中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”新品系選育第二代(G2)生長、性腺發育和養殖性能的研究*

張光寶 姜曉東 莊振俊 陳文彬 羅 明 成永旭陳曉武 吳旭干,3,4①

(1.上海海洋大學 農業農村部淡水種質資源重點實驗室 上海 201306; 2.常州市金壇區水產技術推廣中心 江蘇常州213200; 3.上海市水產動物良種創制與綠色養殖協同創新中心 上海 201306; 4.上海海洋大學 水產科學國家級實驗教學示范中心 上海 201306)

中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)俗稱河蟹、大閘蟹,是我國重要的養殖蟹類之一(堵南山, 1998), 其因味道鮮美、營養豐富而廣受消費者喜愛(Wanget al, 2016;Longet al, 2019)。進入21 世紀之后, 中華絨螯蟹野生資源有所恢復, 但如今市場上的商品蟹仍以養殖為主, 連續多年養殖產量均在80 萬t 左右(吳曉峰等,2020; 農業農村部漁業漁政管理局等, 2021)。目前我國中華絨螯蟹產業仍存在一些問題, 如盲目引種、親本規格小和近親繁殖等, 造成部分中華絨螯蟹群體種質退化, 商品成蟹品質參差不齊(張世勇等, 2013)。選擇育種是常用的傳統有效的遺傳改良方法之一,通過對群體的反復選擇淘汰、優中選優, 從而育成符合選育目標的新品種(鄒杰等, 2013)。該方法能夠分離并固定優良性狀, 保留有益的變異, 提高經濟性狀,提純和復壯中華絨螯蟹品種(朱華平等, 2010)。中國在中華絨螯蟹良種選育工作上取得一定的成果, 迄今為止已培育出五個中華絨螯蟹養殖新品種(Wanget al, 2018b), 但這些新品種僅以單一的生長性能作為指標進行選育, 尚不能滿足中華絨螯蟹多樣化的市場需求(Wanget al, 2018a)。

長蕩湖是長江中下游地區的天然淺水湖泊, 湖底平坦, 天然餌料豐富, 其湖岸周邊中華絨螯蟹養殖規模不斷擴大, 已逐漸成為江蘇金壇農業中的特色產業。但近年來長蕩湖地區蟹種質退化嚴重, 出現商品成蟹規格較小、成活率下降和養殖效果不穩定等問題, 極大阻礙了長蕩湖地區中華絨螯蟹產業健康發展和升級。為選育具有長蕩湖地區特性的優良中華絨螯蟹新品系, 上海海洋大學和江蘇金壇區水產技術推廣中心自2017 年起開展合作, 分別以“雌體≥200 g,雄體≥10 g”和“雌體≥250 g, 雄體≥360 g”這兩種規格的長蕩湖地區優質親本作為奠基群體進行“長蕩湖1 號”A 系和B 系的中華絨螯蟹新品系選育, 其中“長蕩湖1 號”A 系以高成活率為選育目標, “長蕩湖1號”B 系以大規格作為選育目標(莊振俊等, 2022), 目前已經選育到第三代(G3)扣蟹階段。羅明等(2020)和莊振俊等(2021)分別對“長蕩湖1 號”G1 在扣蟹和成蟹養殖階段的生長性能和養殖效果進行評估, 結果表明在整個養殖階段兩選育品系子一代相較于未選育群體, 均表現出一定的優良特性, 在成蟹養殖階段,A 系成活率和平均體質量分別提高了22.9%和11.7%,B 系成活率和平均體質量分別提高了5.5%和21.9%。

為進一步評估兩選育品系目標性狀在G2 階段的最新選育進展, 本實驗將兩選育品系大眼幼體在相似的網箱環境下從仔蟹養至扣蟹, 隨后挑選規格一致的兩品系扣蟹在相似池塘條件下養殖至成蟹, 并以未選育群體作為對照組, 分別評估“長蕩湖1 號”偶數年G2 在扣蟹和成蟹階段的生長、性腺發育及養殖性能, 用于進一步開展中華絨螯蟹的種質資源評價和良種培育研究, 以期為新品種進一步推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 親本來源和選育過程

實驗用“長蕩湖1 號”A 系、B 系和對照組的奠基群均源自金壇區成蟹養殖池塘。中華絨螯蟹的生命周期通常為兩周年, 性成熟蟹只繁殖一代, 不能進行多年份重復繁殖, 因此, 同一地區相鄰兩個年份的中華絨螯蟹群體不存在基因交流, 而分為奇數年群體(奇數年孵化)和偶數年群體(偶數年孵化)。本實驗蟹親本于2017 年底挑選, 2018 年4～6 月繁殖孵化出大眼幼體進行一齡幼蟹培育, 2019 年11 月挑選成蟹作為G2親本(表1), 2020 年5 月在上海海洋大學崇明產學研基地開展扣蟹階段養殖, 次年3 月在金壇區水產站指前基地進行成蟹養殖實驗, 目前已選育至偶數年第二代(G2)成蟹階段。“長蕩湖1 號”的偶數年群體的選育過程示意圖見圖1。

圖1 中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”的偶數年群體的選育過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the breeding course of even-year population of E. sinensis “Changdang Lake 1”

1.2 扣蟹實驗池塘及日常管理

實驗設置 12 個面積相等的圍隔(長×寬=7.8 m×7.8 m)作為養殖池塘用于比較兩選育品系和對照組在扣蟹階段的養殖性能差異。圍隔中間各有1個水坑(長×寬×深=6 m×4 m×0.7 m), 在水坑中設置1個網箱(長×寬×高=2 m×2 m×1 m), 扣蟹階段養殖實驗在網箱中進行。各網箱中大眼幼體投放密度約為375 只/m2, 每實驗組設置4 個平行網箱。網箱內放置伊樂藻(Elodea nuttallii)供幼蟹隱蔽和蛻殼, 水坑四周土地種植水稻以凈化水質。

由于扣蟹前期蛻殼頻率高, 成活率不穩定, 導致各網箱蟹養殖效果差距懸殊。因此在2020 年6 月中旬各網箱內伊樂藻清除后, 重新調整豆蟹數量(400只, 雌雄各半), 并放置適量水花生(Alternanthera philoxeroides)。配合飼料在每天下午5:00 投喂, 大眼幼體至豆蟹階段日投喂破碎料量為1～5 g, 隨著扣蟹的蛻殼和生長, 依次改用1.2、1.6 和1.8 mm 粒徑的顆粒飼料, 每日投飼量為幼蟹總體質量的 1%～6%,根據氣候和攝食情況進行適當調整。

1.3 成蟹實驗池塘和日常管理

2021 年3 月初挑選整齊、有活力、附肢健全的扣蟹, 聚維酮碘溶液浸泡消毒后用于成蟹階段養殖實驗。選用9 口面積相同(長×寬=23 m×23 m)的室外池塘, 每個實驗塘放養扣蟹1 200 只, 雌雄各半。

扣蟹放養前用含氯石灰對實驗池塘進行清塘。二周后在池塘底部種植伊樂藻, 養殖后期再補種輪葉黑藻(Hydrilla verticillata)和少量水花生。5 月初在每個池塘中投放約100 kg 螺螄(Margarya melanioides)作為補充餌料以及凈化水質, 投放5 尾鱖(Siniperca chuatsi)用于控制野生雜魚數量。成蟹配合飼料(浙江澳華飼料公司生產)投喂時間為每天下午5:00, 投喂量為蟹體質量的1.0%～3.0%。使用精創RC-4 溫度記錄儀記錄水溫, 外置探頭放置深度為水下20 cm, 每15 min 記錄一次水溫。池塘底部鋪設管道增氧設施,在陰雨天及高溫夜間對池塘水體進行微孔曝氣增氧。定期使用水質測試盒(廈門邁凱威生物科技有限公司生產)檢測每個成蟹塘的氨氮(<0.4 mg/L)、溶氧(>3 mg/L)、pH (7.0～9.0)以及亞硝酸鹽(<0.15 mg/L)等水質指標。每天早晚各巡塘一次, 觀察水體顏色和水位, 為改善池塘水質, 每二周更換掉池塘內 10%～30%的水體。

1.4 數據采集

1.4.1 扣蟹養殖階段生長性能 2020 年6 月中旬將各網箱里所有的豆蟹撈出, 分別統計每個網箱內豆蟹數量, 使用電子天平稱總體質量(精確到0.01 g)后, 分別計算平均體質量、成活率(survival rate, SR,%)以及增重率(weight growth rate, WGR, %)。調整密度后, 每月15 日從每個網箱里隨機采樣雌雄體各100只, 稱質量后計算每月的增重率及特定生長率(specific growth rate, SGR, %/d), 計算公式如下:

式中,Nf為成活個體數量;Ni為最初投放苗種數量;W1和W2分別為日齡1 和2 時各組蟹的平均體質量(單位:g),D為采樣的間隔天數(單位: d)。

1.4.2 扣蟹養殖階段養殖性能 扣蟹養殖實驗結束后, 統計各網箱內存活的扣蟹數量并稱體質量, 分別計算成活率、產量(yield,Y, g/m2)和飼料系數(feed conversion ratio, FCR)。按體質量對扣蟹進行規格分級, 雌雄蟹均分為4 級: <4.00 g、4.00～5.99 g、6.00～7.99 g 和≥8.00 g, 統計兩選育品系和對照組扣蟹各規格等級所占的比例。

式中,Wf為總消耗飼料量(g);Wt為扣蟹總質量(g);W0為投放苗種總質量(g)。

1.4.3 成蟹養殖階段生長性能和性腺發育 根據中華絨螯蟹在成蟹階段的蛻殼規律, 分別于2021 年4、5、6、8 和10 月中旬從每個池塘隨機采集雌雄個體各20 只, 稱量蟹體質量后計算WGR 和SGR。為觀察各池塘蟹生殖蛻殼情況, 7 月20 日起每隔20 d 從各養殖池塘隨機采樣40 只個體, 雌雄各半, 統計已完成生殖蛻殼的雌雄個體數量, 計算生殖蛻殼率(puberty molting rate, %)。采樣個體是否已經完成生殖蛻殼采用王武等(2013)的方法進行判斷。

當生殖蛻殼率達到80%后, 分別從9 月10 日和9月20 日起每隔30 d 從各實驗池塘隨機采集3 只雌、雄蟹, 稱量體質量后, 解剖得到肝胰腺和性腺并稱質量。性腺指數(gonadosomatic index, GSI)和肝胰腺指數(hepatosomatic index, HSI)的計算公式如下:

式中,Np為已完成生殖蛻殼的蟹數量(單位: 只);N為采樣蟹總數(單位: 只);WG為蟹性腺質量(單位: g);WH為蟹肝胰腺質量(單位: g);W為蟹體質量(單位: g)。

1.4.4 成蟹養殖階段成活率、產量、飼料系數及規格分布 2021 年11 月25 日左右, 通過地籠將大部分商品蟹起捕后, 排干池水撿蟹清塘, 分別統計各池塘雌雄個體成活率、平均體質量、產量及飼料系數。參照莊振俊等(2021)的方法對捕獲成蟹進行規格分級,記錄各體質量等級成蟹數量。

1.5 數據分析

實驗數據分析采用SPSS 26.0 軟件, 均以平均值±標準差(Mean±SD)表示。兩選育品系和對照組之間的差異分析采用one-way ANOVA 法, 并采用Duncan氏法進行多重比較, 取P<0.05 為差異顯著。

2 結果

2.1 扣蟹階段的養殖性能

2.1.1 大眼幼體至仔蟹期間養殖性能 3 組仔蟹的平均體質量大小順序為B 系>A 系>對照組(表2),各組間無顯著差異(P>0.05), 均在0.45 g 左右。3 組仔蟹增重率的變化情況與體質量相類似。就成活率而言,對照組成活率比 B 系高 6%左右, 但差異不顯著(P>0.05)。

表2 中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”偶數年G2 在大眼幼體至仔蟹階段養殖性能Tab.2 Culture performance of the second generation (G2) of E.sinensis in the juvenile stage

2.1.2 仔蟹至扣蟹階段生長性能 兩選育品系扣蟹在2020 年8～11 月份的平均體質量高于對照組(圖2a, 2d), 其中B 系雌體體質量在7、8 及11 月份的平均體質量顯著高于對照組(P<0.05)。隨著養殖實驗的進行, 三組扣蟹的WGR 整體表現出下降趨勢(圖2b,2e), 但各組扣蟹之間WGR 均無顯著差異。兩選育品系和對照組扣蟹SGR 的變化趨勢與WGR 類似(圖2c, 2f)。

圖2 中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”偶數年G2 在扣蟹階段生長性能比較Fig.2 Comparison in growth performance of “Changdang Lake 1” even-year G2 in the juvenile stage

2.1.3 扣蟹階段最終養殖效果 三組扣蟹最終平均體質量的大小次序為B 系>A 系>對照組(表3), 其中B 系雌體與對照組相比有顯著差異(P<0.05)。在成活率方面, 不論雌體還是雄體, 長蕩湖A 系均最高, B系雄體最低, 整體而言, B 系成活率略低于對照組,但各組之間顯著不差異(P>0.05)。兩選育品系的最終產量比對照組高20%左右, 但兩選育品系最終產量較為接近, 均為300 g/m2左右。在飼料系數方面, 兩選育品系比對照組低12%左右, 而兩選育品系飼料系數較為接近, 均為1.85 左右。

表3 中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”偶數年G2 扣蟹平均體質量、成活率、產量和飼料系數Tab.3 Average body mass, survival, yield, and feed conversion rate of “Changdang Lake 1” even-year G2 in the juvenile stage

三組扣蟹各規格所占百分比均呈正態分布, 且主要分布于4.00～5.99 g 和6.00～7.99 g 這兩個規格區間內, 占總體60%以上(圖3)。無論雄體還是雌體, 對照組扣蟹在<4.00 g 規格范圍內所占的比例均高于A系和B 系, 其中雌體差異顯著(P<0.05)。此外, B 系扣蟹在≥8.00 g 規格范圍內所占的比例均高于A 系和對照組扣蟹, 其中B 系雌體所占比例顯著高于對照組(P<0.05)。

圖3 中華絨螯蟹“長蕩湖1 號”偶數年G2 在扣蟹階段規格分布的情況Fig.3 Harvest size distribution of different body mass ranges of the “Changdang Lake 1” in even-year G2 in the juvenile stage

2.2 成蟹養殖階段養殖性能

2.2.1 生長性能 如圖4 所示, B 系在2021 年5 月份后表現出生長優勢(圖4a, 4d), 并且在5、8 及10月份時 B 系雌體的平均體質量顯著高于對照組(P<0.05)。A 系個體平均體質量略高于對照組, 其中5月份時雌體差異顯著(P<0.05)。兩選育品系和對照組在成蟹養殖階段的WGR 整體呈下降趨勢(圖4b, 4e),其中B 系在4～5 月及6～8 月期間的增重率略高于其余兩組, 但無顯著差異(P>0.05)。兩選育品系和對照組中華絨螯蟹SGR 變化情況與WGR 相似(圖4c, 4e),各組蟹在養殖前期(3～6 月)的SGR 可達2%左右, 但8月份之后雄蟹SGR 小于1%, 雌蟹SGR 小于0.8%。

圖4 “長蕩湖1 號”偶數年G2 成蟹養殖階段的生長比較Fig.4 Comparison of the growth performance of “Changdang Lake 1” in even-year G2 in the adult stage

2.2.2 生殖蛻殼和性腺指數 三組蟹中雌體的生殖蛻殼高峰期位于2021 年8 月10～30 日期間(圖5a)、雄體生殖蛻殼高峰期位于8 月30 日～9 月20 日期間(圖5d), 但三組中華絨螯蟹生殖蛻殼率在7～10 月均無顯著差異(P>0.05)。各組實驗蟹GSI 在性腺發育期間呈升高趨勢, 其中10 月10 日時B 系雌體GSI 顯著高于其余兩組(P<0.05), 但性腺發育后期對照組GSI最高而B 系GSI 最低。各組實驗蟹雌體HSI 在9～11月呈下降趨勢, 其中雌體HSI 在9 月10 日高于10%,而11 月10 日降至7%左右; 兩選育品系雄體HSI 在9～11 月先略微升高后降低, 對照組雄體HSI 逐月下降, 其中雄體HSI 在9 月20 日為8%左右, 到11 月20 日降至6.5%左右。

圖5 “長蕩湖1 號”偶數年G2 生殖蛻殼率、性腺指數和肝胰腺指數的比較Fig.5 Comparison of puberty molting rate, GSI and HSI of “Changdang Lake 1” in even-year G2 in the adult stage

2.2.3 成蟹階段最終養殖效果 兩選育品系在成蟹階段的最終平均體質量均高于對照組(表4), 其中B 系雌體體質量及雌雄整體體質量顯著高于對照組(P<0.05)。成活率方面, A 系最終雌雄整體成活率最高,B 系整體成活率最低, 對照組成活率位于A 系和B 系之間, 但各組之間無顯著差異。產量方面, A 系最終雌雄整體產量最高, 對照組整體產量最低(P>0.05)。此外, 各組飼料系數的大小順序為: 對照組 > A 系> B 系。

表4 “長蕩湖1 號”偶數年G2 成蟹養殖階段最終平均體質量、成活率、產量和飼料系數比較Tab.4 Average body mass, survival, yield and feed conversion ratio of “Changdang Lake 1” in even-year G2 in the adult stage

各組雄蟹體質量主要集中于150～249.9 g 規格區間內(圖6), B 系在大規格(≥225 g)分布比例方面明顯高于A 系和對照組, 其中B 系個體在225～249.9 g 和250～274.9 g 規格范圍內的比例顯著高于對照組個體(P<0.05)。而B 系在小規格(<174.9 g)比例方面明顯低于其余兩組, 并且B 系個體在125～149.9 g 和150～174.9 g 規格范圍內的比例顯著低于對照組個體(P<0.05)。各組雌蟹體質量主要集中于125～174.9 g規格區間內, 其中B 系個體在175～199.9 g 規格范圍內的比例顯著高于對照組個體(P<0.05)。

圖6 “長蕩湖1 號”偶數年G2 養殖成蟹的規格分布比較Fig.6 Harvest size distribution of different body mass ranges of the “Changdang Lake 1” in even-year G2 in the adult stage

3 討論

甲殼動物生長性能相關的經濟性狀均具有較高的遺傳力, 因此科研工作者經常通過遺傳選育的手段提升甲殼動物生長性能(Prestonet al, 2004)。本實驗中兩選育品系在扣蟹階段的最終平均體質量分別比對照組高11.07%和19.23%, 在成蟹階段的最終平均體質量分別比對照組高14.04%和24.99%, 并且B系個體在扣蟹和成蟹階段的最終平均體質量分別比A 系高7.35%和9.60%, 這些結果均說明使用大規格中華絨螯蟹作為親本可以有效提升子代生長性能,同時也驗證了中華絨螯蟹生長性狀的高遺傳力。大規格中華絨螯蟹親本在育種方面的優勢之前已有諸多研究, 但主要集中于親本規格對子代在扣蟹養殖階段生長性能的影響(陳軍偉等, 2016; 范陳偉等, 2021;楊帥帥等, 2021), 成蟹階段的相關研究較少。本實驗結果表明大規格中華絨螯蟹親本同樣可以有效提高子代在成蟹階段的生長性能。就不同性別個體之間的選育效果差異而言, 無論扣蟹養殖階段還是成蟹養殖階段, 本實驗中均為雌體最終平均體質量差異顯著, 具體表現為B系最終平均體質量顯著高于對照組,而兩品系雄體最終體質量雖表現出一定的選育效果,但組間并無顯著差異, 凸顯出本實驗中雌體生長性能的選育效果好于雄體。該結果與“長蕩湖1 號”兩品系G1 在成蟹階段選育效果評估的結果相一致, 即同樣為雌體最終平均體質量差異顯著(莊振俊等, 2021)。在之前魚類生長性狀遺傳力評估的相關研究中也表現出類似結果, 比如在食蚊魚(Gambusia affinis)中的研究表明雌體體質量的遺傳力(Heritability,h2)為0.77,大約為雄體(0.25)的三倍(Busacket al, 1983)。此外,在斑點鯰魚(Lctalurus punctatus)的研究中, 雌體生長性狀的遺傳力為 0.52, 幾乎為雄體(0.27)的兩倍(El-Ibiaryet al, 1978)。針對本實驗中雄體生長性能選育效果較差的問題, 有必要嘗試從親本規格、親本配對比例和選擇強度等方面調整新品系選育策略, 從而改善雄體生長性能的選育效果。

處于性腺發育初期的中華絨螯蟹完成生殖蛻殼后, 隨即進入性腺快速發育階段, 在此期間蟹規格不再大幅增加, 不斷儲存營養物質, 為后續越冬及生殖作準備(Longet al, 2020)。本實驗中各組實驗蟹雌雄個體GSI 均隨著時間的延長逐漸上升而HSI 整體呈下降趨勢, 暗示中華絨螯蟹在性腺發育期間, 儲存在肝胰腺中的營養物質會部分轉移到性腺中。就組間差異而言, 本實驗中B 系個體在性腺發育后期的GSI低于對照組, 并且在之前的G1 選育階段B 系個體同樣表現為較慢的生殖蛻殼速度和較低的GSI (莊振俊等, 2021), B 系個體在選育過程中所表現出的這種晚熟性狀, 驗證了以生殖蛻殼時間和性腺發育速度為指標進行選育的可行性。本研究中B 系個體的生長性能與性腺發育速度呈明顯的負相關, 表明以生長性能作為指標開展選擇育種可能會推遲甲殼動物的性腺發育, 這可能是由于大規格甲殼動物將更多能量優先用于生長, 而用于性腺發育和繁殖的能量較為滯后(Argueet al, 2002)。雖然本實驗中各組HSI 在性腺發育期間整體呈下降趨勢, 但B 系雄體的HSI 在9～11 月份期間呈先增后降的變化趨勢, 這可能是由于9 月20 日～10 月20 日期間A 系及對照組肝胰腺中營養物質已逐漸向性腺中轉移, 而B 系由于成熟時間和性腺發育較晚, 性腺中營養物質的積累也相應較晚(Wuet al, 2020)。性腺和肝胰腺是中華絨螯蟹重要的可食組織, 因此本實驗中遺傳選育對GSI 和HSI的影響可以為中華絨螯蟹組織系數的選育提供一些參考依據, 但整體上A 系和B 系選育組和未選育組中華絨螯蟹GSI 和HSI 相近, 可能環境因素起到了主要的作用, 選育效果并不明顯。成活率是影響中華絨螯蟹養殖效果和經濟效益的主要因素, 也是評價其遺傳育種的重要指標(林永淮等, 2009)。由于有限的生存空間和餌料資源,傳統養殖模式下商品蟹規格和成活率相互矛盾, 生長性能較好的群體往往成活率較低(董江水等,2007)。本研究中A 系在扣蟹和成蟹階段的整體成活率均高于未選育群體, 說明以優質中華絨螯蟹作為親本進行選育可以在一定程度上提升選育對象的成活率, 這可能與連續多代采用活力較強的親本進行繁殖有關, 甲殼動物的生長性能和成活率在選育過程中可能具有加性效應, 通過合理的選育策略可以使得甲殼動物的生長性能和成活率均得以提高(Campos-Monteset al, 2013; 鄭靜靜, 2017)。在之前甲殼動物的選育工作中同樣存在選育對象生長性能和成活率同時得到提升的現象, 例如三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)“黃選1 號”子一代的體質量和成活率, 分別較未選育組提高2.91%和8.66% (李健等, 2013)。此外, 關于蝦蟹類甲殼動物成活性狀的遺傳參數評估有較多報道, 已表明成活性狀的遺傳力一般屬低遺傳力(Gitterleet al, 2005; 欒生等, 2013; 高保全, 2014)。針對偏低遺傳力性狀選育時, 應將家系選擇和個體選擇結合起來實現更大的選擇效應。

4 結論

綜上, 本研究結果表明: “長蕩湖1 號”選育第二代的兩個品系在養殖性能方面已經獲得了較好的遺傳進展, 具有一定的推廣應用潛力。“長蕩湖1 號”A系和B 系在扣蟹階段的最終平均體質量分別比對照組高11.07%和19.23%, 在成蟹階段的最終平均體質量分別比對照組高14.04%和24.99%; 在成活率方面,A 系在扣蟹和成蟹養殖階段的最終成活率分別比對照組高6.77%和7.76%; A 系和B 系成蟹養殖的產量分別比對照組高23.87%和14.70%。