劉 振 閆喜武① 張躍環(huán) 楊 鵬 姚 托 楊 鳳 張國(guó)范

(1.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 遼寧省貝類(lèi)良種繁育工程技術(shù)研究中心 大連 116023;2.中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣州 510301;3.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 海洋生物技術(shù)研發(fā)中心 青島 266071)

選擇育種是動(dòng)植物遺傳改良中最經(jīng)典、最有效的方法之一。對(duì)單性狀的選擇方法中,個(gè)體選擇是最為常用的。個(gè)體選擇也稱(chēng)大群選擇或混群選擇,只需根據(jù)個(gè)體本身表型值進(jìn)行選擇,簡(jiǎn)單易行,而且選擇效果比較明顯。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于貝類(lèi)的遺傳改良,用于增加產(chǎn)量和提高存活率。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)多種貝類(lèi)開(kāi)展了選擇育種研究,如長(zhǎng)牡蠣(Liet al,2011)、海灣扇貝(Zhenget al,2004,2006)、蝦夷扇貝(Lianget al,2010)、華貴櫛孔扇貝(Liuet al,2012)、馬氏珠母貝(鄧岳文等,2008;Heet al,2008;Denget al,2009)、珠母貝(Wanget al,2011)、硬殼蛤(Hadleyet al,1991;Heffernanet al,1991)、菲律賓蛤仔(閆喜武等,2010,2011)等。

菲律賓蛤仔肉味鮮美,營(yíng)養(yǎng)豐富,是我國(guó)的四大養(yǎng)殖貝類(lèi)之一。目前,我國(guó)年產(chǎn)蛤仔在 200萬(wàn)噸以上,是我國(guó)單產(chǎn)最高的一種貝類(lèi)(張國(guó)范等,2010)。蛤仔殼色存在復(fù)雜的多態(tài)現(xiàn)象,閆喜武等(2005,2010)以殼色為標(biāo)記,通過(guò)定向選育獲得了外觀漂亮、抗性較強(qiáng)的斑馬蛤品系。在此基礎(chǔ)上,張躍環(huán)等(2008,2012)以斑馬蛤?yàn)楹诵姆N質(zhì)品系,通過(guò)與生長(zhǎng)快的珍珠白品系雜交,獲得了生長(zhǎng)快、抗性強(qiáng)的白斑馬品系;同時(shí)與抗性較強(qiáng)瑪瑙黑品系雜交,獲得了抗性極強(qiáng)的黑斑馬品系。為了進(jìn)一步提高斑馬蛤各品系的生長(zhǎng)性能,我們以三個(gè)品系的蛤仔作為基礎(chǔ)群體,通過(guò)歧化選擇,研究了它們的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力。研究不僅具有重要的應(yīng)用價(jià)值,而且具有重要的理論價(jià)值。一方面,通過(guò)選擇所培育出的快速生長(zhǎng)品系可直接應(yīng)用于蛤仔的生產(chǎn)實(shí)踐,另一方面,研究結(jié)果也可進(jìn)一步充實(shí)貝類(lèi)養(yǎng)殖遺傳學(xué)理論。

1 材料與方法

1.1 親貝來(lái)源及促熟

以斑馬蛤、瑪瑙黑、珍珠白品系為材料,通過(guò)群體自繁和群體雜交的方法獲得了斑馬蛤(Z,Zebra)、黑斑馬(AbZ,Agate black Zebra)和白斑馬(WZ,White Zebra)群體,每個(gè)群體經(jīng)過(guò)4—5代選擇,形成了不同斑馬蛤品系。采用底播的方式放置在大連海量水產(chǎn)食品有限公司的蝦池中進(jìn)行生態(tài)促熟(閆喜武等,2008;霍忠明等,2010)。在相同的飼養(yǎng)條件下,于2011年9月下旬,3個(gè)斑馬蛤品系性腺同步成熟。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

從每個(gè)群體中隨機(jī)選取 300個(gè)個(gè)體作為基礎(chǔ)群體,用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量(精確至 0.02mm),繪制殼長(zhǎng)頻數(shù)分布直方圖(圖1)。按10%的留種率,選擇最大的30個(gè)個(gè)體作為選擇組(SG),在此之前從群體中隨機(jī)抽取30個(gè)個(gè)體作為對(duì)照組(CG)。表1是三個(gè)品系的選擇截點(diǎn)和選擇強(qiáng)度。由于貝類(lèi)的生長(zhǎng)受環(huán)境的影響變化很大,故采用設(shè)置對(duì)照組的方法,消除環(huán)境因子對(duì)計(jì)算遺傳力的影響(Zhenget al,2004,2006)。

表1 三個(gè)品系選擇組和對(duì)照組親本的大小、截頭選擇的截點(diǎn)和選擇強(qiáng)度Tab.1 The shell length and its cut-off point,and selection intensity of three groups of zebra clam strains

圖1 蛤仔斑馬蛤三個(gè)群體的大小分布及被截頭選擇的親本(黑色部分)Fig.1 Size distribution of three zebra strains and the parents selected for truncation selection(black parts)

1.3 受精和孵化

將處于臨產(chǎn)狀態(tài)的親貝陰干 12h后,分別置于80L白桶中,加入新鮮海水待產(chǎn),大約4h后親貝開(kāi)始排精產(chǎn)卵。產(chǎn)卵過(guò)程持續(xù) 1—2h,鏡檢受精情況后開(kāi)始洗卵,除掉雜質(zhì)和多余的精子。將受精卵分桶孵化,約24h后發(fā)育為D形幼蟲(chóng)。整個(gè)過(guò)程中,各實(shí)驗(yàn)組嚴(yán)格分離,防止混苗。期間水溫 21.5—22.3°C,鹽度22—24,pH 7.85—7.93。

1.4 幼蟲(chóng)培育、稚貝育成及越冬

幼蟲(chóng)培育在 80L的白色塑料桶中,密度為3—4ind./mL,各實(shí)驗(yàn)組分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)。每2d換一次水,換水量100%。餌料每天投喂兩次,前期為金藻,后期為小球藻,投餌量視幼蟲(chóng)攝食情況而定。為防止不同實(shí)驗(yàn)組幼蟲(chóng)混雜,換水網(wǎng)袋單獨(dú)使用。幼蟲(chóng)培 育 階 段 ,水 溫 18.5—22.0°C,鹽 度 22—24,pH7.88—8.52。在幼蟲(chóng)期,定期對(duì)密度進(jìn)行調(diào)整,使各組之間密度保持一致。

稚貝培育階段,隨著稚貝的生長(zhǎng),投餌量視稚貝攝食情況而定,其它同幼蟲(chóng)期管理。由于進(jìn)入深秋季節(jié),水溫逐漸降低,當(dāng)稚貝殼長(zhǎng)≥400μm 時(shí),將其裝入80目網(wǎng)袋,放到60m3的水泥池中進(jìn)行室內(nèi)越冬。期間水溫為生態(tài)池中自然水溫(-1.0—15.2°C),鹽度26—30,pH7.80—8.28。期間定期更換網(wǎng)袋,調(diào)整密度,使其保持一致。

1.5 幼貝育成

從2012年 5月開(kāi)始,將稚貝從室內(nèi)轉(zhuǎn)移至室外生態(tài)池中進(jìn)行中間育成。期間水溫 15.6—30.6°C,鹽度22—26,pH7.64—8.56。期間定期更換不同目數(shù)的網(wǎng)袋(20—60目),消除網(wǎng)目對(duì)幼貝的影響,同時(shí)不斷降低密度,但要保持各組密度一致。

1.6 測(cè)定指標(biāo)

殼長(zhǎng)小于 300μm的幼蟲(chóng)和稚貝在顯微鏡下用目微尺(100×)測(cè)量,殼長(zhǎng)大于300μm小于3.0mm的稚貝測(cè)量在顯微鏡下用目微尺(25×)進(jìn)行,殼長(zhǎng)大于3.0mm的幼貝和親貝用游標(biāo)卡尺測(cè)量。每次測(cè)量設(shè)3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)隨機(jī)測(cè)量30個(gè)個(gè)體。

1.7 數(shù)據(jù)處理

參照Z(yǔ)heng使用的方法(Zhenget al,2004,2006),將不同地理群體菲律賓蛤仔的選擇反應(yīng)(R)和現(xiàn)實(shí)遺傳力()用以下兩個(gè)公式計(jì)算:

公式(1)和(2)中:XSG和XCG分別是選擇組(SG)和對(duì)照組(CG)個(gè)體的平均殼長(zhǎng),SCG是對(duì)照組(CG)的標(biāo)準(zhǔn)差,i是選擇強(qiáng)度。

用 SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,不同實(shí)驗(yàn)組間數(shù)據(jù)的比較采用單因素方差分析方法,差異顯著性設(shè)置為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 各品系殼長(zhǎng)

對(duì)于斑馬蛤品系而言,除 3日齡以外,上選組殼長(zhǎng)均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05);對(duì)于黑斑馬而言,上選組殼長(zhǎng)僅僅在6、240、300日齡顯著大于對(duì)照組(P＜0.05),其它時(shí)期與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P＞0.05);對(duì)于白斑馬而言,上選組殼長(zhǎng)一直顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。說(shuō)明各品系上選效果是不同的,存在著品系間遺傳差異。因而對(duì)斑馬蛤和白斑馬蛤的選擇是比較有效的(表2)。

表2 不同品系斑馬蛤各實(shí)驗(yàn)組殼長(zhǎng)Tab.2 Shell length of every experimental groups among different strains of zebra clam

2.2 選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力

三個(gè)品系蛤仔在不同時(shí)期的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力估計(jì)值見(jiàn)表3。就選擇反應(yīng)而言,在幼蟲(chóng)期及稚貝期,白斑馬＞斑馬蛤＞黑斑馬;養(yǎng)成期,白斑馬(0.731)≈斑馬蛤(0.727)＞黑斑馬(0.549)。就現(xiàn)實(shí)遺傳力而言,在幼蟲(chóng)期及稚貝期,白斑馬＞斑馬蛤＞黑斑馬;養(yǎng)成期,白斑馬(0.417)≈斑馬蛤(0.410)＞黑斑馬(0.313)。就總體而言,斑馬蛤、黑斑馬及白斑馬在整個(gè)時(shí)期選擇反應(yīng)的平均值為 0.655、0.525、0.782,3個(gè)品系的平均值為 0.654;白斑馬的現(xiàn)實(shí)遺傳力最高(0.445),黑斑馬的最低(0.300),斑馬蛤居中(0.372),3個(gè)品系的平均值為0.373(表4)。

表3 各品系斑馬蛤不同階段的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力Tab.3 Response to selection(R)and realized heritability()of each strains of zebra clam during different stage

表3 各品系斑馬蛤不同階段的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力Tab.3 Response to selection(R)and realized heritability()of each strains of zebra clam during different stage

R:選擇反應(yīng);:現(xiàn)實(shí)遺傳力;Z:斑馬蛤;AbZ:黑斑馬;WZ:白斑馬

日齡R2 hR Z AbZ WZ Z AbZ WZ幼蟲(chóng)培養(yǎng)期3日 0.413 0.373 0.846 0.235 0.212 0.482 6日 0.796 0.776 0.855 0.453 0.443 0.487 9日 0.789 0.526 0.821 0.450 0.300 0.468平均 0.666 0.558 0.841 0.379 0.318 0.479稚貝培育期30日 0.625 0.500 0.667 0.356 0.285 0.380 60日 0.615 0.556 1.182 0.351 0.317 0.672 90日 0.476 0.348 0.474 0.271 0.198 0.270平均 0.572 0.468 0.774 0.326 0.267 0.440幼貝養(yǎng)成期240日 0.865 0.633 0.716 0.493 0.361 0.409 300日 0.728 0.529 0.728 0.400 0.302 0.415 360日 0.590 0.486 0.750 0.336 0.277 0.427平均 0.727 0.549 0.731 0.410 0.313 0.417

表4 各品系斑馬蛤總體水平的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力Tab.4 Thetotal response to selection(R)and realized heritability()of each strains of zebra clam

表4 各品系斑馬蛤總體水平的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力Tab.4 Thetotal response to selection(R)and realized heritability()of each strains of zebra clam

R:選擇反應(yīng); :現(xiàn)實(shí)遺傳力;Z:斑馬蛤;AbZ:黑斑馬;WZ:白斑馬

類(lèi)別 Z AbZ WZ Mean R 0.655±0.155 0.525±0.116 0.782±0.170 0.654±0.179 h 0.372±0.042 0.300±0.028 0.445±0.031 0.373±0.070 2 R

3 討論

在選擇育種過(guò)程中,采用理想的選擇群體是非常重要的。群體存在較高的遺傳變異水平,是群體選育的關(guān)鍵前提(馬愛(ài)軍等,2012)。鄧岳文等通過(guò)建立遺傳變異程度較高的馬氏珠母貝群體,得到選系 F2早期的選擇反應(yīng)為0.63—0.89(鄧岳文等,2008)。鄭懷平等選用海灣扇貝北方亞種兩個(gè)不同養(yǎng)殖群體的親本構(gòu)建了一個(gè)基礎(chǔ)群體,這一群體可以被看作是一個(gè)基因庫(kù),結(jié)果表明選擇不僅顯著地提高了生長(zhǎng)速度和存活率,而且縮短了附著變態(tài)時(shí)間,與對(duì)照組相比,選擇組具有更大的潛在優(yōu)勢(shì)(鄭懷平,2005)。在本研究中,三個(gè)品系在整個(gè)階段選擇反應(yīng)的平均值與海灣扇貝 1998—1999年引種的野生群體大小比較接近,但略小于早期的馬氏珠母貝及不同地理群體的菲律賓蛤仔(Zhenget al,2004;鄧岳文等,2008;閆喜武等,2010)。三個(gè)斑馬蛤品系的選擇反應(yīng)不同,且存在一定的差異,但三個(gè)群體的選擇反應(yīng)還是處于較高的水平,其中,以白斑馬群體的選擇反應(yīng)最大,斑馬群體次之,黑斑馬群體的選擇反應(yīng)最小。本次實(shí)驗(yàn)所用斑馬蛤源自于莆田群體,其比例僅為 0.25%,且經(jīng)過(guò)了幾代的定向純化而成(閆喜武等,2005);而白斑馬群體最初是由斑馬蛤和白蛤通過(guò)群體雜交所得,后來(lái)經(jīng)過(guò)連續(xù)幾代的定向選育出來(lái)的,其基因型相對(duì)豐富,所以其選擇反應(yīng)較高也是合理的。然而用同樣方法獲得的黑斑馬群體的選擇反應(yīng)卻明顯低于白斑馬群體。一方面,斑馬蛤、瑪瑙黑的生長(zhǎng)速度在蛤仔中均較慢,通過(guò)雜交得到的黑斑馬蛤并未表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)(蘇家齊等,2013),無(wú)論是選擇組還是對(duì)照組在生長(zhǎng)速度上基本不存在顯著差異,黑斑馬親本的選擇組殼長(zhǎng)也是最小的,說(shuō)明黑斑馬群體生長(zhǎng)性狀的遺傳變異程度較低,導(dǎo)致其選擇反應(yīng)相對(duì)較小。另一方面,選擇反應(yīng)是加性遺傳方差與選擇強(qiáng)度共同作用的結(jié)果(Falconer,1996),黑斑馬的選擇強(qiáng)度在三個(gè)品系中最小,可能也是導(dǎo)致選擇反應(yīng)較小的緣故。此外,在幼貝養(yǎng)成期,無(wú)論是選擇組還是對(duì)照組,斑馬蛤和白斑馬品系都是可以穩(wěn)定遺傳的,但是黑斑馬出現(xiàn)了個(gè)別殼色分離現(xiàn)象,這可能對(duì)其選擇反應(yīng)有一定程度的影響。

一般而言,某一性狀的遺傳力越大,其加性遺傳效應(yīng)可能就越明顯(Toroet al,1995;Falconer,1996;張國(guó)范等,2009),選擇也越有效,而現(xiàn)實(shí)遺傳力與選擇反應(yīng)是兩個(gè)不同數(shù)量遺傳學(xué)的概念,但在某種程度上二者具有一定的相關(guān)性(Falconer,1996;Crenshawet al,1991)。斑馬蛤、黑斑馬和白斑馬品系的現(xiàn)實(shí)遺傳力估計(jì)值在0.30—0.45之間。與其它雙殼類(lèi)關(guān)于現(xiàn)實(shí)遺傳力的報(bào)道(Newkirket al,1983;Wada,1986;Hadleyet al,1991;Ibarraet al,1999)相比,斑馬蛤和黑斑馬品系現(xiàn)實(shí)遺傳力的估測(cè)結(jié)果只是中等的,但白斑馬品系的估測(cè)結(jié)果相對(duì)較高。總體來(lái)說(shuō),斑馬蛤與白斑馬品系具有一定的選擇潛力,尤其是白斑馬品系。由此可見(jiàn),通過(guò)選擇對(duì)其進(jìn)行遺傳改良,是提高產(chǎn)量的一種可行的方法。

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