長牡蠣不同地理群體選育系數量性狀的比較*

王慶志,李 琪,劉士凱,孔令鋒

(中國海洋大學水產學院,山東青島266003)

長牡蠣(Crassostrea gigas)又稱太平洋牡蠣,具有生長速度快、產量高等優點,是世界上最重要的海水養殖貝類之一[1],也是我國海水養殖業的重要養殖對象。2007年中國養殖牡蠣產量達到351萬t,占貝類總產量的35.3%[2],然而,養殖生產上長期近親繁殖使長牡蠣種質資源出現抗逆性差、個體小型化、單位產量降低等現象。為保障牡蠣養殖業健康發展,需要進行長牡蠣的遺傳改良和新品種的培育。近年來,美國、法國和澳大利亞相繼開展了長牡蠣選擇育種,并在提高生長率、抗病性等方面取得顯著成效[3-6]。

雖然我國對一些重要經濟貝類,如皺紋盤鮑(Haliotis discus hannai)[7]、海灣扇貝(A rgopecten irradians)[8]、蝦夷扇貝(Patinopecten yessoensis)[9]的選育工作取得了一定進展,但長牡蠣的選擇育種工作在我國尚屬起步階段。為了給長牡蠣的遺傳改良工作提供更多的育種素材,作者于2006年2月從日本宮城和韓國釜山分別引進當地的長牡蠣養殖群體,并以這2個群體及我國山東威海的養殖群體作為繁殖親本,通過群體選育、家系選育和雜交選育等手段開展了長牡蠣選擇育種工作。

在牡蠣的選擇育種工作中,顏色和殼型作為重要目標性狀,一直受到遺傳學家和育種學家的關注[3,11]。日本學者Imai和Sakai[12]發現,日本沿海長牡蠣的殼色、殼型、環境適應和繁殖條件隨地理分布的變化存在明顯的變異,且這些變異是可遺傳的。Brake等[13]和Evans等[14]利用構建的全同胞家系進行分析,證明長牡蠣的殼色和外套膜色是具有較高遺傳力的數量性狀,并開展了相關的選育工作。Batista等[15]對長牡蠣和葡萄牙牡蠣閉殼肌痕的比較發現,閉殼肌痕的顏色屬連續分布的數量性狀,反映閉殼肌大小的閉殼肌痕與牡蠣的環境適應能力相關。消費者常通過殼型來快速判斷牡蠣品質的優劣,一些國家根據殼型指數已制定出相關的市場標準[16]。為了查明長牡蠣不同地理群體數量性狀間的差異,本文對中國、日本、韓國3個地理群體快速生長選育系F2代的重要數量性狀進行了測量、統計和比較分析,旨在為進一步開展殼色、外套膜色、殼型等性狀的相關選育工作提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

2007年6月,分別以中國威海、日本宮城和韓國釜山的養殖群體為親本,構建了3個長牡蠣快速生長選育系F1代,2008年7月繼續以F1代為親本構建選育系F2代,采用常規方法進行受精、孵化、幼體培育、稚貝和成貝養成。

1.2 測量方法

2009年6月,對同海區的不同群體選育系F2代分別隨機取樣100個體進行相關數量性狀測量。用游標卡尺測量個體的殼高、殼長、殼寬、閉殼肌痕長和閉殼肌痕高(精確度0.01 mm)(見圖1),用電子天平測量個體的總重、軟體部質量和殼質量(精確度0.1 g),采用Brake等[13]的方法用肉眼將個體的左殼顏色和外套膜顏色分為1～4級(見圖2),采用Batista等[15]的方法用肉眼將個體的右閉殼肌痕顏色分為1～4級(見圖2)。利用測量的形態性狀,參考相關文獻計算各項殼型指數:

出肉率(%)(ISF)=SOW/TW×100;

殼型指數A(ISA)=SW/SH[16];

殼型指數B(ISB)=SL/SH[16];

殼型指數C(ISC)=(SH+SW)/SL[17];

殼型指數D(%)(ISD)=SW/(SH+SL)×100[12];殼型指數E(ISE)=SL/(SH+SL+SW)[18];

其中SH、SL和SW分別代表殼高、殼長和殼寬(mm),SOW和TW分別代表軟體部質量和總質量(g)。

圖1 長牡蠣的形態性狀指標Fig.1 Shell charactersmeasured of Crassostrea gigas

1.3 數據處理與分析

為增加數據的正態性和方差均一性,在進行方差分析前,將殼長、殼高、殼寬等形態性狀數據轉化為常用對數。此外,為消除個體大小對形態形狀的影響,通過殼重對其它形態性狀的協方差分析(ANCOVA)將數據修正[15,19],再進行不同群體間的比較分析。用單因素方差分析(ANOVA)分析不同群體間各項形態指標的差異,以SN K法進行群體間的多重比較。使用R×C無序列聯表的卡方檢驗分析不同群體間各級殼色、外套膜色及閉殼肌痕色構成比例的差異。所有統計分析均由SPSS 16.0分析軟件完成,顯著性水平為P<0.05。

2 結果

2.1 不同群體生長性狀和殼型指數的比較

生長性狀方面,日本群體與中國和韓國的群體均存在顯著差異(P<0.05),而中國和韓國群體除總重差異顯著外(P<0.05),其它各項指標差異均不顯著(P>0.05),日本群體的所有生長性狀指標均顯著高于中、韓群體(見表1)。

圖2 長牡蠣左殼、外套膜和閉殼肌痕的1-4級著色Fig.2 Characters pigmentation measured of C.gigas

殼型指數方面,日、韓群體的出肉率差異不顯著(P>0.05),但均顯著高于中國群體(P<0.05);其余指數中,除日本群體的殼型指數C顯著高于中、韓群體外(P<0.05),中、韓群體的殼型指數A、B、D、E均顯著高于日本群體(P<0.05)(見表2),中、韓群體的各項指數差異均不顯著(P>0.05)。

2.2 個體大小校正后長牡蠣不同群體生長性狀和殼型指數的比較

生長性狀方面,與大小未經校正的結果相比較,校正后數據不同群體間的差異發生一定變化,日本群體的殼高、總質量和閉殼肌痕高仍顯著大于中、韓群體(P<0.05),日本群體的軟體部重顯著大于中國群體(P<0.05),中、韓群體的殼寬顯著大于日本群體(P<0.05),韓國群體的殼長顯著大于日本群體(P<0.05),中、日、韓群體的閉殼肌痕長差異不顯著(P>0.05),中、韓群體的各項差異均不顯著(P>0.05)。

殼型指數方面,與大小數據未經校正的結果相比較,除中、日、韓群體的出肉率差異均不顯著外(P<0.05),不同群體間殼型指數的差異與未校正數據的分析結果相同。

表1 長牡蠣不同群體快速生長選育系F2代的生長性狀比較Table 1 Comparisons of grow th traits among different selected lines of C.gigas

表2 長牡蠣不同群體快速生長選育系F2代的殼型指數比較Table 2 Comparisons of shell shape index among different seleed lines of C.gigas

表2 長牡蠣不同群體快速生長選育系F2代的殼型指數比較Table 2 Comparisons of shell shape index among different seleed lines of C.gigas

注:同列間標注不同字母的兩項間差異顯著(P<0.05)。Note:The two item s with different letters in the same column are significantly different(P<0.05).

群體Stock ISF/%ISA ISB ISC ISD/%ISE中國群體CS 9.73b(2.68)0.314a(0.067)0.680a(0.113)1.98b(0.33)18.68a(3.89)0.339a(0.036)日本群體JS 11.91a(2.74)0.255b(0.074)0.531b(0.114)2.45a(0.45)16.52b(4.16)0.295b(0.037)韓國群體KS 12.04a(2.95)0.325a(0.076)0.693a(0.102)1.95b(0.28)19.21a(4.31)0.342a(0.313)

表3 個體大小校正后長牡蠣不同選育群體生長性狀的比較Table 3 Comparisons of grow th traits among different selected lines of C.gigas by using size-adjusted data

表4 個體大小校正后長牡蠣不同選育群體殼型指數的比較Table 4 Comparisons of shell shape indexes among different selected lines of C.gigas by using size-adjusted data

2.3 長牡蠣顏色性狀在不同選育群體中分布頻率的比較

不同群體間左殼、外套膜和閉殼肌痕的4級著色程度比例組成見圖3。卡方檢驗結果表明不同群體的左殼、外套膜和閉殼肌痕的著色差異均極顯著(P<0.01)。左殼的著色程度依次為:韓國群體>日本群體>中國群體;外套膜色的著色程度依次為:日本群體>中國群體>韓國群體;閉殼肌痕的著色程度依次為:日本群體>中國群體>韓國群體。

3 討論

圖3 長牡蠣顏色性狀在不同選育群體中的分布頻率Fig.3 Distribution frequency of pigmentation intensity in different selected linesof C.gigas

通過比較不同群體間、不同品系間及親本與子代間的性狀差異,是育種工作者制定育種規劃、選擇育種親本和判斷育種效果的基本依據。本研究表明,不同群體間的主要數量性狀差異顯著:生長方面,日本群體的殼高和總重顯著大于中、韓群體,表明日本群體具有明顯的生長優勢;而殼型指數方面,中國和韓國群體間無顯著差異,日本群體殼型指數C顯著高于中、韓群體,其余殼型指數均低于中、韓群體。由于牡蠣個體間的形態差異較大,單一性狀的比較通常不能完全判斷牡蠣個體間殼型的差異,而性狀間的比值即殼型指數則可較好的反映這一差異,不同學者采用的殼型指數各有特點,如本文中的殼型指數D[12](又稱為殼深指數)和殼型指數E[18](又稱為殼凸指數)可較好的反映牡蠣殼型的凹凸情況,而殼型指數A和B[16]則可用于簡單快速地區分牡蠣殼型的優劣,一些國家已利用殼型指數制定牡蠣品質的市場標準。利用個體大小校正后的數據可消除規格大小給性狀間比較帶來的誤差[15],本研究利用協方差分析對原始數據進行校正,校正后的分析結果與原數據的分析結果基本相同,進一步證明不同群體間的數量性狀存在顯著差異。Imai和Sakai[12]對日本沿海不同野生長牡蠣群體的研究表明,從北海道至廣島,隨著地理分布的逐漸南移,長牡蠣的個體逐漸變小,貝殼著色逐漸加深,殼型凸度逐漸增大,并且這些性狀在連續數代保持穩定遺傳。本研究中的3個不同地理群體,由北向南依次為日本宮城、中國威海和韓國釜山,所反映的群體間數量性狀的差異也進一步驗證了Imai和Sakai的結論。

在動植物的遺傳育種工作中,顏色性狀一直受到廣泛的關注,海洋貝類的顏色豐富多彩,這些色彩中有單基因控制的質量性狀,也有多基因控制連續分布的數量性狀。本研究通過將長牡蠣的左殼、閉殼肌痕和外套膜的著色各分成4個等級,再進行群體間不同等級顏色構成比例的比較分析,結果表明不同群體間左殼、閉殼肌痕和外套膜的著色程度均存在顯著的差異。自然狀態下長牡蠣的外殼經常被各種附著物所掩蓋,其色彩也容易被人們所忽視,但當長牡蠣以活體或“半殼貝”銷售時,消費者對牡蠣的外殼色彩和外套膜顏色會有不同的偏好。研究表明,長牡蠣的左殼色、閉殼肌痕色和外套膜色均屬于多基因控制的數量性狀[13-15]。Evans等[14]利用全同胞組內相關和親子回歸估算的長牡蠣的左殼色狹義遺傳力和廣義遺傳力分別高達0.91和0.59,表明對長牡蠣的殼色性狀進行定向選育是切實可行的。貝類的顏色性狀不但受遺傳和環境等因素影響,還與生長等表型性狀相關[20-22],以顏色性狀作遺傳標記,再對生長等經濟性狀進行定向選育,培育新的貝類品種(或品系),在我國的貝類育種工作中已有成功范例[23-25]。在本研究中,不同群體間顯著的顏色性狀差異進一步驗證了長牡蠣顏色性狀的可遺傳特性,同時也為我國進一步開展長牡蠣的特色選育工作提供了良好的育種素材。

群體遺傳學研究表明,貝類不同地理群體間都存在明顯的基因頻率和基因型差異,差異大小與空間距離和隔離狀態有關,空間相距遠或遺傳距離遠的群體間的種內雜交不存在配子親和性和發育等方面的障礙,可直接應用推廣,也可為選擇育種提供基礎材料[26]。利用不同遺傳背景的群體間雜交可獲得雜種優勢,這已在皺紋盤鮑[27]和櫛孔扇貝[28]等種類中得到驗證。本研究中不同群體間顯著的性狀差異為開展長牡蠣的群體間雜交育種工作提供了參考資料。

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