长;全国水产原种和良种审定委员会副主任委员;国家杰出青年科学基金获得者、全国五一劳动奖章获得者、全国优秀教师、全国优秀科技工作者、湖南省科技领军人才。

他领导团队长期从事鱼类遗传育种研究;在鱼类远缘杂交和雌核发育研究领域的理论-技术-产品方面做出了创新成绩;探索出鱼类远缘杂交和异精雌核发育的主要遗传规律;建立了“大杂交”和“微杂交”的理论和技术并用之创制出一系列优良鱼类;创建鱼类“良种良养良销”模式,强调以种业为龙头,进行生态渔业设施化及设施渔业生态化养殖;创制陶瓷材质的养殖设施;主持研制了包括5个国家级水产新品种在内的一系列优质鱼类;首次证明鲤-鲫-金鱼杂交演化途径;以第一完成人获国家科技进步二等奖(2项)、全国创新争先奖状等奖励;领衔“淡水鱼类遗传育种研究创新团队”获湖南省科学技术创新团队奖;以第一完成人获国家发明专利40余项;撰写著作Fish Distant Hybridization、《鱼类远缘杂交》、《淡水鱼良种良养良销》;以第一作者或通讯作者在Genome Research、PNAS、BMC Biology等期刊发表一系列论文;主持培养毕业了一批博士和硕士;为我国水产事业做出了杰出贡献。


来源:优质DHA藻油原料供应站

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