三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)低鹽耐受性和體重的遺傳參數(shù)估計(jì)及其相關(guān)分析*

盧少坤 李榮華 母昌考 宋微微 鄭維兵 王春琳①

(1. 寧波大學(xué)海洋學(xué)院 寧波 315211; 2. 國家海洋局第三海洋研究所 廈門 361005)

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)屬于甲殼綱、梭子蟹科、梭子蟹屬, 廣泛分布于我國沿海海區(qū)(戴愛云等, 1977)。根據(jù)2013中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局, 2013), 其捕撈量達(dá)400348.0t, 養(yǎng)殖面積較廣, 是我國重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)蟹類之一。三疣梭子蟹屬于廣鹽性物種, 適應(yīng)鹽度在10—35, 最適生長鹽度在20—35, 但低鹽刺激會(huì)對(duì)其生理生化會(huì)造成一定的影響, 王沖等(2010)研究發(fā)現(xiàn)鹽度驟降會(huì)使幼蟹的攝食率、變態(tài)率及存活率下降。由于其養(yǎng)殖區(qū)域大部分為戶外池塘或?yàn)┩繃W(wǎng)養(yǎng)殖, 水體環(huán)境鹽度較低, 且易受大量降水等因素影響, 可能會(huì)造成其養(yǎng)殖水體在短時(shí)間內(nèi)鹽度過低, 研究其生長及低鹽耐受性, 對(duì)于提高養(yǎng)殖存活率及擴(kuò)大養(yǎng)殖面積有重要意義。

遺傳參數(shù)主要包括遺傳力、遺傳相關(guān)與重復(fù)力,主要是涉及遺傳力和遺傳相關(guān), 其在個(gè)體遺傳評(píng)定、選擇反應(yīng)預(yù)測、育種方案設(shè)計(jì)等中都具有廣泛的用途。近些年來, 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展, 國內(nèi)外對(duì)物種遺傳參數(shù)評(píng)估及家系選育上研究也發(fā)展迅猛, 主要涉及于生長、抗性、肉質(zhì)等(Fjalestadet al, 1993), 如虹鱒(Oncorhynchus mykiss)的體重性狀遺傳力分析(Aulstadet al, 1972)、凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)、蝦夷扇貝(Patinopecten yessoensis)、刺參(Stichopus japonicas)、大菱鲆(Scophthalmus maximus)等的生長遺傳力分析(Pérez-Rostroet al, 1999; 欒生等, 2006;馬愛軍等, 2008; 梁峻等, 2011)、太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)的肉質(zhì)遺傳力分析(Langdonet al, 2000)。水產(chǎn)生物與抗逆性遺傳研究也較多, 如黃永春等(2013)構(gòu)建了凡納濱對(duì)蝦抗 WSSV選育家系通過家系選育后其不僅死亡率低還延遲了其死亡高峰時(shí)間, 王慶志等(2014)構(gòu)建了蝦夷扇貝耐高溫育種家系并提供了家系稚貝的早期篩查方法, 嚴(yán)福升(2009)研究了牙鲆(Paralichthys olivaceus)的生長相關(guān)性狀遺傳力估計(jì)及生長性狀與耐熱性狀的相關(guān)性分析。在三疣梭子蟹中對(duì)抗逆性遺傳力的研究還未見報(bào)道。本研究構(gòu)建了20對(duì)三疣梭子蟹家系, 以急性低鹽脅迫致死率為衡量指標(biāo), 應(yīng)用全同胞方差組分析法, 評(píng)估其 60日齡鹽度耐受性遺傳力及 60日齡的體重遺傳力, 并分析生長性狀與低鹽耐受性狀的相關(guān)性。為選育具有低鹽耐受性的三疣梭子蟹提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 親本選擇

2013年9月在浙江寧波象山、寧海、奉化三地選擇身體健康、規(guī)格均一、未交配的三疣梭子蟹作為親蟹。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 親蟹交尾 2013年9月, 挑選體格健壯、生長良好的親蟹在單體框中養(yǎng)殖, 到可交配時(shí), 采用 1雄對(duì)3雌進(jìn)行定向交尾。交尾成功后, 記錄下各雌雄親本的編號(hào), 并在雌蟹游泳足上打上標(biāo)簽, 放入池中越冬。2014年3月下旬, 將親蟹轉(zhuǎn)入種蟹池, 期間以鮮活貝類進(jìn)行營養(yǎng)強(qiáng)化。

1.2.2 幼體培育及養(yǎng)殖 將要產(chǎn)卵的親蟹轉(zhuǎn)入育苗池, 每個(gè)育苗池1只親蟹, 產(chǎn)卵前, 往育苗池中加入適量的扁藻及輪蟲, Z1—Z2投喂輪蟲及人工配合飼料,Z3—Z4投喂鹵蟲無節(jié)幼體, 大眼幼體期以冰凍鹵蟲為餌料, 每一期往池中加一定比例的海水, 連續(xù)充氣, 待基本變態(tài)成為一期稚蟹后出苗, 總共獲得全同胞家系20個(gè), 每個(gè)家系取稚蟹 3000尾, 放于水泥池中養(yǎng)殖,利用紗網(wǎng)圍格分隔不同家系, 并保持養(yǎng)殖條件一致。

1.2.3 生長性狀測量 在60日齡、90日齡時(shí), 從每個(gè)家系中選30個(gè)個(gè)體, 利用電子天平測量其體重。

1.2.4 急性低鹽致死率 在每個(gè)家系 60日齡時(shí),隨機(jī)取出90個(gè)個(gè)體, 分三組, 轉(zhuǎn)入鹽度為4的水體中,脅迫72h, 并在12、24、48、72h處記錄死亡螃蟹數(shù)目, 統(tǒng)計(jì)其死亡情況并計(jì)算其死亡率。

1.2.5 分析方法 利用60日齡、90日齡的體重?cái)?shù)據(jù), 通過 SPSS線性擬合功能, 進(jìn)行線性擬合, 以斜率為生長速率。

鹽度耐受性分類采用SPSS軟件K-均值聚類方法對(duì)鹽度耐受能力進(jìn)行分類。

對(duì)于全同胞家系, 利用全同胞家組分方差分析法計(jì)算其遺傳力h2, 利用SPSS一般線性模型計(jì)算各組分方差:

其中, Vg = (MSb－MSw)/n; Ve = MSb; Vg代表基因型方差組分; Ve代表環(huán)境方差組分; MSb(mean sums between)為組內(nèi)均方; MSw(mean sums within)為組間均方。

2 結(jié)果

2.1 三疣梭子蟹60日齡和90日齡體重及增長率

表1 三疣梭子蟹60日齡和90日齡的體重及增長率Tab.1 The weight and the rate of growth of P. triberculatus on days 60 and 90

三疣梭子蟹60日齡和90日齡體重及其增長率見表 1, 由表 1可見, 各家系在 60日齡時(shí)平均體重為(24.13±9.1)g, 在 90日齡時(shí)其平均體重為(77.50±13.78)g。以體重為衡量標(biāo)準(zhǔn), 60日齡時(shí)體重較大的家系為1、2、14、18、20; 90日齡時(shí)體重較大的家系為3、4、6、7、18。通過線性擬合結(jié)果, 發(fā)現(xiàn)三疣梭子蟹平均體重增長率為(0.79±0.14)g/d, 體重增長率較快的家系有2、3、6、7、18。可見60日齡體重較大家系與 90日齡存在明顯不同, 體重的增長率可以較好地說明其生長狀況, 故以體重增長率來衡量其生長狀況, 見圖1。

2.2 各家系在不同時(shí)間下的死亡情況

各家系在12、24、48、72h下的死亡情況見圖2。由圖可見: 部分家系在鹽度4急性脅迫下48h死亡全部, 大部分家系在 72h處理后全部死亡, 有少量家系在 72h處理后, 依舊有部分個(gè)體存活。計(jì)算各組死亡率方差, 方差分析時(shí)發(fā)現(xiàn)其24h、48h脅迫下方差較大,為0.20及0.18, 說明在24h、48h脅迫條件下, 不同家系間的死亡率差異較大, 在24h其平均致死率為50%。

圖1 不同家系的體重增長率Fig.1 The weight-gain rate of different families

依據(jù)不同家系在鹽度 4不同時(shí)間下的死亡率對(duì)20個(gè)家系進(jìn)行K-均值聚類分析, 將其分為3類, 聚類情況見表2, 各家系聚類中心見表3并對(duì)各家系不同時(shí)間點(diǎn)下的聚類結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析, 其中48h聚類結(jié)果與 72h呈顯著性相關(guān)(P<0.05), 其它各小時(shí)組間并未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)。

圖2 鹽度4脅迫下各家系死亡率Fig.2 The mortality of the families under salinity 4

根據(jù)相關(guān)性分析, 48h鹽度耐受性與72h鹽度耐受性分類顯著相關(guān)(P<0.05), 以表2中48h低鹽耐受性分類作為其耐受性分級(jí)指標(biāo), 對(duì)增長率與鹽度耐受性能力進(jìn)行相關(guān)性分析, 其相關(guān)系數(shù)為 0.143, 并檢驗(yàn)無顯著性相關(guān)(P=0.547)。

2.3 遺傳力計(jì)算

利用SPSS一般線性模型估計(jì)得全同胞組分的方差因素見表 4, 并利用全同胞組分方差分析法計(jì)算,其60日齡的低鹽三疣梭子蟹在低鹽處理12、24、48、72h下對(duì)低鹽耐受性的遺傳力分別為0.13、0.18、0.21、0.29, 其體重遺傳力為0.45(表5)。

表3 各家系死亡率聚類中心Tab.3 The clustering center of each family

表4 全同胞組分方差分析Tab.4 Analysis of variance for full-sib family

表5 遺傳力計(jì)算Tab.5 Calculation of heritability

3 討論

3.1 三疣梭子蟹體重遺傳力分析

遺傳力反映了某一性狀的差異有遺傳成分所占的比例, 主要有廣義遺傳力和狹義遺傳力計(jì)算某一性狀的遺傳力對(duì)于選育優(yōu)良性狀具有重要意義。對(duì)水產(chǎn)生物許多物種的主要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳力計(jì)算較多,如凡納濱對(duì)蝦其體重遺傳力為 0.37—0.45 (Castillo-Juárezet al, 2007), 王慶志等(2012)計(jì)算了長牡蠣殼高的遺傳力為 0.161—0.387, 殼長的遺傳力為 0.139—0.398。高保全等(2010)通過三疣梭子蟹 37個(gè)家系評(píng)估了三疣梭子蟹的80日齡和120日齡的體重遺傳為0.53和 0.35, 而本實(shí)驗(yàn)在60日齡下得到的三疣梭子蟹體重遺傳力為 0.45, 與其較為接近, 屬于中高度遺傳力。由此可見, 三疣梭子蟹體重遺傳力屬于中高度遺傳力, 具有較好的選育前景。

3.2 三疣梭子蟹低鹽耐受性遺傳力分析

關(guān)于水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)于抗逆性狀的遺傳力分析中,主要有抗病及一些對(duì)環(huán)境因子的抗逆性性狀, 中國對(duì)蝦抗WSSV性狀遺傳力估計(jì)值0.10±0.03 (楊翠華,2007)“黃海1號(hào)”耐高pH的遺傳力在0.29—0.31之間,耐高氨氮的遺傳力在0.15—0.22之間(黃付友, 2007),Thodesen等(2013)研究奧利亞羅非魚(Oreochromis aureus)對(duì)于冷水的耐受遺傳力為0.05—0.08之間, 蔣湘等(2014)利用鹽度對(duì)九孔鮑(Haliotis diversicolor supertexta)的死亡率評(píng)估其低鹽性狀遺傳力為 0.056±0.022, 可見抗逆性狀相對(duì)于生長性狀來說遺傳力較低。本文首次計(jì)算了三疣梭子蟹低鹽脅迫條件不同時(shí)間下的遺傳力為 0.13—0.29, 不同時(shí)間點(diǎn)估算的遺傳力大小并不相同, 隨著低鹽脅迫處理時(shí)間加長其遺傳力變大, 這在較為復(fù)雜的性狀中較為常見, 如Boomsma等(1998)通過研究多元遺傳分析血壓性狀的遺傳力, 發(fā)現(xiàn)血壓性狀的遺傳在不同性別間存在差異, 認(rèn)為血壓受不同影響因子控制, 各影響因子發(fā)揮的作用并不相同, 進(jìn)而導(dǎo)致其血壓遺傳力在不同性別中顯現(xiàn)差異。Evans等(2006)發(fā)現(xiàn)斑胸草雀(zebra finch)在不同選擇壓力下, 其后代的遺傳力出現(xiàn)顯著差異, 根據(jù)表觀遺傳學(xué)的觀點(diǎn), 環(huán)境壓力對(duì)基因甲基化等造成影響, 可以在不改變基因的情況下對(duì)后代產(chǎn)生影響, 有些植物在不同的鹽度脅迫后顯現(xiàn)出不同的遺傳力(Boykoet al, 2011)。在本實(shí)驗(yàn)中, 隨著環(huán)境施壓增大, 可能使遺傳因素造成的差異效果更加明顯, 導(dǎo)致表型上遺傳方差變大, 其在48h及72h脅迫下其遺傳力均大于0.2。

3.3 三疣梭子蟹體重與低鹽耐受性性狀相關(guān)性

生長及抗性性狀一直是水產(chǎn)生物選育的重點(diǎn)(Gjedrem, 1983), 在對(duì)蝦(Cocket al, 2009)中研究較多, Argue等(2002)在凡納濱對(duì)蝦育種中, 分別構(gòu)建了以生長性狀為主的家系及以生長性狀加抗桃拉病毒(TSV)性狀復(fù)合選育的家系進(jìn)行, 選育具有復(fù)合性狀的優(yōu)質(zhì)品種。但其結(jié)果顯示抗桃拉病毒性狀與生長性狀存在負(fù)相關(guān)。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 其生長性狀與鹽度耐受性性狀相關(guān)系數(shù)為 0.143, 檢驗(yàn)無顯著性相關(guān)(P>0.05), 雖然生長較快個(gè)體可能在體重上較大一定程度上會(huì)造成其對(duì)鹽度的耐受能力上升, 但根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的三疣梭子蟹低鹽耐受性模型, 6期以后三疣梭子蟹體重對(duì)低鹽脅迫的耐受性已基本穩(wěn)定,體重差異對(duì)其低鹽耐受能力影響較小。雖然無法完全排除體重影響, 且本實(shí)驗(yàn)結(jié)果并未出現(xiàn)兩性狀相關(guān),可以認(rèn)為在一定程度上生長與耐低鹽性狀無相關(guān)性,可以進(jìn)行復(fù)合選育。

通過分析發(fā)現(xiàn)12h與24h的遺傳力低于0.2, 48h與72h的遺傳力都高于0.2, 但若以72h篩選其成活率過低, 選擇壓力過大, 由于48h耐受性與72h耐受性相關(guān)顯著, 且在48h的遺傳力也高于0.2, 故在選育過程中可采用48h處理以達(dá)到較佳選育效果。

本實(shí)驗(yàn)表明三疣梭子蟹生長性狀屬于中度遺傳力, 低鹽耐受性性狀屬于中低遺傳力, 并且低鹽耐受性狀與生長性狀并無相關(guān)性, 本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)家系4、6、14具有較強(qiáng)的低鹽耐受性及體重增長速率, 可利用這些家系進(jìn)行下一步的選育工作。

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