----- 广告 -----
----- 广告 -----
文/ 水产前沿、日夜快集团 托马斯·吉特尔
弧菌，全球对虾养殖业最不受欢迎的细菌之一，它会导致急性肝胰腺坏死病(AHPND)，也被称为早期死亡综合征(EMS)，去年疯狂肆虐行业的“玻璃苗”的病因也指向了弧菌。今年，“玻璃苗”问题依旧严重，有苗场因“玻璃苗”导致排苗超过1亿尾，损失惨重。弧菌虽是细菌性疾病，有时也能导致高达100%的死亡率，估计每年给全球虾业造成30亿美元的损失，极大地损害了养殖户的利润。
因此，我们必须想办法，降低弧菌引起的相关疾病，以保证养虾的成功。而通过选育手段提高对虾的特定抗病力是减少弧菌危害的重要途径。
好消息是，日夜快公司正利用基因选育技术精准、高效地改良对虾的抗病力，并将于今年12月份在中国市场推出新一代种虾，该产品在EMS抗性方面有12%的遗传改进，在长速方面有15%的改进。这些种虾将对EMS有卓越的抵抗力和长速，在AHPND/EMS流行的商业养殖环境中有望获得良好的结果。
下面，我们就跟随基因学家托马斯·吉特尔的视角，一起来看一下日夜快集团新一代抗AHPND/EMS的种虾到底是怎么通过基因手段选育出来的。
日夜快集团基因学家 托马斯·吉特尔
日夜快集团
选育背景介绍
疾病是制约虾类集约化生产的一个主要因素。生产池塘中的条件有利于疾病的发展，一些以前没有报道过的流行疾病已经发生，并造成了严重的损失。自从它出现以来，急性肝胰腺坏死疾病AHPND（别称EMS）一直是造成对虾行业损失的主要原因之一，对其消除、根除或养殖控制是很困难的，选择性地培育宿主对病原体的抗性可能是疾病控制的一个有吸引力的选择。
水产养殖中的选择性育种已被证明对具有高遗传性的性状非常有效，如生长速度，其表型信息直接记录在未来的育种者身上。据报道，虾类生长的遗传反应体现在每一代10%-20%之间。另一方面，在具有中等或低遗传力的性状中，如总体存活率和特定的抗病性，尽管选育响应是积极的，但选择反应却低得多。造成这种差异的主要原因，除了遗传率较低外，还因为在这类性状中，表型信息不是直接从未来的育种者那里直接记录的，而是通过测试其兄弟姐妹和其他亲属那里得到的。用于测试的个体要么死亡，要么被病原体感染，因此它们不能被用做育种核心。因此，只有家系平均值被用于选育，而没有关于家系内个体遗传优点的信息，导致每一代的遗传学收益较低。
基因组选择
基因组选择对于提高抗病性的遗传收益似乎非常有价值，因为它可以估计无感染个体的基因组育种价值。使用数以万计的标记基因组选择估计所有相关基因的综合遗传效应，并对某一性状的遗传价值进行准确预测。这些标记直接用于计算受感染和未受感染个体之间的基因组关系，并用于计算基因组估计育种值（gEBV）。gEBV在育种核心中同一家系的所有非感染个体中是不同的，因此我们可以根据每个家系中SPF个体的gEBV进行排序。
日夜快公司与水产养殖技术中心CAT合作，开发了一个具有50000个遗传标记或SNPs（单核苷酸多态性）的高密度面板，以在日夜快的育种计划中实施基因组选择。日夜快公司的最近几代种虾一直在利用基因组选择来选育优良的长速、存活率和AHPND抗性。
实验种虾
材料和方法
本研究中使用了89个全同胞家系。一尾雄性与两雌性尾交配，产生全同胞和半同胞家系。所有家系都在我们的遗传基因中心（GNC）进行生长和总体存活率测试，每个家系抽取80个个体的样本被送到我们的挑战测试设施，用副溶血性弧菌（VP）感染以诱发AHNPD。
在生产阶段，基因中心的每个家系的个体被分开培育至虾苗阶段然后分成两组。A）每个家系的280只个体被混合放养在一个跑道池上；B）每个家系的380只个体被分别饲养在独立的水箱中（3吨水），直到它们达到可以进行物理标记以识别家系的尺寸。A组个体按照标准的商业养殖方法进行长速和生存测试。在30克的时候，挑选出2000个最大的个体，登记性别和体重。此外，抽取组织样本进行身份识别和基因型分析。
B组的个体在达到1g大小时被贴上了家系识别标签和弹性色码：每个家系有80只个体被送去做AHPND/EMS挑战试验，另外每个家系抽取50只个体被送去放养在与A组同一个跑道池里，用于估计遗传参数。
AHPND/EMS挑战测试
实验室中的家系被分配在5个水箱中，并感染了副溶血性弧菌。之后每小时都会记录死亡时间、感染水箱号和家系代码。从所有死亡和存活的个体身上获取组织样本进行基因组分析。
基因实验室
病毒挑战实验室
基因组分析
总共有6800个个体用高密板进行了基因分型。2000只被选中的候选个体和4800只参加挑战试验的个体。对A组选定的候选个体和受挑战的个体都进行了亲缘分配。我们放弃了基因分型没有达到符合95%个体标准的标记，以及小等位基因频率（MAF）低于0.05的标记。最后，35000个SNPs通过了质量检查，可以进一步用于数据处理。
遗传和基因组分析采用混合模型分析。使用基因组关系矩阵对A组和B组的长速、B组的总存活率和B组的AHPND/EMS抗性的基因组育种值进行了估计。
结果
遗传参数：我们的数据表明，B组的AHPND/EMS抗性和总存活率的遗传性适中，而长速的遗传性较高（表1）。在A组中发现长速的遗传率较低，因为这些个体在亲本分配之前已经做过体重预选。根据估计，所有的性状都在遗传控制之下，适合通过选择性育种来改善。
表1对角线为遗传性估计值。遗传相关性在对角线上方
AHPND/EMS 抗性B组 | 整体生存率 B组 | 长速 B组 | 长速 A组 |
0.21 ± 0.04 | 0.25 ± 0.15 | -0.08 ± 0.14 | -0.30 ± 0.13 |
0.19 ± 0.04 | 0.06 ± 0.15 | 0.03 ± 0.18 | |
0.53 ± 0.06 | 0.63 ± 0.10 | ||
0.21 ± 0.03 |
我们发现AHPND/EMS抗性与总生存率之间存在有利的遗传相关性，但AHNPD/EMS抗性与长速之间存在不利的遗传相关性。这意味着总体存活率最好的家系一般与AHPND/EMS存活率最好的家系相同。相反，长速最好的家系往往对AHPND/EMS存活挑战的抵抗力较差。
基因选育（GM）与传统血统选育（PS）之间的比较：
高精度的育种值估计是获得高遗传收益的关键因素之一。较高的选择精度会带来较高的遗传收益。图1显示了使用血统信息（EMS）和基因组信息（G_EMS）对EMS抗性的估计育种值的平均精度：
图1选育精度：EMS血统估计，G_EMS基因组信息
用基因组信息估计候选者育种值的平均准确度比用血统信息高。对于AHPND/EMS抗性来说，基因组选择使育种值的平均准确度提高了14.3%，从而使预期进展提高了14.3%。
此外，利用估计的基因组育种值，我们可以根据个体的遗传优势对家系中的个体进行排序。图2和图3显示了每个家系中使用血统（图2）和基因组（图3）信息的个体育种值
图3：AHPND/EMS家系内基因组育种值
在每个家系中拥有单个gEBV的主要优点是，即使长速和EMS抗性之间存在不利的遗传相关性，我们也可以从长速最好但仍对AHPND/EMS感染具有卓越抗性的家系中选择个体，并同时选择对这两个性状具有良好反应的个体。如图4所示。
图4：一个家系内长速和EMS抗性的gEBV
日夜快公司目前正在用这种新的选育技术生产商业种虾，预计这一代产品（种虾）在EMS抗性方面有12%的遗传改进，在长速方面有15%的改进。这些种虾将对EMS有卓越的抵抗力以及良好的长速，在AHPND/EMS流行的商业养殖环境中有望获得良好的结果，12月份将在中国市场推出，值得期待！
附，实验种虾相片
第十届中国养虾高手年会
荣耀十载！虾业顶级盛会——第十届中国养虾高手年会盛大启幕。最前沿技术、产品、先进养殖模式、新商业模式一网打尽！大咖云集，谈虾论道，12月，天津，为您揭晓！
本文为“水产前沿”独家稿件，版权合作，敬请联系wx@fishfirst.cn。
联系客服
