分子生物学技术在水产养殖中的应用.docx
《分子生物学技术在水产养殖中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学技术在水产养殖中的应用.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
分子生物学技术在水产养殖中的应用
分子生物学技术在水产养殖中的应用
分子生物学技术在水产育种与种质
鉴定中的应用
1.1
转基因技术
随着分子生物学技术的开展,转基因生物研究
已成为生命科学领域的研究热点之一。
人们期望通过
基因转移技术将外源基因导入某些动植物基因组中,
以便到达改进或获得某些重要性状（如生长快、抗逆
性强、生产药用蛋白等）的目标。
其中转基因动物育种
研究进展较快,应用前景令人瞩目。
转基因动物技术
突破了传统有性杂交的局限性和盲目性,克服了物种
之间的生殖隔离,实现了物种之间遗传物质的交换和
重组,不仅为遗传物质的研究提供了新的手段,也丰
富了物种的基因库,并为该技术的实际应用奠定了基
础。
自1982年Palmiter等获得转基因小鼠以来,目前
人们已获得了转基因大鼠、兔、绵羊、猪、山羊、牛、鱼
和鸡等转基因动物。
近些年来,转基因育种技术已广泛应用于培育具
有优良性状的转基因水产养殖新品种。
目前利用转基
因技术获得的水产养殖动植物主要有转基因鱼、转基
因藻,另外还有转基因虾、
贝等。
1.1.1
转基因鱼
自1985年朱作言等在世界
上首次报道在鱼类中进行转基因研究以来,世界上已
有许多实验室相继开展了这一领域的工作。
其中常用
于鱼类基因转移的基因为生长激素基因,用于转基因
的鱼有金鱼、
鲤鱼、
虹鳟等几十种鱼。
人们希望用鱼类
和哺乳动物的生长激素基因向鱼类转移以期获得有
实用价值的个体大、生长迅速的超级鱼。
目前已有
不少实验室获得了多种能快速生长的转生长激素基
因鱼,如Du等1992年将生长激素基因转移入大西洋
鲑,获得的转基因个体的重量比对照组平均大3.8
倍,生长速度比对照组快4~6倍。
除生长激素基因外,抗冻蛋白基因也是鱼类基因
转移中常用目的基因之一。
如于建康等1994年通过
精子载体,成功地将抗冻蛋白基因转入金鱼,获得
26%的转化率。
Tasi等1995年使用电激法将外源抗寒
和生长激素基因导入泥鳅精子再与卵进行受精,从而
提高了基因转移的效率。
另外,金属硫蛋白基因、溶菌酶基因、干扰素基因
和球蛋白基因等与鱼类抗病抗逆性有关的基因也是
目前转基因鱼研究中常选用的靶基因。
1.1.2
转基因藻
藻类是光合自养的低等植
物,分布非常广泛,是海洋生态系和人工养殖生态系
的能量和物质根底,同时也是海洋药物、功能食品和
精细化工产品的重要原料。
海洋科学/2000年/第24卷/第3期
32
目前组织培养、原生质体融合等传统生物技术已
广泛应用于藻类研究,但应用分子生物学技术有目的
地利用和定向改造藻类生物体系的研究那么是近些年
才得以开展。
近几年来,从分子水平研究藻类个体发
育与系统发育遗传机制的藻类分子遗传学研究发展
较为迅速,并在此根底上,应用重组DNA技术人工构
建藻类新品种以及实现藻类天然产物的基因工程生
产的藻类基因工程研究也取得重要进展。
近些年来,
我国学者围绕构建藻类反应器表达生产蛋白和药物
的目标,开展了较有特色的藻类基因、载体和表达系
统的研究,并在转基因海带、鱼腥藻基因工程以及紫
菜基因工程等藻类基因工程领域取得较大进展[1,2]。
目前用于藻类基因工程的目的基因主要有desA,
acc1,apcAB,金属硫蛋白基因和超氧化物歧化酶基因
等,用于基因转移的藻类表达系统主要有蓝藻、螺旋
藻、
海带、裙带菜、紫菜和江蓠等藻类。
1.2
RFLP技术
限制性酶切片段长度多态性（RFLP）指的是用限
制性内切酶切割不同个体基因组DNA后,含同源序
列的酶切片段在长度上的差异。
这种差异可以在电泳
图谱上筛选并显示出来,并按孟德尔遗传定律别离。
目前,RFLP技术已与PCR等技术联用,开展已
相当成熟,在一些经济动植物多基因数量性状的基因
定位等方面的研究与应用已取得重要进展,但在水产
养殖业那么刚起步。
如有人将虹鳟线粒体DNA的RFLP
标记用于遗传分析,为种质鉴定和遗传育种提供依
据。
1.3
RAPD技术
随机扩增多态性DNA（RAPD）技术是在PCR技
术根底上开展起来的一项DNA多态性检测技术,其
根本原理是利用一系列不同的碱基顺序随机排列的
寡聚核苷酸单链（常为十聚体）为引物,对所研究的
DNA模板基因组进行PCR扩增,通过对PCR产物的
检测即可对基因组DNA的多态性进行检测。
RAPD技术可以在对物种没有任何分子生物学研
究背景的情况下,对其DNA进行多态性分析。
而且与
RFLP、DNA指纹图谱法等其他DNA多态性检测技术
相比,RAPD技术具有检测效率高、样品用量少、灵敏
度高等特点,因此广泛应用于农作物和畜禽品种及品
系的鉴定、物种亲缘关系确实定、基因定位和别离以
及构建基因图谱等方面的研究。
目前RAPD技术也已用于水产品群体遗传差异
分析,如用于高首鲟（AcipensertransmontanusRichard
son）减数分裂雌核发育和多倍体的快速鉴定、对草鱼
和鲤鱼的群体遗传变异进行研究、对甲壳动物遗传差
异进行分析和对银鲫复合种外源遗传物质整入进行
RAPD检测
[3~5,7]
。
1.4
DNA指纹技术
DNA指纹技术是分子生物学新兴技术之一。
其
根本依据是存在于基因组内的高度变异的重复序列
微卫星DNA可与众多的基因组酶切片段进行杂交,
得到具有个体特异性的指纹图谱。
这种DNA指纹图
谱具有高度种属和个体特异性,可以用于寻找遗传标
记,进行遗传连锁分析;也可用于测定物种之间的遗
传距离以及品种遗传纯度。
因此可利用该技术测定物
种的遗传距离,然后选用适宜的亲本进行杂交,以便
提高杂种优势,获得产量高、生长迅速的新品种。
据
Herbinger等1995年、Carter等1991年、Gross等1994
年报道,目前DNA指纹技术已应用于水产养殖中,如
用于分析虹鳟的父本和母本对子代生长存活的影响、
对雌核生殖罗非鱼和小口黑鲈的不同群体进行鉴
别。
2
分子生物学技术在水产养殖病原体
检测中的应用
目前,我国水产养殖业尤其是虾类、贝类和鱼类
养殖业受到病原微生物的严重影响,因此如何快速准
确预报和诊断水产动植物疾病,就成为当前水产养殖
业十分重要而突出的问题。
进些年来,分子生物学技
术的迅速开展,已经有可能为水产养殖病原体的检测
提供快速有效而且特异性强灵敏度高的技术手段
[6]
。
2.1
单克隆抗体技术
单克隆抗体技术是Kohler和Milstein于1975年
开展起来的利用杂交瘤细胞制备大量针对某一抗原
决定簇的特异性抗体的技术。
单克隆抗体与常规血清
抗体相比,特异性强,能识别单一抗原决定簇,且容易
制备,能通过保持细胞系重复获得相同抗体,因而在
水产养殖病原体检测中得到广泛应用。
如应用于诊断
海湾扇贝（Argopectenirradians）的鳃立克次体、诊断与
鱼类及牡蛎相结合的淋巴细胞病毒、检测菲律宾蛤仔
REVIEWS
研究综述
海洋科学/2000年/第24卷/第3期
32
目前组织培养、原生质体融合等传统生物技术已
广泛应用于藻类研究,但应用分子生物学技术有目的
地利用和定向改造藻类生物体系的研究那么是近些年
才得以开展。
近几年来,从分子水平研究藻类个体发
育与系统发育遗传机制的藻类分子遗传学研究发展
较为迅速,并在此根底上,应用重组DNA技术人工构
建藻类新品种以及实现藻类天然产物的基因工程生
产的藻类基因工程研究也取得重要进展。
近些年来,
我国学者围绕构建藻类反应器表达生产蛋白和药物
的目标,开展了较有特色的藻类基因、载体和表达系
统的研究,并在转基因海带、鱼腥藻基因工程以及紫
菜基因工程等藻类基因工程领域取得较大进展[1,2]。
目前用于藻类基因工程的目的基因主要有desA,
acc1,apcAB,金属硫蛋白基因和超氧化物歧化酶基因
等,用于基因转移的藻类表达系统主要有蓝藻、螺旋
藻、
海带、裙带菜、紫菜和江蓠等藻类。
1.2
RFLP技术
限制性酶切片段长度多态性（RFLP）指的是用限
制性内切酶切割不同个体基因组DNA后,含同源序
列的酶切片段在长度上的差异。
这种差异可以在电泳
图谱上筛选并显示出来,并按孟德尔遗传定律别离。
目前,RFLP技术已与PCR等技术联用,开展已
相当成熟,在一些经济动植物多基因数量性状的基因
定位等方面的研究与应用已取得重要进展,但在水产
养殖业那么刚起步。
如有人将虹鳟线粒体DNA的RFLP
标记用于遗传分析,为种质鉴定和遗传育种提供依
据。
1.3
RAPD技术
随机扩增多态性DNA（RAPD）技术是在PCR技
术根底上开展起来的一项DNA多态性检测技术,其
根本原理是利用一系列不同的碱基顺序随机排列的
寡聚核苷酸单链（常为十聚体）为引物,对所研究的
DNA模板基因组进行PCR扩增,通过对PCR产物的
检测即可对基因组DNA的多态性进行检测。
RAPD技术可以在对物种没有任何分子生物学研
究背景的情况下,对其DNA进行多态性分析。
而且与
RFLP、DNA指纹图谱法等其他DNA多态性检测技术
相比,RAPD技术具有检测效率高、样品用量少、灵敏
度高等特点,因此广泛应用于农作物和畜禽品种及品
系的鉴定、物种亲缘关系确实定、基因定位和别离以
及构建基因图谱等方面的研究。
目前RAPD技术也已用于水产品群体遗传差异
分析,如用于高首鲟（AcipensertransmontanusRichard
son）减数分裂雌核发育和多倍体的快速鉴定、对草鱼
和鲤鱼的群体遗传变异进行研究、对甲壳动物遗传差
异进行分析和对银鲫复合种外源遗传物质整入进行
RAPD检测
[3~5,7]
。
1.4
DNA指纹技术
DNA指纹技术是分子生物学新兴技术之一。
其
根本依据是存在于基因组内的高度变异的重复序列
微卫星DNA可与众多的基因组酶切片段进行杂交,
得到具有个体特异性的指纹图谱。
这种DNA指纹图
谱具有高度种属和个体特异性,可以用于寻找遗传标
记,进行遗传连锁分析;也可用于测定物种之间的遗
传距离以及品种遗传纯度。
因此可利用该技术测定物
种的遗传距离,然后选用适宜的亲本进行杂交,以便
提高杂种优势,获得产量高、生长迅速的新品种。
据
Herbinger等1995年、Carter等1991年、Gross等1994
年报道,目前DNA指纹技术已应用于水产养殖中,如
用于分析虹鳟的父本和母本对子代生长存活的影响、
对雌核生殖罗非鱼和小口黑鲈的不同群体进行鉴
别。
2
分子生物学技术在水产养殖病原体
检测中的应用
目前,我国水产养殖业尤其是虾类、贝类和鱼类
养殖业受到病原微生物的严重影响,因此如何快速准
确预报和诊断水产动植物疾病,就成为当前水产养殖
业十分重要而突出的问题。
进些年来,分子生物学技
术的迅速开展,已经有可能为水产养殖病原体的检测
提供快速有效而且特异性强灵敏度高的技术手段
[6]
。
2.1
单克隆抗体技术
单克隆抗体技术是Kohler和Milstein于1975年
开展起来的利用杂交瘤细胞制备大量针对某一抗原
决定簇的特异性抗体的技术。
单克隆抗体与常规血清
抗体相比,特异性强,能识别单一抗原决定簇,且容易
制备,能通过保持细胞系重复获得相同抗体,因而在
水产养殖病原体检测中得到广泛应用。
如应用于诊断
海湾扇贝（Argopectenirradians）的鳃立克次体、诊断与
鱼类及牡蛎相结合的淋巴细胞病毒、检测菲律宾蛤仔
REVIEWS
研究综述
海洋科学/2000年/第24卷/第3期
32
目前组织培养、原生质体融合等传统生物技术已
广泛应用于藻类研究,但应用分子生物学技术有目的
地利用和定向改造藻类生物体系的研究那么是近些年
才得以开展。
近几年来,从分子水平研究藻类个体发
育与系统发育遗传机制的藻类分子遗传学研究发展
较为迅速,并在此根底上,应用重组DNA技术人工构
建藻类新品种以及实现藻类天然产物的基因工程生
产的藻类基因工程研究也取得重要进展。
近些年来,
我国学者围绕构建藻类反应器表达生产蛋白和药物
的目标,开展了较有特色的藻类基因、载体和表达系
统的研究,并在转基因海带、鱼腥藻基因工程以及紫
菜基因工程等藻类基因工程领域取得较大进展[1,2]。
目前用于藻类基因工程的目的基因主要有desA,
acc1,apcAB,金属硫蛋白基因和超氧化物歧化酶基因
等,用于基因转移的藻类表达系统主要有蓝藻、螺旋
藻、
海带、裙带菜、紫菜和江蓠等藻类。
1.2
RFLP技术
限制性酶切片段长度多态性（RFLP）指的是用限
制性内切酶切割不同个体基因组DNA后,含同源序
列的酶切片段在长度上的差异。
这种差异可以在电泳
图谱上筛选并显示出来,并按孟德尔遗传定律别离。
目前,RFLP技术已与PCR等技术联用,开展已
相当成熟,在一些经济动植物多基因数量性状的基因
定位等方面的研究与应用已取得重要进展,但在水产
养殖业那么刚起步。
如有人将虹鳟线粒体DNA的RFLP
标记用于遗传分析,为种质鉴定和遗传育种提供依
据。
1.3
RAPD技术
随机扩增多态性DNA（RAPD）技术是在PCR技
术根底上开展起来的一项DNA多态性检测技术,其
根本原理是利用一系列不同的碱基顺序随机排列的
寡聚核苷酸单链（常为十聚体）为引物,对所研究的
DNA模板基因组进行PCR扩增,通过对PCR产物的
检测即可对基因组DNA的多态性进行检测。
RAPD技术可以在对物种没有任何分子生物学研
究背景的情况下,对其DNA进行多态性分析。
而且与
RFLP、DNA指纹图谱法等其他DNA多态性检测技术
相比,RAPD技术具有检测效率高、样品用量少、灵敏
度高等特点,因此广泛应用于农作物和畜禽品种及品
系的鉴定、物种亲缘关系确实定、基因定位和别离以
及构建基因图谱等方面的研究。
目前RAPD技术也已用于水产品群体遗传差异
分析,如用于高首鲟（AcipensertransmontanusRichard
son）减数分裂雌核发育和多倍体的快速鉴定、对草鱼
和鲤鱼的群体遗传变异进行研究、对甲壳动物遗传差
异进行分析和对银鲫复合种外源遗传物质整入进行
RAPD检测
[3~5,7]
。
1.4
DNA指纹技术
DNA指纹技术是分子生物学新兴技术之一。
其
根本依据是存在于基因组内的高度变异的重复序列
微卫星DNA可与众多的基因组酶切片段进行杂交,
得到具有个体特异性的指纹图谱。
这种DNA指纹图
谱具有高度种属和个体特异性,可以用于寻找遗传标
记,进行遗传连锁分析;也可用于测定物种之间的遗
传距离以及品种遗传纯度。
因此可利用该技术测定物
种的遗传距离,然后选用适宜的亲本进行杂交,以便
提高杂种优势,获得产量高、生长迅速的新品种。
据
Herbinger等1995年、Carter等1991年、Gross等1994
年报道,目前DNA指纹技术已应用于水产养殖中,如
用于分析虹鳟的父本和母本对子代生长存活的影响、
对雌核生殖罗非鱼和小口黑鲈的不同群体进行鉴
别。
2
分子生物学技术在水产养殖病原体
检测中的应用
目前,我国水产养殖业尤其是虾类、贝类和鱼类
养殖业受到病原微生物的严重影响,因此如何快速准
确预报和诊断水产动植物疾病,就成为当前水产养殖
业十分重要而突出的问题。
进些年来,分子生物学技
术的迅速开展,已经有可能为水产养殖病原体的检测
提供快速有效而且特异性强灵敏度高的技术手段
[6]
。
2.1
单克隆抗体技术
单克隆抗体技术是Kohler和Milstein于1975年
开展起来的利用杂交瘤细胞制备大量针对某一抗原
决定簇的特异性抗体的技术。
单克隆抗体与常规血清
抗体相比,特异性强,能识别单一抗原决定簇,且容易
制备,能通过保持细胞系重复获得相同抗体,因而在
水产养殖病原体检测中得到广泛应用。
如应用于诊断
海湾扇贝（Argopectenirradians）的鳃立克次体、诊断与
鱼类及牡蛎相结合的淋巴细胞病毒、检测菲律宾蛤仔
REVIEWS
研究综述
MarineSciences/Vol.24,No.3/2000
33
棕环病病因弧菌P1。
另外,近年来已有人利用此技术
制备了抗鳗弧菌的单克隆抗体和抗嗜水单胞菌外毒
素的单克隆抗体。
据陈琼等1996年报道,利用该技术
制备的单克隆抗体可用于提纯嗜水气单胞菌hec毒
素。
2.2
酶联免疫吸附检测
酶联免疫吸附检测（ELISA）是将抗原或抗体吸附
在固相载体外表,使抗原抗体反响在固相载体外表进
行的一种检测技术。
该技术将抗原抗体反响的特异性
与酶对底物的高效催化作用有机地结合起来,通过酶
作用于底物后呈现的颜色变化来显示抗原抗体特异
反响的存在,因此特异性强,灵敏度高,反响快速,结
果可以定量,也可对抗原、抗体以及抗原抗体复合物
进行定位分析。
目前ELISA法在水产养殖病原体诊断尤其在鱼
病学诊断上应用较广。
国内如钱冬等1993年用该法
检测细菌性败血症病原
嗜水气单胞菌,陈怀青等
1993年应用DotELISA法检测鱼类致病性嗜水气单胞
菌hec毒素,黄等1995年利用单克隆抗体酶联免疫
技术检测对虾皮下造血组织坏死病病毒,李焕荣等
1997年应用DotELISA法快速检测嗜水气单胞菌的致
病因子胞外蛋白酶AhECPase54,均取得较为满意的
效果。
国外那么较早用ELISA法对疖疮病、红嘴病、细菌
性肾脏病和爱德华氏菌病等鱼类疾病进行快速诊
断。
另外,Noel等[8]利用该法鉴定导致菲律宾蛤仔患
棕环病的弧菌P1。
2.3
核酸杂交技术
核酸杂交技术是利用特定标记的DNA或RNA探
针和病原体生物中的与探针互补的靶核苷酸序列进
行杂交,以此来确定宿主是否携带有病原体的一类分
子生物学技术,可分为Southern杂交、Northern杂交和
核酸原位杂交。
该技术以其灵敏度高、特异性强和检
验快速等优点,近年来在对虾病毒等水产养殖病原体
检测中倍受青睐。
如Futo等、Hiney等1992年将此技
术用来诊断细菌性鱼病,Comps等1996年应用地高辛
标记的RNA探针检测FEV病毒在海洋鱼类中的表
达,Bruce等1994年利用地高辛标记的DNA探针检测
对虾杆状病毒。
日本也有人利用地高辛标记的DNA
探针进行菌落杂交用于鳗弧菌的鉴定;利用经PCR
合成的探针与神经坏死病病毒DNA进行杂交选择亲
鱼,可有效防止病毒性神经坏死症（VNN）的垂直感
染。
我国的研究人员针对1993年以来导致我国养殖
对虾大规模死亡的病原
皮下及造血组织坏死杆
状病毒（HHNBV）已研制出相应的核酸探针,用于检
测受该病毒感染的对虾。
2.4
PCR技术
聚合酶链式反响（PCR）是体外酶促合成迅速扩
增特异DNA片段的一种方法。
这项分子生物学技术
产生虽仅数年,却以惊人的速度广泛地应用于分子生
物学各个领域。
目前PCR技术已用于水产养殖病原
体检测的实际操作,如Chang等1993年利用PCR技
术首次成功地进行对虾病毒的扩增,Wang等1996年
用PCR方法检测对虾杆状病毒,并获得了预计的扩
增产物。
另外,也有人应用PCR技术检测贝类肠道病
毒以及水或水生生物体内富集的病毒和细菌。
除应用于病原体检测外,PCR技术还与其他分子
生物学技术联用,广泛应用于水产养殖业其他诸多领
域。
如应用于鱼类生长激素基因、各种cDNA分子的
克隆;应用于检测外源基因是否整合入转基因鱼基因
组中;应用于制作多基因家族基因组探针以及鱼类种
群结构的遗传分析和种质遗传鉴定等。
2.5
细胞培养
动物细胞培养技术曾是一门自成体系的现代生
物技术。
近年来随着已建成的数千种动物细胞系（株）
被广泛应用于分子生物学研究,细胞培养技术已纳入
分子生物学技术体系。
水产动物细胞培养的研究,最早起始于鱼类,如
Wolf等1962年首次建立了虹鳟生殖腺RTG2细胞
系。
同时也以鱼类细胞培养研究开展得较为系统,已
建立的鱼类细胞系也较多。
其中我国已建立的局部鱼
类细胞系如张念慈等1981年建立的草鱼吻端组织二
倍体ZC7901细胞系,陈敏容等1985年建立的鲫鱼异
倍体细胞系CAB80,左文功等1986年建立的草鱼肾
组织CIK细胞系,童裳亮等1989年建立的虹鳟巨噬
细胞系。
与鱼类相比,贝类、虾类等水产动物的细胞培
养研究国内外报道较少,如Hanson等1976年建立了
淡水蜗牛胚胎细胞系,徐亚立等最近建立了斑节对虾
PMO细胞系。
目前,动物细胞培养技术已应用于水产动物病原
体检测,如Lu等1995年应用对虾淋巴器官原代培养
细胞检测对虾黄头杆状病毒（YBV）。
另外,水产动物
细胞培养技术也可用于筛选抗癌药物、培育新品种以
R
EVIEWS
研究综述
海洋科学/2000年/第24卷/第3期
34
及生产疫苗和药物。
3
分子生物学技术在水产养殖疾病防
治中的应用
鱼、虾、贝疾病严重威胁着水产养殖业的开展。
目
升级会员 