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。     

长牡蛎壳黑和壳白选育群体生长性状的选择效应

为了培育壳色性状优良且生长性状良好的长牡蛎(Crassostrea gigas)新品系,本研究以5个壳黑第四代家系和5个壳白第四代家系的成贝为基础群体,利用截头法对壳高进行选择,构建了壳黑和壳白快速生长系第一代群体,分析了两个选育群体的壳高和活体体重的选择反应、遗传获得和现实遗传力等遗传参数。结果表明,在长牡蛎收获的490日龄,壳黑群体和壳白群体选择组壳高较对照组壳高分别提高(9.83?1.68)%和(9.97?1.87)%,体重分别提高(10.16?3.64)%和(11.36?1.96)%。两选育群体壳高的平均现实遗传力分别为(0.353?0.09)和(0.405?0.111),体重的平均现实遗传力为(0.192?0.080)和(0.244?0.123)。本研究表明壳黑群体和壳白群体具有较大的遗传方差,在对壳高生长速度直接选择的同时实现了对活体体重的间接选育,可继续通过群体选育提高生长速度。本研究结果可以为培育出壳色美观、生长性状良好的长牡蛎优良品种提供科学依据。     

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。     

长牡蛎成体生长性状的遗传参数估计

在长牡蛎(Crassostrea gigas)的选择育种工作中,于2009年和2010年分别获得24个和32个全同胞家系。根据长牡蛎360日龄的壳高、壳长、壳宽、总重、壳重、肉重和出肉率参数,利用ASREML软件的REML方法计算表型变量的方差组分,估算了长牡蛎成体阶段生长性状的遗传参数。结果表明,不同年份长牡蛎家系的生长存在显著差异,2009年家系的壳高、肉重和出肉率显著低于2010年家系(P<0.05),2009年家系的总重则显著高于2010家系(P<0.05)。除出肉率外,2009年和2010年家系的壳高与其他生长性状均存在显著的正相关性(P<0.05)。壳高和总重具有较高的遗传力,分别为0.35±0.15和0.27±0.13。长牡蛎成体阶段各生长性状间的遗传相关和表型相关均为正相关,但相关性的大小不同。本研究估测的长牡蛎成体阶段生长性状的遗传参数,可以为合理制定长牡蛎的育种方案和选择反应预测提供参考依据。     

长牡蛎幼体生长性状的遗传力及其相关性分析

采用平衡巢式设计方法和人工授精技术,每个雄体配3个雌体,构建了12个半同胞家系和36个全同胞家系.应用数量遗传学的全同胞组内相关分析法,利用SPSS软件的GLM过程计算表型变量的原因方差组分,估算了长牡蛎幼体生长性状的遗传力.结果表明,5～25日龄幼体壳高狭义遗传力估计值为0.161～01771,壳长狭义遗传力估计值为0.139～0.814,其中利用父系半同胞组内相关法估计壳高的遗传力依次为0.387、0.364、0.262、0.378、0.161,壳长的遗传力依次为0.383、0.398、0.302、0.361、0.139,二者均为中等遗传力.雌性亲本间半同胞个体具有较大的变异程度,存在着较大的母性效应;由雄性遗传方差组分估计的遗传力准确可靠,由父系半同胞组内相关法计算的狭义遗传力是长牡蛎幼体遗传力的无偏估计值.长牡蛎幼体不同生长时期壳高和壳长的遗传相关和表型相关均为正相关,相关系数的范围分别为0.091～0.820、0.224～0.360,表明以壳高或壳长为参数进行选育时,均可达到改良生长性状的效果.     

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。     

长牡蛎壳金选育群体性腺发育与营养成分的周年变化

为了评估长牡蛎(Crassostrea gigas)壳金选育群体的繁殖周期及营养价值,自2013年11月至2014年10月,对山东省刘公岛海区长牡蛎第三代壳金选育群体的性腺发育、营养成分(总蛋白、总脂肪、糖原)季节变化及其与环境因子的关系进行了研究,并比较了与普通养殖群体营养成分的差异。结果表明,长牡蛎壳金选育群体雌雄比例接近1︰1,性腺同步发育;配子发生开始于2月,全年只有1个产卵季节(6―8月),7月为两性配子排放高峰期。配子成熟及排放期间,水温处于较高水平,食物充足,可为性腺发育提供能量,也有利于幼体的存活和生长。卵母细胞直径从配子发生开始逐渐增大,并在产卵前达到最大值(36.88μm),产卵后则降低。营养成分分析表明,脂肪含量在性腺–内脏团中随配子发育积累储存,产卵后显著降低;糖原在性腺发育到4月时开始下降,为配子的发育提供能量;蛋白质在配子发育过程中大量合成,与繁殖活动存在密切联系。长牡蛎壳金选育群体外套膜的总蛋白含量显著高于普通养殖群体(P0.05),糖原和总脂肪含量显著低于普通养殖群体(P0.05),其他组织的一般营养成分未出现显著差异。研究表明,长牡蛎在壳金群体选育过程中营养成分已表现出分化,这为长牡蛎壳色选育提供了重要参考依据。     

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。     

深凹壳型香港牡蛎选育群体生长性状的遗传参数估计

为了培育壳型和生长性状优良的深凹壳型香港牡蛎新品系,以广东台山镇海湾野生香港牡蛎天然采苗的2龄养殖群体为基础群体,以壳型指数D为指标,按照10%留种率和1.755选择强度,利用截头法进行深凹壳型香港牡蛎的群体选育;分析了幼虫期、中间培养期、养成后期的选择反应、遗传获得和现实遗传力等遗传参数。结果发现,选择组的壳高和壳型指数D均大于对照组,遗传参数估算值随着个体的增大而增加。幼虫期,壳高的平均选择反应、平均遗传获得、平均现实遗传力分别为0.363±0.167、1.678%±0.416%、0.207±0.095,中间培养期分别0.639±0.115、7.618%±2.666%、0.364±0.065,养成后期分别为0.668±0.179、8.861%±3.072%、0.381±0.102。养成后期,壳型指数D的平均选择反应、平均遗传获得、平均现实遗传力分别为0.748±0.066、9.090%±0.565%、0.426±0.038。研究结果为培育深凹壳型、生长性能良好的香港牡蛎优良品种提供了实验依据和理论基础。     

壳金长牡蛎家系的建立及生长和存活性状的比较

于2014年6月,以经过2代家系选育和2代群体选育共连续4代选育的壳金长牡蛎为亲本,采用巢式设计,成功构建25个全同胞家系,同时以未经选育的壳色即普通灰白色的个体子代为对照组,评估各家系和对照组在幼虫、稚贝期的生长和存活差异。结果显示,不同时期,壳金长牡蛎选育家系各生长性状平均值均高于对照组平均值,其中在幼虫期不同日龄,壳金长牡蛎所有家系壳高和存活率平均值均高于对照组,分别提高2.27%~16.67%和1.72%~9.40%;在稚贝期各阶段,壳金长牡蛎所有家系壳高、壳长、总重量及存活率的平均值均高于对照组,分别提高10.04%~19.79%、6.56%~17.78%、10.44%~32.92%和0.20%~4.26%;不同壳金家系间的生长及存活性状具有显著差异,排序也存在不一致性,其中G19和G28家系表现出较高的生长及存活性能,在11月龄,G19和G28家系的壳高、壳长、总重的累积生长量比所有家系平均值分别提高4.78%、8.22%、12.38%和7.61%、4.02%、9.04%,与对照组相比,分别提高15.31%、15.31%、24.11%和18.42%、10.85%、20.42%;存活率比所有家系平均值和对照组分别提高11.70%、12.71%和11.92%、12.94%。研究表明,壳金长牡蛎选育群体的生长性状具有一定的优势,但存活性状有待进一步的改良;家系G19和G28可作为优良品种培育的育种材料。本研究为培育快速生长和存活率高的壳金长牡蛎新品种提供了基础资料。     

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。     

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。     

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。     

利用微卫星荧光多重PCR技术分析壳白长牡蛎3代人工选育群体的遗传多样性

为了探讨壳白长牡蛎人工选育对群体遗传变异的影响,实验利用4个多重PCR组合共10个微卫星标记分析了连续3代壳白长牡蛎人工选育群体和野生群体及基础群体的遗传多样性。结果发现,6个群体的平均等位基因数量为7.2~12.6,等位基因丰度为6.8~11.0,期望和观测杂合度分别为0.672~0.769和0.486~0.542;与野生群体相比,3代选育群体的平均等位基因数显著降低,但平均期望杂合度并无显著差异。哈迪—温伯格平衡检验结果显示,在60个群体—位点组合中有39个群体—位点组合显著偏离哈迪—温伯格平衡,近交系数F_(is)范围为0.215~0.342。群体间遗传分化指数F_(st)范围为0.005~0.076,处于中—低等的遗传分化水平。研究表明,虽然连续选育对群体的遗传多样性和遗传分化造成了一定程度的影响,但人工选育群体依然表现为较高的遗传多样性,仍可以一定的选择压力对选育群体进行人工选育。     

长牡蛎Htatip2的表达及其在不育三倍体雌性中的DNA甲基化

为探究DNA甲基化在长牡蛎性腺发育中的表观遗传调控机制,对长牡蛎Htatip2的同源性、系统进化、组织表达以及三倍体性腺可育型和不育型不同发育时期的基因表达和DNA甲基化谱进行了研究。结果显示,长牡蛎Htatip2的保守结构域与美洲牡蛎的Htatip2-like的保守结构域同源性最高。qPCR分析显示, Htatip2在各个组织中均有表达,其中在雌性性腺中的表达量最高。此外,该基因的表达量在可育型三倍体牡蛎性腺中随着性腺发育成熟而升高,在不育型三倍体牡蛎性腺中表达量变化不显著。BS-PCR分析显示,该基因的甲基化水平随着性腺发育成熟而降低,与基因表达水平成负相关性。双荧光素酶报告结果显示,甲基化的Htatip2启动子片段与未甲基化的片段相比,显著抑制了荧光素酶的活性。研究表明,长牡蛎Htatip2的DNA甲基化可能通过抑制基因表达参与了性腺成熟调控。本研究为表观遗传调控机制参与牡蛎性腺发育提供了重要参考依据。