唐瞻楊 陳文治 羅永巨 梁軍能 郭忠寶 鐘 歡譚 蕓 甘 西 ① 賀融興

(1. 廣西壯族自治區(qū)水產(chǎn)科學研究院 廣西水產(chǎn)遺傳育種與健康養(yǎng)殖重點實驗室 南寧 530021;2. 上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院 上海 201306; 3. 南寧市動物園 南寧 530003)

羅非魚因其生長快、食性雜及抗病性好等特點被廣大消費者喜愛(Florioet al, 2009)。近年來, 在加工出口需求的拉動和政府優(yōu)惠政策的扶持下, 羅非魚的養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量呈逐年較快增長態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計,2013年中國羅非魚總產(chǎn)量達165萬噸, 加工出口86.7萬噸(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局, 2014)。羅非魚產(chǎn)業(yè)發(fā)展得利于良種選育, 培育優(yōu)良品種是縮短成魚上市時間, 降低養(yǎng)殖成本的有效途徑。尼羅羅非魚雌魚與奧利亞羅非魚雜交生產(chǎn)單性尼奧羅非魚進行商品養(yǎng)殖, 加強尼羅羅非魚的選育, 有利于提高單性尼奧羅非魚的經(jīng)濟性能。遺傳力是指親代將其某一數(shù)量性狀的差異或變異遺傳給后代的能力(吳仲慶, 2000)。遺傳力的大小體現(xiàn)了遺傳因數(shù)和環(huán)境條件兩者對表型性狀的影響程度, 說明了動物表型與基因型的相關(guān)水平, 揭示了數(shù)量性狀表現(xiàn)的遺傳效應(yīng)。

遺傳力是羅非魚遺傳育種的重要遺傳參數(shù), 是數(shù)量遺傳學中由表及里、從表型變異研究其遺傳實質(zhì)的一個關(guān)鍵定量指標。準確估計尼羅羅非魚數(shù)量性狀的遺傳參數(shù)是正確制定尼羅羅非魚育種規(guī)劃和個體遺傳評定的基礎(chǔ), 對提高育種準確率具有重要作用。在國內(nèi)外, 水產(chǎn)動物數(shù)量性狀的遺傳力有廣泛的研究。在國內(nèi), 大菱鲆的體重(馬愛軍等, 2009)、虹鱒的體重、體長和肥滿度(王炳謙等, 2009)、長牡蠣幼體殼高及殼長(王慶志等, 2009)、哲羅鮭幼魚體長及體重(王俊等, 2011)等性狀的遺傳力已被研究; 在國外,羅非魚的體重(Nguyenet al, 2007)、身體尺寸及形體(Velascoet al, 1995; Nguyenet al, 2010; Tr?nget al,2013)、出肉率(Thodesenet al, 2012)、肌肉組分(Ponzoniet al, 2011)、繁殖(Tr?nhet al, 2013)等性狀的遺傳參數(shù)估計也已經(jīng)開展了許多研究, 但僅分析了羅非魚生長發(fā)育的某一階段數(shù)量性狀的遺傳力, 沒有對生長發(fā)育過程中不同階段數(shù)量性狀的遺傳力變化進行分析。因此, 本研究采用不平衡巢式配對的技術(shù), 建立其半同胞家系共 30個, 測定其生長階段 3、4、5月齡的數(shù)量性狀的表現(xiàn)值, 并運用多性狀非求導(dǎo)方法估計測定性狀的表型方差和協(xié)方差組分, 研究羅非魚不同生長發(fā)育階段數(shù)量性狀的遺傳力為尼羅羅非魚選育提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 親本材料

本實驗于2014年5月30日至11月30日, 在廣西水產(chǎn)研究所那馬中試基地進行, 尼羅羅非魚(Tilapia nilotica)親魚 240 尾, 其中雄魚 80尾, 雌魚 160尾,雌雄比為2︰1。

1.2 實驗方法

2014年5月上旬, 挑選性腺發(fā)育良好的親本進行配對。雌魚選擇輕擠壓腹部, 有金黃色魚卵排出的個體, 雄魚選擇輕擠壓腹部, 有白色精液排出的個體,放入長×寬×高為 1.0m×1.0m×1.5m 的網(wǎng)箱進行配對,網(wǎng)箱網(wǎng)目為40目。網(wǎng)箱掛置于667×3.0m2的池塘內(nèi),試驗期間池塘水溫平均為27.5°C, 每7天檢查雌魚1次, 發(fā)現(xiàn)雌魚嘴里有受精卵, 將其取出, 并放入孵化車間進行人工孵化。為避免雌魚重復(fù)使用和進一步研究的需要, 對已交配過的雌魚進行電子數(shù)碼標記。獲得全同胞家系54個, 其中半同胞家系30個。

家系早期未標記同塘混養(yǎng)之前, 家系分池培育容易受環(huán)境條件差異的影響。為了減少環(huán)境差異對家系幼魚的影響, 采用標準化培育方式對尼羅羅非魚魚苗進行培育。魚苗出膜后第 15天, 選取生長狀態(tài)良好的仔魚1000尾放置在60cm×45cm×15cm的孵化盆內(nèi)培育。魚苗出膜后第 30天, 選取生長狀態(tài)良好的稚魚800尾放置在2.0m×1.0m×1.5m的網(wǎng)箱池內(nèi)培育。魚苗出膜后第 60天, 選取生長狀態(tài)良好的幼魚500尾放置在 6.0m×2.0m×1.0m 的水泥池中培育。8月初, 育苗達到標記規(guī)格時, 即家系個體平均體重達25g以上, 進行拔鰭條標記, 每個家系隨機標記約30尾, 同塘混合養(yǎng)殖, 試驗魚共計872尾。

1.3 統(tǒng)計分析

在同塘養(yǎng)殖過程中, 使用精確度為0.01mm的游標卡尺測量3、4、5月齡的所有家系的家系個體的體重、全長、體長、頭長、軀干長、體高、尾柄長、尾柄高及體高共9個數(shù)量性狀進行測量, 并記錄。對生長性狀的表型和遺傳參數(shù)的估計采用動物模型(宋傳文等, 2013):

式中,μ為總體平均數(shù);αi和βj分別為A因素的第i個水平效應(yīng)與B因素第j個水平效應(yīng); (αβ)ij為A因素第i個水平、B因素第j個水平時的交互作用效應(yīng);eijk為隨機誤差。雄性內(nèi)交配的雌性個體有效平均后代數(shù)雌性個體的有效平均后代數(shù)目雄性個體的有效平均后代數(shù)目式中,n為第i個雄性第j個雌性后代數(shù);N為全部后代數(shù)總和。

對數(shù)據(jù)的方差分析, 通過SPSS軟件的一般線性模型(General Linear Model)過程實現(xiàn), 全同胞資料表型變量的方差組成見表 1, 表型變量的各個原因方差組分與全同胞和半同胞協(xié)方差之間的關(guān)系見表2。

表1 表型變量的組分方差分析Tab.1 Analysis of variance for components of phenotypic variation

表2 表型變量的各原因方差組分與全同胞和半同胞協(xié)方差之間的關(guān)系Tab.2 Relationships between the covariance of full and half-sibs of the observed and causal components phenotypic variance

2 結(jié)果與分析

2.1 尼羅羅非魚不同數(shù)量表型性狀參數(shù)

尼羅羅非魚3、4、5月齡體重、全長、體長、頭長、軀干長、體高、尾柄長、尾柄高及體高共9個數(shù)量性狀參數(shù)見表 3, 各月齡中體重的變異系數(shù)最大,分別是28.77%、27.62%及29.00%, 體寬的變異系數(shù)次之, 分別是14.68%、13.31%、14.47%, 全長的變異系最小, 分別是8.75%、8.38%及7.85%。

表3 不同月齡尼羅羅非魚的數(shù)量性狀參數(shù)Tab.3 The statistics character parameters of T. nilotica in different months

2.2 尼羅羅非魚不同月齡的數(shù)量性狀方差分析

尼羅羅非魚3、4、5月齡9個數(shù)量性狀的方差分析見表 4。方差分析表明, 雄性親本間和雄性內(nèi)的 9個性狀的F檢驗P<0.05, 差異極顯著。雄性親本和雌性親本間的有效平均后代數(shù)目計算結(jié)果: 雄性親本內(nèi)與配的雌性親本的后代數(shù)k1= 29.61; 每個雌性親本的后代數(shù)k2= 30.45; 每個雌性親本的平均后代數(shù)目k3= 60.03。尼羅羅非魚數(shù)量性狀不同月齡表型變量的原因方差組分列于表4。根據(jù)各親本后代數(shù)及方差分析的結(jié)果, 計算了尼羅羅非魚雄性親本、雄性親本和雄雌內(nèi)全同胞間組分的方差, 其中雌性親本的方差大于雄性親本的方差, 表明雌性親本間半同胞個體具有較大的變異程度, 存在著較大的母性效應(yīng)。

2.3 尼羅羅非魚不同月齡數(shù)量性狀遺傳力的估計

依據(jù)表 4, 父系半同胞、母系半同胞和全同胞的方差組分, 估計了尼羅羅非3、4、5月不同數(shù)量性狀的遺傳力列于表 5。3月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力由大到小的順序是: 全長(0.73)>體高(0.72)>體重(0.66)>體長(0.65)>體寬(0.58)>頭長(0.57)>軀干長(0.51)>尾柄高(0.38)>尾柄長(0.21); 4月齡狀尼羅羅非魚遺傳力的估計值由大到小的順序是: 體高(0.21)>頭長(0.2)>全長(0.18)=體長(0.18)=尾柄高>體重(0.17)>體寬(0.13)>軀干長(0.11)>尾柄長(0.06); 5月齡狀尼羅羅非魚遺傳力的估計值估計值由大到小的順序是: 體重(0.25)=頭長(0.25)>全長(0.23)>體長(0.22)>尾柄高(0.21)=體寬(0.0.21)>軀干長(0.20)>尾柄長(0.14)>體高(0.05)。尼羅羅非魚 3、4、5月齡性狀的遺傳力顯著性檢驗結(jié)果為: 依據(jù)父系半同胞、母系半同胞方差組分估計的遺傳力均未達到顯著水平, 依據(jù)全同胞方差組分估計的遺傳力達到極顯著水平。由此可見, 尼羅羅非魚各性狀的遺傳力隨著月齡增長而減小, 遺傳力在3月齡最高, 4月齡和5月齡較低并相接近。不同月齡尼羅羅非魚的體重及體長的遺傳力不同, 體重的遺傳力在3月齡達到最大, 為0.66; 4月齡最低, 為 0.17; 5月齡為 0.25。體長的遺傳力在 3月齡達到最大, 為0.65, 4月齡最低, 為0.18; 5月齡為0.22。體高的遺傳力在5月齡最低僅為0.05。

3 討論

本研究分析了3、4、5月齡尼羅羅非魚的體重、全長、體長、頭長、軀干長、體高、尾柄長、尾柄高及體高共9個表型性狀的遺傳參數(shù)。3月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力的估計值較大, 為0.73—0.21; 4月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力的估計值為0.21—0.06;5月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力的估計值為0.25—0.05。4月齡與 5月齡尼羅羅非魚的數(shù)量性狀遺傳力估計值比較相近, 但與3月齡相比, 發(fā)生了較大變化, 數(shù)量性狀的遺傳力普遍低于 0.3。Rutten等(2004, 2005)認為, 在羅非魚育種過程中, 體重與出肉率、生長速度有較密切的相關(guān)性, 是育種方案中重要的選擇性狀。尼羅羅非魚體重的遺傳力在3月齡達到最大, 為0.66, 4月齡最低, 為0.17, 5月齡為0.25,這與 Rutten等(2004)估計羅非魚收獲體重遺傳力(0.26)相似。

表4 不同月齡尼羅羅非魚數(shù)量變量的組分方差分析Tab.4 Analysis of variance for components of character parameters of T. nilotica in different months

表5 不同月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀的遺傳力Tab.5 Heritability of characteristic parameters for T. nilotica in different months

Sheridan(1997)研究發(fā)現(xiàn), 在生物生長初期數(shù)量性狀比較容易受母性效應(yīng)影響,Silverstein等(1994)認為在計算銀大馬哈魚幼魚生長期的遺傳參數(shù)時, 應(yīng)考慮母性效應(yīng)對幼魚在生長階段的影響。Falconer(1989)認為在哺乳動物中, 母性效應(yīng)是遺傳變異的重要來源。因此, 本實驗的結(jié)果揭示, 3月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力估計值中母系半同胞遺傳力的估計值高于父系半同胞遺傳力的估計值, 4月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力估計值中母系半同胞遺傳力的估計值父系半同胞遺傳力的估計值相近, 5月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力估計值中父系半同胞遺傳力的估計值大于母系半同胞遺傳力的估計值, 由此推測,3月齡尼羅羅非魚數(shù)量性狀遺傳力估計值偏高(0.73—0.21)是由母性效應(yīng)影響造成的。在建立模型分析遺傳力時,應(yīng)充分考慮不同因素的作用。Gjedrem(2005)認為在魚類數(shù)量性狀的遺傳力估計過程中, 由于環(huán)境因素會錯誤地放大個體間差異, 導(dǎo)致遺傳力估計值產(chǎn)生較大誤差, 從而降低選擇的準確性, 選育效果不理想。本研究采用巢式配對設(shè)計和父系半同胞組內(nèi)方差相關(guān)分析方法, 并采用環(huán)境標準化及數(shù)量標準化方法進行苗種培育, 有效地降低了環(huán)境差異造成的偏差, 提高了尼羅羅非魚不同生長階段遺傳力估計值的準確性。

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