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編者：資源增量是實驗動物科技發展的核心任務，是實驗動物對生命科學研究提供支撐和服務的基礎和保 障。自上世紀 80 年代以來，我國老一輩實驗動物科學家苦心孤詣，在實驗動物資源研發工作中取得的多項開創新成果。

1988年《實驗動物管理條例》發布實施，在實驗動物工作規范化、法制化管理，保障實驗動物和動物實驗的質量，推動我國科技發展和民生保障等方面發揮了重要作用。特別是在實驗動物資源標準化、新品種/品 系開發和動物模型創制方面，取得了令人矚目的成果。

為此，借“科技資訊”之窗，陸續推出我國實驗動物專家在此領域所作的工作及取得的應用成果。

實驗紅鯽標準化研究及應用的概況

吳端生

南華大學

1、實驗紅鯽的生物學特性與實用性【1～9】

野生紅鯽生活在我國長江流域，從生物學特性看，它具有作為實驗動物的許多有點。

1.1 為水生變溫動物，適用于水環境實驗

實驗紅鯽由紅鯽馴化而來，是一種水生變溫動物，在溫度為0℃～39℃的水體中均能生存【8】，且耐低氧(O.lmg/L)【1】，屏障環境中水族箱的水溫可控制在 18℃～24℃【8】，適用于涉及到水環境的動物實驗，具有水生態毒理學研究和環境安全性評價的優勢。

1.2 具有適應于生活在水生態環境的形態特征，體型適當實驗紅鯽呈紡錘形體型，身體側扁，全鱗，口端位，無須，單尾，形似鯉（圖 1）。實驗紅鯽 C1HD 系（一種近交系）的背鰭鰭式為 D.Ⅰ～Ⅱ-16～19，臀鰭鰭式為 A.Ⅰ-5～7，胸鰭鰭式為 P.Ⅰ-14～17，腹鰭鰭式為V.Ⅰ-7～8，側線鱗鱗式為 。成體體長為 100～150mm【2】。實驗紅鯽這種大小的體型很適合于做實驗，它還可以被反復進行活體取血，一次性抽取血量達 1.0～1.5mL 也不會致死。如適合做重金屬、化學品等生物富集實驗，便于取肝、腎等組織進行分析。

1.3 具有較完善的器官系統和生理機能，類似哺乳動物

實驗紅鯽具有較完善的消化系統、循環系統、排泄系統、神經系統、內分泌系統、生殖系統等，器官系統的結構與機能均類似于哺乳動物。不同于哺乳動物的是用鰓呼吸，心臟為 1 心房 1 心室，紅細胞具有細胞核， 具有血栓細胞而無血小板。實驗紅鯽具有體外產卵、卵徑大（680～720μm）、體外受精、體外發育的發育特點，適合于做基因轉移、發育生物學和繁殖生物學研究。鰓可作為膜生理學研究模型；M 細胞(Mauthner 細胞) 可作為研究中樞神經系統功能的模型；肥大細胞（mast cell，MC）可用于免疫學研究；可構建視網膜模型研 究視覺神經生理學；可復制肝臟腫瘤模型，用于開展腫瘤學研究等。

1.4 遺傳背景明確，為標準化的魚類實驗動物

實驗紅鯽染色體數目 2n=100，核型公式為 22m+30sm+24st+24t，全基因組大小為 2.16Gb，基因數目為 44580 個。相對于雞的紅細胞 DNA 含量為 2.5pg，紅鯽的紅細胞 DNA 含量為 3.0pg，在養殖鯽魚品系中最少，表明紅鯽具有模式生物的優點【6】。實驗紅鯽 C1HD 系是一種源于雌核發育的純系，其主要生物學數據和主要遺傳標記（如 RAPD、SSR、AFLP、SNP 等標記）均已經建立，適用于進行染色體操作、轉基因研究、遺傳分析和性別控制等研究。

1.5 產卵多，繁殖力強，供應充足

1～2 齡實驗紅鯽便已性成熟，懷卵量達 1.5～8 萬粒，一次產卵也多達 3 萬粒，可一年多次產卵【1】，故繁殖力強，市場供應充足。

1.6 體色全紅，兼觀賞與實驗為一體

實驗紅鯽是鯽的變種，與金魚近親，其體色全紅艷麗，既是一種淡水觀賞魚類，也是生活飲用水和水資源 污染監測的優良指示生物，還可用于遺傳學研究，如體色遺傳、尾鰭性狀變異等研究。

1.7 生活力強，易于水族箱養殖 實驗紅鯽為雜食性，生活力較強，在水族箱中容易飼養，也能發育達性成熟。投喂人工配合飼料，類似飼養金魚一樣地飼養，得心應手。適合于水族箱養殖和實驗研究。

2、實驗紅鯽標準化研究

本研究團隊于 1995 年開始，在湖南省自然科學基金、湖南省科技計劃、國家科技支撐計劃等項目資助下，陸續開展了實驗紅鯽標準化及應用研究【7】(圖 2)。

2.1 實驗室馴化

從設施、水質環境、人工繁殖、小型水池養殖、水簇箱養殖、配合飼料、疾病防治等方面開展研究，建立了實驗紅鯽人工繁殖技術、水簇箱和小型水池養殖技術等。目前，實驗紅鯽被得到了實驗室馴化，可成功地養 殖于水族箱中【8】。

2.2 品（種）系培育

從上世紀末開始，將經過實驗室馴化的實驗紅鯽飼養在一個專門的魚池中，采用全封閉自然繁殖方法讓其自然授精繁殖，連續繁殖了 4 代以上，培育出了實驗紅鯽封閉群，將其命名為 HN:CARV1。

在開展紅鯽人工繁殖與雌核發育的實驗研究基礎上，采用人工雌核發育繁殖技術培育實驗紅鯽近交系。即 以鯉魚精子或魴魚精子為激活源，經紫外線照射將精子 DNA 滅活，再與紅鯽卵子授精，獲得的受精卵經冷休克使其染色體加倍，從而繁殖出人工雌核發育的二倍體紅鯽子一代。待子一代性成熟后，所產卵子經上述同樣的 方法，繁殖出人工雌核發育的二倍體紅鯽子二代。從經連續兩代人工雌核發育繁殖所獲得的紅鯽群體中，進行人工選擇，于 2001 年建立起了實驗紅鯽近交系基礎群，命名為實驗紅鯽 C1HD 系【2】。2015 年以來又對該品系 開展了重新建系的研究。

2.3 生物學特性研究

實驗紅鯽品種和品系培育后，隨即對其進行了生物學特性研究，研究內容包括:①分類形態學特性（形態學可數性狀和可量性狀）；②生長發育特性；③解剖組織學特性(主要器官顯微和超微結構)；④血液學特性（血 細胞分類計數、血液生化指標）；⑤遺傳學特性(染色體組型、體色遺傳規律、生化遺傳特性、如RAPD、SSR、AFLP、SNP 等分子遺傳標記)，包括全基因組測序【7】。

2.4 遺傳質量檢測技術研究

在生物學特性研究的基礎上，也對實驗紅鯽品(種)系的種質遺傳標記及其檢測技術進行了研究，分別建立了實驗紅鯽品(種)系的的形態學標記、生化遺傳標記和分子遺傳標記及其遺傳質量檢測技術【7】。

2.5 地方標準編制與發布

2013 年，通過湖南省質量技術監督局立項，開展了實驗紅鯽湖南省地方標準的制修訂工作，內容包括實驗紅鯽的生物學特性、遺傳標記及質量控制、環境控制等。2016 年 12 月，湖南省質量技術監督局批準發布了《實驗魚類 實驗紅鯽 C1HD 系遺傳質量控制》湖南省地方標準，于 2017年3月實施，成為我國本土實驗魚類第一個中國地方標準【10】。2017 年 12 月，國家實驗動物資源數據庫（http://www.lasdr.cn/index.jsp）收錄并發布了實驗紅鯽 C1HD 系的生物學數據。目前正在研制實驗紅鯽的遺傳學質量、環境質量、微生物學質量、營養與飼料質量等中國實驗動物學會團體標準（系列）。

3、實驗紅鯽應用研究

3.1 遺傳育種研究

人們很早就認識了紅鯽具有許多適合做魚類育種親本的優點，如性成熟早、繁殖力強、雜食性、紅體色等。

紅體色是一種可見的遺傳標記，有利于遺傳育種選擇。遺傳質量標準化的實驗紅鯽，作為魚類雜交育種親本，其優越性更無需質疑。目前，國內以紅鯽作為親本的魚類雜交約有 10 余個組合，如“紅鯽（♀）×湘江野鯉（♂）”、“紅鯽（♀）×團頭魴（♂）”、“錦鯉（♀）×紅鯽（♂）”、“白鯽（♀）×紅鯽（♂）”、“散鱗鏡鯉（♀）×紅鯽（♂）”等【12】。

3.2 毒理學研究

實驗紅鯽對毒物敏感，且體型大小合適，是毒理學研究的理想實驗動物。例如以紅鯽為實驗動物，研究了樂草隆（除草劑）、苯酚、壬基酚、三丁基錫、鎘、銅等的生物毒性效應【12～20】。研究表明，紅鯽對壬基酚較敏感，其敏感性比斑馬魚、草魚和鰱魚更強，認為紅鯽用于研究壬基酚的生物毒性優于斑馬魚【15】。

3.3 生理學研究

傳統上，鯽魚（包括紅鯽）比較普遍地被用于生理學研究【21】。例如，瞿璟琰等（2007，2008）將紅鯽用于研究四溴雙酚-A(TBBPA)和五溴酚(PBP)對紅鯽甲狀腺組織結構及其分泌功能的影響【22、23】。吳蒙蒙等（2009）以紅鯽為實驗對象，研究魚類營養生理【24】。

3.4 遺傳學研究

許多研究文獻表明，實驗紅鯽是遺傳學研究的優良實驗動物。如以彩鯽與紅鯽雜交來進行體色遺傳研究，探討紅體色基因遺傳規律（徐偉等，1999）【25】；通過分析細胞色素 b 核苷酸序列，探討紅鯽、金魚和鯽魚的分子系統發育關系（莊遠紅等，2009）【26】；以實驗紅鯽為實驗動物，探討基因克隆及其功能（鄭濟芳等，2008；張卉琴等，2018）【27、28】。

3.5 細胞生物學與發育生物學研究

因為便于取材,實驗紅鯽也有利于細胞生物學與發育生物學研究。例如，徐偉等(2007)通過對紅鯽體色和腹膜臟層黑色素的觀察與分析，探討魚類體色與腹膜臟層黑色素密度的關系【29】；易云海等(2015)以紅鯽為實驗材料，觀察魚鰭的色素細胞組成特點，探討魚類體色發育的細胞生物學基礎【30】。

3.6 生物醫學模型

在生物醫學模型方面，作者曾經將紅鯽投放含有洞庭湖外睪吸蟲尾蚴釘螺的去氯自來水中自然感染，復制出了紅鯽外睪吸蟲感染模型【31】；給紅鯽投喂含有黃曲霉毒素的飼料，復制出了紅鯽肝腫瘤模型【32】。

3.7 水生態毒理學研究與環境安全性評價

如本文前部分所述，實驗紅鯽因為其生物學特性具有眾多作為實驗動物的優點，決定了其具有水生態毒理學研究與環境安全性評價的優勢。這方面的應用研究有不少例子。

3.7.1 對水生態殘留的化肥、農藥和除草劑的生物毒性的測試

如以實驗紅鯽為模型，研究除草劑樂草隆的生物遺傳毒性【12】。

3.7.2 對環境核輻射生物效應的測試

如以實驗紅鯽為模型，研究銫137（137Cs）和鈾尾礦渣的輻射生物效應【33～35】

3.7.3 對水生態重金屬離子生物毒性的測試

如以實驗紅鯽為模型，研究重金屬鎘（Cd）、銅（Cu）的生物毒性、免疫毒性、遺傳毒性等【17～20，36、37】

3.7.4 對水環境有機物污染的安全性評價

例如，吳文君教授指導研究生祁志軍（2001）曾用紅鯽作為測試生物，對0.2%苦皮藤素乳油進行環境安全性評價，結果顯示 0.2%苦皮藤素乳油屬于對魚類低毒農藥，可以安全使用【38】；施華宏教授指導研究生王蕾（2008）研究用于船舶防污漆的三丁基錫(TBT) 的毒性效應，結果顯示 1μg/L TBT 對紅鯽腦和肝臟組織中的乙酰膽堿（AChE）和單氨氧化酶（MAO）活性無明顯影響【39】；蘇利等（2011）研究了 3 種底質對水質和紅鯽生長的影響，以期評價水產養殖環境【40】。

4、實驗紅鯽種群的建立與意義

自上世紀 60 年代 W.M.S.Russell 和 R.L.Burch 提出“3R”(Reduction、Refinement、Replacement)理論以來，實驗魚類的開發應用研究就在積極地展開【41】。因為沒有我國本土魚類實驗動物，所以我國水產醫藥學基礎研究、水產動物疾病防治研究、環境污染防治、水產藥物與水產品等安全性評價等方面的科技創新嚴重滯后。培育和建立實驗紅鯽種群，并研制其國家標準，不僅具有重要的學術意義，也具有非常重要的社會經濟意義。

4.1 實驗紅鯽具有我國本土化資源特點，是環境安全性評價所必需

實驗紅鯽的培育成功及其國家標準研制與發布，將填補國內本土標準化實驗魚類空白或不足。根據世界經合組織(OECD)《化學品測試準則》等和我國《新化學物質環境管理辦法》、《化學農藥環境安全評價試驗準則》等的規定，對化學品及農藥進行環境安全性評價所進行的魚類毒性試驗中，除了使用國際通用的實驗魚類（如斑馬魚）外，還必須使用我國本土的實驗魚類【42～45】。實驗紅鯽就是我國本土的實驗魚類，所有它有望成為我國環境安全性評價必須使用的標準化實驗魚類，并促進我國化學品進出口貿易、農藥工業等相關經濟的發展。

4.2 相關學科發展對實驗魚類標準化需求

《“十三五”國家基礎研究專項規劃》（國科發基〔2017〕162號）明確指出，加強實驗動物新品種（品 系）、動物模型的研究與應用作為基礎支撐能力建設。中國需要建立實驗動物資源研制、積累和維持的長期體制【46】。實驗魚類是一類極其重要的實驗動物戰略資源。它既是生命科學和醫學研究的重要實驗材料，可謂是 “水中小白鼠”、“脊椎動物中的果蠅”；也是水生態環境安全評估的重要指示生物，可謂是飲用水安全評價的活試劑；還是水產動物藥品及飼料研制的支撐條件和水產動物雜交育種研究的重要模型動物。實驗紅鯽國家 標準的研制與發布，使得實驗紅鯽成為名副其實的標準化實驗魚類。于是，實驗紅鯽也必將在魚類雜交育種、水產動物疾病模型、漁藥研制與評價、醫學生物學、環境毒理學與環境安全評價、食品安全評價等眾多科學技 術領域得到廣泛應用，從而促進相關學科發展。

4.3 豐富國內實驗魚類資源，緩解市場供應緊張局面 作為新型實驗動物，實驗紅鯽品（種）系的培養成功及其種群的建立，既符合國家科技發展戰略要求，不僅具有我國自主知識產權，還具有我國本土資源特色，既可解決本土實驗魚類資源不足，又能夠緩解國內實驗魚類市場供應不足，并將形成實驗魚類新興產業。

目前，我國的實驗魚類品種和品系極其缺乏，實驗紅鯽與稀有鮈鯽為我國目前僅有的2種標準化程度較高的淡水實驗魚類。實際上，我國各行業對實驗魚類的需求量很大，現在僅新化學品登記和農藥登記所進行的環 境安全性評價年需求量就多達 10 萬尾以上；預計到 2020 年國內需要實驗魚類約 200～400 萬尾，其中，生命 科學基礎研究需要的實驗魚類將達到 45 萬尾，用于環境科學相關的實驗魚類將達到 70 萬尾，用于新藥篩查的實驗魚類將達到 105 萬尾【47】。研究開發本土實驗魚類資源，建立實驗紅鯽種群，將極大地改善國內實驗魚類 供給嚴重不足的局面，并將催生實驗魚類產業發展。目前，南華大學保存有實驗紅鯽種群約3000尾。