草鱼古称“鲩”，是世界产量最大的水产养殖鱼类品种，在我国已经有1700多年的养殖历史，2022年中国草鱼养殖产量超590万吨。但自20世纪六七十年代开始，草鱼养殖业深受草鱼呼肠孤病毒感染引发的草鱼出血病困扰，该病传染快、流行地域广、死亡率高，长期阻碍草鱼养殖业高质量发展。
国家大宗淡水鱼产业技术体系常德综合试验站团队成员针对高抗性草鱼新种质创制，开展了近30年的基础理论和应用技术研究。在20世纪90年代获得了转人IFN基因抗性增强草鱼材料，2011年获得了抗GCRV水平显著提高的“草鱼×赤眼鳟”远缘杂交F1新材料，2014年通过GCRV弱毒疫苗免疫产前性成熟的草鱼母本获得了免疫水平和抗GCRV能力显著增强的母源免疫草鱼子代。近年来，团队运用以上抗性特色材料，致力于抗性分子的挖掘，建立了基于关键先天性免疫蛋白水平选育高抗性草鱼亲本的技术体系，创制了高抗性草鱼新材料“湘康1号”。
1. 多组学鉴定草鱼抗GCRV的先天性免疫分子
生产实践发现赤眼鳟以及草鱼×赤眼鳟杂交F1感染GCRV后存活率较草鱼高1倍以上。为明晰草鱼与赤眼鳟抗性差异的遗传基础，在系统分析已发表草鱼基因组的基础上，采用PacBio+Hi-C策略完成了赤眼鳟全基因组测序。赤眼鳟基因组大小为0.86 GB，注释了23034个基因，挂载于24条染色体（图1）。比较草鱼、赤眼鳟全基因组发现，两种鱼基因组成差异聚焦于“免疫系统(Immune system)”和“信号转导（Signal transduction）”（图1）。赤眼鳟基因组的破译及其与草鱼基因组的比较提示了GCRV抗性与免疫分子关联。
图1 草鱼和赤眼鳟全基因组差异
进一步借助Ⅱ型GCRV感染模型，通过比较转录组、蛋白组、miRNA组以及DNA甲基化修饰组系统分析了草鱼/赤眼鳟、感病/未感病草鱼、母源免疫/普通草鱼等抗性差异鱼类应对GCRV的分子网络特征，发现细胞因子-细胞因子受体互作及调控通路、补体-凝血级联通路为GCRV感染关键免疫网络（图2）。多组学联合分析揭示以上通路中TLR、RLR、TNF、IFN家族及C3、Df、Bf等173个草鱼先天免疫分子响应病毒感染较为强烈，与鱼体抗性存在关联（图2）。草鱼抗GCRV的先天免疫分子网络的构建为开展高抗性草鱼选育提供了关键基础。
图2草鱼抗GCRV的先天免疫分子网络
2.基于关键先天性免疫蛋白水平选育高抗性草鱼亲本群体
01
选育亲本库建立
自2019年开始，陆续采集5龄+长江水系草鱼原种亲本1232尾（图3），含长江干流草鱼亲本425尾，湘江草鱼亲本807尾，初步搭建了高抗性草鱼选育亲本库，作为不同抗性水平草鱼亲本和子代来源及遗传分析的基础群体。以上草鱼亲本群体均已植入电子芯片标记，并采集鳍条及其DNA，遗传背景与电子芯片标记相对应。
图3收集长江水系亲本及血清采样工作场景
02
亲本检测
随机采集了265尾长江（特指长江干流，173尾）、湘江草鱼原种亲本（92尾）的血清，借助ELISA技术检测长江和湘江流域两个群体血清中数十个先天性免疫分子的本底表达水平，以Bf、C3、LZM、MBL为例，结果显示关键先天性免疫分子的表达水平在两个群体中均呈现正态分布特征（图4）。长江水系草鱼亲本群体关键先天性免疫分子表达水平具有天然多样性，为筛选、建立高抗性草鱼群体提供了重要的材料基础。
图4长江水系草鱼群体关键先天性免疫分子表达水平比较
03
亲本的分级分组与苗种繁育
依据关键先天性免疫分子整体表达水平的高低，对草鱼亲本进行排序，并区分了表达水平范围为A、B、C等3个等级的亲本。对A、B、C组亲本分别进行人工繁殖和受精卵孵化，建立了26个父母本配组，分别获得A、B、C组F1子代鱼苗。鱼苗网箱饲养实验结果表明，长江A、B、C组草鱼亲本繁殖鱼苗长势整体优于湘江A、B、C组草鱼亲本繁殖鱼苗（图5）。
图5长江水系选育子代生长水平比较
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选育子代的抗性水平差异
经连续2年的GCRV浸泡攻毒实验发现，长江A、B、C组选育子代攻毒平均死亡率分别为72.5%，49.17%，73.3%，B组亲本的子代抗性较强。此外，湘江B组选育子代攻毒平均死亡率为29.17%，抗性显著强于长江A、B、C组选育子代（图6）。
图6长江水系选育子代抗性水平差异
注：上图为子代攻毒期间的死亡数曲线，下图为子代攻毒累计死亡率。
3. 高抗性草鱼新材料“湘康1号”子代繁育状况
基于以上方法选育产生的高抗性草鱼新材料暂命名为“湘康1号”。其外部形态特征：体略呈圆筒形、背部茶绿色、腹部灰白色、体侧鳞片边缘灰黑色，体形修长（图7）。近2年，累计繁育生产“湘康1号”子代苗种1000万余尾，在湖南省、江西省、广东省等地开展小规模推广应用，面积超2000亩。2023年，“湘康1号”苗种在湘阴、安乡、华容、资兴、湘潭等18个基地开展养殖对比试验，经湖南省水产产业技术体系测产，结果表明“湘康1号”苗种（夏花至冬片）养殖成活率达86.5%，较普通草鱼提升17.4%，生长速度较普通草鱼提高6.4%。2024年，预计繁育“湘康1号”苗种5000万尾，与国家大宗淡水鱼产业技术体系11个综合试验站开展合作，进行“湘康1号”新材料养殖中试试验。
图7 “湘康1号”草鱼冬片
团队基于“湘康1号”选育工作基础，承担了国家科技创新-2030重大项目“抗病抗逆鱼新品种设计与培育”技术攻关任务，将进一步挖掘草鱼与先天性免疫水平关联的分子模块，建立高抗性草鱼分子模块设计育种新技术体系；组织建成1处中大型草鱼种业基地，实现高抗性草鱼规模化选育及苗种批量化繁育生产，为我国草鱼种业创新和草鱼养殖业高质量发展贡献力量。
