Полиплоидия в аквакультуре: преимущества и перспективы (обзор)
Автор: Голотин В.А., Филатова Т.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 2 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Рыба — одним из важнейших источников питательных веществ. Объемы вылова, производства и потребления рыбы неуклонно растут. Еще в 1960-х годах на душу населения планеты приходилось всего 9 кг рыбы в год. В настоящее время на каждого человека приходится около 16 кг (ФАО, 2022). В результате сокращения масштабов дикого рыболовства аквакультура стала одной из самых быстроразвивающихся отраслей сельского хозяйства. Чтобы повысить устойчивость аквакультуры, специалисты проводят селекционное разведение рыб. К сожалению, на устойчивость многих секторов отрасли негативно влияют депрессия инбридинга, вспышки болезней, недостаточное производство и низкое качество мяса. Для решения этих проблем существует настоятельная необходимость в разработке высококачественных пород рыб, обладающих высокими темпами роста, устойчивостью к болезням и/или более высокой питательной ценностью. Традиционные методы, такие как внутривидовое скрещивание и межвидовая гибридизация, успешно используются в течение нескольких десятилетий. Однако скрещивание требует гибридизации нескольких поколений, чтобы привнести желаемый признак. Кроме того, результаты часто непредсказуемы, поскольку основные механизмы, контролирующие желательные черты, неизвестны. В связи с этим существует необходимость в разработке более эффективных, точных и предсказуемых методов получения большого количества высококачественной рыбы. Достижения в области методологии разведения, основанной на классических манипуляциях с геномом и недавно разработанных методах редактирования генома, играют важную роль в будущем генетического разведения рыб. Среди известных методов, таких как племенная работа, выведение межвидовых гибридов и других, наиболее быстрыми, дешевыми и безопасными методами манипуляции с геномом являются методы полиплоидии (R.S. Rasmussen с соавт., 2007). Такие организмы не относятся к генно-модифицированным (ГМО), но при этом обладают лучшими потребительскими характеристиками по сравнению с природными видами, имеющими диплоидный набор хромосом. Поскольку они условно стерильны, то не проходят половое созревание, что, в свою очередь, позволяет сохранить потребительские свойства мяса. К тому же это обеспечивает безопасность для природных популяций от использования такой технологии в аквакультуре (L. Zhou с соавт., 2017). В настоящей статье представлен обзор мирового состояния аквакультуры, описаны известные способы получения рыб-полиплоидов, а также их характеристики и способы диагностики плоидности. В аквакультуре используют как природные полиплоиды и, в частности, триплоиды (осетровые, карповые, лососевые) (R.A. Leggatt с соавт., 2003), так и искусственно индуцированные. Основной способ получения триплоидов — блокирование экструзии второго полярного тельца после оплодотворения с помощью теплового шока или гидростатического давления (H. Komen с соавт., 2007; I.I. Solar с соавт., 1984). Тетраплоиды получают подавлением первого митотического деления, однако их хозяйственная ценность невысока; их применяют для скрещивания с диплоидами с целью получения триплоидов (Б.И. Гомельский с соавт., 1988; D. Chourrout с соавт., 1986; D. Chourrout с соавт., 1987). Перспективны также межвидовые триплоидные гибриды, например гибриды радужной форели и лосося Oncorhynchus masourhodurus(лосось Бива), отличающиеся быстрым ростом и очень хорошими органолептическими качествами (K. Hattori с соавт., 1998). Методы гиногенеза и андрогенеза позволяют получать однополые и стерильные популяции, в том числе супер-самцов желтого сома (H. Komen с соавт., 2007; D. Wang с соавт., 2009). Диагностика плоидности включает цитоморфологию крови (размеры ядер эритроцитов) (В. Tóth с соавт., 2005), подсчет метафазных хромосом (G.H. Thorgaard с соавт., 1981), проточную цитофлуорометрию (В.А. Голотин с соавт, 2023) и микросателлитный анализ (C. Howard с соавт., 2023). Ранняя диагностика на стадии бластулы особенно важна для холодноводных видов (V. Golotin с соавт., 2023). Приведены данные о более высокой продуктивности триплоидов по сравнению с диплоидами (K. Poontawee с соавт., 2007; T. Kobayashi, 1992), а также об успешном использовании триплоидной радужной форели в спортивном рыболовстве (J.R. Kozfkay с соавт., 2006).
Полиплоиды, триплоидия, диагностика плоидности, продовольственная безопасность
Короткий адрес: https://sciup.org/142247685
IDR: 142247685 | УДК: 639.3:575.113 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.2.226rus
Polyploidy in aquaculture: advantages and prospects (review)
Fish is one of the most important sources of nutrients. Fish harvesting, production, and consumption are steadily increasing. As recently as the 1960s, global per capita fish consumption stood at just 9 kg per year. Today, it is approximately 16 kg per person (FAO, 2022). Due to the decline in wild fisheries, aquaculture has become one of the fastest-growing sectors of agriculture. To improve the sustainability of aquaculture, experts are conducting selective breeding of fish. Unfortunately, the sustainability of many sectors of the industry is negatively affected by inbreeding depression, disease outbreaks, low productivity, and inferior meat quality. To address these issues, there is an urgent need to develop high-quality fish breeds with rapid growth rates, disease resistance, and/or improved nutritional value. Traditional methods, such as intraspecific crossbreeding and interspecific hybridization, have been used successfully for several decades. However, these methods require several generations of hybridization to introduce the desired trait. Furthermore, the results are often unpredictable, as the underlying mechanisms controlling the desired traits are unknown. Consequently, there is a need to develop more efficient, precise, and predictable methods for producing large quantities of high-quality fish. Advances in breeding methodology (based on classical genome manipulation and recently developed genome editing techniques) play a crucial role in the future of fish genetic breeding. Among well-known methods (breeding, the production of interspecific hybrids, and others), the fastest, cheapest, and safest genome manipulation methods are polyploidy induction (R.S. Rasmussen et al., 2007). Polyploid organisms are not genetically modified organisms (GMOs), but possess superior consumer qualities compared to natural species with a diploid chromosome set. Since they are effectively sterile, they do not undergo sexual maturation, which preserves meat quality. Moreover, this protects wild populations from the potential impact of using such technology in aquaculture (L. Zhou et al., 2017). This article provides an overview of the global state of aquaculture, describes known methods for producing polyploid fish, their characteristics, and methods for ploidy determination. In aquaculture, both natural polyploids, specifically triploids (sturgeons, carp, and salmonids) (R.A. Leggatt et al., 2003), and artificially induced polyploids are used. The primary method for producing triploids involves blocking the extrusion of the second polar body after fertilization using thermal shock or hydrostatic pressure (H. Komen et al., 2007; I.I. Solar et al., 1984). Tetraploids are produced by inhibiting the first mitotic division; however, they have a little practical value and can be used for crossing with diploids to produce triploids (B.I. Gomelsky et al., 1988; D. Chourrout et al., 1986; D. Chourrout et al., 1987). Interspecific triploid hybrids also show promise, for example, hybrids of rainbow trout and Oncorhynchus masou rhodurus (Biwa salmon), which are characterized by rapid growth and excellent organoleptic qualities (K. Hattori et al., 1998). Methods of gynogenesis and androgenesis allow for the production of unisexual and sterile populations, including “super-males” of the yellow catfish (H. Komen et al., 2007; D. Wang et al., 2009). Ploidy diagnosis includes blood cytomorphology (red blood cell nucleus size) (V. Tóth et al., 2005), metaphase chromosome counting (G.H. Thorgaard et al., 1981), flow cytometry (V,A, Golotin et al., 2023), and microsatellite analysis (C. Howard et al., 2023). Early diagnosis at the blastula stage is particularly important for cold-water species (V. Golotin et al., 2023). Data are presented on the higher productivity of triploids compared to diploids (K. Poontawee et al., 2007; T. Kobayashi, 1992), as well as on the successful use of triploid rainbow trout in sport fishing (J.R. Kozfkay et al., 2006).
