梨形環(huán)棱螺60日齡6個(gè)生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)估計(jì)

顏元杰，金 武，聞海波，馬學(xué)艷，薛 婷，孫成飛，何義進(jìn)，邴旭文,

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214081；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510380；3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，中美淡水貝類(lèi)種質(zhì)資源保護(hù)及利用國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫 214081)

梨形環(huán)棱螺(Bellamyapurificata)俗稱(chēng)螺螄、豆田螺、石螺，是環(huán)棱螺屬個(gè)體最大的種[1]。該種全國(guó)分布廣、產(chǎn)量大，用途多，是青魚(yú)(Mylopharyngodonpiceus)[2]、寬體金線(xiàn)蛭(WhitmaniapigraWhitman)[3]、中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)[4]和甲魚(yú)(Trionyxsinensis)[5]等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物及部分水禽的重要餌料之一，同時(shí)也是廣大居民“菜籃子”的重要組成部分，日益受到了廣泛關(guān)注[6]，蘇南地區(qū)甚至形成了梨形環(huán)棱螺的一些地方品牌，如：江陰的雙涇螺螄。因其個(gè)體大、品質(zhì)優(yōu)、價(jià)格高而成為地方的特色水產(chǎn)品。作為淡水水域生態(tài)系統(tǒng)中重要的一環(huán)，梨形環(huán)棱螺既是消費(fèi)者，以濾食水體浮游生物為食，又充當(dāng)分解者，舔舐環(huán)境中的有機(jī)碎屑[7]。它在控制水域環(huán)境有機(jī)物沉積、維持濕地功能等方面具有重要作用[8]。

遺傳參數(shù)主要包括遺傳力、遺傳相關(guān)、重復(fù)力等。遺傳力和遺傳相關(guān)的值對(duì)個(gè)體育種值估計(jì)、育種規(guī)劃決策都起著十分重要的作用，它們的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個(gè)育種工作的效率[9]。國(guó)內(nèi)外貝類(lèi)生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)的估計(jì)主要集中在三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)[10-11]、長(zhǎng)牡蠣(Crassostreagigas)[12]、蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)[13]、硬殼蛤(Mercenariamercenaria)[14]、九孔鮑(Haliotisdiversicolorsupertext)[15]等物種，這些貝生長(zhǎng)性狀的遺傳參數(shù)多為高遺傳力水平(h2>0.3)[10-15]，但螺類(lèi)相關(guān)研究仍較少。

本實(shí)驗(yàn)以梨形環(huán)棱螺為研究對(duì)象，在其達(dá)到60日齡時(shí)，對(duì)單個(gè)個(gè)體進(jìn)行標(biāo)記，然后進(jìn)行同一池塘混養(yǎng)，最大限度地減少因環(huán)境因子造成的誤差，從而提高遺傳參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確度。本研究采用構(gòu)建全同胞家系，記錄梨形環(huán)棱螺60日齡時(shí)生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)，通過(guò)估算基礎(chǔ)群體的遺傳參數(shù)，為梨形環(huán)棱螺進(jìn)一步選擇育種提供基礎(chǔ)依據(jù)，也為其它貝類(lèi)選擇育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 親本選擇和暫養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)親本于2016年9月底從陽(yáng)澄湖、太湖、江陰雙涇采集。采集后，暫養(yǎng)于中美淡水貝類(lèi)種質(zhì)資源保護(hù)及利用國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室基地。根據(jù)右觸角是否向內(nèi)彎曲鑒別雌雄。性別鑒定后進(jìn)行貝類(lèi)物理標(biāo)簽標(biāo)記。為避免性別鑒定后，雌螺在暫養(yǎng)過(guò)程中交配，每枚雌螺用螺籠單獨(dú)隔離飼養(yǎng)。每只雌螺的后代與母本養(yǎng)在同一螺籠中，直到達(dá)到標(biāo)記規(guī)格。每10只螺籠為一組，暫養(yǎng)于同一個(gè)水泥池中，水泥池保持微孔增氧。暫養(yǎng)期間，每3天投飼螺旋藻錠片2片。水溫25～29 ℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)抽樣與個(gè)體標(biāo)記

每次投喂螺旋藻錠片的同時(shí)，檢查雌螺產(chǎn)卵情況。共有93枚雌螺順利產(chǎn)仔螺。每只螺籠后代個(gè)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化為30枚。2016年11月底，梨形環(huán)棱螺達(dá)到標(biāo)記規(guī)格(60日齡)進(jìn)行標(biāo)記，并測(cè)量生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

在數(shù)據(jù)分析之前對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除在數(shù)據(jù)錄入過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。因母本貝類(lèi)標(biāo)簽標(biāo)號(hào)重復(fù)，剔除93個(gè)家系中的重復(fù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)錄入造成的錯(cuò)誤值，最終采用69個(gè)全同胞家系的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。用PROC UNIVARIATE 對(duì)6個(gè)性狀進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)(Shapiro-Wilk檢驗(yàn))。用PROC GLM 篩選出統(tǒng)計(jì)顯著(P<0.01)的固定效應(yīng)用于混合模型分析。

數(shù)據(jù)預(yù)處理以及初步統(tǒng)計(jì)分析在SAS(V8.2，SAS Institute，Cary，NC，USA)中完成，方差協(xié)方差組分計(jì)算由ASReml 1.0完成。根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，建立單性狀無(wú)重復(fù)觀測(cè)值的動(dòng)物模型，構(gòu)建模型如下：

Yijk=u+Bi+Nj+ak+eijk

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示，所有性狀的偏度和峰度系數(shù)均接近0，原始數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，可以直接用于后續(xù)分析。在所有的性狀中，體質(zhì)量性狀的變異系數(shù)最大，因此可以將體質(zhì)量性狀作為目標(biāo)性狀進(jìn)行遺傳改良。梨形環(huán)棱螺3個(gè)地理種群的6個(gè)性狀之間存在顯著差異。梨形環(huán)棱螺江陰群體的6個(gè)性狀值顯著高于其他兩個(gè)群體(表2)。

表1 梨形環(huán)棱螺60日齡生長(zhǎng)性狀的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 Descriptive statistics of six traits of B.purificata in 60 days old

表2 三個(gè)種群梨形環(huán)棱螺6個(gè)性狀的描述性統(tǒng)計(jì)Tab.2 Descriptive statistics of six traits of B.purificata in three populations

注：*同列不同字母表示差異顯著，P<0.05

2.2 方差組分分析結(jié)果

方差組分估計(jì)結(jié)果如表3所示。6個(gè)性狀的遺傳力均高于0.3，為高遺傳力水平。體質(zhì)量在所有的性狀中遺傳力最高。5個(gè)形態(tài)學(xué)性狀中體螺層高的遺傳力最高，其次是殼口高，殼高的遺傳力最低。遺傳力結(jié)果表明梨形環(huán)棱螺6個(gè)性狀均有較高的加性遺傳方差，對(duì)這6個(gè)性狀進(jìn)行選擇能獲得理想的遺傳改良效果。

2.3 表型相關(guān)和遺傳相關(guān)分析

表型相關(guān)和遺傳相關(guān)的分析結(jié)果如表4所示。體螺層高和殼高的表型相關(guān)為表型相關(guān)中最高。體螺層高和殼高的遺傳相關(guān)在所有的遺傳相關(guān)中最高。體質(zhì)量與殼口寬的表型相關(guān)最低，體質(zhì)量和殼口高的遺傳相關(guān)最低。

表3 梨形環(huán)棱螺生長(zhǎng)性狀的方差組分估計(jì)Tab.3 Variance components estimation of the growth traits of B.purificata

表4 梨形環(huán)棱螺生長(zhǎng)性狀的表型相關(guān)(上三角)和遺傳相關(guān)(下三角)Tab.4 Phenotypic correlation(above the diagonal) and genetic correlation(under the diagonal)of growth traits in the larva stage of B.purificata

3 討論

隨著家系選育方法在貝類(lèi)育種中廣泛應(yīng)用，貝類(lèi)目標(biāo)性狀的遺傳學(xué)參數(shù)陸續(xù)見(jiàn)諸報(bào)道。國(guó)內(nèi)外在長(zhǎng)牡蠣[12]、蝦夷扇貝[13,16]、九孔鮑[15]、硬殼蛤[14]、泥蚶(Tegillarcagranosa)[17]、文蛤(Meretrixmeretrix)[18]、三角帆蚌[11]、馬氏珠母貝(Pinctadamartensi)[19]等貝類(lèi)中進(jìn)行了相關(guān)性狀的遺傳參數(shù)研究，目標(biāo)性狀多為生長(zhǎng)性狀。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)貝類(lèi)生長(zhǎng)性狀的遺傳力均為中高遺傳力水平，表明對(duì)這些貝類(lèi)開(kāi)展選擇育種工作將會(huì)取得較好的效果。在本研究中，梨形環(huán)棱螺的體質(zhì)量性狀與5個(gè)形態(tài)學(xué)性狀具有顯著相關(guān)性，這與牡蠣[12,20]的結(jié)果一致，后續(xù)開(kāi)展選擇育種工作時(shí)，僅需對(duì)體質(zhì)量性狀進(jìn)行選育就可能達(dá)到改良其他性狀的目的。

由于梨形環(huán)棱螺生物習(xí)性限制，按照雌雄比2∶1的比例構(gòu)建半同胞家系會(huì)導(dǎo)致雄性親本死亡率偏高，因此采用構(gòu)建全同胞家系的方法估算目標(biāo)性狀遺傳力。此外，由于只有一代數(shù)據(jù)，利用動(dòng)物模型進(jìn)行方差組分估計(jì)時(shí)不能對(duì)母性效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確剖分，可能將部分母性效應(yīng)劃為加性效應(yīng)，從而導(dǎo)致遺傳力偏高。因此，在后續(xù)的研究中，需要通過(guò)合理試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高遺傳力的準(zhǔn)確度。由于梨形環(huán)棱螺在淡水貝類(lèi)中屬于小型卵胎生貝類(lèi)，雌螺體內(nèi)懷卵量最多50～60粒，且雄螺與雌螺交配次數(shù)不能過(guò)多[21]。因此在梨形環(huán)棱螺遺傳改良方案中采用全同胞家系估算遺傳參數(shù)，盡管有高估遺傳參數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，但在散大蝸牛(Helixaspersa)[22]、綠唇鮑(Haliotislaevigata)[23]、貽貝(Mytilusedulis)[24]等貝類(lèi)的遺傳改良實(shí)踐表明：即使是采用全同胞家系對(duì)貝類(lèi)進(jìn)行遺傳改良也能取得理想的遺傳改良效果。因此，采用構(gòu)建全同胞家系的方法對(duì)梨形環(huán)棱螺進(jìn)行遺傳改良，預(yù)期也能獲得理想的效果。