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《科学时报》报道水生所转基因鱼研究新进展
作者: | 2007-05-17 | 浏览量:

                            转基因鱼:长个儿快 游动慢
               我国科学家实验显示:转基因黄河鲤游速不足对照鱼八成
                                       科学时报 2007-5-14-A4版 
                                                    作者:祝魏玮


        近日,中国科学院水生生物研究所相关的一项研究发现:具有快速生长效应的转基因黄河鲤表现出低劣的游泳能力。他们以某生长激素基因黄河鲤为对象的实验显示,该鱼平均体重是对照鱼的1.4~1.9倍,平均特定生长率比对照鱼高出6%~10%,但其绝对和相对临界游泳速度的平均值分别比对照鱼低 22%和24%。
       这项研究于2006年获国家自然科学基金支持,相关论文发表在《科学通报》2007年第8期上。论文第一作者、中科院水生生物研究所博士李德亮在接受《科学时报》采访时说:“这项研究为全面评估转基因黄河鲤的生态安全情况提供了重要的背景信息,同时也证实了生长率和游泳能力之间存在权衡关系,即同一物种的个体生长率越高,临界游泳速度则越低这一重要的进化学假说。”
       自1985年中国科学院水生生物研究所在世界上率先获得具有快速生长效应的转基因鱼以来,转基因鱼研究已取得了重大进展。目前,美国食品与药品管理局正在对快速生长转基因鲑鱼的市场化资格进行最后的审查,快速生长转基因鱼有望在转基因动物中率先实现市场化。但与此同时,全世界许多国家的政府和民众对快速生长转基因鱼的生态安全问题仍存在忧虑。因此,准确评估快速生长转基因鱼在野生环境下的生态安全情况,是转基因鱼走入市场前一个必经的过程。
       大量研究表明,冷血动物随生长环境调节其生长率以保持最佳状态,而不是始终处于生理上所能承受的最大状态;进化生物学研究表明,快速生长赋予生物的优势与劣势之间存在权衡,同属冷血动物的硬骨鱼类的生长率与游泳能力之间也可能存在权衡。此前,对胖头鱥生长率与游泳能力之间关系的研究,发现生长率高的个体临界游泳速度反而低。类似的结果在虹鳟、大西洋银汉鱼、三棘刺魚和快速生长转生长激素基因银大马哈鱼中也有报道。
       李德亮说:“尽管如此,关于快速生长转基因鱼游泳速度的报道却不完全一致,快速生长转基因银大马哈鱼幼鱼的临界游泳速度仅有相同大小对照鱼的一半;成年转基因银大马哈鱼的临界游泳速度也显著低于对照鱼,而快速生长转基因大西洋鲑和罗非鱼的游泳能力与对照鱼之间并没有显著差异。这种结果的差异或许是由于不同品系或种类的转基因鱼之间促生长效应的差异所造成的。”
       经过试验研究,李德亮所在的研究小组发现,转“全鱼”生长激素基因黄河鲤(外源基因元件全部来自鱼类本身)的平均绝对临界游泳速度和相对临界游泳速度分别比对照鱼低22%和24%,显示了较弱的游泳能力。这与在快速生长转基因鲑鱼中的研究结果一致,也进一步证实了在硬骨鱼类和无尾两栖类中报道的快速生长的个体临界游泳速度较低的现象。
       李德亮说:“有研究表明,高体、长鳍的鱼类猝发游泳能力强,而流线型个体的持续游泳时间较长。较普通鱼类而言,转基因鱼的形态发生了较大的变化。如:生长激素转基因显著地改变了太平洋鲑鱼的尾柄背部、腹部区域和头部的形态特征;快速生长转“全鱼”生长激素基因鲤鱼躯干肌肉发达,背部肌肉明显增厚,在头后部形成明显隆起。因此,形态差异或许是造成生长激素转基因鱼游泳能力较弱的因素之一。”
       根据进化论的理论,人们常将衡量一个个体存活和生殖成功的尺度称作适合度。适合度越大,个体存活和生殖成功的机会就越大。鱼类适合度是指鱼类个体生产能存活后代并能对未来世代有贡献能力的指标。鱼类生活在水中,其主要的运动方式是游泳。游泳速度直接影响到鱼类许多重要的生活史特征,包括捕食能力、逃避捕食者的能力和生殖洄游等。
       “当捕食食物、逃避敌害和超越障碍时,短时间的高速游泳就有很大的生物学意义,而长距离的洄游则需要采用耗能少而又相对高的游速。因此,当鱼类的游泳能力由于某种原因——例如机械损伤、鱼病、寄生虫或水环境受到污染等——受到损伤时,其上述能力必将被削弱,致使其在自然种群中的生存和繁殖能力受到影响,从而最终影响到鱼类的适合度。”李德亮说。
       以鲑鱼为例,它们在淡水中产卵,并游到海洋成长;平时的游速为每小时35公里,但在生殖季节,它们却以每小时50公里左右的速度逆流而上,遇到浅滩就一冲而过,遇到瀑布或急流也能一跃而上,它们一路上不休息、不进食,遇到天敌就逃,一鼓作气地游回出生地。在出生地,它们产卵、受精,最后死去。倘若它们的游泳能力被削弱,那么它们或许就无法顺利地完成生殖洄游,无法顺利产生后代。
       李德亮说:“研究鱼类的游泳能力及其行为生物学,不仅具有一定的理论意义,而且可以为过鱼、拦鱼和诱鱼等设施的设计,以及渔具渔法的设计提出依据,以保证这些设施能够发挥较大的功能。”


 

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