中國對蝦選育群體與近交群體不同生長時期的生長性狀和存活率的比較*

羅 坤，孔 杰，欒 生，王清印，曹寶祥，劉 寧

（1.中國海洋大學，山東 青島 266003；2.中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東 青島 266071）

中國對蝦（Fenneropenaeuschinensis）是我國最具代表性的水產養殖種類之一，養殖區主要在黃渤海沿岸。中國對蝦的養殖產量在最高年份（1990年前后）曾占到我國對蝦養殖產量的70%，達15萬t左右［1－2］。但1990年代初出現的病害肆虐、種質退化等問題已嚴重影響了本養殖業的發展［3－4］。針對中國對蝦養殖業面臨的困境，中國水產科學研究院黃海水產研究所于1997年開展了中國對蝦的遺傳選育工作，并于2003、2008年先后培育出中國對蝦“黃海1號”（GS-01-001-2003）、中國對蝦“黃海2號”新品種（GS-01-002-2008），為中國對蝦養殖業的二次創業注入了活力。

無論是人工養殖還是自然條件下，近交的發生通常會導致物種某些表型性狀的降低［5］，即近交衰退。已有研究表明，近交不僅使豬、牛、羊等哺乳動物的生產性狀產生嚴重的衰退［6－8］，對水生動物的近交衰退影響也較為嚴重，如魚類［9］、貝類［10］和蝦類［11］等，普遍存在近交衰退現象。盡管目前已有不少研究對蝦近交的報道［12－15］，但關于選育多代后選育群體的全同胞近交一代與選育核心群體在不同時期的生長、存活研究則鮮有報道。

本實驗選用中國對蝦“黃海2號”（G11）的核心群后代（G12），及育種過程中建立的全同胞兄妹交配形成的近交一代群體為材料，這些群體均有完整的系譜記錄，通過研究2個群體類型不同時期的體重和存活率性狀來評價中國對蝦經多代選育后的核心群體與全同胞近交一代群體的生長、存活差異及近交衰退程度，為進一步的良種選育工作提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 實驗用蝦

選育群體來源：中國對蝦“黃海2號”核心家系（G11），近交系數在1%以內。

全同胞近交一代群體來源：選取中國對蝦“黃海2號”核心家系（G11）進行全同胞兄妹交配，獲得全同胞近交一代群體，近交系數為25%。

1.2 家系構建

采用人工授精技術，以中國對蝦“黃海2號”核心家系（G11）為親本進行選育群體（G12）、全同胞近交一代群體的家系構建，并按照標準化操作程序進行家系苗種的培育，以最大限度地降低養殖環境對家系培育的影響。挑選性腺發育成熟的雌蝦移入單個產卵桶內，在14℃水溫下孵化2d；隨機選取3 000尾無節幼體放入200L桶內進行幼體的培育；幼體變態至仔蝦時，隨機選取400尾仔蝦放入200L桶內進行單獨培育；仔蝦第20天時，隨機選取120尾仔蝦移入3m3缸內進行中間培育。

為減少日齡引起的家系差異，選擇出生日期在3d之內的家系進行性狀測試，每個群體類型各選擇8個家系。

1.3 性狀測試

仔蝦經過中間培育后平均體長達到3cm時，選擇顏色組合對每個家系的個體進行第6腹節的熒光標記，用以區分不同的家系。每個群體類型的家系各標記30尾個體，逐尾稱量初始體重后平均放入2個池子中進行各類別家系的共同養殖，測試2個群體的生長和存活率。

水泥池規格為3m×3m×1.5m，每池放入240尾，每天投喂配合飼料4次，日投喂量為對蝦體重的5%～8%，每天換水1/3。為了分析不同生長時期（生長早期、生長中期和收獲期）2個群體的生長和存活率差異，于混合養殖后的第10、20、30、50、第80天進行對蝦體重的測量和家系存活數量的統計。

1.4 數據分析

應用SPSS軟件對數據進行單因素方差分析（ANOVA），采用最小顯著差數法（LSD）進行多重比較，比較其差異顯著性。

生長性狀的特定生長率（SGR）通過以下公式獲得：

其中：Wb和We分別指初始體重和終末體重；t為養殖天數。

近交衰退系數（The inbreeding depression coefficient，IDC）通過下列公式估計：

2 結果

2.1 生長性狀

中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段的平均體重值及生長趨勢情況見表1。方差分析及顯著性檢驗表明，2個群體共同養殖測試時的初始體重差異不顯著（P＞0.05），隨著養殖時間的延長，選育群體與全同胞近交一代群體體重逐漸增加，并出現顯著性差異（P＜0.05）。其中，共同養殖測試第10天，選育群體、全同胞近交一代群體的體重無顯著性差異（P＞0.05）；共同養殖測試第20、30、50、80天，選育群體的體重均與全同胞近交一代群體存在顯著性差異（P＜0.05），在這4個養殖階段，選育群體的平均體重比全同胞近交一代群體分別高出12.42%、16.95%、13.74%、16.18%。

2個群體不同養殖階段的體重變異系數見表2。從各個養殖階段來看，選育群體的體重變異系數范圍為14.89%～24.80%，屬于中等變異，說明選育群體依然具有較大的選育空間；全同胞近交一代群體的體重變異系數范圍為20.94%～33.95%，且體重變異系數在每個養殖階段均大于選育群體，在第50天，2個群體體重的變異系數最大，分別為24.80%、33.95%，說明選育群體和全同胞近交一代群體在第50天養殖階段的體重性狀離散程度達最大，由于2個群體的平均體重存在顯著差異，也說明全同胞近交一代群體存在一定程度的性狀分離。

中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段的特定生長率結果見表3。從表3可以看出，在不同養殖階段，2個群體的特定生長率不同，選育群體在第20天特定生長率最高，為3.52，全同胞近交一代群體在第10天特定生長率最高，為3.00；在第30、50和80天，2個群體的特定生長率均呈現下降趨勢；從整個養殖測試階段來看，選育群體的特定生長率高于全同胞近交一代群體，分別為2.04、1.91。

表1 中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段體重比較Table 1 Comparison of body weight between selected population and first inbreeding generation of full-sibling mating population at different ages

表2 中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段體重變異系數Table 2 Coefficient of variation of body weight of selected population and inbreeding population at different ages

表3 中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段特定生長率比較Table 3 Comparison of specific growth rate between selected population and first inbreeding generation of full-sibling mating population at different ages

2.2 存活率

中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段的平均存活率結果見表4。如表4所示，在第10、20天的養殖階段，選育群體與全同胞近交一代群體的存活率均較高，達85%以上，且2個群體的存活率均不存在顯著差異（P＞0.05）；在第30、50和90天養殖階段，2個群體的存活率呈下降趨勢，群體間存活率均存在顯著差異（P＜0.05），且選育群體平均存活率均高于全同胞近交一代群體，其平均存活率分別比全同胞近交一代群體高出4.79%、6.50%、7.88%，可以看出，隨著養殖時間的延長，選育群體與全同胞近交一代群體的平均存活率差異越來越大。

表4 中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段的平均存活率比較Table 4 Comparison of survival between selected population and first inbreeding generation of full-sibling mating population at different ages

2個群體各家系在不同養殖階段的存活情況見表 5。由表5可以看出，2個群體內各家系的存活率在不同養殖階段呈現出不同的變異范圍，但在每個養殖階段，選育群體存活率變異系數均小于全同胞近交一代群體；從第20天起，隨著養殖時間的延長，2個群體的平均存活率變異系數也呈現逐漸增大的趨勢；從整個養殖階段看，選育群體平均存活率變異系數范圍為2.01%～3.69%，近交群體平均存活率變異系數范圍為3.37%～7.44%，2個群體在第80天實驗結束階段的變異系數達到最大值，分別為3.69%和7.44%。

表5 中國對蝦選育群體、全同胞近交一代群體不同養殖階段各家系存活率比較Table 5 Survivorship of selected population and first inbreeding generation of full-sibling mating population at different ages

2.3 近交衰退

全同胞近交一代群體在不同養殖階段的生長、存活近交衰退情況見表6。如表6所示，在5個養殖階段，全同胞近交一代群體的生長和存活性狀普遍表現出一定的近交衰退。生長性狀的衰退系數范圍為－5%～－14.49%，其中第10天的近交衰退系數最低，為－5%，第20～80天生長性狀的衰退系數相差不大，但均高于－10%，第30天的衰退系數最高，為－14.49%。存活性狀的衰退系數范圍為－1.78%～－7.3%，且隨著養殖時間的延長，近交衰退系數逐漸增大，實驗結束時存活性狀的衰退系數最高，為－7.3%。全同胞近交一代群體生長性狀的近交衰退系數在5個不同養殖階段均高于存活性狀，說明生長性狀發生近交衰退的程度要高于存活性狀。

圖1反應了近交系數每增加10%所引起生長性狀和存活性狀產生近交衰退的情況。從圖1可以看出，近交系數每增加10%所引起的近交衰退程度在不同生長階段是不同的，在第30天，生長性狀的衰退最高，可引起－5.79%的近交衰退，存活性狀在第10天的衰退程度最小，可引起－0.71%的近交衰退。在相同養殖階段，不同性狀的衰退系數也不同，第80天實驗結束時，近交系數每增加10%，引起－5.57%的生長性狀衰退和－2.92%存活衰退。

表6 全同胞近交一代群體不同養殖階段生長、存活性狀的近交衰退情況Table 6 Inbreeding depression on growth and survival of Fenneropenaeus chinensis at different stages

圖1 近交系數每增加10%所引起的生長、存活衰退情況Fig.1 Inbreeding depression of growth and survival by per 10%increase of inbreeding coefficient of F

3 討論

由于大多水產動物都具有強的繁殖能力，產生的后代數量大，通過提高選擇強度，可以在短期內實現性狀的快速改良［16－18］，但是對高繁殖力物種進行群體選擇時，留種個體往往具有一定親緣關系，群體內近交就不可避免［19］。由于近交降低了種群的雜合度，使群體內的加性遺傳變異降低，進而增加了近交衰退的可能性［20］。關于水產動物全同胞近交引起生長性狀近交衰退的研究，在魚類方面有過報道，Cooper［21］對美洲紅點鮭（Salvelinusfontinalis）全同胞兄妹交配一代的生長衰退進行了研究，結果表明，在7個月生長性狀的近交衰退 為 －27.7%，在 19 個 月 達 到 －34.4%；Kincaid［22－23］報道了虹鱒（Salmogairdneri）的兄妹交配一代產生的生長性狀近交衰退，在147日齡時為－11.0%，364日齡時為－23.2%；Moav［24］等研究了鯉（Cyprinuscarpio）全同胞近交群體生長性狀的近交衰退情況，其相對生長率降低了15%。本研究所采用近交群體為中國對蝦“黃海2號”選育群體的全同胞兄妹交配一代群體，近交系數為25%，從實驗結果看，全同胞近交一代群體在不同養殖階段均出現生長性狀的近交衰退，且隨著養殖時間的增加，中國對蝦“黃海2號”全同胞近交一代群體產生的生長性狀近交衰退系數也呈現逐漸增長趨勢，生長衰退系數由第10天的－5%增長至第80天的－13.92%。從整個養殖階段看，本實驗中全同胞近交一代群體的特定生長率明顯低于選育群體，特定生長率降低了6.81%。

近交也會引起水產動物存活率性狀的衰退，Longwell等［25］報道了美洲牡蠣（Crassostreavirginica）全同胞交配（F＝0.25）后的存活率顯著降低；劉振等［26］研究了菲律賓蛤仔白斑馬品系（Ruditapesphilippinarum）的全同胞家系子二代近交家系的存活率情況，各家系近交衰退明顯，衰退率為－4.56%～－36.27%。本實驗中國對蝦，存活率在第10、20天未表現出衰退，但在第30天～第80天的養殖階段，均表現出一定程度的近交衰退（系數范圍為－1.78%～－7.3%），且隨著養殖時間的延長，衰退程度呈增大趨勢。全同胞近交一代群體在不同時期生長和存活的近交衰退系數并不一致，反應了群體內各家系近交衰退程度的不同，也說明近交衰退率的變化依賴于近交水平和遺傳基礎的變化［25］。

近交衰退的程度隨著物種的不同、近交程度的差異、測量指標的特性等而產生差異［20］。對于水產物種的總體適應性性狀來說，近交系數每增加10%就會引起－3%～－50%的近交衰退［27－29］。Moss等［30］研究表明，近交系數每增加10%會引起凡納濱對蝦（Litopenaeusvannamei）－2.6%～－3.9%的生長衰退；Keys等［11］報道近交系數為28%～31%的近交，近交系數每增加10%，可引起日本對蝦（Penaeusjaponicus）－3.34%的生長衰退和－3.43%的存活率衰退；Gjerde等［31］對虹鱒（Oncorhynchusmykiss）近交3個世代的研究表明，近交每增加10%，仔魚生長率降低3.0%，18個月海水中生長率降低5.1%。本研究也得到了類似結果，近交系數每增加10%可引起生長性狀衰退系數范圍為－2%～－5.57%，引起存活性狀的衰退系數范圍為－0.71%～－2.92%。生長性狀和存活率性狀均出現不同程度的近交衰退，在5個不同養殖階段，近交群體生長性狀的近交衰退系數均高于存活性狀生長性狀，說明生長性狀比存活性狀更容易引起近交衰退。從整個養殖階段來看，選育群體比全同胞近交一代群體的體重高出16.18%、存活率高出7.88%，且選育群體與全同胞近交一代群體在體重、存活率指標上差異顯著，說明即使對于選育多代后的育種群體，全同胞姊妹交配一代產生的近交仍會造成顯著的近交衰退，所以應該在中國對蝦“黃海2號”后面的育種過程中仍需盡量避免全同胞姊妹交配的發生。

在一個選育計劃中，絕大多數的選擇響應是來源于不同父母本群體的等位基因的定向整合，由于僅有等位基因的加性效應可以遺傳給子代，所以育種群體中應保留盡可能多的加性遺傳變異。通過利用個體間的加性遺傳變異，選擇育種可能是唯一從遺傳學上提高優良野生水產物種性能的方法［32］，而近交能降低群體內的加性遺傳變異［33－34］。因此，在開展水產生物育種項目時，通常需要采取嚴格的近交控制策略，如增加有效群體的數目、增加構建家系數目以及選擇合適的選育方法等手段，來保持更多的加性遺傳變異，實現優良品種的選育。

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