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鱼类品系介绍

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目前,鱼类实验动物没有统一的标准,大多数作为实验材料的鱼类动物只能称为“用于实验的动物”,对照陆生严格动物标准要求的实验动物,对于鱼类可以说还没确立。

虽然一些有应用价值的小型鱼类进行了纯化培育工作,如斑马鱼(Danio rerio)、虹鳉(Poecilia reticulatus)、青鳉(Oryzias latipes)、新月鱼(Xiphophorus maculatus)、剑尾鱼(Xiphophorus helleri)都有近交超过20代的品系,这些品系已经有较高的遗传均一性,可在微生物控制和饲养与应用条件方面的标准化和陆生动物有差距。

但是,因为鱼类终生生活在水中、材料易得、且绝大部分体外受精、体外发育等特点,是毒性试验、环境监测、发育生物学、生理学、生态学、遗传学等研究常用的实验材料,所以在各个领域得到广泛应用。

国内常用品种:

1. 剑尾鱼(Xiphophorus helleri) 对多种农药、重金属等毒物较敏感,同时多年来调查和实验结果显示剑尾鱼还对某些鱼类病原体敏感性强,以及存在盲眼、畸形等诸多突变性状,适合作为动物模型。

1987年,珠江水产研究所开始了剑尾鱼的实验动物化工作,从近交培育、营养与饲料、人工生态、微生物控制各方面进行系统研究。主要培育RR-B、RW-H、BY-F三个剑尾鱼品系。

其中代表品系RR-B系剑尾鱼近交达24代,特征为眼红体红,从形态特征、同工酶、RAPD等分析,群体有较好的遗传均一性。目前,培育的设施和饲养管理基本做到了标准化、规范化,保证其作为试验材料的反应一致性和可重复性。

其中剑尾鱼RR-B系通过了全国水产原种和良种审定委员会第三届第一次会议的审定, 是国内首个通过审定的水生实验动物品系,品种登记号为GS01003-2003,并由中华人民共和国农业部第348号公告公布。

公告明确了剑尾鱼RR-B系是适用于水环境监测、水产药物安全性评价、化学品毒性检测、动物疾病检验模型及遗传生物学研究等领域的水生实验动物。

2. 稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus) 是我国特有的一种小型鲤科鱼类,分布于四川省汉源县、石棉县、双流县、都江堰市、彭州市等地。

从1990年开始,中国科学院水生生物研究所以将它作为新的实验动物为目的,先后对其分布区与生活习性、形态与分类地位、繁殖、胚胎发育、胚后发育、生长、摄食、对生态因子的适应性、核型与同工酶、饲养方法、繁殖技术、麻醉方法、近交系培育等方面进行了系统的研究。

现在,我们已对其饲养管理进行了规范化,并获得了全兄妹近交21代的鱼,离培育标准实验动物的目标已非常接近。

稀有鮈鲫作为一种新的实验动物具有以下优点:

(1) 成体全长38-85mm,饲养方便。

(2) 在饲养条件下,孵出后3个月部分个体性腺成熟,4个月左右即可产卵繁殖。

(3) 稀有鮈鲫在14-30℃间可自然产卵,在实验室控温条件下可以实现周年繁殖,一年任何时候均可得到卵和苗,不受季节限制。

(4) 属于连续产卵类型的鱼类,同一尾鱼每隔4天左右产卵一次,每次数百粒卵。短期内可获得同一亲本的大量后代。

(5) 卵粘性,卵膜径1.25-1.70mm,较斑马鱼、青鳉卵大。卵膜透明,可清楚地观察胚胎发育,也便于核移植等实验操作。

(6) 胚胎发育温度适应范围广,在13-30℃胚胎发育正常,可通过控制温度控制发育速度。

(7) 对温度、二氧化碳、溶氧的耐受能力强。

迄今为止,有关稀有鮈鲫的文献有55篇,除关于分类和生物学研究的论文21篇以外,其余34篇都是稀有鮈鲫作为实验鱼应用的报道。据不完全统计,国内已有十几个大学和科研单位使用稀有鮈鲫开展科学研究,这些工作涉及鱼病学、遗传学、环境科学、胚胎学、生理生态学等领域。

在鱼病学领域,王铁辉等证实稀有鮈鲫对草鱼出血病病毒异常敏感,可以将稀有鮈鲫作为草鱼抗出血病病毒育种研究的模型。由于采用稀有鮈鲫作为研究材料,克服了采用草鱼时个体大、世代周期长、繁殖期短、饲养与取材难等困难,从而大为加速了草鱼抗出血病病毒育种研究的进程。

在环境科学领域,许多试验证实,稀有鮈鲫对重金属、农药等化学品非常敏感,是进行化学品毒性测试和环境水样毒性试验的理想材料。周永欣等建立了稀有鮈鲫的5天和7天亚慢性毒性试验模型。

中国环境科学研究院不仅利用稀有鮈鲫进行了鱼类毒性试验,而且将稀有鮈鲫作为受试生物列入《国家环境保护局合格实验室准则(1996)》和《水和废水监测分析方法》(第四版)中。在二噁英的生态效应和早期预警研究方面,水生生物研究所的研究表明,稀有鮈鲫对2,3,7,8-TCDD极其敏感,低浓度下可致畸、致死、肝细胞受损。

低浓度的2,3,7,8-TCDD即可诱导EROD酶活性,且酶的活性与暴露浓度有极好的剂量-效应关系,证明EROD生物测试法是一种快速、简单、灵敏的生物方法,可作为生物标志物评价鱼体不同发育阶段的毒性效应和生物积累。

目前,中国科学院水生生物研究所、中国科学院生态环境研究中心等正利用稀有鮈鲫为试验材料在"评价内分泌干扰物长期低剂量暴露影响的鱼类实验模型"、"环境内分泌干扰物的生物筛选"等方面开展工作。

在遗传学领域,已有研究者开展了染色体组操作、DNA含量测定、细胞色素b序列测定等方面的工作。

此外,贾方均等进行了稀有鮈鲫人工雌核发育、人工雄核发育的研究,建立了稀有鮈鲫单性发育技术,为快速建立纯系提供了一条新途径。钟家玉等用稀有鮈鲫作材料,优化了鱼类电脉冲-精子介导转基因方法。胡炜等通过异种核移植、连续核移植对鱼类核质关系研究中的基础问题进行了探讨。

由于鱼类繁殖量大,体外受精、体外发育等特点,使进行转基因、克隆等技术操作时较使用哺乳动物进行实验方便许多,特别是稀有鮈鲫一年四季都可繁殖、且性成熟快,因而遗传学研究的理想材料。

3. 红鲫 为鲫鱼(Carassius auratus)的变种,主要分布在江南一带,其食用、观赏价值较高。近年来,不少学者用红鲫作为实验材料,进行过遗传育种、受精生物学、肿瘤学、毒理学等科学研究。

由于红鲫作为实验动物具有生活力强、性成熟早、繁殖力强、体型适当、杂食性等有点,南华大学实验动物学部已将红鲫实验动物化,采用雌核发育技术建立了红鲫近交系。近交系红鲫体色全红,身体侧扁,全鳞,口端位,无须。1龄鱼即达性成熟,平均体重11.6g,平均体长65.35mm;2龄鱼平均体重33.73g,平均体长112.48mm。

鳞式主要为26 28, 鳍式主要为D.i,17-18;A.i,6;V.i,7-8;P.i,15-16;C.24-25。脊椎骨28,肋骨13(对),鳃耙数42-48,咽齿2行,齿式为4.4/4.4,鳔2室。全长/体长1.31-1.36;体长/体高2.84-3.01;体长/头长3.26-3.45。染色体数目2n=100,核型公式为22 m+30 sm +24st+24 t。

国外常用品系:

1. 斑马鱼 属鲤科短担尼鱼属,原产于南亚,是一种常见的热带鱼。斑马鱼体型纤细,成体长3-4cm,对水质要求不高。孵出后约3个月达到性成熟,成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精,体外发育,胚胎发育同步且速度快,胚体透明。发育温度要求在25-31℃之间。

斑马鱼由于个体小,养殖花费少,能大规模繁育,且具许多优点,吸引了众多研究者的注意。经过30多年的研究应用和系统发展,已有约20个斑马鱼品系,斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载,方便了研究。

斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟,且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体,是研究胚胎发育分子机制的优良资源,有的还可做为人类疾病模型。斑马鱼已经成为最受重视的脊椎动物发育生物学模式之一,在其它学科上的利用也显示很大的潜力

2. 青鳉 是起源于东亚的一种小型鱼类,易于饲养。因为有突变个体存在,最早被作为研究材料用于遗传学的分析工作。青鳉有伴性的体色基因r,利用其等位基因可制出通过体色差异区别雌雄的系统,这系统进行人工性转换时,能靠体色分清遗传的雌雄,非常方便。由于产卵是可控的,1994年,青鳉作为脊椎动物的代表被送上太空,完成了从受精到个体的整个发育过程,实现了真正意义的“太空育种”。

日 本在上个世纪初就开始青鳉的研究工作,在生理学、生态学、内分泌学等各方面被广泛利用,并在培育、饲养管理、实验操作等进行系统的研究,是鱼类实验动物化较好的例子。 青鳉和斑马鱼有相似的优点,两种鱼研究的方法和思路可以互换,研究者间的交流加速各自的发展。青鳉早已启动基因组计划,也有基因数据库供查询和下载。

3. 剑尾鱼属等 新月鱼和剑尾鱼是深受人们喜爱的热带鱼,都是花鳉科剑尾鱼属鱼类。在1930’s,Gordon和Kosswig分别发现新月鱼和剑尾鱼杂交后代易产生黑色素瘤,便开始剑尾鱼属鱼类研究的热潮。

剑尾鱼属有23个种,大部分已被收集。很多脊椎动物进行属内杂交时会出现后代不育或产仔少的现象,剑尾鱼属杂交后代没有这种现象,加上属内的鱼有不同表型,体色各异,所以通过杂交、回交等手段可进行基因遗传连锁研究。

剑尾鱼的杂交黑色素瘤模型在肿瘤研究中是经典的模型,研究表明其形成与多个基因相关,对肿瘤形成的分子机制研究意义重大。剑尾鱼在行为学和进化的研究比较深入,也是神经研究的常用材料。关于剑尾鱼属研究的报导也呈逐年增多。

新月鱼和剑尾鱼也有多个近交品系建立,剑尾鱼属是完成基因连锁图谱较早的鱼类。

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