唐首杰，颉晓勇，赵 岩，于爱清，赵金良，李思发

(1.上海海洋大学，农业部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306;2.上海海洋大学，水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306;3.上海海洋大学，水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心，上海 201306；4.中国水产科学研究院南海水产研究所，广州 510300；5.上海市水产研究所，上海市水产技术推广站，上海 200433)

“新吉富”罗非鱼(Oreochromisniloticus)是上海海洋大学以1994年引入的尼罗罗非鱼“GIFT”品系第3代为基础群体(F0)，从1996年开始，历经10年系统选育，其F8于2006年1月经全国水产原种和良种审定委员会审定为优良品种(登记号GS 01-001-2005)[1]。鉴于没有永远的良种的理念和推陈出新的时代要求，在选育系F8的基础上，课题组坚持“新吉富”罗非鱼的持续选育，至2016年已持续选育至第20代(F20)。

大量动物育种实践表明，选择的遗传进展在短期内非常快速[2]。而在长期选择下，群体遗传结构会发生变化，从而影响进一步的选择反应，各种因素如控制性状的基因个数，基因作用方式、起始频率、连锁和群体大小等都对长期选择的反应有影响，造成长期选择反应在群体间的高度特异性[3]。对长期选择的研究具有重要的理论和实际意义。一方面，它有助于揭示选择极限产生的原因和条件，指导长期动物育种如何打破极限，取得进一步的进展；另一方面，它有助于了解长期选择下连续变异的数量性状的演化过程。

几十年来，动物育种学家对多种实验动物开展了长期选择实验，Eisen[4]对12日龄幼鼠(Musmusculus)体重进行了连续22代的长期选择，发现12日龄体重性状的选择极限出现在第17代；Dunnington等[5]对8周龄鸡(Gallusgallusdomesticus)的体重进行了连续54代的双向选择，发现低体重选择组的雌性和雄性8周龄体重性状分别在第48代和第50代出现了选择极限。在鱼类中，大多数选育品种经历的人工选择世代较少，例如，兴国红鲤(Cyprinuscarpiovar.singuonensis)是经过连续6代系统选育而形成的新品种[6]，津鲢(Hypophthalmichthysmolitrixvar.Jin)是经过6代系统选育而成的鲢新品种[7]，甘肃金鳟(OncorhynchusmykissWalbaum)是经3代人工定向选育而成的虹鳟新品种[8]，这些鱼类良种在短期人工选择过程中均获得了较快的遗传进展。比较而言，“新吉富”罗非鱼已经历20代人工选择，可作为鱼类长期选育的代表。因此，“新吉富”罗非鱼是研究鱼类长期选择效应的独特材料。

截止2011年，本实验室已对“新吉富”罗非鱼选育系F3～F15的选育效果进行了跟踪报道[9-15]，结果表明，“新吉富”罗非鱼选育群体的生长速度逐代提高，代表性尾鳍条纹逐代趋于整齐，体重变异系数逐代降低、选育群体的规格更加趋于一致。从2012-2016年，本实验室继续开展了“新吉富”罗非鱼选育系F16～F20选育效果评估，本研究在总结以往(2005-2016年)试验结果的基础上，综合评估“新吉富”罗非鱼选育后期连续12个世代(F9～F20)的选育效果，了解“新吉富”罗非鱼选育后期世代在长期选择下获得的遗传进展及生长性能在世代传递过程中的遗传稳定性，为鱼类的长期选择效应提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1996年底，挑选体型标准、健康的雌鱼455尾和雄鱼233尾建立选育基础群体(F0)。在F0的基础上，每年选育一代，2004年5月，由选育系F7自繁产生F8。从2005-2016年，由选育系F8～F19分别依次自繁产生F9～F20。

1.2 选育方法

采用的选育方法为群体选择法，选育计划与进程按本实验室的既定原则进行(表1)。以生长速度为主要选择目标，从鱼苗期到亲鱼期，选育系的每一世代选择3～4 次，每次选择时鱼的日龄及标准见表1。选择总强度为6%左右，一般选留亲鱼2 000尾(雌雄比约为3∶1)，繁殖用亲鱼一般为11月龄，为初次繁殖，雄鱼体重约450 g，雌鱼体重约350 g。

表1 “新吉富”罗非鱼选育方案Tab.1 Selective strategies of “NEW GIFT” strain of O. niloticus

1.3 试验设计

本试验分别在10个年度(2005、2006、2008、2009、2010、2011、2012、2013、2015、2016)开展，各年度的试验起止时间不同，一般在当年6～11月，各年度试验天数为58～153 d(表2)，试验在上海海洋大学鱼类种质研究试验站(上海市浦东新区新场镇)进行。

每年选留规格基本一致的“新吉富”罗非鱼不同世代鱼苗，分别剪鳍标记后，采用完全随机区组设计，称量体重后，进行同池混养的生长对比试验，初始规格如表2所示。试验均在水泥池(规格为6.0 m×3.0 m×1.3 m)中进行，每个试验池中各世代试验鱼数量相同，每代鱼各放30～40尾(各年度间略有差异)。每年度试验均设4个重复，共4个水泥池。试验用饲料蛋白含量30%左右，颗粒大小因鱼种规格而异。每日投喂2次(9:00，15:00)，日投饲量为鱼体总重量的5%～10%。每隔2～3周测量鱼体的生长情况，体重精确到0.1 g，每次试验鱼全部称量，测量后的试验鱼再放回原来试验水泥池继续饲养。试验期间水温为27～32.5 ℃，pH为7.4～7.6，溶氧为5.3～5.7 mg/L，各试验水泥池均保持微流水。

1.4 数据处理与分析

按照下式计算生长率和体重变异系数[16]：

特定增重率(SGR)=[(lnW2-lnW1)/(t2-t1)]×100%

相对增重率(RGR)=[(W2-W1)/W1]×100%

体重变异系数(CV)=(SD/W)×100%

式中，W1、W2分别为时间t1、t2时的体重；SD为标准差；W为体重平均值。

采用相对遗传进展[17]来比较不同世代的遗传进展，其中，基于特定增重率的相对遗传进展定义为：

(GSSGR)=[(SGRn+1-SGRn)/SGRn]×100%

基于相对增重率的相对遗传进展定义为：

(GSRGR)=[(RGRn+1-RGRn)/RGRn]×100%

式中，SGRn+1、SGRn分别为第(n+1)世代、第n世代的特定增重率；RGRn+1、RGRn分别为第(n+1)世代、第n世代的相对增重率。

试验数据用SPSS 17.0软件进行统计分析。使用方差分析(ANOVA)和LSD多重比较方法[18]比较各选育世代间特定增重率和相对增重率的差异，显著性水平定在α=0.05。

2 结果

2.1 “新吉富”罗非鱼选育后期世代的生长性能

“新吉富”罗非鱼选育后期世代的生长性能见表2。2005-2006年，选育系F8～F10的相对增重率和特定增重率均呈现随选育世代的累进而升高的趋势，即F10>F9>F8；F8和F9间差异不显著，F10显著地高于F9。2008年，选育系F10～F12的相对增重率和特定增重率呈现先降低后升高的趋势，即F12>F10>F11；F10和F11间差异不显著，F12显著地高于F10和F11。2009年，选育系F13的相对增重率和特定增重率略低于F12，但二者间差异不显著。2010-2011年，选育系F13～F15的相对增重率和特定增重率均呈现随选育世代的累进而升高的趋势，即F14>F13，F15>F14；F14显著地高于F13，F15和F14间差异不显著。2012年，选育系F16的相对增重率和特定增重率均显著地低于F15。2013年和2015年，选育系F16～F18的相对增重率和特定增重率均呈现随选育世代的累进而显著升高的趋势，即F17显著地高于F16，F18显著地高于F17。2016年，选育系F18～F20的相对增重率和特定增重率均呈现随选育世代的累进而逐渐降低的趋势，即F18>F19>F20，但三者间差异不显著。

表2 “新吉富”罗非鱼选育后期世代的生长性能Tab.2 Growth performance of the late selected generations of NEW GIFT strain of O. niloticus

选育系F8～F12的体重变异系数随选育世代累进而降低，选育系F13的体重变异系数高于F12，选育系F13～F15的体重变异系数随选育世代累进而降低，选育系F16的体重变异系数高于F15，选育系F16～F18的体重变异系数随选育世代累进而降低，选育系F18～F20的体重变异系数随选育世代累进呈现先升高后降低的趋势。

综上所述，随着选育世代的累进，“新吉富”罗非鱼选育后期世代F8～F20的生长速度、体重变异系数并没有呈现持续升高或持续降低的趋势，而是在世代间出现了一定程度的波动。

2.2 “新吉富”罗非鱼选育后期世代生长速度的相对遗传进展

基于相对增重率和特定增重率的相对遗传进展见表3。基于相对增重率的“新吉富”罗非鱼选育后期每代的相对遗传进展为-21.12%～35.06%，平均值为5.29%，选育系F16的相对遗传进展最低，选育系F14的相对遗传进展最高。其中，选育系F9、F10、F12、F14、F15、F17和F18的相对遗传进展为正值，表明对这些世代的选育效果较明显；选育系F11、F13、F16、F19和F20的相对遗传进展为负值，表明对这些世代的选育效果不理想。基于相对增重率的“新吉富”罗非鱼选育后期世代的累计相对遗传进展为169.34%，表明选育系F20的生长速度比F8提高了69.34%。

表3 “新吉富”罗非鱼选育后期世代的相对遗传进展Tab.3 The relative genetic progress of the late selected generations of NEW GIFT strain of O. niloticus

基于特定增重率的“新吉富”罗非鱼选育后期每代的相对遗传进展为-6.63%～12.35%，平均值为2.00%，选育系F16的相对遗传进展最低，选育系F14的相对遗传进展最高。其中，选育系F9、F10、F12、F14、F15、F17和F18的相对遗传进展为正值，表明对这些世代的选育效果较明显；选育系F11、F13、F16、F19和F20的相对遗传进展为负值，表明对这些世代的选育效果不理想。基于特定增重率的“新吉富”罗非鱼选育后期世代的累计相对遗传进展为125.23%，表明选育系F20的生长速度比F8提高了25.23%。

综上所述，基于相对增重率和特定增重率的“新吉富”罗非鱼选育后期每代相对遗传进展结果均表明，不同世代的选育效果存在一定程度的波动，总体而言，经过12个世代的连续选育，平均每代的相对遗传进展为2.00%～5.29%，选育系F20的生长速度比F8提高了25.23%～69.34%。

3 讨论

3.1 多世代生长速度的选育效果

选择育种是人们利用生物固有的遗传变异性，选留优秀个体作为繁殖群体，即打破天然繁殖的随机性，为性状优良的个体提供交配机会，阻止或者抑制性状较劣的个体参加交配，因而能够改变群体中控制优良性状的基因型频率，再经过连续多代的选择和定向培育，使有利于生产的变异最终固定下来。一般而言，与陆生养殖动物相比，鱼类具有更高的遗传变异，其生长性状的遗传变异高达20%～35%，而陆生养殖动物的遗传变异仅为7%～10%[19]。鱼类群体的高度遗传变异为新品种选育提供了坚实的物质基础。在鱼类选择育种工作中，通常采用遗传进展来评估选择效果。遗传进展又称遗传获得量或选择响应，是指群体受人工选择时，亲本群体和后代群体在所研究的数量性状的平均数之差[20]。

迄今为止，国内外研究者采用多种选育策略对尼罗罗非鱼开展了生长性状的遗传改良。Eknath等[21]在菲律宾对8个品系尼罗罗非鱼生长性能连续5代混合选育结果显示，平均每代遗传进展为12%～17%。Bolivar和Newkirk[22]采用家系选育法对尼罗罗非鱼16周龄体重进行连续12代的选育结果显示，平均每代遗传进展约为12.4%。Khaw等[23]采用混合选育法对马来西亚吉富(GIFT)品系尼罗罗非鱼体重性状进行连续9代的选育结果显示，平均每代获得了7.1%的遗传进展。罗永巨等[24]同样采用闭锁群继代选育法对美国品系尼罗罗非鱼生长速度进行了连续2个世代的选育，获得了平均每代51.58%的遗传进展。颉晓勇等[13]对吉富品系尼罗罗非鱼生长性能进行连续4代(选育系F6～F9)的混合选育后发现，平均每代的遗传进展约为4.85%。综合分析以往的这些研究结果后，笔者认为混合选育法仍然是尼罗罗非鱼选育工作中行之有效的手段。

本研究中，“新吉富”罗非鱼经过连续12个世代的混合选育，其选育系F9～F20平均每代的相对遗传进展为2.00%～5.29%，选育系F20的生长速度比F8提高了25.23%～69.34%。这一结果与颉晓勇等[13]的报道相近，明显低于以往的其它研究结果。究其原因，可能与选育世代数有关，在以往的研究中，对尼罗罗非鱼的选育世代数不超过12代，尚处于选育早期，而在本研究中，对“新吉富”罗非鱼选育世代数已达20代，可视为选育后期，经过长期的连续世代选育后，“新吉富”罗非鱼选育后期世代的生长性状无疑已经经历了长期的选择压(每代6%)，在自然选择与人工选择的长期共同作用下，生长性状的加性方差逐渐减少，从而表现出遗传进展的缓慢下降。已有学者在其它动物的长期人工选择试验中观察到了类似的现象。例如，Flisar等[25]对鸡(Gallusgallusdomesticus)的8周龄体重性状进行了连续34代的双向选择，结果显示，下选组、上选组均在最初的10个世代中获得了最大的遗传进展，分别为平均每代3.787%和6.427%，在随后的选择世代中，遗传进展逐渐下降，当选择进行到第25代时，上选组的选择反应已停滞，此时的遗传进展几乎为零。

3.2 多世代选育极限

根据数量遗传学的原理和方法进行动物育种的过程中，任何数量性状经过连续几十代甚至上百代的选择后，其加性方差是否已被耗尽？该性状是否仍能获得预期的遗传进展？这是许多动植物育种学家十分关心的问题。Robertson[26]首先从理论上探讨了选择极限问题。根据选择极限理论，如果在一个闭锁群体中进行长期的人工选择，开始若干世代有遗传进展，用同样的方法长期选择下去，直至人工选择对提高生产性能再不产生效用，即不再出现选择响应，这种现象称之为选择极限(selection limits)。Hill[27]在总结了四个著名的长期选择试验后，扩展了Robertson的极限理论，提出了选择非极限理论。

目前关于选择到底有没有极限，为什么会出现选择极限？如何预测选择极限等问题，学术界仍存在着不同的观点。但综合分析已有的文献资料后，笔者认为，选择极限的存在是绝对的，但出现是相对的、有条件的，其是否出现以及出现时间的先决条件是群体没有发生突变，其次是选择强度、有效群体大小、有益基因的原始频率、基因座间的重组、遗传模式、选择性状的相对基因对数、迁移等诸多因素。

Hill和Keightley把家畜和试验动物的选择过程概括为三个阶段：第一阶段指还没有进行过任何选择的群体，其群体内遗传变异主要取决于自然选择的强弱和群体的历史；第二阶段指群体已经过若干个世代的选择，其遗传变异主要依赖于该群体起始变异和选择过程中突变产生的变异；第三阶段指已连续选择了很多代的群体，群体中所有的初始变异已被完全固定，而存在的变异则完全来自于选择过程中产生的突变[28]。目前，大多数鱼类选育品种应处在第二阶段。因此，有关鱼类选育极限的研究鲜有报道。本实验室对历代“新吉富”罗非鱼的遗传改良效果进行了持续跟踪研究，为选育极限问题提供了有价值的资料。李思发等[9]在青岛、蚌埠、广东三个地区对吉富品系尼罗罗非鱼选育第3代的生长性能进行评估，平均每代获得的遗传进展分别为4.7%、2.5%和26.9%。何学军[29]对吉富品系尼罗罗非鱼选育系F5的评估结果表明：5代的人工选育获得了18.3%的总遗传进展，平均每代获得3.66%的遗传进展。赵金良等[10]对吉富品系尼罗罗非鱼选育系F6评估结果显示，选育系F6相比对照组获得了29.5%的总遗传进展，平均每代获得4.9%的遗传进展。颉晓勇等[30]对吉富品系尼罗罗非鱼选育系F6～F8生长性能评估后发现，平均每代遗传进展为7.84%。经过连续8代的混合选育后，“新吉富”罗非鱼选育系F8的生长速度比其选育基础群体(F0)提高了30%以上[1]。本研究中，“新吉富”罗非鱼以选育系F8为起点，经过12个世代的连续选育，平均每代的相对遗传进展为2.00%～5.29%，选育系F20的生长速度比F8提高了25.23%～69.34%。回顾“新吉富”罗非鱼连续20代的选育过程，笔者发现其表现出了较典型的长期选育特征，即选育初期选择反应近乎线性，之后选育反应逐渐降低。尽管选育后期世代的选育效果由于试验环境及年份的不同而存在一定程度的波动，但是遗传改良的进程并没有停止，与生长相关基因的固定以及在定向选育过程中有利于生产的突变基因的累积、固定仍在进行中，离选育极限尚有一定的距离，虽然已经选育至第20代，仍具有进一步选育的潜力。