文/ 國立臺灣海洋大學水產養殖學系助理教授 黃章文 攝影/ 蔡旻宏

面對全球人口的快速增加,在有限的耕地栽種面積下,人類對水產品需求日益劇增,加上海洋漁業資源長期受氣候變遷、自然生態棲地環境破壞與污染,以及過度捕撈等因素,使得魚蝦貝蟹等海洋生物族群的繁殖與生存面臨極大壓力,海洋資源已不再是取之不盡用之不竭。近年來海洋漁撈產量已達到頂點,即使在未來也僅能微幅增加,為避免資源過度利用,影響其再生能力,有效做好漁業資源管理,如減少對資源的撈捕壓力、建立友善生態環境、增殖漁業資源及增進國人保育觀念等,才能保護天然海域資源與有效利用漁業資源。

對於漁業資源量持續減少的魚種,透過人工繁養殖方式所生產的海洋生物種苗補充至特定自然族群棲息海域,來回復或提升漁業資源的策略措施,可追溯至20世紀的美國大西洋海岸的大西洋鱈魚(Gadus morhua)、美洲擬鰈(Pleuronectes americanus)和鯖魚(Scomber scombrus)等,而日本瀨戶內海栽培漁業協會亦已實施超過50年以上的歷史記錄,藉由持續開發的各種技術,迄今已有70種魚類、約15億尾的種苗在日本完成放流。

魚苗放流需管理,降低對天然族群衝擊

然而,在過去的放流歷史中,研究者僅對極少數的案例進行過研究,主要原因在於影響魚苗放流成功率的因子眾多,產量與再補率的評估困難。許多的研究學者提出,生物種苗放流若非經由正當的規範程序,可能會造成天然族群基因多樣性的減少、破壞棲地、混雜品系、引進入侵種及病源菌等反效果,嚴重破壞及攪亂原本物種的遺傳結構,造成族群弱化,生態失衡,加速自然資源的枯竭。

東澳魚苗放流。

目前歐美及日本等漁業先進國家,由專業的學術機構進行放流前的種魚管理、魚苗基因多樣性與遺傳組成分析與評估等工作,除可藉由生物標記檢定外,更可評估子代遺傳基因組成及再生產率等。自1999年日本已開始利用微衛星DNA(microsatellite DNA)分子標誌技術探討鯛科魚類嘉鱲的遺傳多樣性、親子鑑定及種苗放流管理。利用分子標誌分析野外族群的遺傳結構,隨後以當地地域族群的遺傳結構為基準,視不同的育種或漁業資源管理需求,篩選種魚,調節生產魚苗的遺傳組成。然後再進行種苗人工放流,不但可避免種苗親緣關係過近,也可降低種苗人工放流對環境及野外捕撈天然族群結構的衝擊。因此在資源放流方案實行前,瞭解當地物種多樣性及遺傳結構,考量種魚管理及魚苗遺傳組成對族群的衝擊,已成為新世紀的主流。

費時3年的計畫研究,可協助判斷海洋的基因多樣性

近年來臺灣漁政單位提倡栽培漁業,積極在臺灣沿岸海域大量放流人工養殖的魚苗來補充海洋漁業資源。有鑑於遺傳多樣性與資源評估在永續漁業管理上的重要性,有必要以DNA分子標記科學技術輔以標識放流方式,掌握放流物種種原的來源與種魚的遺傳資訊,評估天然野外捕撈族群的遺傳結構。

2002至2017年間臺灣栽培漁業資源放流的主要魚種與魚苗放流量。

由臺灣海洋大學水產養殖系林正輝副教授、呂明偉副教授、龔紘毅副教授、邱品文助理教授及筆者、海洋生物研究所曾令銘副教授及海洋中心徐德華助理研究員,與高雄科技大學(原高雄海洋科技大學)水產養殖系潘婕玉助理教授,共同組成的「重要水產生物基因標誌研究」團隊,自104年度研究至今(107年度),已完成民間和研究單位所保有布氏鯧鰺(Trachinotus blochii)、黃錫鯛(Rhabdosargus sarba)、黃鰭鯛(Acanthopagrus latus)、四絲馬鮁(Eleutheronema rhadinum)、黑鯛(Acanthopagrus schlegelii)、銀紋笛鯛(Lutjanus argentimaculatus)、嘉鱲(Pagrus major)、尖吻鱸(Lates calcarifer)、青嘴龍占(Lethrinus nebulosus)、點帶石斑 (Epinephelus coioides)及舵魚(Girella punctata)等各放流魚種種魚組織樣本的蒐集,並且建立微衛星DNA標誌基因庫,進行養殖與野外捕撈族群個體的基因型多樣性比對,以及族群結構貝氏類聚法(Bayesian analysis of population structure,BAPS)判別等統計分析。

遺傳參數包含:每個基因座的平均等位基因數(the mean number of alleles per locus, NA):族群內所有等位基因數之總和與基因座總數之比值。平均觀測雜合度(observed heterozygosity, Ho):每個基因座中所含的雜合子個體在族群中所佔的實際比例。平均理論雜合度(expected heterozygosity, He):依據哈溫平衡定律估算族群中雜合度的期望值。多態性訊息含量(polymorphic information content, PIC):在連鎖分析中一個遺傳標記可提供多態性信息量的度量。基因固定指數(fixation index, FIS):族群內個體間近親配種(inbreeding)程度的指標。模擬分析:決定放流魚苗樣本供遺傳多樣性(genetic diversity)等位基因檢測之最少檢測樣本數量。判別分析(discriminant analysis):利用多變量統計(multivariate statistics)將野外捕撈與養殖放流魚隻的個體分類到野外捕撈或養殖兩互斥組別中的一種統計分類技術。

基因標示可做為放流標誌,也可評估子代再生產率。(攝影/游忠霖)

放流基因歧異性高,有利永續培育漁業資源

研究團隊依據基因型分析與比對結果發現,布氏鯧鰺、黃錫鯛、黃鰭鯛、四絲馬鮁、黑鯛及銀紋笛鯛等人工養殖魚苗放流族群基因多樣性高,屬仍處於逢機雜交配種狀態,無基因窄化疑慮,故放流至野外海域環境中並不會造成天然族群的遺傳風險。此外在放流效益評估方面,黑鯛與黃鰭鯛兩種魚苗在不同繁養殖場來源放流群體之間的基因歧異性高,但養殖與野外捕撈族群的等位基因頻率差異較小,需累積多年度資料來比較,黑鯛於苗栗野外捕撈為當初養殖放流的估計比例約5.36%~8.33%,於高雄、嘉義野外所捕撈到黃鰭鯛族群中,估算約有4.78~11.77%可能為放流魚苗,而於苗栗的比例約 2~11.1%。

反觀,黃錫鯛、四指馬鮁、銀紋笛鯛及布氏鯧鰺等養殖放流魚苗與野外捕撈群體之間的等位基因頻率差異大,利用單一年度基因資料即可比較,於野外族群可能捕撈到養殖放流的魚種與比例,澎湖黃錫鯛約6.32%,高雄、雲林、淡水四指馬鮁和多鱗四指馬鮁約12.28%,高雄、屏東銀紋笛鯛約4.9%,嘉義和雲林布氏鯧鰺約62.7%。

基因標誌輔助增殖放流魚苗檢驗的標準操作流程。

目前研究團隊已依據不同魚種基因組DNA所攜帶的基因重覆序列,從中篩選並且建立出4~9對可供各魚種養殖與野生族群基因多樣性檢測、親緣鑑定、基因歧異度識別及效益評估的引子對組合,此科學化的方法技術與研究數據可做為後續建立健康與基因多樣性魚苗檢驗的標準操作流程,進而提供日後建立選育管理規範與評估魚苗放流對漁業發展所帶來經濟效益影響的參考資料,有效永續培育沿近海重要漁業資源。

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