基于计算机视觉的大黄鱼体尺测算与体质量估测

鱼类的体重、体长等表型性状是水产养殖和遗传育种中非常重要的经济性状,为了避免人工测量的不确定性、误差随机性和效率低下的问题,本研究开发出一种基于Mask Region Convolutional Neural Network (Mask R-CNN) 的自动化、无侵入式鱼类图像分割和表型性状测量的装置。该装置包括图像采集装置和控制软件两部分,其中图像采集装置可以测量不同规格鱼类 (体长1~40 cm)。基于Mask R-CNN的控制软件,可以对图片进行目标性状的训练和预测,实现目标数据的测量、存储和管理。本研究利用该装置对477尾3月龄大黄鱼进行了图像采集和基于大黄鱼图像的体长、体高、体重性状预测。研究表明,利用该装置测量的大黄鱼体长和体高的平均相对误差均小于4%。基于体长、体高、体表面积的多元回归模型对体重进行拟合,测量值与真实体重的相关系数为0.99,平均相对误差为4%,对每张图片的平均处理时间为3 s,测量速率是人工的8倍。该系统可以实现自动化、高效、准确地获取大黄鱼体型与体重性状,为大黄鱼种质资源评价、良种选育和种质创新提供更加便捷高效的表型测评工具。     

基于线粒体基因组的东方鲀属系统发育学及群体遗传学

为了探究东方鲀属内系统发育关系,本研究首次基于群体尺度对东方鲀属物种进行系统发育分析。利用线粒体基因组,在包含10个种的124尾东方鲀中,挖掘了1 488个单核苷酸多态性(SNP)位点和4个插入缺失(INDEL),使用这些遗传变异位点进行了系统发育及群体遗传学分析。发现网纹东方鲀与铅点东方鲀可能是同种异名,且二者形成的姊妹群位于东方鲀属基部;暗纹东方鲀与红鳍东方鲀、菊黄东方鲀与双斑东方鲀各自亲缘关系较近。此外,实验发现了4尾可疑的双斑东方鲀和菊黄东方鲀杂交个体,以及2尾可疑的横纹东方鲀杂交个体。遗传多样性方面,弓斑东方鲀遗传多样性最低。此外,实验在10种东方鲀中共找到595个种间特异性SNP位点。Ka/Ks分析表明,nd6基因的Ka/Ks最高(平均为1.19),说明在东方鲀属中nd6可能经历了正选择,而ATP合成酶基因可能在东方鲀适应淡水环境中受到选择。研究表明,东方鲀属内系统发育关系较为复杂,且在野生环境下东方鲀物种间广泛存在自然杂交现象,该研究为东方鲀物种快速鉴定提供可靠的分子标记,加速东方鲀属系统发育研究进展,并为东方鲀野生种质资源保护提供了理论依据。     

四种鲍45S rDNA在染色体上的比较定位

为了研究皱纹盘鲍、西氏鲍、绿鲍和杂色鲍等4种鲍的核型特征,实验利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术比较定位了上述4种鲍的45S rDNA位点。皱纹盘鲍中约83%的中期细胞均检出2对45S rDNA位点,分别位于13号和16号染色体的长臂端部。西氏鲍中约75%的中期细胞均检出3对45S rDNA位点,分别位于6号染色体短臂端部、14号和17号染色体长臂端部。绿鲍中约85%的中期细胞均检出3对45S rDNA位点,分别位于4号、6号和8号染色体长臂的端部。杂色鲍中约65%的中期细胞均检出3对45S r DNA,位点,分别位于3号、4号和12号染色体短臂的端部。此外,4种鲍均有少数中期相的45S rDNA位点数高于众数,这提示,除了明确的45S rDNA位点外,4种鲍可能均有若干个不稳定的45S rDNA位点。实验结果丰富了鲍细胞遗传学研究资料,同时为鲍的遗传育种研究提供了基础数据。     

不同鲍及其杂交种的营养成分与质构特性

绿盘鲍和西盘鲍作为经全国水产原种和良种审定委员会审定通过的水产新品种,在生长和耐高温性能上表现出显著优势,已在产业上广泛推广养殖,但其营养品质方面的研究尚不完善。本研究以这两个鲍新品种以及西氏鲍、皱纹盘鲍和绿鲍为对象,对其营养成分与质构特性进行了比较分析。结果显示,绿盘鲍的肥满度为(0.76±0.14) g/cm³,相较于其母本提高了35.71%,相较于其父本提高了72.73%;足肌的粗蛋白含量为62.26%±6.62%,相较于其母本提高了9.83%,相较于其父本提高了14.26%,因此在肥满度和粗蛋白含量方面,绿盘鲍具有明显的超亲杂种优势。5种鲍的脂肪酸营养价值为皱纹盘鲍>绿盘鲍>西盘鲍>绿鲍>西氏鲍,可见杂交种的脂肪酸营养具有中亲杂种优势。在质构指标上,西氏鲍的弹性和脆度最高,绿鲍脆度最低,杂交种各项质构指标都未表现出杂种优势。熵权法综合分析结果显示,皱纹盘鲍营养品质最优,绿盘鲍和绿鲍在风味上优于西氏鲍与西盘鲍。本研究结果将为未来鲍的品质育种及产品精深加工与开发提供技术支撑。     

一种免疫诱导型鲤启动子的克隆与功能分析

为发掘适用于基因工程抗病育种的鱼类启动子,通过实时荧光定量PCR实验对鲤Rab GTP酶(Ras-associated binding-GTPases 1a3,Rab1a3)基因的表达模式进行了分析,证实该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录水平较高,且免疫激活后转录显著增强,符合基因工程抗病育种所需的外源免疫基因转录模式。从鲤细菌人工染色体文库中,使用Rab1a3基因特异引物筛选获得包含该基因区域的文库克隆,测序获得该基因完整序列,以及上下游调控序列。通过生物信息学手段,预测到长度为1014 bp的鲤Rab1a3基因启动子序列,该启动子不具有典型的TATA盒或CpG岛特征,存在多个免疫相关转录因子结合位点。在草鱼肾组织细胞系内验证该启动子活性,结果显示,绿色荧光蛋白基因和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,证实该片段具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,双荧光素酶报告基因检测结果显示,该启动子活性在免疫刺激后增强至免疫刺激前的8.67倍。研究表明,鲤Rab1a3基因启动子有望被开发成为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。     

基于线粒体COI的DNA条形码在对虾科种类鉴定中的研究

对虾科(Penaeidae)包含有26个属,约有200多种对虾,由于同属内的对虾在形态上非常相似,只呈现细微的差别,因此使得只基于形态学对对虾科物种的鉴别非常困难。为确定DNA条形码技术在对虾科物种鉴别的可行性,在本研究中,我们采用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因研究了32种对虾的核苷酸组成、对虾种间及种内遗传距离,用邻接法(Neighbor-joining)构建32种对虾COI基因序列系统发生树。结果表明,对虾COI基因组成偏倚明显,A+T含量(61.5%)显著高于G+C(38.5%)。基于Kimura双参数模型计算,32个物种的种内平均遗传距离为0.003,种间平均遗传距离(0.468)是种内遗传距离的156倍,符合Hebert提出的种间遗传距离大于或等于10倍种内遗传距离的标准。在系统进化树中,32种对虾中有30种对虾都以较高的置信度聚合成独立的分支。可见,线粒体COI基因作为对虾科DNA条形码在物种的鉴别上具有很好的应用性,可以作为形态学分类系统的必要补充和佐证。     

福建台山列岛周边海域鱼类群落分类多样性研究

根据2012年~2013年在台山列岛周边海域进行的4个航次底拖网调查资料,并结合该海域的历史资料系统整理了台山列岛周边海域鱼类总名录,使用PRIMER 5.0软件计算了该海域鱼类的分类多样性指数,研究了分类多样性指数的季节变化。结果显示,台山列岛周边海域共记录鱼类2纲20目81科150属208种,以鲈形目种类占绝对优势;2012年~2013年调查记录到鱼类2纲11目40科63属77种。台山列岛周边海域鱼类的平均分类差异指数（△+）和分类差异变异指数（+）的理论平均值分别为63.14和378.4。鱼类分类多样性指数（△）秋季最高,春、夏季次之,冬季最低;鱼类分类差异指数（△*）秋季最高,春季次之,夏、冬季较低。研究结果表明,春季鱼类种类数最多,夏、秋季次之,冬季最少,水温和饵料决定了研究海域鱼类种类组成。     

鲑鳟通用型低通量单核苷酸多态性芯片的开发

为开发常见鲑鳟养殖物种通用的遗传分析工具,本研究利用Affymetrix虹鳟(Oncorhynchus mykiss) 57K高通量单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)芯片,对国内代表性鲑鳟养殖群体开展了分型检测,包括山女鳟(Oncorhynchus masou masou)、银鲑(Oncorhynchus kisutch)、美洲红点鲑(Salvelinus fontinalis)、白斑红点鲑(Salvelinus leucomaenis) 4个物种,从57,501个SNP标记中筛选出96个共享多态性标记,应用Fluigidm 96.96动态芯片平台,构建了大麻哈鱼属(Oncorhynchus)和红点鲑属(Salvelinus)通用型低通量SNP芯片。该芯片分型结果准确性较高,与Affymetrix高通量芯片分型一致性达到96.55%。使用该芯片对来自6个家系的48尾银鲑个体及其候选亲本进行检测,应用Cervus 3.0.7软件进行亲权鉴定,结果能够准确重现复杂家系的真实系谱。在用于单亲本亲权鉴定时,第一亲本非排除率(Non-exclusion probability for first parent, NE-1P)为4.120×10~(–4);用于双亲本亲权鉴定时,双亲非排除率(Non-exclusion probability for parent pair, NE-PP)低至6.219×10~(–12),表明该芯片在鲑鳟养殖群体系谱鉴定应用中具有较高的准确性。使用该芯片开展4个鲑鳟养殖群体遗传结构分析,样本分群聚类结果与其所属的分类阶元相符,能够准确反映群体遗传组分构成和遗传关系。本研究构建的低通量SNP芯片在常见鲑鳟养殖物种中具有良好的通用性,将其应用于养殖群体遗传分析,能够为鲑鳟制种、育种和引种等科学决策提供基因组信息参考。     

拟穴青蟹ANT2基因在不同温度和盐度条件下的应激表达

采用qRT-PCR技术, 对不同温度(10℃, 15℃, 20℃, 25℃)以及低温(10℃, 15℃)和盐度(10, 35)联合作用下拟穴青蟹(Scylla paramamosain)(甲壳长3.7~5.8 cm, 体质量80~100 g) ANT2基因的表达进行了检测。结果表明: 在4个温度下肝胰腺、肌肉、鳃中ANT2基因表达量依次为低、中、高, 存在组织表达特异性。随着温度降低, ANT2基因总体上趋低表达, 但在15℃时ANT2基因在肌肉(1~12 h)和鳃中均显著高于20℃(P<0.05)。该结果提示, ANT2基因与能量代谢相关, 且在一定低温下被诱导表达, 可能参与低温胁迫的应答。相同低温下, 3种组织中ANT2基因在盐度10的表达量通常高于盐度35的(P<0.05), 说明低温下低盐环境有利于提高青蟹体内代谢, 增强耐寒能力。     

菲律宾蛤仔稚贝对浮游微藻的滤食选择及对水体水色的影响

为研究菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)稚贝对浮游微藻的滤食选择及生物沉降作用,分别在稚贝滤食0、3、6、10h后采集育苗池中的微藻水样,分析浮游微藻的种类和数量变化,测定水体透明度、悬浮物、叶绿素a等理化因子的变化.结果 显示:调查期间共观察到近50种浮游微藻,主要包括硅藻门、绿藻门、蓝藻门...