2016, Vol. 47
中国海洋湖沼学会主办。
文章信息
- 张跃环, 秦艳平, 张扬, 李军, 肖述, 向志明, 马海涛, 喻子牛. 2016.
- ZHANG Yue-Huan, QIN Yan-Ping, ZHANG Yang, LI Jun, XIAO Shu, XIANG Zhi-Ming, MA Hai-Tao, YU Zi-Niu. 2016.
- 熊本牡蛎(Crassostrea sikamea)多嵴和无嵴品系子二代生长性状的选择效应
- SELECTIVE EFFECT OF THE SECOND GENERATION FOR FAST GROWTH IN TWO STRAINS OF THE KUMAMOTO OYSTER CRASSOSTREA SIKAMEA
- 海洋与湖沼, 47(3): 581-586
- Oceanologia et Limnologia Sinica, 47(3): 581-586.
- http://dx.doi.org/10.11693/hyhz20151100288
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文章历史
- 收稿日期：2015-11-19
- 改回日期：2016-03-09
2. 南海生物资源开发与利用协同创新中心 广州 510275
2. South China Sea Bio-Resource Exploitation and Utilization Collaborative Innovation Center, Guangzhou 510275, China
对于贝类选择育种而言，连续几代的选择均可以获得积极的选择反应(张国范等，2009)。Haskin等(1979)对美洲牡蛎(Crassostrea virginica)进行了连续四代的抗单孢子虫病选择，使其抗病力比野生群体提高了8—9倍; Newkirk(1982)认为欧洲牡蛎(Ostrea edulis)生长选择每代提高10%—20%是合理的; Paynter等(1990)报道了养殖人员经过18代选择的美洲牡蛎，其生长速度显著快于野生群体; Nell等(1999)对悉尼岩牡蛎(Saccostrea commercialis)体重进行了连续2代选择，获得了17.8%的遗传改进量; Nell等(2006)进行悉尼 岩牡蛎三代的抗单孢子虫病(QX疾病，Queensland Unknown Disease)选育，获得了较强的抗病系; Li等(2011)和Wang等(2012)对长牡蛎(C. gigas)进行了连续6代的混合选择，获得了积极的改良效果，培育出“海大1号”长牡蛎新品种; Dégremont等(2015)对长牡蛎进行了连续4代的抗疱疹病毒选育，获得了抗性较强的牡蛎新品系，存活力提高了61.8%。
至于其它常见经济贝类，Zheng等(2004，2006)对海湾扇贝(Argopecten irradians)进行了连续4代的混合选择，发现基础群体对其遗传效果具有显著影响，培育出“中科红”海湾扇贝; Zheng等(2013)还对华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis)进行了橘红色闭壳肌品系连续4代的选育，培育出“南澳1号”华贵栉孔扇贝新品种; 闫喜武等(2010)和刘振等(2014)对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)进行了连续8代混合选择，培育出“斑马蛤”菲律宾蛤仔新品种; You等(2009)对九孔鲍(Haliotis diversicolor)进行了连续4代混合选择，培育出“东优1号”杂色鲍新品种。
先前，我们对熊本牡蛎(C. sikamea)的多嵴、无嵴品系进行了一次上选，经过一周年的养成，获得了比较好的选择反应，并且获得了8.41%、7.71%遗传改进量(张跃环等，2016)。本研究是以两个品系子一代选择组为材料，继续观测两个品系的选择反应、现实遗传力，计算二次选择的遗传改进量，为熊本牡蛎遗传育种提供理论基础和实践经验。
1 材料与方法 1.1 亲本来源如图 1所示，本研究以2012年5月采集的湛江野生群体熊本牡蛎为材料，构建了核心基础群。于2013年5月，从核心基础群中筛选出多嵴和无嵴品系，
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| 图 1 两个品系熊本牡蛎子二代选择育种技术路线图 Fig. 1 Pedigree of selected strains indicating founder strain and selection intensity(i)for a successive two-generation selection |
按照10%留种率，进行了两个品系熊本牡蛎子一代选择反应及其现实遗传力研究。在此基础上，于2014年5月，以多嵴、无嵴品系熊本牡蛎上选的子一代作为材料，随机筛选每个品系若干个个体(剔除掉外部形态不整齐个体)作为育种材料进行子二代连续上选。
1.2 实验处理利用截头法分别对多嵴和无嵴品系子一代进行混合选择，留种率均为10%，选择强度(i)均为1.755。从两种类型中各随机抽取1200个个体，用游标卡尺进行测量(精确至0.02mm)，绘制个体壳高大小的频率分布图(图 1)。从每个群体中选择10%的最大个体(120个)，作为选择组2(selected group 2，SG2)，在剩余的个体中随机抽取120个个体作为对照组2(control group2，CG2)。其中，多嵴品系亲本的截点为62.37mm，雌雄比例为87:33; 无嵴品系亲本的截点为57.46mm，雌雄比例为81:39(图 1)。
1.3 子代培育采用解剖方式获取配子，为了保证所有雄性个体的繁殖机会，每个实验组均采用单个雄性个体与所有卵子配对的原则进行(1♂:n♀)。实验中为了防止发生组间污染，利用300目筛绢网进行幼虫选育，各实验组均保留D型幼虫约1.2亿个，多余幼虫全部放掉; 每个实验组放置在3个10m3水泥池中培养，幼虫培养密度控制在4ind./mL。
幼虫培育期间，盐度控制在20—25; 稚贝培养的盐度控制在15—20。室内培育期间，6日龄以前，投喂云微藻(Chlorella sp.)，之后混合投喂云微藻和牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)(体积比=1:1)，投饵量视摄食情况而定，日投喂量在(5—10)×104cell/mL。当幼虫出现鳃原基、眼点、足时，利用波纹板采苗。当稚贝壳高在10mm左右时装入5mm网孔塑料袋在竹林盐厂生态池中进行中间育成，每袋密度控制在240—300个。随着稚贝生长，定期调整密度，最后移至孔径10mm的扇贝笼中养成，密度控制在每层50—60个。
1.4 测定指标壳高小于400μm的幼虫在显微镜下用目微尺(10×)测量，壳长大于3.0mm的子代和亲本用游标卡尺测量，精确值0.02mm。每个实验组设3个重复，每个重复随机测量30个个体。
1.5 数据分析为了保证方差齐性，所有的壳高进行以10为底的对数转化。用SPSS19.0统计软件对数据进行分析处理，不同实验组间数据的比较采用双因素方差分析方法(Two-way ANOVA)，用Turkey法进行组间多重比较，差异显著性设置为P＜0.05。
参照Zheng等(2006)使用的方法，将两个品系熊本牡蛎子二代的选择反应(Selected reaction，SR)、现实遗传力(hR2)及遗传改进量(Genetic gain，GG)用以下公式计算
(1)
(2)
(3)公式(1)、(2)和(3)中: XSG2和XCG2分别是选择组(SG2)和对照组(CG2)个体的平均壳高，SCG2是对照组(CG2)的标准差，i是选择强度。
为了确定品系来源及其选择效应对生长性状的影响，参照Zhang等(2007)方法，利用双因子分析模型检测品系来源(strain origin，SO)及选择效应(selective effect，SE)对各实验组子代壳高的影响
式中: Yijk为k个重复i个品系j种选择下的壳高(存活率); μ为常数; SOi为壳高的品系来源(i=1，2); SEj为壳高的选择效应(j=1，2);(SO×SE)ij为品系与选择效应的交互作用; eijk为随机误差(k=1，2，3)。
2 结果 2.1 壳高大小幼虫期，3日龄时，多嵴品系选择组壳高显著大于其它实验组(P＜0.05); 9—15日龄期间，多嵴品系选择组壳高显著大于无嵴品系对照组，而多嵴品系对照组与无嵴品系无显著差异(P＞0.05)。经过双因子分析模型分析，品系来源及其选择效应均对子二代幼虫壳高造成了显著影响，15日龄时二者间的交互作用也造成了显著影响(P＜0.05)。稚贝期(30—60日龄)，多嵴品系选择组壳高显著大于无嵴品系对照组，而其它两个实验组间无显著差异(P＞0.05)。在此期间，选择效应对子二代壳高具有显著影响。养成期，90—180日龄期间，多嵴品系选择组壳高一直显著大于无嵴品系对照组(P＜0.05); 360日龄时，多嵴品系选择组显著大于其它三个实验组，无嵴品系选择组显著大于相应对照组(P＜0.05)，表现出明显的选择效果。180—360日龄期间，品系来源及其选择效应均对子二代壳高具有显著影响(P＜0.05)，二者间交互作用尚未发生显著影响(表 1，2)。
| 牡蛎日龄 | 多嵴品系 | 无嵴品系 | ||
| CG2 | SG2 | CG2 | SG2 | |
| 幼虫期 | ||||
| 3 | 89.63±9.17b | 93.15±9.08a | 86.14±8.72b | 88.62±8.41b |
| 9 | 220.36±23.46ab | 230.57±22.98a | 212.88±23.73b | 220.65±21.65ab |
| 15 | 313.73±30.66ab | 332.29±30.87a | 296.77±31.16b | 309.54±29.14ab |
| 稚贝期 | ||||
| 30 | 2.17±0.24ab | 2.33±0.21a | 1.98±0.32b | 2.09±0.25ab |
| 45 | 5.64±0.59ab | 6.05±0.55a | 5.22±0.71b | 5.52±0.61ab |
| 60 | 12.36±1.66ab | 13.35±1.45a | 11.35±1.58b | 12.03±1.65ab |
| 养成期 | ||||
| 90 | 27.61±3.64ab | 30.31±3.27a | 25.66±3.31b | 27.29±2.87ab |
| 180 | 41.28±4.82ab | 45.38±4.62a | 36.77±4.17b | 39.14±3.96ab |
| 360 | 56.96±6.57b | 62.73±6.35a | 54.45±5.78c | 58.05±5.72b |
| 幼虫期壳高单位为μm，稚贝期和养成期壳高单位为mm; CG2、SG2分别表示对照组和选择组; 每一行不同字母表示彼此间差异显著(P＜0.05) | ||||
| 类别 | 来源 | 自由度 | 均方 | P值 |
| SO | 1 | 0.011 | ＜0.001*** | |
| 第3天 | SE | 1 | 0.007 | ＜0.001*** |
| SO×SE | 1 | ＜0.001 | 0.410 | |
| SO | 1 | 0.009 | 0.002** | |
| 第9天 | SE | 1 | 0.008 | 0.004** |
| SO×SE | 1 | ＜0.001 | 0.686 | |
| SO | 1 | 0.039 | ＜0.001*** | |
| 第15天 | SE | 1 | 0.005 | 0.018* |
| SO×SE | 1 | 0.006 | 0.023* | |
| SO | 1 | 0.015 | 0.332 | |
| 第30天 | SE | 1 | 0.004 | 0.014* |
| SO×SE | 1 | 0.017 | 0.376 | |
| SO | 1 | 0.012 | 0.275 | |
| 第45天 | SE | 1 | 0.043 | 0.009** |
| SO×SE | 1 | ＜0.001 | 0.673 | |
| SO | 1 | 0.048 | 0.174 | |
| 第60天 | SE | 1 | 0.003 | 0.016* |
| SO×SE | 1 | 0.022 | 0.354 | |
| SO | 1 | ＜0.001 | 0.842 | |
| 第90天 | SE | 1 | 0.189 | ＜0.001*** |
| SO×SE | 1 | 0.032 | 0.065 | |
| SO | 1 | 0.090 | ＜0.001*** | |
| 第180天 | SE | 1 | 0.036 | 0.001** |
| SO×SE | 1 | 0.002 | 0.429 | |
| SO | 1 | 0.050 | ＜0.001*** | |
| 第360天 | SE | 1 | 0.016 | 0.001** |
| SO×SE | 1 | ＜0.001 | 0.896 | |
| *: P＜0.05; **: P＜0.01; ***: P＜0.001 | ||||
从遗传参数上看，两个品系选择反应、现实遗传力均表现为幼虫期＜稚贝期＜养成期。多嵴、无嵴品系幼虫期的选择反应分别为0.47±0.12、0.34±0.06，稚贝期为0.65±0.05、0.40±0.05，养成期为0.82±0.07、0.56±0.07; 幼虫期的现实遗传力为0.27±0.07、0.19± 0.04，稚贝期为0.37±0.03、0.23±0.03，养成期为0.47± 0.04、0.32±0.04。从其遗传改进量上看，多嵴、无嵴品系品系幼虫期为4.83%±1.01%、3.61%±0.71%，稚贝期为7.55%±0.40%、5.76%±0.22%，养成期为9.95%±0.18%、6.47%±0.13%。经过一周年的养成，多嵴、无嵴品系的选择反应、现实遗传力和遗传改进量分别为0.88、0.62，0.50、0.35，10.13%、6.61%(表 3，图 2)。
| 牡蛎日龄 | SR | hR2 | GG | |||
| MS | NS | MS | NS | MS | NS | |
| 幼虫期 | ||||||
| 3 | 0.38 | 0.28 | 0.22 | 0.16 | 3.93 | 2.88 |
| 9 | 0.44 | 0.33 | 0.25 | 0.19 | 4.63 | 3.65 |
| 15 | 0.61 | 0.41 | 0.34 | 0.23 | 5.92 | 4.30 |
| 稚贝期 | ||||||
| 30 | 0.67 | 0.34 | 0.38 | 0.20 | 7.37 | 5.56 |
| 45 | 0.69 | 0.42 | 0.40 | 0.24 | 7.27 | 5.75 |
| 60 | 0.60 | 0.43 | 0.34 | 0.25 | 8.01 | 5.99 |
| 养成期 | ||||||
| 90 | 0.74 | 0.49 | 0.42 | 0.28 | 9.78 | 6.35 |
| 180 | 0.85 | 0.57 | 0.48 | 0.32 | 9.93 | 6.45 |
| 360 | 0.88 | 0.62 | 0.50 | 0.35 | 10.13 | 6.61 |
| MS: 多嵴品系; NS: 无嵴品系 | ||||||
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| 图 2 两个品系不同阶段平均的选择反应(SR)、现实遗传力(hR2)及遗传改进量(GG) Fig. 2 Response to selection(SS)，realized heritability(hR2)and genetic gain(GG)of the two oyster strains in different stages |
本研究中，通过设置亲本子代对照组来计算遗传参数，非用亲本本身，这主要是因为贝类的生长经常受到环境效应影响，如水质、饵料、水流等影响着贝类的生长性能(Zheng et al，2004，2006; 李冬春等，2013)。研究中发现，两个品系子一代的壳高就存在着显著差异，即多嵴品系子一代显著大于无嵴品系，且其选择反应均较高(张跃环等，2016)，所以子二代还存在着一定程度的遗传改良效应。为此，我们进行了两个品系的子二代连续上选。
3.2 遗传改进量经过两代连续上选，两个品系遗传改进量存在着分歧，多嵴品系遗传改进量一直大于无嵴品系，尤其是到了360日龄时，多嵴品系和无嵴品系遗传改进量分别为10.13%、6.61%。这种分歧可能与品系内遗传多样性变化水平有关，也就是说多嵴品系内遗传多样性水平较高，而无嵴品系内遗传多样性水平较低(Li et al，2011; Wang et al，2012)。在贝类连续选择中，Newkirk等(1982)认为欧洲牡蛎生长选择每代提高10%—20%是合理的; Nell等(1999)对悉尼岩牡蛎体重进行了连续两代选择，获得了17.8%的遗传改进量; Zheng等(2006)对海湾扇贝进行了两代连续上选，发现新引进的海湾扇贝群体可以获得10%左右的遗传改进量; 张国范等(2010)对菲律宾蛤仔进行中日韩三个群体的连续两代的混合选择，获得了10%左右遗传改进量; 王庆志(2011)对长牡蛎进行了中日韩三个地理群体的三代混合选择，每代均获得了10%的遗传改进量。由此可见，本研究中子二代获得遗传改进量处于较低水平，这可能与熊本牡蛎自身个体较小，生长缓慢有着直接关系。
3.3 遗传参数从遗传参数看，在整个生活史中，多嵴品系的选择反应及现实遗传力均高于无嵴品系，尤其是经过周年养成的成体，二者间差异明显。我们分析，这可能是两个品系间的遗传多样性水平差异不同，多嵴品系中仍存在着较大的遗传方差，大的遗传方差暗示蕴藏着大的遗传力，遗传力大，遗传改进量相对较多，这也是多嵴品系遗传改进量较多的原因(Zheng et al，2004，2006; 马爱军等，2012)。此外，在熊本牡蛎野生群体中，多嵴类型占据大多数，无嵴类型相对较少，可能导致无嵴品系遗传多样性水平较低。
与其子一代选择相比，多嵴品系的现实遗传力较高，说明还具有较大的选择空间; 而无嵴品系的现实遗传力相对居中，较一代选择时结果略有下降，这可能是遗传多样性水平变化小，或者不存在较大的效应基因导致的(张国范等，2009; 张跃环等，2014)。经过双因子模型分析发现，两个品系经过一周年的养成，仍存在着显著的生长分歧，这也说明熊本牡蛎多嵴品系子二代具有较好的遗传改良效应，连续上选的效果是显著的。
4 结论本文发现经过连续两次的上选，两个品系生长性状仍具有较高的选择反应，且多嵴品系的遗传参数及遗传改进量均明显大于无嵴品系，出现了遗传分歧，这也说明多嵴品系仍具有较好的遗传改良前景。本文为熊本牡蛎遗传改良和新品种培育奠定了理论与实践基础。