基于个体生长曲线对数方差的尼罗罗非鱼环境适应力（LnVarind）遗传参数评估及其在抗逆育种中的应用潜力

本期向您推荐一项关于水产动物抗逆性状评估的创新研究。为评估鱼类应对环境变化的韧性，研究人员聚焦尼罗罗非鱼，利用个体体重时间序列数据，开发了基于期望体重的对数变换方差（LnVarind）这一量化指标，并在增氧与非增氧池塘环境下，系统估算了其遗传力、与生长性状的遗传关联以及跨环境的遗传相关性。结果表明，选择高生长速率可降低LnVarind，且增氧环境下的遗传改良可部分惠及非增氧环境。这为针对非理想养殖环境（如低溶氧）的育种项目提供了关键理论依据和实践策略，标志着抗逆性状精准选育的重要进展。

　　

在全球水产养殖业持续发展的背景下，如何培育出既能快速生长又能稳健应对多变或不良环境胁迫的养殖品种，是产业提质增效和可持续发展的核心挑战之一。尼罗罗非鱼作为世界重要的淡水养殖鱼种，其养殖环境并非总是理想。例如，在高密度养殖池塘中，溶解氧的周期性或持续性不足是常见压力源，直接影响鱼群的健康状况、生长均匀度和生产稳定性。传统育种多专注于提高生长速度等生产性状，但生长快的个体在面临环境压力时，其生长波动是否更大？或者说，是否存在一种可遗传的性状，能够综合反映个体在面对环境扰动时维持稳定生长的“韧性”或“稳健性”？若能找到并量化这种性状，并将其纳入育种选择指标，将有望培育出“既长得快又扛得住”的优良品种。

为此，一项发表在《Scientific Reports》上的研究提出并验证了一个新颖的指标——基于个体生长曲线的对数变换方差（Log-transformed variance from individual growth curves, LnVar_ind），将其作为评估尼罗罗非鱼应对环境变化能力（即恢复力或稳健性）的潜在指标。研究人员开展了一项对比实验，将尼罗罗非鱼分别饲养在增氧（条件较好）和非增氧（条件较差，模拟常见环境压力）的淡水池塘中。他们的核心科学问题是：LnVar_ind这一性状是否具有可遗传性？它与生长速度等传统选育性状在遗传上是什么关系？更重要的是，在良好环境下（增氧池）取得的遗传进展，能否惠及恶劣环境（非增氧池）下的鱼群表现？这些问题的答案，对于设计高效且有针对性的育种方案至关重要。

为了回答这些问题，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，研究基于纵向数据，即定期测量每个个体的体重，形成时间序列。其次，利用这些纵向体重数据，通过统计建模拟合出每个个体的预期生长曲线。接着，核心指标LnVar_ind 的计算方法是，取每个个体实际体重与基于其自身生长曲线得出的预期体重之间偏差的方差，然后进行对数转换，以此量化个体生长的波动性。最后，运用数量遗传学分析方法，基于系谱信息，分别估算了在增氧和非增氧两种环境下LnVar_ind性状的遗传力、LnVar_ind与日生长系数（DGC） 和终末体重（W₅） 的遗传相关，以及LnVar_ind在两种环境间的遗传相关。样本为尼罗罗非鱼，分别饲养于前述的两种池塘环境中。

遗传参数估计

研究人员首先估算了LnVar_ind在不同环境下的遗传力。结果表明，在非增氧池塘中，LnVar_ind的遗传力估计值为0.28，属于中等遗传力水平；而在增氧池塘中，遗传力估计值较低，为0.06。这一差异表明，在压力（低溶氧）环境下，生长波动性（LnVar_ind）的遗传变异更为明显，更易于被遗传选择所利用。

LnVar_ind与生长性状的遗传相关

研究进一步分析了LnVar_ind与两个关键生长性状——日生长系数（DGC）和终末体重（W₅）——之间的遗传相关性。在增氧池塘中，LnVar_ind与DGC和W₅的遗传相关系数分别为?0.44±0.23和?0.45±0.24。在非增氧池塘中，相关性更强，分别为?0.68±0.12和?0.52±0.17。所有的遗传相关系数均为负值，且达到了中等至强的程度。这意味着，从遗传上讲，生长速度更快的鱼，其个体生长曲线往往具有更低的波动性（即更小的LnVar_ind值）。换言之，选择生长快的鱼，有望同时获得生长更稳健、应对环境变化更淡定的后代。

跨环境的遗传相关

一个关键发现是LnVar_ind在增氧与非增氧池塘之间的遗传相关估计值为0.50。这个正值表明，尽管两种环境差异显著，但控制LnVar_ind性状的基因在两种环境下有相当一部分是相同的。也就是说，在条件良好的增氧池塘中对低LnVar_ind（即高稳健性）进行遗传选择，所产生的效果大约有50%可以传递到条件较差的非增氧池塘中。

综合以上结果，本研究得出了明确结论，并进行了深入讨论。主要结论指出，基于个体生长曲线计算的对数变换方差（LnVar_ind）是尼罗罗非鱼应对环境变化能力的一个有潜力的、可遗传的指示性状。其遗传力在压力环境下更高，使其成为抗逆育种的一个可行选择目标。更重要的是，LnVar_ind与生长速度（DGC和W₅）存在显著的负遗传相关，这意味着传统上对快速生长的选择实际上会“无意中”协同降低生长波动性，有利于培育出生长既快又稳的鱼群。这解决了育种家对于选择生长速度可能增加环境敏感性的担忧。

本研究的核心实践意义体现在环境互作与育种策略上。尽管LnVar_ind在良好与恶劣环境间的遗传相关为正值但并非完全相关（0.50 ≠ 1.0），这表明基因表达仍受环境影响。然而，这一中等程度的正相关带来了极为重要的育种启示：在条件可控、更易实施精确测量的良好环境（如增氧池）中进行育种工作，其所取得的在降低LnVar_ind（提高稳健性）方面的遗传进展，可以有效部分地传递到目标生产环境（如非增氧池）中。因此，为了最大化对非增氧这类特定目标环境的遗传改良效果，最有效的策略是“双管齐下”：一方面，在条件优越的育种中心开展主要选择工作；另一方面，有选择性地纳入来自目标恶劣环境下亲属个体的记录进行遗传评估。这种利用亲属信息的育种策略，能够更准确地评估和选择在目标环境下表现优良的基因型，从而显著提升育种项目针对特定挑战性环境的效率。总而言之，这项研究不仅提出了一个量化鱼类环境适应力的新指标，更重要的是，它从遗传学层面阐明了该指标与生产性状的关系及其跨环境的传递规律，为设计下一代兼顾高产与抗逆的水产育种方案提供了直接、可靠的科学依据。