菲律賓蛤仔不同品系斑馬蛤的選擇反應及現實遺傳力*

劉 振 閆喜武① 張躍環 楊 鵬 姚 托 楊 鳳 張國范

(1.大連海洋大學水產與生命學院 遼寧省貝類良種繁育工程技術研究中心 大連 116023;2.中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室 廣州 510301;3.中國科學院海洋研究所 海洋生物技術研發中心 青島 266071)

選擇育種是動植物遺傳改良中最經典、最有效的方法之一。對單性狀的選擇方法中,個體選擇是最為常用的。個體選擇也稱大群選擇或混群選擇,只需根據個體本身表型值進行選擇,簡單易行,而且選擇效果比較明顯。它已經廣泛應用于貝類的遺傳改良,用于增加產量和提高存活率。近年來,國內外學者已經對多種貝類開展了選擇育種研究,如長牡蠣(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,營養豐富,是我國的四大養殖貝類之一。目前,我國年產蛤仔在 200萬噸以上,是我國單產最高的一種貝類(張國范等,2010)。蛤仔殼色存在復雜的多態現象,閆喜武等(2005,2010)以殼色為標記,通過定向選育獲得了外觀漂亮、抗性較強的斑馬蛤品系。在此基礎上,張躍環等(2008,2012)以斑馬蛤為核心種質品系,通過與生長快的珍珠白品系雜交,獲得了生長快、抗性強的白斑馬品系;同時與抗性較強瑪瑙黑品系雜交,獲得了抗性極強的黑斑馬品系。為了進一步提高斑馬蛤各品系的生長性能,我們以三個品系的蛤仔作為基礎群體,通過歧化選擇,研究了它們的選擇反應和現實遺傳力。研究不僅具有重要的應用價值,而且具有重要的理論價值。一方面,通過選擇所培育出的快速生長品系可直接應用于蛤仔的生產實踐,另一方面,研究結果也可進一步充實貝類養殖遺傳學理論。

1 材料與方法

1.1 親貝來源及促熟

以斑馬蛤、瑪瑙黑、珍珠白品系為材料,通過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,每個群體經過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食品有限公司的蝦池中進行生態促熟(閆喜武等,2008;霍忠明等,2010)。在相同的飼養條件下,于2011年9月下旬,3個斑馬蛤品系性腺同步成熟。

1.2 實驗設計與處理

從每個群體中隨機選取 300個個體作為基礎群體,用游標卡尺進行測量(精確至 0.02mm),繪制殼長頻數分布直方圖(圖1)。按10%的留種率,選擇最大的30個個體作為選擇組(SG),在此之前從群體中隨機抽取30個個體作為對照組(CG)。表1是三個品系的選擇截點和選擇強度。由于貝類的生長受環境的影響變化很大,故采用設置對照組的方法,消除環境因子對計算遺傳力的影響(Zhenget al,2004,2006)。

表1 三個品系選擇組和對照組親本的大小、截頭選擇的截點和選擇強度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

將處于臨產狀態的親貝陰干 12h后,分別置于80L白桶中,加入新鮮海水待產,大約4h后親貝開始排精產卵。產卵過程持續 1—2h,鏡檢受精情況后開始洗卵,除掉雜質和多余的精子。將受精卵分桶孵化,約24h后發育為D形幼蟲。整個過程中,各實驗組嚴格分離,防止混苗。期間水溫 21.5—22.3°C,鹽度22—24,pH 7.85—7.93。

1.4 幼蟲培育、稚貝育成及越冬

幼蟲培育在 80L的白色塑料桶中,密度為3—4ind./mL,各實驗組分別設置3個重復。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,投餌量視幼蟲攝食情況而定。為防止不同實驗組幼蟲混雜,換水網袋單獨使用。幼蟲培 育 階 段 ,水 溫 18.5—22.0°C,鹽 度 22—24,pH7.88—8.52。在幼蟲期,定期對密度進行調整,使各組之間密度保持一致。

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

1.5 幼貝育成

從2012年 5月開始,將稚貝從室內轉移至室外生態池中進行中間育成。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的網袋(20—60目),消除網目對幼貝的影響,同時不斷降低密度,但要保持各組密度一致。

1.6 測定指標

殼長小于 300μm的幼蟲和稚貝在顯微鏡下用目微尺(100×)測量,殼長大于300μm小于3.0mm的稚貝測量在顯微鏡下用目微尺(25×)進行,殼長大于3.0mm的幼貝和親貝用游標卡尺測量。每次測量設3個重復,每個重復隨機測量30個個體。

1.7 數據處理

參照Zheng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(R)和現實遺傳力()用以下兩個公式計算:

公式(1)和(2)中:XSG和XCG分別是選擇組(SG)和對照組(CG)個體的平均殼長,SCG是對照組(CG)的標準差,i是選擇強度。

用 SPSS19.0統計軟件對數據進行分析處理,不同實驗組間數據的比較采用單因素方差分析方法,差異顯著性設置為P＜0.05。

2 結果

2.1 各品系殼長

對于斑馬蛤品系而言,除 3日齡以外,上選組殼長均顯著大于對照組(P＜0.05);對于黑斑馬而言,上選組殼長僅僅在6、240、300日齡顯著大于對照組(P＜0.05),其它時期與對照組無顯著差異(P＞0.05);對于白斑馬而言,上選組殼長一直顯著大于對照組(P＜0.05)。說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驗組殼長Tab.2 Shell length of every experimental groups among different strains of zebra clam

2.2 選擇反應和現實遺傳力

三個品系蛤仔在不同時期的選擇反應和現實遺傳力估計值見表3。就選擇反應而言,在幼蟲期及稚貝期,白斑馬＞斑馬蛤＞黑斑馬;養成期,白斑馬(0.731)≈斑馬蛤(0.727)＞黑斑馬(0.549)。就現實遺傳力而言,在幼蟲期及稚貝期,白斑馬＞斑馬蛤＞黑斑馬;養成期,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時期選擇反應的平均值為 0.655、0.525、0.782,3個品系的平均值為 0.654;白斑馬的現實遺傳力最高(0.445),黑斑馬的最低(0.300),斑馬蛤居中(0.372),3個品系的平均值為0.373(表4)。

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

R:選擇反應;:現實遺傳力;Z:斑馬蛤;AbZ:黑斑馬;WZ:白斑馬

日齡R2 hR Z AbZ WZ Z AbZ WZ幼蟲培養期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和現實遺傳力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和現實遺傳力Tab.4 Thetotal response to selection(R)and realized heritability()of each strains of zebra clam

R:選擇反應; :現實遺傳力;Z:斑馬蛤;AbZ:黑斑馬;WZ:白斑馬

類別 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,是群體選育的關鍵前提(馬愛軍等,2012)。鄧岳文等通過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不同養殖群體的親本構建了一個基礎群體,這一群體可以被看作是一個基因庫,結果表明選擇不僅顯著地提高了生長速度和存活率,而且縮短了附著變態時間,與對照組相比,選擇組具有更大的潛在優勢(鄭懷平,2005)。在本研究中,三個品系在整個階段選擇反應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)。三個斑馬蛤品系的選擇反應不同,且存在一定的差異,但三個群體的選擇反應還是處于較高的水平,其中,以白斑馬群體的選擇反應最大,斑馬群體次之,黑斑馬群體的選擇反應最小。本次實驗所用斑馬蛤源自于莆田群體,其比例僅為 0.25%,且經過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群體雜交所得,后來經過連續幾代的定向選育出來的,其基因型相對豐富,所以其選擇反應較高也是合理的。然而用同樣方法獲得的黑斑馬群體的選擇反應卻明顯低于白斑馬群體。一方面,斑馬蛤、瑪瑙黑的生長速度在蛤仔中均較慢,通過雜交得到的黑斑馬蛤并未表現出雜種優勢(蘇家齊等,2013),無論是選擇組還是對照組在生長速度上基本不存在顯著差異,黑斑馬親本的選擇組殼長也是最小的,說明黑斑馬群體生長性狀的遺傳變異程度較低,導致其選擇反應相對較小。另一方面,選擇反應是加性遺傳方差與選擇強度共同作用的結果(Falconer,1996),黑斑馬的選擇強度在三個品系中最小,可能也是導致選擇反應較小的緣故。此外,在幼貝養成期,無論是選擇組還是對照組,斑馬蛤和白斑馬品系都是可以穩定遺傳的,但是黑斑馬出現了個別殼色分離現象,這可能對其選擇反應有一定程度的影響。

一般而言,某一性狀的遺傳力越大,其加性遺傳效應可能就越明顯(Toroet al,1995;Falconer,1996;張國范等,2009),選擇也越有效,而現實遺傳力與選擇反應是兩個不同數量遺傳學的概念,但在某種程度上二者具有一定的相關性(Falconer,1996;Crenshawet al,1991)。斑馬蛤、黑斑馬和白斑馬品系的現實遺傳力估計值在0.30—0.45之間。與其它雙殼類關于現實遺傳力的報道(Newkirket al,1983;Wada,1986;Hadleyet al,1991;Ibarraet al,1999)相比,斑馬蛤和黑斑馬品系現實遺傳力的估測結果只是中等的,但白斑馬品系的估測結果相對較高。總體來說,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,通過選擇對其進行遺傳改良,是提高產量的一種可行的方法。

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