集優(yōu)性狀雜交刺參的健康生態(tài)養(yǎng)殖和示范推廣

孫靈毅　趙強(qiáng)　徐惠章　王田田　任利華　曲海波

摘要：為提高我國刺參的健康生態(tài)養(yǎng)殖水平，文章分析韓國紅刺參與中國刺參的雜交，通過優(yōu)勢性狀的定向選擇育種，獲得具有集優(yōu)性狀的刺參新品系，兼具韓國紅刺參和中國刺參的品質(zhì)優(yōu)勢，充分發(fā)揮韓國紅刺參耐高溫、夏眠時(shí)間短、生長速度快和體壁厚實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)和研究結(jié)果表明：刺參雜交組比刺參對照組的生長速度提高超過25%，成活率提高超過24%;溫度和鹽度對雜交刺參稚參生長發(fā)育的影響顯著，稚參階段的最適溫度為20℃～25℃，最適鹽度為28～30;刺參雜交組的夏眠時(shí)間延遲，內(nèi)臟未完全消退。根據(jù)基礎(chǔ)研究結(jié)果，應(yīng)進(jìn)一步熟化技術(shù)，以企業(yè)為載體，開展控溫室內(nèi)育苗工作。

關(guān)鍵詞：刺參;遺傳多樣性;雜交;微衛(wèi)星;生態(tài)養(yǎng)殖

中圖分類號：S967 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-9857（2020）02-0078-05

Abstract：In order to improve the level of healthy and ecological breeding of sea cucumber in China，this paper analyzed the hybridization of Korean sea cucumber and Chinese sea cucumber，to obtain a new line of sea cucumber with superior traits，by the selective selection of dominant traits，which has both advantages of Korean sea cucumber and China sea cucumbers，with full play of the advantages of Korean red sea cucumbers，such as high temperature resistance，short aestivation time，fast growth rate and thick body wall.The experimental study of China′s transformation culture found that the growth rate of hybrid was over 25% higher than that of control group，and the survival rate was over 24%.Temperature and salinity had significant effects on the growth and development of hybrid，and the optimum temperature was 20℃-25℃，and the optimum salinity was 28-30.The aestivation time of the sea cucumber hybrid group was delayed，and the internal organs did not completely disappear.According to the results of basic research，the technology should be further matured and the work of controlling seedlings in greenhouse should be carried out with enterprises as carriers.

Key words：Sea cucumber，Genetic diversity，Hybridization，Microsatellite，Ecological culture

0 引言

刺參（Apostichopus japonicus）具有較高的營養(yǎng)保健和藥用價(jià)值，是我國重要的海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物之一[1-2]。刺參有多個(gè)不同的地理種群，本研究主要以韓國種群為研究對象。該種群取自韓國濟(jì)州島，其生活水溫偏高，夏眠時(shí)間短，生長速度快，體色鮮艷，具有一定的耐高溫特質(zhì)，俗稱“韓國紅刺參”。將韓國紅刺參與中國刺參進(jìn)行種內(nèi)雜交，選擇獲得具有雜交優(yōu)勢的新品系，可提高雜交苗種的孵化率、成活率和生長率，增強(qiáng)其抗病抗逆性，從而保證刺參雜交苗種的大規(guī)模生產(chǎn)和推廣。

育種和分子生物學(xué)等技術(shù)在改良水產(chǎn)動(dòng)物品種和預(yù)防種質(zhì)退化等方面發(fā)揮巨大作用[3]。優(yōu)良性狀的雜交優(yōu)勢在鯉、鯽和羅非魚等魚類[4-6]，中國對蝦和三疣梭子蟹等甲殼類[7-9]以及海灣扇貝和皺紋盤鮑等貝類[10-12]中均有較廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，胡美燕等[13]和孫秀俊等[14]通過觀察上述雜交優(yōu)勢組合的雜交子代胚胎發(fā)育，并對比幼參培育期間雜交稚參和自交稚參的生長和成活情況，提出高溫條件下雜交苗種較自交苗種具有明顯的生長優(yōu)勢。因此，采用傳統(tǒng)生物育種技術(shù)，借鑒農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)品種改良和雜交育種的成功經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，篩選異地優(yōu)質(zhì)健康野生參種，研究刺參良種培育技術(shù)，是當(dāng)前刺參養(yǎng)殖科研工作的重中之重。

1 實(shí)驗(yàn)布局

1.1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

分別在煙臺(tái)辰宇水產(chǎn)有限公司、煙臺(tái)市水產(chǎn)研究所牟平基地和威海市乳山邢春海基地開展實(shí)驗(yàn)。挑選辰宇公司室內(nèi)人工培育的稚參（1 000只/500 g），于2017年7月26日投放到牟平基地的池塘，每個(gè)網(wǎng)箱的投放密度為500 g/16 m2，池塘水深保持在2～3 m。選取同一批次的室內(nèi)人工培育苗種移入邢春?；剡M(jìn)行圍網(wǎng)養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)。余下的苗種在室內(nèi)繼續(xù)養(yǎng)殖，開展雜交苗種優(yōu)勢組合與對照組刺參養(yǎng)殖生長情況的比較。

1.1.1 池塘條件改造

牟平基地的池塘東西向長度為45 m，南北向?qū)挾葹?0 m，深度為3 m，面積約為 2.2萬m2。池塘中的網(wǎng)箱由南向北依次排列，北側(cè)為進(jìn)水口，東側(cè)為排水渠，均可自流式進(jìn)、排水。培育器材即浮動(dòng)網(wǎng)箱的長度和寬度均為4 m，深度掌握在池水最低水位時(shí)箱底不觸底為宜。網(wǎng)箱壁前期使用30目，中期使用15～20目，后期使用小于15目;網(wǎng)箱底前期使用40目，后期使用30目，材質(zhì)為尼龍。網(wǎng)箱框架采用直徑為8～15 cm的圓木，框架面積大于網(wǎng)箱。網(wǎng)箱系掛在框架內(nèi)側(cè)，網(wǎng)箱上緣高出水面20～30 cm，網(wǎng)箱底距池底20～50 cm，在池塘內(nèi)橫向間隔設(shè)置若干對浮埂以定位。換水能力為日交換量超過0.6個(gè)量程。

1.1.2 室內(nèi)控溫養(yǎng)殖

根據(jù)雜交刺參生長對溫度的要求，使養(yǎng)殖水溫保持在適宜刺參生長的范圍內(nèi)，以加快生長速度和縮短養(yǎng)殖周期。

養(yǎng)殖池以長條池為主。池內(nèi)設(shè)有固定多層刺參的“隱蔽物”，便于管理和清理。水溫保持在10℃～15℃。放養(yǎng)量以50～100只/m2為宜。日投餌量為刺參體重的1%～8%，投餌量的調(diào)節(jié)主要依據(jù)刺參對上一次投餌的攝食情況。定時(shí)觀察刺參的活動(dòng)和攝食情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害、清池和調(diào)節(jié)水溫。

1.1.3 池塘圍網(wǎng)養(yǎng)殖

在邢春海養(yǎng)殖基地進(jìn)行養(yǎng)殖，該基地位于乳山寨，養(yǎng)殖池塘分別約為24.3萬m2和16.2萬m2。網(wǎng)箱有100個(gè)，規(guī)格為4 m×8 m。網(wǎng)目為4 mm。于2017年5月底放苗，每箱放養(yǎng)40～50 kg，投喂天然餌料或少量人工配合飼料。夏季網(wǎng)箱的附著物較多，主要是玻璃海鞘和海草，約每12 d換網(wǎng)1次。

1.2 苗種來源

在室內(nèi)5 000 m3水體開展韓國紅刺參與中國刺參的雜交苗種培育，育出雜交稚參1.25億只。利用表型可量化指標(biāo)的特定生長率、成活率和餌料利用率等，作為評判選育效果的生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[15-19]。通過種質(zhì)資源的優(yōu)化組合篩選，獲得刺參雜交新品系。以優(yōu)勢生長、抗病性和出成率作為選擇目標(biāo)[20-24]，篩選具有優(yōu)勢性狀的個(gè)體繁育子一代（F1）。利用微衛(wèi)星等分子標(biāo)記，對選育群體進(jìn)行遺傳結(jié)構(gòu)變異分析和遺傳潛力評價(jià)[25-28]，通過15對微衛(wèi)星引物共擴(kuò)增獲得60個(gè)等位基因，平均等位基因數(shù)為4，平均有效等位基因數(shù)為2.585 5，平均雜合度為0.557 4，多態(tài)性信息含量平均值為0.486。在某些微衛(wèi)星位點(diǎn)觀測到的等位基因頻率和基因型頻率表現(xiàn)出與親本的差異。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將集優(yōu)性狀雜交刺參設(shè)為“雜交組”，本地刺參設(shè)為“對照組”。在每月的上旬、中旬和下旬對3種養(yǎng)殖方式的雜交組和對照組的刺參進(jìn)行取樣，測定雜交組的生長速度和體重，觀察病害以及刺參的攝食和移動(dòng)范圍等情況，并與對照組進(jìn)行比較。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 夏眠時(shí)間

于2017年7月26日在牟平基地池塘開展養(yǎng)殖對比實(shí)驗(yàn)，比較雜交組和對照組的生長速度和抗逆性差異。通過解剖觀察發(fā)現(xiàn)：雜交組于夏季（18℃～28℃）未完全夏眠，內(nèi)臟未完全消退;而對照組于夏季（21℃～28℃）完全夏眠，內(nèi)臟完全消退，減重高達(dá)45%。養(yǎng)成后測量，在同等條件下，單位水體雜交組的收獲重量是對照組的1.24倍。

2.2 網(wǎng)箱養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖

在邢春海養(yǎng)殖基地進(jìn)行雜交組和對照組的海上網(wǎng)箱養(yǎng)殖生長速度的對比實(shí)驗(yàn)，于2017年5—6月先后從辰宇公司引進(jìn)實(shí)驗(yàn)組新品種120萬只，養(yǎng)殖于100個(gè)網(wǎng)箱中，設(shè)立2個(gè)網(wǎng)箱對照組，同時(shí)放養(yǎng)相同規(guī)格的對照組刺參苗種，實(shí)驗(yàn)面積約24.3萬m2。經(jīng)過6個(gè)月的對比實(shí)驗(yàn)，雜交組生長狀況良好，生長速度較對照組快1.2倍，顯現(xiàn)明顯的生長優(yōu)勢，且成活率提高10%。

工廠化養(yǎng)殖的實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2017年6月26日至11月2日，歷時(shí)128 d。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：雜交組的單位產(chǎn)量達(dá)到1.5 kg/m2，成活率超過95%;雜交組平均增重64.80 g，而對照組平均增重54.89 g;雜交組比對照組的增重率提高約17%，其中皮重提高15.4%，干重提高11.0%。

網(wǎng)箱養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與對照組相比，雜交組在生產(chǎn)上具有明顯優(yōu)勢以及顯著的提質(zhì)增收效果，是值得大規(guī)模推廣的刺參新品種。

3 討論

3.1 雜交組與對照組的刺參生長情況對比

在不同的刺參養(yǎng)殖方式中，雜交組均表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢，生長速率和成活率等各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)高于對照組。尤其在室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖模式中，雜交組的生長優(yōu)勢發(fā)揮得更加明顯。

經(jīng)過連續(xù)2年的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)研究，雜交組比對照組的養(yǎng)殖生長速度提高超過25%，成活率提高超過24%。雜交組具有明顯的生長快、適溫范圍廣和抗逆能力強(qiáng)等優(yōu)勢特征，且較對照組健康體壯、活力強(qiáng)、肉刺硬直和肉質(zhì)肥厚。

3.2 不同溫度和鹽度下的刺參生長情況對比

在開展優(yōu)質(zhì)刺參良種培育實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對比刺參在不同溫度和鹽度條件下的生長發(fā)育和成活率情況，以確定刺參的最佳生長和生活環(huán)境因子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：溫度和鹽度對雜交刺參稚參生長發(fā)育的影響顯著，稚參階段的最適溫度為20℃～25℃，最適鹽度為28～30。

在高溫期，雜交組的池塘溫度為28℃～30℃，雜交組的死亡率明顯低于對照組，夏眠時(shí)間也有延遲。同步實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明，雜交刺參在抗高溫和抗逆性方面明顯優(yōu)于普通刺參。夏季持續(xù)高溫的常態(tài)化再次凸顯耐極端高溫刺參良種選育的重要性。

3.3 不同模式刺參養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)

通過對比主要養(yǎng)殖模式下刺參的生長速率和成活率，分析溫度、飼料和生長環(huán)境等因子對刺參生長的影響，為優(yōu)化刺參養(yǎng)殖模式和研發(fā)高效刺參養(yǎng)殖技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

4 展望

目前我國在刺參養(yǎng)殖方面取得舉世矚目的成就，養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年增加，但良種缺乏仍然是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。我國是全球最大的刺參生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但刺參分布還很有限，品系較為單一。同時(shí)，我國刺參養(yǎng)殖缺乏人工選育、性狀穩(wěn)定和適宜大面積推廣的主流養(yǎng)殖品種，與種植業(yè)和畜牧業(yè)的生產(chǎn)對象基本為人工育成的品種相比，刺參養(yǎng)殖的主要對象仍是未經(jīng)遺傳改良的野生品種，這些品種在生產(chǎn)性狀方面穩(wěn)定性較差，但在生長速度、抗病能力和產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀方面遺傳改良的潛力很大。因此，利用現(xiàn)代生物技術(shù)，結(jié)合有效的傳統(tǒng)技術(shù)，開展優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗逆品種的遺傳改良，是當(dāng)前刺參養(yǎng)殖業(yè)亟須解決的重大問題。

由于棲息環(huán)境的不同，我國各地的野生刺參和養(yǎng)殖刺參顯示肉眼可見的體色變異和肉刺變異，但迄今為止國內(nèi)尚無背腹部體色均呈紅色的典型韓國紅刺參的天然品系。鑒于韓國紅刺參的肉體較厚和售價(jià)較高，將其作為新品種引進(jìn)并開展雜交培育無疑具有重要價(jià)值，可豐富我國刺參品種，有助于我國進(jìn)一步推動(dòng)刺參養(yǎng)殖生產(chǎn)和繁榮刺參消費(fèi)市場。刺參新品系具有生長速度快、成活率高、夏眠時(shí)間短和體壁厚實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在刺參養(yǎng)殖業(yè)廣受歡迎。集刺參良種選育、評價(jià)和健康生態(tài)養(yǎng)殖于一體的技術(shù)體系將進(jìn)一步提高我國刺參養(yǎng)殖業(yè)的科技含量和養(yǎng)殖效益，促進(jìn)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)和漁民增收，保障刺參養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

此外，進(jìn)一步成熟化技術(shù)，以企業(yè)為載體，通過產(chǎn)業(yè)平臺(tái)進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，建立集優(yōu)性狀雜交刺參新品系的選育和養(yǎng)成技術(shù)體系。通過建立雜交優(yōu)勢苗種的規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)工藝路線和養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)范，針對雜交苗種培育、稚參生長性能和室內(nèi)養(yǎng)殖進(jìn)行研究，總結(jié)雜交苗種的餌料投喂技術(shù)和苗種培育過程的養(yǎng)殖水環(huán)境控制技術(shù)。建立養(yǎng)殖容量合理的投苗密度、人工參礁和藻相調(diào)控等多層面集成的刺參中間培育和養(yǎng)成的新模式，實(shí)現(xiàn)刺參的生態(tài)健康養(yǎng)殖。

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