Genetic diversity of oriental river prawn (Macrobrachium nipponense De Haan) revealed by ISSR markers

日本沼虾(Macrobrachium nipponense)是中国分布范围广、经济价值较大的一种重要淡水虾类.随着养殖规模的不断扩大,如何保持养殖群体的遗传品质已引起了人们的重视.但迄今为止,养殖的日本沼虾均来自未经系统遗传选育的野生群体,而养殖病害的日趋严重和养成规格、品质的下降已严重影响到日本沼虾养殖产业的健康发展.研究野生群体的遗传结构和遗传分化,揭示其遗传多样性是制定合理有效的保护和管理策略的前提和基础.ISSR(Inter-simple sequence repeats,简单重复序列中间区域)标记技术具有实验重复性好、信息量大、多态性高等优点,是一种理想的检测群体遗传变异的分子标记.因此,本研究应用ISSR标记技术对日本沼虾5个地理群体进行了初步的遗传分析,以期为合理开发和利用日本沼虾天然资源,以及建立和保护日本沼虾种质资源库及基因库提供理论依据.本研究对采自江苏苏州、江西南昌、云南西双版纳、湖北宜都和新疆博湖的5个地理群体进行了初步研究.从50个ISSR引物中筛选出9个条带清晰、稳定性和重复性好,且产生相对较多条带的引物用于全部DNA样品的PCR扩增.对日本沼虾5个地理群体的群体遗传分析表明,在所有榆测到的清晰且可重复的142个有效位点中,多态位点有138个.物种水平上,多态位点百分率(PPL)、等位基因数(No)、有效等位基因数(Ne)、Nei's基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(Ⅰ)分别为97.18%、1.972、0.312、0.120和0.323.而在群体水平上,5个地理群体的多态位点百分率为29.58%～61.97%;等位基因数(No)为1.296～1.620;有效等位基因数(Ne)为1.165～1.281;Nei's基因多样性指数(H)为0.098～0.172;Shannon信息指数(Ⅰ)为0.147～0.267.从各个地理群体看,江西南昌群体的遗传多样性最高(PPB:61.97%,No:1.620,Ne:1.281,H:0.172,I:0.267),而湖北宜都群体最低(PPB:29.58%,No:1.296,Ne:1.165,H:0.098,I:0.147).群体内遗传多样度(HS)和总基因多样度(HT)分别为0.135和0.201,根据遗传多样性水平在群体内(HS)和群体间(HT-HS)的分化,各个群体之间的Nei's基因分化系数[GST=(HT-HS)/HT]是0.327.AMOVA分析表明,群体间的遗传变异占总遗传变异的38.59%,而61.41%的遗传变异源于群体内,群体之间表现出较高水平的遗传分化.与其他群体相比,新疆博湖群体和江苏苏州群体差异最小(FST:0.1923,遗传距离D:0.0542),而新疆博湖群体与云南西双版纳群体差异最大(FST:0.5950,D:0.1559).采用UPGMA法构建的分子系统树显示,5个地理群体明显地聚为2个族群,来自新疆博湖和江苏苏州的日本沼虾群体聚为一支,而江西南昌、湖北宜都和云南西双版纳的群体聚在一起.本研究使用9条引物对5个地理群体进行了扩增,共检测到138个多态位点,各群体的多态位点百分率(PPL)为29.58%～61.97%.与其他相关研究结果进行比较,发现对日本沼虾而言,ISSR技术是一个理想的检测群体遗传变异的分子标记.与其他群体相比,新疆博湖群体和江苏苏州群体各遗传参数均相近,且UPGMA系统树亦显示新疆博湖群体和江苏苏州群体的亲缘关系较近,推测它们可能来自同一个祖先群体.与其他野生群体相比,江西南昌群体的遗传多样性最高,该群体采自江西省鄱阳湖,鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,它接纳赣江、抚河、信江、饶河、修河5大河及博阳河、漳田河、潼津河的来水经调蓄后由湖口注入长江,是一个过水性、吞吐型、季节型的湖泊.上游河流汇入鄱阳湖引起群体迁移使不同生态型的基因交流,增加了迁入地的遗传多样性.从遗传角度来讲,一个物种保持足够的遗传变异性是适应不同生境、生存和进化的首要保证.因此,较高水平的遗传多样性对于保护和利用野生群体具有重要意义.本研究表明,在日本沼虾的多样性研究方面,ISSR标记技术是一个非常有效的检测群体遗传变异的遗传标记.研究结果可以为合理开发和利用日本沼虾自然野生资源,以及建立和保护日本沼虾种质资源库及基因库提供基础资料.  

高温对虾夷扇贝体腔液免疫酶活力的影响

在实验室内检测了虾夷扇贝对高温突变的耐受能力及在不同高温水平下的存活与相关免疫酶活力.实验分两个阶段:实验Ⅰ,15℃暂养的虾夷扇贝分别被驯化到20、22、24及26℃,检测虾夷扇贝的存活及相关免疫指标.结果表明,15～22℃处理组虾夷扇贝存活率均大于85.21％,且组间无显著差异(P＞0.05),26℃处理组存活率最低,为26.33％.随温度升高,虾夷扇贝体腔液中T-AOC和MDA含量变化显著(P＜0.05),SOD活力差异不显著(P＞0.05),CAT活力随温度升高呈先下降后上升趋势.实验Ⅱ,15℃暂养的虾夷扇贝分别被放到20、22、24及26℃,并在1、2、4、8、12、24、48和96 h时检测其存活和相关免疫指标.结果显示,经96 h胁迫,15 ～ 24℃处理组间虾夷扇贝的存活率无显著差异(P＞0.05),且均大于82.29％,但26℃处理组虾夷扇贝在经12h胁迫后,其存活率降为0.2龄虾夷扇贝在8、12、24、48和96 h半致死温度(LT50)分别为27.52、24.41、24.37、24.24和23.81℃.  

海藻中铝的化学形态分析

首次对我国主要养殖海藻中的总铝含量进行调查,结果显示海藻中总铝含量差异很大,含量在53.2～2714.6 mg/kg,其中坛紫菜中总铝含量最高。利用连续平衡静态浸提法研究了海带和紫菜中铝的化学形态。研究结果表明,海藻中铝存在多种形态,主要以稳定的、不易被生物体吸收的有机铝(AlONL)形态存在,占总铝的82.0%~87.6%,而毒性较高的无机态铝含量很低,占3.75%～4.94%。本实验进一步证明,以总铝含量作为评价海藻铝食用安全的评价标准具有一定局限性,亟需针对不同形态铝建立不同限量标准,对海藻及其制品进行科学的食用安全评价,以保障海藻产业顺利发展。  

脊尾白虾热休克蛋白HSP70基因的克隆及其表达分析

克隆了脊尾白虾热休克蛋白基因全长cDNA,并进行了序列分析。该基因由2 250 bp的碱基组成,开放阅读框长1 959 bp,编码由652个氨基酸组成的蛋白,基因两翼分别存在83 bp(5′端)和208 bp(3′端)的非翻译区,将该基因命名为Ec-HSP70。与其它物种HSP70s氨基酸序列进行同源性比较发现,与甲壳动物的同源性都在90%以上,表明该蛋白属于热休克蛋白HSP70家族。聚类分析表明,脊尾白虾热休克蛋白氨基酸序列与中国明对虾和凡纳滨对虾紧密聚为一支,之后聚类顺序依次为斑节对虾、日本囊对虾、刀额新对虾等。通过荧光定量RT-PCR对该基因在肝胰腺、肌肉的表达分析表明,温度、pH和氨氮胁迫都可以引起该基因的高表达,而且肝胰腺中的高表达时间相对肌肉中出现的较早。试验结果表明,温度、pH和氨氮胁迫对脊尾白虾HSP70基因表达有一定的诱导效果,但胁迫的时间过长则抑制其表达,肝胰腺对胁迫比肌肉较敏感。  

大亚湾杨梅坑人工鱼礁水域生物资源量声学评估

杨梅坑人工鱼礁区位于深圳市东部大亚湾海域,2007年3月20日开始投礁,12月25日正式完成全部工程施工任务,建礁体积9.51万km3,礁区面积966 m×2 851 m.从2007年4月到2009年5月,使用科学鱼探仪(EY60型,120 kHz,Simrad)先后在不同季节对大亚湾杨梅坑生态调控区的礁区内和礁区外水域进行了6次声学调查,共获取有效声学航程122.54 n mile,以了解建礁后该水域生物分布和资源量密度变化情况.调查中设站点进行生物学拖网采样以辅助声学评估.利用Echoview声学处理软件对数据进行分析处理,结合历史资料记载的生态、资源特点以及本研究中拖网生物学数据,以0.5 n mile为间隔输出积分值,并对该海域的生物资源量密度和生物资源量进行评估.声学评估结果表明,第1航次春季调查礁区内和礁区外的平均生物资源量密度分别为41×103 kg/n mile2和28×103kg/n mile2,第3航次春季调查礁区内和礁区外的平均生物资源量密度分别为16×103 kg/nmile2和10×103 kg/n mile2,第4航次夏季调查礁区内和礁区外的平均生物资源量密度分别为65×103 kg/n mile2和3×103 kg/n mile2,第5航次秋季调查礁区内和礁区外水域的平均生物资源量密度分别为165×103 kg/n mile2和45×103 kg/n mile2.结果表明,礁区内水域的平均生物资源量密度高于礁区外水域,并且随着建礁时间的推移,礁区内水域的生物资源总量基本呈增长趋势,同时礁区内的声学评估种类也明显增加.根据拖网生物学数据,建礁后优势种中的优质经济鱼类种数增加明显,如黄斑蓝子鱼和日本金线鱼等,说明人工鱼礁的建设有效地改良了渔业资源结构.  

大亚湾海域鱼类分类多样性研究

根据20世纪80年代起大亚湾海域鱼类调查研究的历史资料,采用Nelson分类系统对鱼类物种组成进行了系统整理,从不同分类阶元分析了大亚湾海域鱼类的多样性。分类阶元包含指数(TINCL_i),分类多样性指数(Δ⁺和∧⁺),目级和科级水平丰富度(R)以及目级和科级水平相似性系数(C)为本研究的主要研究指数,其中分类阶元包含指数TINCL_i为本文首次提出。结果显示,大亚湾海域共记录鱼类22目94科206属,以鲈形目种类居绝对优势。采用分类阶元包含指数分析,大亚湾海域鱼类组成目、科、属所分别拥有的(科、属、种),(属、种)和(种)的平均数目分别为(4.27、9.36、14.55),(2.19、3.40)和(1.55),高于东海陆架,而低于东沙群岛海域,并且与纬度梯度成反比,证明低纬度海域的鱼类分类多样性低,种类组成主要集中分布于较少数的分类类群。使用PRIMER 5.2软件计算了平均分类差异指数Δ⁺和分类差异变异指数∧⁺,数值分别为62.2和110.0,其中Δ⁺低于东海陆架区(65.7),高于东沙群岛海域(55.2),说明大亚湾海域鱼类的亲缘关系比东海陆架区海域鱼类近,比东沙群岛海域鱼类的远,并且分布较不均匀。3个海区的相似性系数比较结果显示,在目级水平上,大亚湾海域鱼类组成同东沙群岛接近,而科级水平上同东海陆架区更为接近。本研究在种以上的分类阶元审视大亚湾海域鱼类组成,以期增加对大亚湾鱼类多样性的认识,为该区域鱼类资源的开发、利用和保护提供参考依据。  

西沙群岛珊瑚礁海域鱼类分类学多样性

为评价南中国海西沙群岛珊瑚礁海域鱼类分类学多样性和更好地保护其鱼类,根据西沙群岛珊瑚礁海域鱼类物种组成的历史资料对西沙群岛及其16座岛礁的珊瑚礁水域鱼类物种数目、平均分类差异指数和16座岛礁的G-F多样性指数作了分析。结果显示,西沙共记录鱼类661种,隶属于25目、93科、305属。其中,永兴岛(351种),华光礁(173种),东岛(160种)记录鱼类物种数目较多。西沙鱼类平均分类差异指数(Δ⁺)约为60.2,各岛礁的Δ⁺与物种数目无关。中建岛、晋卿岛、玉琢礁等岛礁鱼类平均Δ⁺显著低于西沙鱼类Δ⁺。西沙鱼类Δ⁺小于陆架和河口区鱼类Δ⁺,说明珊瑚礁海域鱼类亲缘关系比陆架和河口区域的都要接近,此外大尺度上,一般纬度越低,中国海洋鱼类Δ⁺越小。但G-F多样性测度各指数由物种数目的大小决定,一般物种数目较大的岛礁G-F多样性各指数也相对较高,而R_G-F指数更适合该海域鱼类多样性的测度。以石岛为例初步探讨了G-F指数为负的原因,一是物种数目较少,二是多样性测度的关键函数Y=-XLnX并不是单调函数所致;物种数目较大的岛礁如永兴岛、华光礁、东岛等应该成为西沙珊瑚礁海域鱼类保护的重点区域。  

大菱鲆选育家系抗鳗弧菌性能

基于家系选育技术开展了大菱鲆(Scophthalmus maximus)抗鳗弧菌病选育研究, 从2010年构建的37个选育二代家系中选择成活率高的30个家系进行鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染实验, 开展对鳗弧菌的抗病性研究。结果表明, 不同家系间抗鳗弧菌感染能力存在着显著差异(P＜0.05); 30个家系中, 鳗弧菌感染后, 12个家系的存活率达到65% 以上, 其余家系的存活率则低于65%; 通过bCOX回归分析, 计算各家系的优势比, 优势比最高的5个家系的存活率达到65% 以上; 对各家系的成活率、优势比和死亡历时差4项指标进行聚类分析, 优势比最高且存活率达到65% 以上的5个家系聚为一类。综合感染家系的高成活率、高优势比以及聚类分析的结果, 选育出5个抗病力较强的优良家系。选育出的抗病力较强的家系可做为抗鳗弧菌选育的核心育种群体, 为抗鳗弧菌病的传代选育奠定良好的基础。

  

紫贻贝生长性状的遗传力估计

为估计紫贻贝生长性状的遗传力,采用平衡巢式设计方法和人工采卵授精技术,按照1雄配3雌的原则,构建了紫贻贝13个父系半同胞家系和39个母系全同胞家系,分别测定了每个家系2、3、5、6月龄生长性状壳高、壳长.运用全同胞组内相关法估计紫贻贝2、3、5、6月龄生长性状的壳高、壳长遗传力.结果表明,雌性遗传方差组分均显著大于雄性遗传方差组分(P＜0.05),雌性遗传方差组分存在显著的母性效应(P＜0.05),因此父系半同胞组内相关法计算的狭义遗传力是紫贻贝狭义遗传力的无偏估计值.所测各月龄父系半同胞组分估计的壳高遗传力分别为0.29、0.85、0.84和0.87,壳长遗传力分别为0.27、0.87、0.86和0.85.紫贻贝的生长性状遗传方差较大,2月龄生长性状遗传力为中度遗传力,3、5、6月龄生长性状遗传力较高,因此对紫贻贝进行选择育种具有较大的遗传改良潜力,可以获得较好的选择效果.  

太平洋牡蛎与近江牡蛎的种间杂交

为了评估太平洋牡蛎与近江牡蛎能否产生远缘杂种优势,于2010年5月,以成熟的两种牡蛎亲本为材料开展了2×2远缘杂交研究,由长牡蛎自繁组GG(Crassostrea gigas♀×C.gigas♂)、近江牡蛎自繁组AA(C.ariakensis♀×C.ariakensis♂)、正交组GA(Crassostreagigas♀×C.ariakensis♂)、反交组AG(C.ariakensis♀×C.gigas♂)4个实验组组成。分析了子代早期表型性状和杂种优势,并对杂交子代进行了遗传鉴定。结果表明:GA杂交组与AG组的受精强度具有不对称性。幼虫浮游期间,表型性状的中亲杂种优势几乎为0,GA组生长与存活性状表现出积极的单亲杂种优势,而AG组则具有明显的远交衰退现象;幼虫早期表型性状受到母本效应影响,而后减弱。变态期间,GA组变态率较高,得到了大量杂交稚贝;而AG组变态率极低,仅获得了72个杂交稚贝。稚贝培育期间,稚贝表现出中亲生长劣势与存活优势;GA组具有明显的单亲生长与存活优势,而AG组则表现出生长劣势并具有一定程度的存活优势。利用复合COI及ITS2鉴定了种间杂交子结果表明:正反交组杂交子均为真正意义上的两性融合杂交子。实验获得了具有显著杂种优势的GA组杂交子,为现有牡蛎的遗传改良提供了新的方向。