黃鰭棘鯛全長遺傳力估計

趙虹博，譚宇婷，楊 樂，游淞元，劉賢德

(集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東海海水健康養(yǎng)殖重點實驗室，福建 廈門 361021)

黃鰭棘鯛(Acanthopagruslatus)隸屬于鱸形目(Perciformes)、鯛科(Sparidae)、棘鯛屬(Acanthopagrus)，是我國東南沿海重要的海水養(yǎng)殖魚類[1-2]。黃鰭棘鯛肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)價值高，在海水及咸淡水養(yǎng)殖業(yè)中都占有一定的地位[3]。但是近年來，由于過度捕撈，黃鰭棘鯛自然資源逐年衰減。海區(qū)懸浮物濃度的增加也給黃鰭棘鯛養(yǎng)殖業(yè)帶來了一定的挑戰(zhàn)[4]。在長期養(yǎng)殖過程中，由于缺乏系統(tǒng)選育，黃鰭棘鯛養(yǎng)殖群體種質(zhì)衰退明顯[5-6]，面臨生長速度變慢、抗逆能力變差以及養(yǎng)殖效益降低等問題[7]，亟待進行遺傳改良，培育出具有生長速度快、抗逆性強的新品種[8]。

黃鰭棘鯛的養(yǎng)殖周期較長[9]，35日齡是黃鰭棘鯛養(yǎng)殖中的一個早期階段，通過測定35日齡黃鰭棘鯛的生長數(shù)據(jù)，可以估計出它的早期遺傳力，以便于對黃鰭棘鯛的生長性狀進行早期選育。對于養(yǎng)殖魚類而言，生長速度最為直接的體現(xiàn)是體長和體質(zhì)量，因此該兩者也就成為動物育種中選擇的主要目標(biāo)性狀。全長作為黃鰭棘鯛的主要經(jīng)濟性狀之一，同時也是一個重要的數(shù)量性狀，與體長呈正相關(guān)。數(shù)量性狀與質(zhì)量性狀的不同之處在于，前者更易受外界環(huán)境的影響，且個體間的變異規(guī)律是呈連續(xù)性正態(tài)分布，而后者在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)較為穩(wěn)定，變異呈間斷性，因此無法利用質(zhì)量性狀的方法去分析數(shù)量性狀的遺傳機制。研究質(zhì)量性狀常用的方法是系譜和概率分析，而數(shù)量性狀的研究則需要結(jié)合遺傳學(xué)和生物統(tǒng)計學(xué)方法。在實驗中，可先采集數(shù)量性狀的表型值，再運用統(tǒng)計學(xué)方法估算出各因子的方差組分，進而估計遺傳參數(shù)[10]。

遺傳參數(shù)是水產(chǎn)動物選育的重要依據(jù)，能反映水產(chǎn)動物的重要遺傳特征，準(zhǔn)確可靠的遺傳參數(shù)對于評估育種值、制定和改進育種計劃具有重要的指導(dǎo)作用[11]。數(shù)量性狀遺傳分析常用的兩個遺傳參數(shù)是遺傳力和遺傳相關(guān)[12]。遺傳力是研究表型變異及其遺傳實質(zhì)的一個關(guān)鍵的定量指標(biāo)，是進行育種值估計、育種規(guī)劃決策等方面研究的基礎(chǔ)[13]。遺傳相關(guān)是數(shù)量遺傳學(xué)中另一個重要的遺傳參數(shù)，可用來描述不同性狀之間由各種遺傳原因造成的相關(guān)程度大小[14]。對遺傳力有效評估，可以了解選育動物把特定性狀遺傳給下一代的能力，從而制定合理的育種計劃，使子代的遺傳增益實現(xiàn)最大化。目前，國內(nèi)外已有很多魚類遺傳參數(shù)的報道，比如：虹鱒(Salmogairdneri)[15-16]、大西洋鮭(Salmosalar)[17]、尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)[18]、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[19]、草魚(Ctenopharyngodonidella)[20]、翹嘴鱖(Sinipercachuatsi)[21]等，涉及體質(zhì)量、體長、體寬等經(jīng)濟性狀以及耐熱、耐鹽、干露等抗逆性狀。但目前尚未見到有關(guān)黃鰭棘鯛生長性狀遺傳參數(shù)的報道。為此，本研究采用巢式設(shè)計構(gòu)建黃鰭棘鯛家系，記錄其表型數(shù)據(jù)，并使用MTDFREML軟件估計35日齡黃鰭棘鯛全長的遺傳力，以期為黃鰭棘鯛良種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 家系構(gòu)建

本實驗在漳州市龍海區(qū)港尾鎮(zhèn)東方鲀遺傳育種中心開展。實驗材料為200尾健康無病的黃鰭棘鯛，購自漳州市漳浦縣佛曇鎮(zhèn)誠信水產(chǎn)育苗場。實驗分為親魚暫養(yǎng)和幼苗培育兩個階段。暫養(yǎng)期間水溫為(25±0.7)℃，鹽度為31，持續(xù)曝氣。每日投喂兩次，投喂新鮮牡蠣和活蝦，換水兩次，換水量為總水量的70%。暫養(yǎng)持續(xù)一周。

暫養(yǎng)結(jié)束后，從200尾黃鰭棘鯛中隨機挑選性腺發(fā)育良好的個體作為親魚，催產(chǎn)繁殖。催產(chǎn)劑由促黃體素釋放激素A3(Luteinizing hormone releasing hormone A3,LHRH-A3)、絨膜促性腺素(Chorionic gonadotrophin,HCG)和0.9%氯化鈉注射液混合配制而得，采用背肌注射的方式進行催產(chǎn)。

在本實驗中，采用巢式設(shè)計(1雄*2雌或1雄*3雌)，通過人工授精方式成功地建立了19個全同胞黃鰭棘鯛家系(其中包括7個父系半同胞家系)，每個家系單獨進行養(yǎng)殖。

1.2 苗種培育

每個家系取適量受精卵，轉(zhuǎn)移至0.5 t重的圓形玻璃鋼孵化桶中進行培育。36 h后，受精卵孵化成仔魚，再根據(jù)各孵化桶中魚苗數(shù)量，定期進行密度調(diào)整。幼苗培育期間的水質(zhì)狀況為水溫(23.7±0.5)℃、鹽度30，日常要進行水質(zhì)管理，定期更換新水，換水量為孵化桶體積的1/2。投喂餌料與其他海水魚類餌料基本一致，仔魚開口前3 d投喂尺寸小的牡蠣受精卵作為過渡餌料；4～12日齡黃鰭棘鯛餌料以經(jīng)小球藻強化的褶皺臂尾輪蟲(Brachionusplicatilis)為主，13～18日齡投喂鹵蟲(Artemiasalina)及其無節(jié)幼體，19日齡以后投喂小型橈足類，投喂量根據(jù)幼苗進食情況進行調(diào)整。待家系個體培育至32日齡后停止進食，并且在培育至35日齡時進行表型數(shù)據(jù)測量。培育過程中，盡量保持每個家系的養(yǎng)殖水溫、餌料、充氣等條件一致。家系建立情況及表型數(shù)據(jù)測量見表1。

表1 黃鰭棘鯛家系親本及表型數(shù)據(jù)

續(xù)表1

1.3 性狀測量

待黃鰭棘鯛幼苗培育至35日齡后，用尺子測量每個家系子代的全長，精確到0.01 cm。全長的測量方法：上頜吻前端至尾鰭末端的水平距離。

每個家系子代計劃測量30個個體，具體測量數(shù)目根據(jù)子代養(yǎng)殖情況和死亡率而定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

收集完19個家系35日齡魚苗的全長后，將原始數(shù)據(jù)輸入至Excel軟件中，按照MTDFREML軟件規(guī)定的格式整理為表型數(shù)據(jù)文件和系譜文件，文件格式見表2和表3。

表2 表型數(shù)據(jù)文件格式

表3 系譜文件格式

采用育種實踐中常用的動物模型估計35日齡黃鰭棘鯛全長的方差組分。將各種效應(yīng)列入方程組中，通過MTDFREML軟件進行遺傳力估計：

Yij=μ+ai+fj+eij

(1)

式(1)中，Yij為個體生長性狀的觀測值；μ為總體均值；ai為第i個個體的加性遺傳效應(yīng)；fj為第j個全同胞家系效應(yīng)(共同環(huán)境效應(yīng))；eij為隨機殘差效應(yīng)；i=1,2,3…為子代個體數(shù)；j=1,2,3…為家系數(shù)或母本數(shù)。

遺傳力計算公式：

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 黃鰭棘鯛各家系生長情況

黃鰭棘鯛家系35日齡全長統(tǒng)計結(jié)果見表4。其中全長最大的家系為J05，全長最小的家系為J11，平均值分別為1.22、0.67 cm。家系全長平均值的變異系數(shù)為21.47%，表明不同家系黃鰭棘鯛在35日齡時的生長差異就已十分明顯。

表4 35日齡黃鰭棘鯛全長統(tǒng)計結(jié)果

2.2 黃鰭棘鯛全長的遺傳力估計

應(yīng)用單性狀動物模型分析表型數(shù)據(jù)，獲得35日齡黃鰭棘鯛全長的方差組分和遺傳力估計值，結(jié)果見表5。根據(jù)MTDFREML軟件說明書和收斂標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)值越小，說明收斂效果越好，計算結(jié)果越可靠。經(jīng)過運算，當(dāng)F值為-1 277.02 110時最小，魚苗全長性狀的遺傳力為(0.234±0.047)，介于0.2～0.4之間，屬于中水平遺傳力，說明對黃鰭棘鯛生長性狀進行選擇能達到較好的效果。

表5 MTDFREML軟件運行結(jié)果統(tǒng)計

3 討論

選擇育種已在水產(chǎn)動物經(jīng)濟性狀改良方面得到廣泛應(yīng)用[22-24]。遺傳力是重要的遺傳參數(shù)之一，對遺傳力合理有效的評估，可以了解選育動物把特定性狀遺傳給下一代的能力，從而制定合理的育種計劃，使子代的遺傳增益實現(xiàn)最大化[10]。水產(chǎn)動物一般具有較大的產(chǎn)卵量，且人工繁育技術(shù)相對成熟，因此可以相對容易地建立全同胞或半同胞家系，這也是水產(chǎn)動物易于進行遺傳估計和品種改良的優(yōu)勢之一[25-27]。

本實驗通過構(gòu)建19個全同胞家系，對35日齡黃鰭棘鯛全長進行遺傳力估計，得到的結(jié)果為(0.234 ±0.047)(遺傳力根據(jù)數(shù)值大小可分為：低遺傳力0.05～0.15，中等遺傳力0.20～0.40，高遺傳力0.45～0.60，超高遺傳力0.65以上)，屬于中水平遺傳力[28]。由于養(yǎng)殖過程中部分魚苗出現(xiàn)死亡，樣本含量減少，造成每個家系中用于檢測的數(shù)量不一致，可能導(dǎo)致最終得出的全長遺傳力偏低。本研究結(jié)果與虹鱒體長[15]、草魚幼魚體長[20]、2月齡紅鰭東方鲀?nèi)L[29]以及40日齡大黃魚全長[30]的遺傳力水平相近，而稍低于翹嘴鱖體長[21]和彭澤鯽1冬齡全長[31]的遺傳力估值。總體而言，大多數(shù)水產(chǎn)動物的遺傳力屬于中、高水平。造成遺傳力估算的精確度存在差異的因素有很多，例如實驗對象的養(yǎng)殖環(huán)境[32]、交配的設(shè)計方式、家系的大小以及數(shù)目、分析模型[33]和分析方法[34]等。

本研究存在家系數(shù)量偏少的問題，同時由于35日齡黃鰭棘鯛個體偏小，體長、體質(zhì)量不好測量，本實驗僅測量了全長，因此很難結(jié)合體質(zhì)量、體長，對黃鰭棘鯛生長情況進行綜合研究和整體評估。這些不足，均需在今后的研究中進一步改進，比如擴大家系數(shù)量、多測量幾個生長階段的表型數(shù)據(jù)等等，從而對黃鰭棘鯛生長性狀進行更精準(zhǔn)的遺傳參數(shù)估計。

4 結(jié)論

本研究采用巢式設(shè)計構(gòu)建了19個黃鰭棘鯛全同胞家系，使用動物模型對35日齡黃鰭棘鯛全長進行遺傳力估計。研究表明，35日齡黃鰭棘鯛全長的遺傳力為(0.234±0.047)，屬于中等水平遺傳力。本研究結(jié)果可為下一步黃鰭棘鯛生長性狀的選擇育種提供參考。