长牡蛎(Crassostrea gigas)壳宽快速生长选育群体遗传多样性及遗传结构的微卫星标记分析

为了监测长牡蛎(Crassostrea gigas)在选育过程中的遗传变异、分析选育对其遗传结构的影响,本研究以选育目标为壳宽快速生长的长牡蛎为实验材料,利用微卫星(Simple Sequence Repeats)标记技术,对长牡蛎基础群体(P0)和连续两代选育群体(F1和F2)进行遗传多样性评估。结果发现,所有微卫星位点在3个群体中都表现出了较高的多态性,P0、F1和F2代群体的平均等位基因数分别为16.5、12.2和12.8;P0、F1和F2代群体多态性信息含量(Pic)的平均数值分别为0.9068、0.8982和0.8836。所有群体10个位点的观测杂合度值(Ho)均小于期望杂合度值(He),观测杂合度平均值的大小范围为0.5775–0.6484,期望杂合度范围为0.8594–0.9279。哈迪-温伯格平衡(HWE)结果显示,3个群体在10个位点上有24个群体的位点组合显著偏离HWE(P<0.05),说明人工选育对选育群体的遗传结构有一定的影响。3个群体在10个位点上的Fis值均为正值,平均范围为0.1541–0.2341,表明群体内各位点上的杂合子比例有所下降;各群体间Fst值范围为0.0093–0.0245,遗传分化程度较弱。此研究表明,以壳宽快速生长为选育目的,长牡蛎连续选育群体仍具有很高遗传多样性,人工选育过程中保持一定选择压力,仍然会使长牡蛎的优良生长性状得到不断提高。     

长牡蛎3代人工选育群体的微卫星分析

进行群体选育时,因近交机率增加和有效亲本数的减少,可能导致选育群体的遗传多样性下降,进而引起选育群体的性状衰退。为监测长牡蛎人工选育群体在选育过程中的遗传差异,实验应用微卫星DNA标记对长牡蛎野生和人工3代选育群体及其基础群体的遗传多样性进行了研究。微卫星10个位点在所有群体中均表现出较高的多态性,6个群体的平均等位基因数范围为24.0～29.7个,期望和观测杂合度分别为0.925～0.956和0.724～0.809。与野生群体和基础群体相比,长牡蛎选育3代群体的平均等位基因数和等位基因丰富度略有下降,但杂合度水平未发生明显变化。哈迪—温伯格平衡(HWE)检验结果显示,60个群体—位点组合中47个群体—位点组合显著偏离HWE平衡(P<0.05)。Fis指数均为正值,平均范围0.152～0.233,表明各群体在10个位点上表现为一定程度的杂合子缺失。各群体间Fst值的范围为0.008～0.025,遗传分化程度较弱。结果表明,连续3代的人工选育尚未明显降低长牡蛎群体的遗传多样性,仍可以一定的选择压力对选育群体进行人工选育,从而保证长牡蛎的优良生长性状得到持续提高。     

福建牡蛎选育群体的遗传多样性

利用8个微卫星标记对福建牡蛎(Crassostrea angulata)基础群体、‘金蛎1号’选育系F6和野生群体进行遗传多样性分析。结果表明,每个位点在各群体的等位基因数为7~24个,各群体在所有位点的平均等位基因数为10.3~17.6个,平均等位基因丰度为9.8~16.8。平均观测杂合度和平均期望杂合度分别为0.655~0.662和0.788~0.872。经邦弗朗尼校正,哈迪–温伯格平衡检验结果显示,在24个群体–位点组合中18个群体–位点组合显著偏离平衡(P0.01)。群体内近交系数F_(is)值介于0.0095~0.2874,平均值为0.1992,遗传分化系数F_(st)介于0.0224~0.1627,平均值为0.0767,暗示选育群体中存在较低水平的非随机交配现象,属于中度偏低分化。研究表明,连续的选育对群体的遗传分化产生了一定的影响,但是,选育群体仍然具有较高水平的遗传多样性。     

壳白长牡蛎品系生长和壳色性状遗传参数估计

以经过连续4代家系选育获得的壳白长牡蛎(Crassostrea gigas)选育系为亲本,通过巢氏平衡设计建立了30个全同胞家系混合养殖,采用微卫星多重PCR技术进行家系鉴定,基于REML法估算24月龄壳白长牡蛎的生长性状和壳色性状的遗传参数。结果表明,壳白长牡蛎品系壳高、壳长、总重、壳重、L~*(明度)、a~*(红绿轴色品指数)和b~*(黄蓝轴色品指数)的遗传力为中高等水平,依次为0.35±0.13、0.18±0.09、0.20±0.09、0.16±0.08、0.16±0.08、0.27±0.11和0.19±0.08,壳宽、肉重、出肉率、壳型指数A和壳型指数B的遗传力为低等水平,依次是0.07±0.02、0.11±0.06、0.02±0.03、0.08±0.06和0.11±0.06。壳高、壳长、壳宽、总重、壳重和肉重之间的遗传相关和表型相关均为正相关,其中,壳高、壳宽和总重与其他生长性状的相关性较高,分别为0.40±0.65~0.90±0.14、0.39±0.55~0.97±0.24和0.50±0.66~0.99±0.02。壳型指数A和壳型指数B与壳高均为较高的负相关,分别为–0.94±0.16和–0.77±0.19,表明仅以壳高性状为选育目标时,可能不会对长牡蛎壳型改良产生作用。壳白长牡蛎壳色参数与生长性状之间的遗传相关范围为–0.09±0.42~0.91±0.74,不同性状间的遗传相关差异很大,其中L~*与生长参数遗传相关较高,为0.49±0.29~0.91±0.74,表明以壳高、壳长、总重和L~*任一个为选育目标时,其他生长性状都可以获得提高。壳色参数间L~*与a~*负的相关性最高,为–0.96±0.04,L~*与b~*和a~*与b~*相关性较低,分别为–0.08±0.36和0.21±0.31,表明以L~*为选育目标时,可间接降低a~*值。本研究为合理制定壳白长牡蛎新品系育种方案和选择反应预测提供了参考依据。     

大黄鱼连续4代选育群体遗传多样性与遗传结构的微卫星分析

利用13个多态性微卫星位点分析了大黄鱼官井洋优快01品系F1到F44个选育世代的遗传结构与遗传多样性变化情况。结果显示,随着选育的进行,4个世代群体遗传多样性指标值渐次下降,F1到F413个微卫星位点的平均多态信息含量从0.638下降到0.524,平均等位基因数从5.462下降到4.308,平均观测杂合度从0.779下降到0.532,平均Shannon多样性指数从1.356下降为1.092。F1与其后各代遗传相似系数逐渐减小(从0.7194到0.5813),遗传距离逐渐增加,而相邻世代间的遗传相似性逐步升高,遗传分化指数(FST)渐次变小(F1～F2为0.0619,F2～F3为0.0511,F3～F4则为0.0475)。随着选育的进行,微卫星位点LYC0002和LYC0054等位基因频率有规律地发生变化,推测其可能与选育性状存在遗传上的相关。结果表明,经过连续4代的选育,部分不利基因遭到淘汰,选育群体的遗传基础逐步得到纯化,基因型逐渐趋向纯合、稳定,经进一步的选育可望获得较稳定的品系。     

微卫星标记分析乌江流域白甲鱼群体的遗传多样性

以乌江流域白甲鱼(Onychostoma sima)为材料,构建了白甲鱼微卫星富集文库.对乌江彭水电站坝上、坝下种群进行PCR扩增,得到5个多态位点,其等位基因数目3～6;多态信息含量0.4465～0.7116;观测杂合度0.4444～0.9310;期望杂合度0.4902～0.7624;Hardy-Weinberg平衡偏离指数-0.4171～0.2380,各位点两两之间不存在显著的连锁不平衡现象.实验初步表明:乌江流域白甲鱼的遗传多样性较为丰富,但彭水水电站的建立已经对其造成了一定程度的影响.     

大黄鱼微卫星多重PCR体系的建立及其应用

利用本实验室开发的微卫星标记,通过优化退火温度、引物浓度、循环次数等条件,建立了3组大黄鱼微卫星多重PCR体系,每组包含3个微卫星位点,用3组微卫星多重PCR分析了一个大黄鱼选育群体JD-01的遗传多样性。结果显示,该群体的平均等位基因为12.111,平均有效等位基因为7.408,平均多态信息含量为0.846,平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.825、0.868,香农多样性指数为2.165。运用Cervus 3.0软件,对已知系谱关系的9个大黄鱼家系及对应亲本进行了亲子鉴定分析,以验证3组微卫星多重PCR在亲子鉴定中的准确性。结果显示,使用该3组微卫星多重PCR体系进行亲子鉴定准确率为100%。大黄鱼微卫星多重PCR体系的建立为分析群体的遗传多样性、亲子鉴定和辅助家系管理提供了一种高效的技术手段。     

2个锦鲤人工养殖群体遗传多样性的微卫星标记分析

采用13对微卫星引物,对2个锦鲤(Ornamental carp)人工养殖群体的遗传多样性进行了研究.结果表明,锦鲤群体的遗传多样性水平较高;其平均等位基因数(A)为7.86和8.37;2个群体的平均观测杂合度(Ho)为0.7911和0.7928,平均期望杂合度(He)为0.6735和0.6792,平均多态信息含量为0.7145和0.7192.群体间的遗传距离为0.1057,遗传相似度为0.9011.13个微卫星位点可用于锦鲤群体的遗传学研究.     

菲律宾蛤仔人工选育群体与野生群体的遗传多样性分析

本研究利用10对微卫星标记对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)人工选育群体与野生群体进行遗传多样性分析。结果表明,每个位点的等位基因数为3~12个,期望杂合度范围为0.307~0.757,观测杂合度范围0.208~0.583。等位基因丰富度AR的大小范围是3.0~10.7,PCR扩增产物片段大小在178~390 bp,共得到63个等位基因,平均等位基因数范围从4.4(白蛤)到5.1(龙王塘野生群体),野生群体等位基因丰富度最大(5.278),白蛤群体的等位基因丰富度最小(4.267)。哈迪–温伯格检验发现4个群体和10对微卫星的40个组合中,有21个组合显著偏离哈迪–温伯格平衡状态。Kruskal-Wallis检验表明各个群体间的平均等位基因丰富度无显著差异。4个群体遗传分化系数F_(st)在0.086~0.180,遗传分化最大的是白斑马蛤群体与龙王塘野生群体(F_(st)=0.180),遗传分化最小的是白蛤群体和海洋橙群体(F_(st)=0.086)。人工选育群体表现为中度分化水平(F_(st):0.086~0.113);龙王塘野生群体与人工选育群体表现为较大分化水平(F_(st):0.134~0.180)。结果表明,人工选育群体的遗传多样性仍然比较高,但连续的选育对群体的遗传多样性和遗传分化有一定程度的影响。     

微卫星标记分析乌龟养殖群体的遗传多样性

利用8个微卫星标记对7个乌龟养殖群体进行了遗传多样性和遗传结构的检测。结果显示,7个养殖群体都表现出较高的多态性,8个位点共检测出130个等位基因,范围在9～26,平均16.25;其多态信息含量(PIC)范围为0.57～0.92,平均值为0.71;观测杂合度(HO)和期望杂合度(HE)分别为0.30～0.87和0.60～0.93。分子变异方差分析(AMOVA)结果表明,遗传变异5.91%来自群体间,84.29%来自群体内部,两两群体间FST值在0.0143～0.1127,其中57.14%的两两群体间无分化,42.86%的两两群体间出现了中等程度的分化。哈迪-温伯格平衡检测表明,8个位点中有5个位点显著或极显著的偏离了哈迪-温伯格平衡,推测各群体中出现了近交繁殖的现象。7群体间遗传距离为0.1066～0.6468,UPGMA聚类分析表明,湖北荆州群体单独聚为一支,其余6个群体聚为另一支。另外,7个群体都存在特有等位基因,提示群体间等位基因扩散受到一定程度的限制,同时在育种上,可以作为亲本选育的一个重要参考指标。     

微卫星标记在长牡蛎三倍体鉴定中的应用

为开发一种简单有效的倍性检测方法对长牡蛎三倍体诱导结果进行准确评估,本实验采用细胞松弛素B抑制第二极体释放诱导产生长牡蛎三倍体,选用7个微卫星位点扩增基因组DNA,通过亲子代基因分型进行倍性检测,检测结果采用流式细胞仪加以验证,以评估微卫星标记倍性检测的准确性。另外,本研究探讨了准确鉴定倍性所需的微卫星标记数量与微卫星—着丝粒重组率(y)之间的关系,以期为其他物种采用分子标记进行倍性检测提供理论依据。结果显示,细胞松弛素B诱导产生的115个长牡蛎子代经7个微卫星位点鉴定得到40个三倍体,与流式细胞仪检测结果一致,准确率达到100%,7个微卫星位点的(1-y)的乘积为0.005。随机挑选6个位点,也可鉴定出所有三倍体,(1-y)的乘积为0.005~0.042。研究表明,本研究中开发的微卫星标记可以简单高效地鉴定长牡蛎三倍体,微卫星位点的(1-y)的乘积小于0.005,倍性检测的准确率可达100%,采用微卫星标记进行倍性检测对于加速长牡蛎三倍体育种进程具有十分重要的意义。     

长牡蛎壳金选育群体生长性状的选择效应

长牡蛎是一种世界性的养殖贝类,同时是我国最重要的经济贝类之一,壳色美观和快速生长是目前长牡蛎遗传育种的2个重要目标。2010年通过长牡蛎壳色性状的家系选育,获得了壳白、壳黑、壳金和壳紫4种壳色品系。实验以第二代壳金品系为基础群体,对长牡蛎壳金群体的生长性状进行定向选育,分析了长牡蛎壳金选育群体壳高性状的选择反应、遗传获得和现实遗传力。结果显示,养成阶段选择组的壳高均大于对照组,350日龄后表现出显著的生长优势;幼虫期,壳高性状的平均选择反应、遗传获得和现实遗传力分别为0.549±0.277、3.717%±2.611%和0.339±0.171,养成期分别为0.436±0.138、8.253%±1.014%和0.270±0.086。选择组的贝壳金黄色和外套膜金黄色比例分别提高了22%和10%。研究结果为长牡蛎壳金优良品系培育提供了重要基础资料。     

长牡蛎生长性状遗传力、遗传相关和表型相关分析

为了查清乳山(RS)和崆峒岛(KTD)海域长牡蛎生长性状各指标的遗传力、遗传相关和表型相关,本实验通过部分因子交配设计和人工授精的方法建立家系,并在乳山和崆峒岛海域进行养殖。用混合线性模型分别计算RS和KTD海域188日龄、338日龄和474日龄长牡蛎生长性状各指标的遗传参数。结果发现:不同日龄长牡蛎生长性状各指标,在乳山海域的遗传力是0.28~0.55,为中高遗传力,在崆峒岛海域的遗传力是0.34~0.63,为高遗传力;与乳山海域相比,崆峒岛海域各指标的遗传力偏高。运用亲本模型,将日龄和地点作为固定效应,计算得到壳高、壳长、壳宽和湿重的遗传力分别为0.25±0.08、0.29±0.09、0.14±0.05和0.26±0.09。不同海域、不同日龄的遗传相关和表型相关结果各不相同,但各指标间均呈现正相关;总体来讲,性状间的遗传相关大于表型相关。实验结果有助于掌握山东半岛南北两侧长牡蛎生长性状的数量遗传学参数,为制定长牡蛎在该海域的选育技术路线提供数据支持。     

长牡蛎第三代选育群体生长性状的选择效应

为了培育长牡蛎的高产抗逆新品种,实验采用群体选育方法构建了中国、日本和韩国3个种群的快速生长选育系,2007年至今已连续进行了6代选育。本实验对长 牡蛎选育F₃代壳高和活体体质量的增长、选择反应和遗传获得等遗传参数进行了分析。结果表明,从第120日龄开始,中国、日本和韩国3个选育群体的壳高和 活体体质量均显著高于对照组,在420日龄时,平均壳高较对照组分别高13.4%、10.1%和10.5%,平均活体体质量较对照组分别重18.5%、13.4%和11.6%;壳高的平均现实遗传力分别为0.447±0.226、0.471±0.297和0.367±0.167,表明适于对壳高的生长速度进行进一步的选育。长牡蛎中国、日本和韩国选育F3代活体 体质量的遗传获得平均值分别为16.01%±3.82%、15.03%±5.21%和11.57%±5.15%,表明对长牡蛎壳高的生长速度进行选育时,活体体质量的生长速度也得到了明显提高。本研究结果可以为长牡蛎快速生长品系的连续选育提供依据。     

长牡蛎壳橙性状遗传参数评估及与生长性状的关联性

长牡蛎壳橙快速生长品系是结合群体选育与种内群体间杂交方法,以壳色性状和生长性状为选育指标,经过连续3代选育获得的新品系。本研究以第1代长牡蛎壳橙快速生长品系(G₁)为亲本,采用巢式设计建立了48个混养家系,共获得863个个体。利用微卫星标记对混养家系进行了系谱分析,并基于REML法评估了长牡蛎壳橙快速生长品系壳色性状的遗传参数及与生长性状的相关性。结果显示,863个个体中,有851个个体被准确鉴定其所属家系;长牡蛎壳橙快速生长品系壳色性状颜色参数指标a^*(红绿轴色品指数)、b^*(黄蓝轴色品指数)和ΔE (色差)等均具中高等遗传力,大小依次为0.47±0.23、0.42±0.21和0.56±0.29。4个颜色参数指标间的遗传相关和表型相关范围分别为-0.79~0.86和-0.45~0.48。壳色性状与各生长性状的遗传相关和表型相关较低,分别为-0.33~0.17和-0.04~0.11。研究表明,在长牡蛎壳橙快速生长品系育种过程中,对壳色性状进行选育可以得到预期的改良效果。此外,壳橙性状与生长性状应分别作为目标性状进行协同选择,以实现同时改良两个性状的目的。本研究可为长牡蛎壳橙快速生长品系选育提供基础资料。     

长牡蛎和福建牡蛎个体生长模型的构建及比较

长牡蛎和福建牡蛎分别是我国北方和南方沿海重要的养殖贝类。为比较分析二者的动态生长情况,实验基于动态能量收支理论（DEB）,以连续监测的水温和叶绿素a浓度为强制因子,通过现场实验、模型调试和文献查阅等方式获取模型参数,利用Python 2.7软件分别构建了桑沟湾长牡蛎、深沪湾福建牡蛎的个体生长模型,并以两种牡蛎的实测生长数据进行验证。结果显示：①所构建的DEB模型能够较好地模拟长牡蛎、福建牡蛎的个体生长情况（壳高、软组织湿重等）,模拟值与实测值之间相关性显著;②长牡蛎和福建牡蛎的温度耐受上限（T_H）、温度耐受下限（T_L）、半饱和常数（F_H）等参数存在差异,这可能与不同海域的理化环境、食物组成及牡蛎的选择性摄食有关;③在模拟周期内,受温度和食物的双重限制,长牡蛎冬季生长缓慢,而福建牡蛎处于持续增长状态,期间主要受到食物的限制。本研究结果可为后续生态系统模型构建和牡蛎养殖容量评估提供基础数据。     

近交对长牡蛎幼虫和稚贝生长与存活的影响

分别以2010年通过2个野生个体进行交配获得的A01全同胞家系和2011年通过A01家系子代进行交配获得A02全同胞家系为亲本,在2013年6月采用同时建立全同胞交配子一代F1(F=0.250)、全同胞交配子二代F2(F=0.375)及设置对照组(F=0)的方法,研究在相同环境条件下,不同实验组的受精率与孵化率以及近交对长牡蛎幼虫期、稚贝期生长和存活的影响,并初步探讨近交代数与近交衰退的关系。结果发现,各组的受精率均在90%以上,除F2组外其余2组的孵化率也在90%以上;幼虫阶段,F1组和F2组的壳高与壳长均从12日龄出现衰退(近交衰退系数,inbreeding depression coefficient,IDC0),且F2组壳高的近交衰退系数均小于同日龄F1组壳高的近交衰退系数;F1组和F2组的存活率在整个幼虫期间均出现衰退,且F1组和F2组存活率的近交衰退系数均随着幼虫日龄的增加而逐渐减小。稚贝阶段,F1组和F2组的平均壳高在各日龄均表现出近交衰退(IDC0),且F2组壳高的近交衰退系数均小于相同日龄F1组壳高的近交衰退系数;3个实验组的平均壳长在整个稚贝阶段无显著性差异;F1组和F2组存活率的衰退在不同日龄始终存在(IDC0),且随着稚贝日龄的增加其衰退程度逐渐加大。研究结果为长牡蛎选择育种和遗传改良提供了基础资料。     

5种壳色长牡蛎不同组织中金属元素的分析与评价

为评估不同壳色长牡蛎金属元素价值,实采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)和近红外(NIR)分析模型对5种壳色(壳黑、壳紫、壳橙、壳金和壳白)长牡蛎4个组织(外套膜、鳃、闭壳肌和性腺—内脏团)中的Mg、Fe、Zn、Cu、Mn和Se元素含量进行检测分析,并比较与对照群体金属元素含量的差异以及5种壳色长牡蛎各组织间含量的差异。结果发现,在外套膜中,壳紫、壳橙和壳黑长牡蛎中Zn含量显著高于对照群体,壳紫长牡蛎Cu含量显著高于壳金和对照群体,壳金长牡蛎Mn含量显著高于壳紫和壳黑长牡蛎,其他元素在各群体中含量无显著差异;在鳃中,壳金长牡蛎Mn含量显著高于壳黑和对照群体,其他组份在6个群体无显著性差异;在闭壳肌中,壳橙和壳紫长牡蛎Zn的含量显著高于对照群体,其他组份在各群体中差异不显著;在性腺—内脏团中,壳橙长牡蛎Zn和Mn含量均显著高于对照群体,且Cu的含量显著高于壳金长牡蛎,其他元素在6个群体中含量无显著性差异。4个组织中各金属元素含量差异显著,其中闭壳肌内各金属元素含量显著低于鳃、外套膜和性腺—内脏团。研究表明,不同壳色长牡蛎之间以及不同壳色与对照群体之间在部分金属元素含量上已表现出分化,这为长牡蛎壳色新品系选育提供了重要的基础资料。     

壳白长牡蛎基因型与环境互作(G×E)效应分析

为探索壳白长牡蛎品系的壳色性状和生长性状的基因型与环境互作(G×E)效应,利用巢氏设计构建全同胞家系,每个家系分成两组分别在乳山和荣成海域进行养殖。利用线性混合模型和REML法分析11月龄壳白长牡蛎生长性状和壳色性状的遗传力及G×E效应。采用最佳线性无偏预测法(BLUP法)估计壳高和L~*两个性状的育种值,并通过加权获得综合育种值来筛选优良家系。结果显示,乳山组和荣成组的壳白长牡蛎生长和壳色性状的遗传力不同,分别为(0.14±0.08)～(0.62±0.18)和(0.01±0.03)～(0.78±0.19),可能存在尺度效应。以不同环境为固定效应,综合两个环境计算出的生长和壳色性状的遗传力为(0.02±0.02)～(0.51±0.09),然而由于部分全同胞家系缺失和模型不收敛的原因,估计模型中未包括母本/共同环境效应和显性效应,上述遗传力估计值偏高。本研究中生长和壳色性状在两个环境间的遗传相关为(–0.47±0.40)～(0.75±0.18),均小于0.8,表明壳白长牡蛎品系的生长和壳色性状都具有明显的重排效应,壳白长牡蛎品系其选育需要针对不同的养殖环境培育不同适应性的选育家系。综合育种值排名前20的个体其家系来源比例表明,家系G1和G21对于乳山海域表现出特殊的适应性,而家系G4、G22和G5对荣成海域环境具有特适性,家系G2则对两个环境具有普适性。研究为壳白长牡蛎品系的良种选育提供了重要的参考依据。