远缘杂交造新鱼
——记“湖南光召科技奖”获得者、湖南师范大学教授刘少军
2017-07-24
远缘杂交造新鱼
——记“湖南光召科技奖”获得者、湖南师范大学教授刘少军
鱼,是人类餐桌上的美味,也是世界上种类最多的脊椎动物。
54年前的一个夏日,湖南师范大学生物系教师刘筠家喜添小儿。在夫人的坚持下,被誉为“鱼痴”的刘筠没有在老三的名字里再嵌进“鱼”。老三攻读完成了博士学位,在父亲刘筠院士的引领下与鱼交往越来越深——摸清楚鱼类远缘杂交的规律。
这个老三,就是湖南师范大学教授、省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室主任刘少军。他用近30年的观察、思考、实验和应用,一点点敲开了世界同行对鱼类远缘杂交不可育的认识坚冰,获得了第十届“湖南光召科技奖”殊荣。
被父亲“要挟”回国
1998年,刘少军被国家留学基金委公派到法国学习鱼类分子生物学,当时有留在法国的机会,优越的科研条件和生活条件让他有些心动。可是父亲每次写信、打电话时都会对他说,在国外学习了知识,一定要回来为祖国服务。刘筠院士甚至拿小孙子当“人质”。他对刘少军说,如果不回来,也不准把小孙子带出去。
父亲的教诲刘少军记在心里,学成后如期回到了国内。如今他继承了刘筠院士的衣钵,从事鱼类遗传育种方面的研究。而曾经被当作“人质”的小孙子刘启智如今正在新加坡国立大学攻读生物学博士,进行鱼类模式动物研究。刘少军常常对儿子说,学成后要早点回国,为祖国服务。刘启智也决定,博士毕业后就回国。
保种世界首例异源四倍体鲫鲤
早在1986年,刘少军就开始了鱼类远缘杂交的理论与应用研究。截至目前的主要成就可概括为:修正了远缘杂交难以形成可育品系的传统观念,建立了系统的鱼类远缘杂交理论和技术体系,创制了多种源于远缘杂交的四倍体和二倍体可育品系,并用之制备了一系列优质三倍体和二倍体鱼类。
简单来说,远缘杂交的研究就是要通过A物种与B物种杂交,最终形成新的C物种。而业界传统观念普遍认为物种间存在“隔阂”,因而“不育”。但刘少军通过多年的研究认为,远缘杂交的不育是相对的。远缘杂交能突破并形成新物种,这既是育种的好方法,也是物种能一直进化的动力。“我们主要研制优良三倍体鱼类。这种鱼具有三套染色体组,相当于‘阉割’了生殖器,其生长期短、易长肉,且肉质更鲜美。”
得到这种不育的三倍体鱼,需将二倍体鱼类与四倍体鱼类交配产生。二倍体鱼类在自然界中常见,四倍体鱼类的创制与保种则是全球人工繁育鱼类新物种的关键。
在“鱼痴”父亲刘筠的带领下,刘少军很早便参与了鲫鲤远缘杂交研究。直到培育出F4代,才培育出世界上首例遗传性状稳定的异源四倍体鲫鲤。
此后,刘少军则扛起了为四倍体鲫鲤保种的重任。“别小看‘保种’工作,一种四倍体鱼类的诞生并不具备必要的可重复性。一旦消失了,这个物种可能就灭绝了。”
人物简介:刘少军,男,1962年出生,湖南长沙人,博士,“湖南光召科技奖”获得者。现任湖南师范大学生命科学学院教授、博士生导师,湖南省“芙蓉学者”特聘教授,湖南师范大学生命科学学院副院长,省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室主任。
着力四倍体鱼遗传改变与规模化生产
在“保种”的同时,刘少军着力于四倍体鱼的遗传改良研究及解决四倍体鱼规模化生产难题。他带领团队开始了培育新四倍体鱼和二倍体鱼品系的研究。
刘少军一直在琢磨,鲤鱼和鲫鱼杂交,两者染色体数目相同,产生了异源四倍体鱼群体。如果父本、母本的染色体数目不相同呢?团队先后研究了红鲫、白鲫、鲤鱼分别与团头鲂等不同染色体数目的物种之间的杂交。
说起来轻松,做起来却很难。刘少军笑称,养儿不易,养鱼也不易。他和团队成员必须天天去基地看着他们的鱼“儿子”。“鱼类产卵从凌晨四五点就开始了,我们要观察鱼类产卵情况,作息时间就得跟着鱼类走。我的父亲也是这样过来的。”刘少军对此习以为常。
早出晚归,一次次从成百上千条杂交鱼里收集珍贵的精液、卵子,小心翼翼地放进培养皿里守候奇迹出现。
用红鲫做母本、用团头鲂做父本杂交时,第一代后代连续养了两年才性成熟,其中有上千条鱼是可育的候选对象。“像养崽一样,天天看着。”刘少军回忆道。到第二代后代时,精心培育出了几十条可育的实验鱼。一代代做下去,这个同源四倍体鲫鱼已稳定繁殖第12代了,形成了一个新型的同源四倍体鱼品系。这是世界上首例通过远缘杂交途径研制出的两性可育的同源四倍体鱼品系,可用来大规模制备新型的同源或异源三倍体鱼。
在如此低概率的情况下,一年能做一两个鱼类远缘杂交组合就不容易了。20多年来,刘少军和团队成员一起做了30个杂交组合,其中23个组合能形成存活后代。最长寿的组合是雌性鲫鱼和雄性鲤鱼远缘杂交而成的异源四倍体鲫鲤,至今已繁殖27代,具备成为一个新物种的必要条件。
“大家餐桌上吃的湘云鲫2号等优良三倍体鲫鱼,个头大、小刺少、肉质好、不易生病,就是这个异源四倍体鲫鲤的改良品系和改良二倍体红鲫等杂交的后代。”刘少军介绍,近10年来优良三倍体鲫鱼已在全国28个省市累计推广养殖40亿尾,可形成16亿公斤商品鱼,能创造经济效益192亿元。(据湖南日报、科技日报)※