曲 旻,譚 建,欒 生,強(qiáng)光峰,羅 坤,隋 娟,孟憲紅,孔 杰

( 1.上海海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306; 2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 黃海水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東 青島 266071; 3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過(guò)程功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266071 )

凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei),俗稱(chēng)南美白對(duì)蝦,原產(chǎn)于南美太平洋沿岸水域,因其味道鮮美、生長(zhǎng)速度快、成活率高,充分迎合市場(chǎng)的需求,已經(jīng)成為世界三大養(yǎng)殖對(duì)蝦品種之一[1]。凡納濱對(duì)蝦于20世紀(jì)末被引入中國(guó),經(jīng)過(guò)多年的養(yǎng)殖發(fā)展,已經(jīng)成為我國(guó)最重要的水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖品種之一[2]。2019年凡納濱對(duì)蝦海水養(yǎng)殖和淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量總和超過(guò)1.8×106t,占全國(guó)對(duì)蝦養(yǎng)殖總產(chǎn)量的85%[3]。凡納濱對(duì)蝦屬于變溫動(dòng)物,對(duì)外界環(huán)境溫度的敏感度較高[4-5]。當(dāng)溫度存在較小的波動(dòng)時(shí),對(duì)蝦會(huì)順應(yīng)溫度的轉(zhuǎn)變,從而體溫與水溫一致;當(dāng)溫度存在較大的波動(dòng)時(shí),對(duì)蝦調(diào)節(jié)機(jī)制受到阻礙,難以適應(yīng)新的水溫平衡,從而影響凡納濱對(duì)蝦的存活率和產(chǎn)量[6]。近年來(lái)全球變暖的影響逐漸顯著,夏季高溫持續(xù)時(shí)間也有明顯的增幅[7]。在我國(guó)南方夏季室外露天土池養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦,太陽(yáng)直射,水體溫度過(guò)高,對(duì)凡納濱對(duì)蝦的高溫放苗造成了一定的影響。因而,迫切需要選育出耐高溫的優(yōu)良品系。

凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)、存活、繁殖性能均受溫度的影響[6]。有研究表明,凡納濱對(duì)蝦的適應(yīng)水溫為13～40 ℃,最適生長(zhǎng)溫度為23～30 ℃[8]。當(dāng)凡納濱對(duì)蝦在最適溫度情況下,水溫下降3 ℃時(shí),對(duì)凡納濱對(duì)蝦仔蝦生長(zhǎng)存活無(wú)明顯差異,而水溫下降6 ℃時(shí),凡納濱對(duì)蝦仔蝦的生長(zhǎng)存活會(huì)受到影響,相關(guān)的免疫指標(biāo)發(fā)生明顯變化[9]。并且凡納濱對(duì)蝦仔蝦在受到合適范圍內(nèi)的水溫升高的刺激下,不僅能提高對(duì)高溫的耐受性,還會(huì)增強(qiáng)對(duì)白斑綜合征病毒的抗感染性[10]。所以,凡納濱對(duì)蝦仔蝦在適當(dāng)升溫和降溫的條件下,自身的免疫指標(biāo)均發(fā)生一定的變化。國(guó)內(nèi)外對(duì)于對(duì)蝦耐溫的研究已開(kāi)展多年,涉及日本囊對(duì)蝦(Marsupenaeusjaponicus)[11]、羅氏沼蝦(Macrochiumrosenbergii)[12]、南極磷蝦(Euphausuasuperba)[13]、長(zhǎng)臂蝦(Palaemonperingueyi)[14]等種類(lèi)。相關(guān)報(bào)道指出,在凡納濱對(duì)蝦、日本囊對(duì)蝦、脊尾白蝦(Exopalaemoncarinicauda)仔蝦耐熱性研究中,凡納濱對(duì)蝦仔蝦耐熱性最強(qiáng)[11]。已見(jiàn)凡納濱對(duì)蝦耐高溫脅迫的分子機(jī)制相關(guān)研究[15],及凡納濱對(duì)蝦耐低溫脅迫的遺傳評(píng)估相關(guān)研究[16]等,尚未見(jiàn)有關(guān)凡納濱對(duì)蝦耐高溫性狀遺傳力的報(bào)道。

筆者采用室內(nèi)人工升溫的方式,對(duì)凡納濱對(duì)蝦幼蝦家系進(jìn)行耐高溫試驗(yàn),并以耐熱性作為評(píng)定耐高溫性狀的指標(biāo),同時(shí)測(cè)定相應(yīng)的存活指標(biāo),運(yùn)用單性狀動(dòng)物模型估計(jì)耐高溫性狀的遺傳方差組分,獲得凡納濱對(duì)蝦耐高溫性狀遺傳參數(shù),為選育中國(guó)南部地區(qū)的夏季高溫養(yǎng)殖的凡納濱對(duì)蝦優(yōu)質(zhì)品種提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在濰坊邦普種業(yè)科技有限公司凡納濱對(duì)蝦育種基地進(jìn)行。試驗(yàn)群體為2018年由國(guó)外引進(jìn)的4個(gè)凡納濱對(duì)蝦種群(EGDB、PRMA、API、SIS)構(gòu)建的育種群,從中隨機(jī)選取40個(gè)全同胞家系(7個(gè)父系半同胞家系,4個(gè)母系半同胞家系)(表1),每個(gè)家系隨機(jī)選擇100尾個(gè)體,共計(jì)4000尾仔蝦。

表1 凡納濱對(duì)蝦試驗(yàn)家系結(jié)構(gòu)

1.2 試驗(yàn)方法

為減少日齡對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,本試驗(yàn)選取仔蝦日齡相差3 d內(nèi)的40個(gè)家系。將構(gòu)建好的凡納濱對(duì)蝦家系培育至仔蝦第21～23天(P21～P23),溫度28 ℃、鹽度29、pH 8.2±0.2。將每個(gè)家系分成2份,每份50尾,移入80個(gè)15 L的小白桶中暫養(yǎng)3 d,防止在移蝦過(guò)程中因受傷或者應(yīng)激而死亡。每個(gè)家系的2個(gè)小白桶為1組,放入4個(gè)5.0 m×2.5 m×0.3 m水泥池中進(jìn)行水浴加熱,利用加熱棒和自動(dòng)控溫儀調(diào)控水溫。試驗(yàn)初始水溫為28 ℃,采用緩慢升溫方式進(jìn)行耐高溫試驗(yàn),按照1 ℃/12 h的速率緩慢升溫至40 ℃,保持此溫度直至對(duì)蝦全部死亡。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,每2 h觀察1次,發(fā)現(xiàn)死亡的對(duì)蝦時(shí),及時(shí)撈出并記錄對(duì)蝦的死亡時(shí)間、溫度、家系號(hào)、桶號(hào)和池號(hào)等信息。

1.3 日常管理

試驗(yàn)期間,每日按照所有對(duì)蝦體質(zhì)量的5%投喂高蛋白配合飼料,每日投喂4次,并根據(jù)飼料有無(wú)剩余進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。每日吸污、換水,養(yǎng)殖前期的換水量為10%～20%,后期逐漸增加換水量至20%～30%。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel軟件統(tǒng)計(jì)凡納濱對(duì)蝦家系耐熱性參數(shù)。使用SPSS 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,利用LSD法進(jìn)行家系間耐高溫性狀值的多重比較,P<0.05表示差異的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平,P<0.01表示差異的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)到極顯著水平。

1.4.1 耐高溫性狀指標(biāo)

本試驗(yàn)借鑒在大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[17]高溫和日本囊對(duì)蝦[11]高溫研究中使用的評(píng)定指標(biāo),采用耐熱性(UTT)作為評(píng)定耐高溫性狀指標(biāo)。該指標(biāo)不僅消除了在試驗(yàn)過(guò)程中各水泥池的升溫速率差異造成相同時(shí)間下各水泥池溫度不相同,進(jìn)而引起凡納濱對(duì)蝦在最高溫度(40 ℃)下存活時(shí)間差異的影響,而且能夠更加準(zhǔn)確評(píng)定那些在溫度尚未達(dá)到40 ℃就已死亡的個(gè)體。其計(jì)算公式如下:

(1)

式中,t為試驗(yàn)時(shí)間(h),Tt為在t時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度(℃),T0為試驗(yàn)初始溫度28 ℃,t1為存活時(shí)間(h)。1尾凡納濱對(duì)蝦在29 ℃存活12 h,在30 ℃存活12 h之后死亡,UTT=(29-28)×12+(30-28)×12=36 ℃·h。

1.4.2 遺傳參數(shù)估計(jì)

本試驗(yàn)采用ASReml4軟件,通過(guò)單性狀動(dòng)物模型估計(jì)凡納濱對(duì)蝦家系耐熱性的方差組分。具體模型如下:

yijk=μ+ai+Tankj+eijk

(2)

式中,yijk為第i尾蝦的耐熱性的觀測(cè)值,μ為總體平均值,ai為第i尾蝦的加性遺傳效應(yīng),Tankj為第j個(gè)水池的固定效應(yīng),eijk為第i尾蝦的隨機(jī)殘差。

(3)

(4)

運(yùn)用Z值來(lái)檢驗(yàn)遺傳力估計(jì)遺傳力估計(jì)值與0之間是否存在顯著差異,公式如下:

(5)

2 結(jié) 果

2.1 不同家系耐高溫性狀描述統(tǒng)計(jì)

凡納濱對(duì)蝦不同家系的耐高溫性狀統(tǒng)計(jì)描述見(jiàn)表2,各家系的耐熱性為782.64～2074.33 ℃·h。單因素方差分析表明,凡納濱對(duì)蝦仔蝦耐熱性在家系水平上差異顯著(P<0.05)。各家系的耐熱性標(biāo)準(zhǔn)差差異較大,其中標(biāo)準(zhǔn)差最小的為10465號(hào)家系(120.61),最大的為10362號(hào)家系(979.30)。10338號(hào)家系耐熱性值變異系數(shù)最大,為68%,10465號(hào)家系耐熱性值變異系數(shù)最小,為10%。其余家系大多數(shù)為22%～48%。

2.2 不同家系耐高溫性狀方差分析

凡納濱對(duì)蝦各家系耐高溫性狀的單因素方差分析結(jié)果見(jiàn)表3,各家系間耐熱性值存在較大差異,F檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平(P<0.05)。凡納濱對(duì)蝦各家系平均耐熱性的LSD多重比較結(jié)果(圖1)顯示,不同凡納濱對(duì)蝦家系間耐熱性值達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

圖1 凡納濱對(duì)蝦在高溫養(yǎng)殖環(huán)境下各家系平均耐高溫性狀的LSD多重比較Fig.1 Multiple LSD comparison of average heat resistance of Pacific white shrimp L. vannamei in high temperature culture environment in each family

表3 凡納濱對(duì)蝦各家系耐高溫性狀的方差分析

2.3 不同家系高溫存活率差異分析

不同高溫時(shí)刻凡納濱對(duì)蝦各家系累計(jì)存活率見(jiàn)表4。當(dāng)水溫由28 ℃升至40 ℃時(shí),各家系的累計(jì)存活率為58%～99%,其中10465家系的累計(jì)存活率為99%,10338家系的累計(jì)存活率為58%,差異明顯。

表4 不同高溫時(shí)刻凡納濱對(duì)蝦各家系累計(jì)存活率

2.4 凡納濱對(duì)蝦幼蝦耐高溫性狀的遺傳參數(shù)評(píng)估

凡納濱對(duì)蝦幼蝦在高溫養(yǎng)殖環(huán)境下耐高溫性狀的方差組分和遺傳力估計(jì)值見(jiàn)表5。采用狹義單性狀動(dòng)物模型獲得高溫環(huán)境下耐高溫性狀的轉(zhuǎn)換后遺傳力為0.22±0.05,屬于中等遺傳力(0.2≤h≤0.4)水平。表明凡納濱對(duì)蝦幼蝦耐高溫性狀具有較高的遺傳變異水平,遺傳改良的潛力較大。

表5 在高溫養(yǎng)殖環(huán)境下凡納濱對(duì)蝦幼蝦耐高溫性狀的方差組分和遺傳力

3 討 論

3.1 凡納濱對(duì)蝦家系在高溫環(huán)境下存活率比較

抗逆性狀是指生物對(duì)外界因素反應(yīng)的性狀,對(duì)蝦的抗逆性狀主要表現(xiàn)為耐鹽、耐冷、耐熱、抗病等性狀[18]。凡納濱對(duì)蝦屬于變溫動(dòng)物,溫度是凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)境因子,水溫升高或降低均會(huì)影響其生長(zhǎng)、發(fā)育和存活[19]。近年來(lái)全球變暖的影響逐漸顯著,夏季高溫持續(xù)時(shí)間也有明顯的增幅。因此培育耐高溫凡納濱對(duì)蝦新品種成為養(yǎng)殖行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。李東宇等[20]將水溫按照1 ℃/d的速率緩慢降至19 ℃,結(jié)果顯示,2種體質(zhì)量的凡納濱對(duì)蝦群體在低溫養(yǎng)殖環(huán)境下生長(zhǎng)性能之間存在差異。楊章武等[21]在水溫13.5～19.0 ℃時(shí),對(duì)不同交配組合的凡納濱對(duì)蝦仔蝦幼體進(jìn)行耐低溫的存活試驗(yàn),結(jié)果顯示:試驗(yàn)24 h時(shí),各組仔蝦幼體的存活率出現(xiàn)顯著差異;試驗(yàn)48 h時(shí),與A群體有關(guān)的子代存活率最高,與D群體有關(guān)的子代存活率最低。程光平等[22]設(shè)置5個(gè)低溫梯度的脅迫試驗(yàn),記錄每尾凡納濱對(duì)蝦的死亡歷程,結(jié)果顯示,低溫脅迫時(shí)間越長(zhǎng),凡納濱對(duì)蝦的死亡率越顯著。然而有關(guān)凡納濱對(duì)蝦耐高溫性狀的相關(guān)指標(biāo)的研究相較于耐低溫性狀的研究還是過(guò)少,關(guān)于凡納濱對(duì)蝦高溫選育方向的研究仍需發(fā)掘。本試驗(yàn)中,從初始溫度28 ℃,以2 ℃/d的速率緩慢升溫至40 ℃時(shí),各家系的累計(jì)存活率為58%～99%,10465家系的累計(jì)存活率為99%,而10338家系的累計(jì)存活率為58%,差異顯著。10338號(hào)家系耐熱性變異系數(shù)最大,為68%;10465號(hào)家系耐熱性變異系數(shù)最小,為10%。這表明凡納濱對(duì)蝦幼蝦家系在高溫環(huán)境下的各溫度存活率與其家系的耐熱性變異系數(shù)負(fù)相關(guān):耐熱性變異系數(shù)越大高溫存活率越低,耐熱性變異系數(shù)越小高溫存活率越高。并且高溫脅迫時(shí)間越長(zhǎng),凡納濱對(duì)蝦幼蝦家系的死亡率越顯著,與上述的低溫脅迫的結(jié)果保持一致性。

3.2 凡納濱對(duì)蝦不同家系耐高溫性狀比較

水產(chǎn)動(dòng)物育種的方法,主要包括系譜選擇、個(gè)體選擇、家系選擇、家系內(nèi)選擇和復(fù)合選擇[23]。家系選育作為主推的方式,已經(jīng)沿用多年[24]。國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)動(dòng)物家系選育的研究主要涉及虹鱒(Oncorhynchusmykiss)[25]、大西洋鮭(Salmosalar)[26]、牙鲆(Paralichthysolivaceus)[27]等種類(lèi)。陳松林等[27]為了培育牙鲆抗病新品種,用鰻弧菌(Vibrioanguillarum)感染59個(gè)牙鲆家系來(lái)測(cè)定各家系抗病能力的強(qiáng)弱,篩選出17個(gè)抗病力強(qiáng)的家系和6個(gè)抗病力弱的家系。曾凡勇等[28]為篩選凡納濱對(duì)蝦耐鹽堿水性能,對(duì)61個(gè)凡納濱對(duì)蝦家系進(jìn)行氯化物型鹽堿水混合養(yǎng)殖測(cè)試,根據(jù)體質(zhì)量和存活率,篩選出17個(gè)絕對(duì)質(zhì)量增加率超過(guò)0.1 g/d的家系。筆者為選育凡納濱對(duì)蝦耐高溫的新品種,對(duì)40個(gè)凡納濱對(duì)蝦幼蝦家系進(jìn)行高溫脅迫試驗(yàn),根據(jù)耐高溫性狀指標(biāo)計(jì)算出各家系的耐熱性為782.64～2074.33 ℃·h,凡納濱對(duì)蝦幼蝦耐熱性在家系水平上差異顯著(P<0.05)。其中耐熱性高于1800 ℃·h的有5個(gè)家系:10401、10364、10345、10361、10359,耐熱性值低于900 ℃·h的有5個(gè)家系:10480、10462、10434、10417、10414。這表明凡納濱對(duì)蝦幼蝦家系在夏季高溫養(yǎng)殖下耐熱性、存活率存在明顯差別,具有較大的選育潛力,對(duì)凡納濱對(duì)蝦夏季耐高溫品系的選育具有重要意義。

3.3 凡納濱對(duì)蝦幼蝦耐高溫性狀遺傳力

探究數(shù)量性狀的遺傳規(guī)律,是選育對(duì)蝦優(yōu)良品種的重要手段[29]。對(duì)蝦的體長(zhǎng)、體質(zhì)量、耐寒、耐熱、抗高氨氮的性狀均屬于數(shù)量性狀[30]。王明珠等[31]利用混合模型對(duì)低溫脅迫下中國(guó)明對(duì)蝦的生長(zhǎng)性狀和耐低溫性狀進(jìn)行遺傳力評(píng)估,獲得的中國(guó)明對(duì)蝦耐低溫性狀遺傳力為0.169±0.078,屬于低等遺傳力。而Li等[16]對(duì)不同生長(zhǎng)溫度下凡納濱對(duì)蝦體質(zhì)量和存活率的環(huán)境交互,以及耐低溫性狀遺傳力進(jìn)行估算,計(jì)算出凡納濱對(duì)蝦耐低溫遺傳力為0.14±0.09,屬于低等遺傳力。筆者利用單性狀動(dòng)物模型對(duì)凡納濱對(duì)蝦幼蝦在高溫養(yǎng)殖環(huán)境下耐高溫性狀進(jìn)行遺傳參數(shù)評(píng)估,以耐熱性作為耐高溫性狀指標(biāo),得出遺傳力為0.22±0.05,屬于中等遺傳力。相比于耐低溫性狀本試驗(yàn)所得遺傳力較高,表明凡納濱對(duì)蝦耐高溫性狀具有較大的遺傳改良空間,可為下一步的凡納濱對(duì)蝦高溫養(yǎng)殖選育工作提供數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié) 論

凡納濱對(duì)蝦仔蝦家系在高溫養(yǎng)殖下耐熱性、存活率存在明顯差別,使用單性狀動(dòng)物模型對(duì)其耐高溫性狀進(jìn)行遺傳參數(shù)的評(píng)估,獲得的遺傳力為0.22±0.05,屬于中等遺傳力。這表明凡納濱對(duì)蝦的耐高溫性狀具有較大的選育潛力和遺傳改良空間,可為下一步的凡納濱對(duì)蝦高溫養(yǎng)殖選育工作提供數(shù)據(jù)支持。