蛤仔回交家系建立及早期生長發(fā)育比較

趙力強, 閆喜武, 霍忠明, 楊 鳳

(大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院, 遼寧 大連 116023)

蛤仔回交家系建立及早期生長發(fā)育比較

趙力強, 閆喜武, 霍忠明, 楊 鳳

(大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院, 遼寧 大連 116023)

2009年9月, 作者以蛤仔(Ruditapes philippinarum)雜交家系HD(♀H×♂D)及其親本家系H、D為材料, 采取單對交配策略建立了B1F1(♀HD×♂H)、B2F1(♀D×♂HD)、B3F1(♀HD×♂D)和B4F1(♀H×♂HD)4個回交家系, 并對各家系蛤仔早期生長發(fā)育進(jìn)行比較。結(jié)果表明: 家系間蛤仔的卵徑、受精率、孵化率和初孵 D形幼蟲殼長差異不顯著(P＞0.05); 浮游幼蟲期, B1F1和 B3F1家系幼蟲生長速度顯著快于B2F1和B4F1(P＜0.05), 9日齡時B2F1和B4F1幼蟲存活率顯著低于B1F1和B3F1(P＜0.05); 變態(tài)期, B2F1和B4F1家系幼蟲表現(xiàn)出明顯的變態(tài)時間延長、變態(tài)規(guī)格小型化和變態(tài)率低等近交衰退現(xiàn)象; 稚貝期, B1F1和B3F1家系稚貝生長優(yōu)勢開始顯現(xiàn), 而B2F1和B4F1家系稚貝生長和存活劣勢依舊明顯。綜上可見以雜交F1(♀)為母本的B1F1和B3F1家系早期生長和存活性狀顯著優(yōu)于以雜交F1(♂)為父本的B2F1和B4F1家系, 因此在蛤仔回交育種中以雜交F1(♀)為母本更有利于選擇。

蛤仔; 回交; 家系; 生長; 存活

優(yōu)良品種(系)是海產(chǎn)貝類養(yǎng)殖業(yè)健康穩(wěn)定和高效可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在, 家系作為培育優(yōu)良品種(系)的重要育種材料, 建立家系并進(jìn)行定向選育已經(jīng)成為海產(chǎn)貝類遺傳育種的重要手段[1]。優(yōu)良家系可以通過累代選擇、家系內(nèi)純化和家系間雜交, 有效固定選育群體內(nèi)優(yōu)良性狀的加性基因, 增加群體內(nèi)優(yōu)良性狀的基因頻率, 最終獲得滿足人們需求的新品種(系)[2-5]。家系的建立主要有巢式設(shè)計和單對交配兩種方式[6], 很多育種家系, 如自交家系、近交家系和雜交家系都是采用這兩種方法建立起來的[7-9], 但目前尚未見有關(guān)回交家系的報道。

中國是蛤仔養(yǎng)殖大國, 但目前中國所養(yǎng)蛤仔基本上都是野生型的, 尚未經(jīng)過家化過程的選擇, 生長性狀和抗逆性均有待提高。同時, 種質(zhì)資源基礎(chǔ)狀況不清、品質(zhì)下降、抗逆性差、大面積死亡時有發(fā)生等不良現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了蛤仔產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。近年來, 閆喜武[10-14]等相繼開展了蛤仔良種培育和遺傳改良工作, 并成功培育出海洋橙(Ruditapes philippinarum)、斑馬蛤(Ruditapes philippinarum)等生長快、抗逆性強的蛤仔新品系。作者采取回交交配方式, 建立了4個回交家系, 通過對各家系F1生長和存活比較, 研究了回交對蛤仔 F1生長和存活的回交效應(yīng), 以期為蛤仔良種培育和遺傳改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 親貝來源和選擇

2007年8月, 以蛤仔(Ruditapes philippinarum)北方野生群體為材料建立了50個家系, 篩選出生長和存活性狀優(yōu)良的H和D家系; 2008年8月, 對H和D家系進(jìn)行家系間雙列雜交, 從 HD(♀H×♂D)和DH(♀D×♂H)家系中篩選出生長和存活優(yōu)勢明顯的HD家系; 2009年4月, 以雜交家系HD及其親本H、D家系為材料, 選擇外表無損傷、殼型一致的個體在大連莊河海洋貝類育苗場室外土池自然促熟, 8月下旬, 待其性腺發(fā)育成熟時, 取回車間催產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計及處理

將HD和H、D家系蛤仔陰干8 h后, 放入沙濾海水中催產(chǎn), 親貝產(chǎn)卵排精后, 迅速將正在排放的個體挑出, 用淡水沖洗干凈, 放入盛有過濾海水的2.0 L聚乙烯桶中繼續(xù)排放, 排放結(jié)束后及時將親貝撈出, 并將所收集的卵子用 400目篩網(wǎng)洗卵和鏡檢,棄掉已受精的卵子。精卵收集結(jié)束后, 按圖1試驗設(shè)計進(jìn)行人工授精, ♀HD與♂H交配建立 B1F1家系, ♀D與♂HD交配建立B2F1家系, ♀HD與♂D交配建立B3F1家系, ♀H與♂HD交配建立B4F1家系, 同時以HD家系自繁子代作為對照組CF1。將配對好的精子和卵子放入2.0 L聚乙烯桶中, 攪動海水進(jìn)行人工授精, 然后用200目篩網(wǎng)濾出雜質(zhì)后將受精卵放入50 L聚乙烯桶中, 按照 30～50 個/mL進(jìn)行孵化, 孵化過程中微充氣。操作過程中, 各家系間嚴(yán)格隔離, 避免受到外源精、卵和幼蟲污染。

圖1 蛤仔回交家系試驗設(shè)計Fig. 1 The experiment design of the backcross families

1.3 幼蟲、稚貝培育和中間育成

受精后約23～25 h, 胚胎發(fā)育至D形幼蟲, 選育后將幼蟲轉(zhuǎn)移至60 L聚乙烯桶培育, 密度為5～6 個/mL。每個家系設(shè)置3個重復(fù)。幼蟲培育前3 d, 投喂等鞭金藻(Isochrysis galbana), 第4天起進(jìn)行等鞭金藻和小球藻(Chlorella vulgaris)(1: 1)混合投喂。隨著幼蟲生長發(fā)育, 日投藻細(xì)胞數(shù)從5000 個/mL逐漸增加至20000個/mL。每隔1d全量換水1次。經(jīng)過40 d室內(nèi)培育后, 采取掛養(yǎng)方式轉(zhuǎn)入室外土池中間育成, 掛養(yǎng)網(wǎng)袋規(guī)格為40 cm × 30 cm, 定期更換大網(wǎng)眼網(wǎng)袋, 網(wǎng)眼規(guī)格從60目逐漸增大至18目。定期清洗網(wǎng)袋, 及時清除淤泥和附著生物, 保持袋內(nèi)水流暢通。

1.4 取樣、測量

幼蟲期, 第 3、6、9天及附著前(幼蟲面盤開始退化, 足可以自由伸縮, 表現(xiàn)出明顯的避光性和趨地性)取樣1次, 每個家系隨機取樣30個幼蟲測量殼長, 同時測定幼蟲密度, 幼蟲存活率即為各日齡幼蟲密度與初孵 D形幼蟲密度百分比; 變態(tài)期, 以附著幼蟲出現(xiàn)鰓原基、足、次生殼為變態(tài)完成標(biāo)志, 每個家系隨機取樣30個體測量幼蟲變態(tài)規(guī)格, 統(tǒng)計變態(tài)率, 并記錄附著幼蟲開始變態(tài)時間至全部完成變態(tài)時間; 稚貝期, 第30、60和90天隨機取樣測量稚貝殼長并統(tǒng)計空殼率, 通過空殼率計算出稚貝各日齡存活率。

1.5 數(shù)據(jù)處理

為了減小方差齊性, 所有的殼長均轉(zhuǎn)化為對數(shù)Log10[15], 所有存活率均轉(zhuǎn)化為反正弦函數(shù) ASIN[16]。用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理, 數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析方法(Turkey HSD), 差異顯著性設(shè)置為P＜0.05; Excel作圖。

2 結(jié)果

2.1 卵徑、受精率、孵化率和初孵 D形幼蟲殼長

B1F1、B2F1、B3F1和 B4F1家系和對照組 CF1蛤仔的卵徑、受精率、孵化率和初孵D形幼蟲殼長見表1。各家系和對照組蛤仔的卵徑、受精率、孵化率和初孵 D形幼蟲殼長差異不顯著(P＞0.05); 受精率和孵化率均較高, 分別在95%和80%以上。

表1 各家系和對照組蛤仔的卵徑、受精率、孵化率和初孵D形幼蟲殼長Tab. 1 The egg diameter, fertilized rate, hatching rate and shell length of D larvae of the families and control line

2.2 幼蟲生長、存活

如圖2所示, 幼蟲期, 3日齡時, B1F1、B2F1、B3F1和B4F1家系及對照組CF1幼蟲殼長差異不顯著(P＜ 0.05), 隨著幼蟲的生長發(fā)育, 各家系幼蟲大小開始出現(xiàn)分化, 9日齡時以HD家系為母本的B1F1、B3F1家系幼蟲殼長顯著大于以 HD家系為父本的 B2F1、 B4F1家系幼蟲殼長(P＜0.05), 而 B1F1、B3F1家系與對照組CF1幼蟲殼長差異不顯著(P＞0.05)。

如圖 3所示, 6日齡以前, B1F1、B2F1、B3F1和B4F1家系及對照組CF1幼蟲存活率均在75%以上, 9日齡時B2F1、B4F1家系幼蟲存活率顯著低于B1F1、B3F1家系和對照組CF1(P＜0.05)。

圖2 家系間幼蟲生長發(fā)育比較Fig. 2 The larval growth of the families

2.3 幼蟲變態(tài)

B1F1、B2F1、B3F1和B4F1家系及對照組CF1幼蟲附著大小、變態(tài)時間、變態(tài)規(guī)格和變態(tài)率見表2。B2F1和B4F1家系幼蟲表現(xiàn)出明顯的變態(tài)時間延長、變態(tài)規(guī)格小型化和變態(tài)率低等近交衰退現(xiàn)象, 變態(tài)時間較B1F1、B3F1家系與對照組CF1延長3～4d,幼蟲附著大小、變態(tài)規(guī)格和變態(tài)率均顯著低于B1F1、B3F1家系與對照組 CF1(P＜0.05), 而 B1F1、B3F1家系與對照組CF1幼蟲附著大小、變態(tài)時間、變態(tài)規(guī)格和變態(tài)率差異不顯著(P＞0.05)。

圖3 家系間幼蟲存活比較Fig. 3 The larval survival rate of the families

表2 家系間和對照組幼蟲附著大小、變態(tài)時間、變態(tài)規(guī)格和變態(tài)率Tab. 2 The setting size, metamorphosis time, metamorphic size, and metamorphosis rate of the families and control line

2.4 稚貝生長、存活

圖4 家系間稚貝生長發(fā)育比較Fig. 4 The juvenile growth of the families

如圖4所示, 室內(nèi)培育階段(60日齡前), 稚貝生長速度較慢, 30日齡時, B2F1、B4F1家系稚貝殼長顯著小于B1F1和B3F1家系與對照組CF1(P＜0.05), 60日齡時, B1F1和B3F1家系稚貝殼長與對照組CF1差異顯著(P＜0.05), 表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢; 室外生態(tài)池培育階段, 90日齡時B1F1和B3F1稚貝殼長顯著大于對照組CF1(P＜0.05), 而B2F1、B4F1家系稚貝殼長顯著小于對照組CF1(P＜0.05)。

如圖5所示, 60日齡時各家系稚貝存活率均達(dá)到75%以上, 家系間稚貝存活率差異不顯著(P＞0.05), 30日齡和90日齡時, B2F1、B4F1家系稚貝存活率顯著低于 B1F1和 B3F1家系與對照組 CF1(P＜0.05), 而B1F1和B3F1家系與對照組CF1稚貝存活率差異不顯著(P＞0.05)。

圖5 家系間稚貝存活比較Fig. 5 The survival rate of the families

3 討論

回交作為雜交育種的重要手段, 旨在通過雜交子代與親本的再次雜交, 從而使雜交后代進(jìn)一步加強輪回親本的某些優(yōu)良性狀, 減少雜交后代性狀的分離, 同時保留非輪回親本的某些優(yōu)良性狀[17-19]。因此, 回交更有利于提高品種的優(yōu)越性, 有利于正確選擇[20]。作者從50個家系中篩選出生長快、抗逆性強的H和D家系, 通過H和D家系的雙列雜交, 顯著地提高了雜交后代的生活力, 獲得較高的雜種優(yōu)勢, 并從2個雜交組合中進(jìn)一步篩選出生長更快、抗逆性更強的HD雜交家系。為進(jìn)一步強化HD家系的優(yōu)良性狀, 并考慮到父母本的選擇對子代性狀的影響[21], 以 HD(♀HD、♂HD)家系為親本, 分別與H(♀H、♂H)和 D(♀H、♂H)家系進(jìn)行回交, 建立了B1F1(♀HD×♂H)、B2F1(♀D×♂HD)、B3F1(♀HD×♂D)和B4F1(♀H×♂HD)4個回交家系, 并通過與HD家系雜交 F2比較, 獲得了生長性狀顯著優(yōu)于雜交 F2的B1F1和B3F1家系, 顯示經(jīng)過回交后, HD家系的優(yōu)良性狀在回交子代中得到進(jìn)一步加強。

近親交配是指血緣關(guān)系極為相近或者遺傳組成極相似的個體之間進(jìn)行的交配繁殖[22], 因此, 回交也是一種高度的近親交配。近親交配可以產(chǎn)生一系列的遺傳效應(yīng), 連續(xù)的近交可以顯著提高群體的近交水平、清除子代體內(nèi)的有害隱形基因、固定能夠適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)良等位基因、提高子代群體的同質(zhì)性、加速純系的培育[23-25], 但近親交配最明顯的結(jié)果是,那些與繁殖能力或生理機能相關(guān)的性狀所表現(xiàn)的表型平均值降低, 這種現(xiàn)象稱為近交衰退[1]。根據(jù)親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近, 近交又可分為自交、全同胞交配、半同胞交配和回交。目前, 自交、全同胞交配、半同胞交配所引起的近交衰退報道比較多, 張國范[8]、Ibarra[26]等通過對海灣扇貝(Argopecten irradians irradians)自交系研究表明, 自交對海灣扇貝的生長和存活帶來明顯不利的影響, 表現(xiàn)為個體發(fā)育遲緩、小型化和存活率降低; Ford[27]采取不同配對方式建立近交水平為F=0.0625和0.203的太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)家系, 通過對其生長、存活等表型性狀研究表明, 近交衰退的變化依賴于近交的程度, 不同近交水平的近交衰退差異顯著。有關(guān)回交所引起近交衰退的研究很少, 劉于信[17]等研究發(fā)現(xiàn), 以雜交 F1為父本的尼羅♀×(尼羅♀×薩羅♂)♂、尼羅♀×(薩羅♀×尼羅♂)♂的生長性能和耐鹽性能均顯著低于雜交 F2。在本文所建立的4個回交家系中, B2F1和B4F1家系也表現(xiàn)出明顯的個體發(fā)育遲緩、小型化和存活率降低等近交衰退現(xiàn)象。

親本的選擇恰當(dāng)與否是育種工作成功的關(guān)鍵所在, 待選性狀作為父本有利還是母本有利是當(dāng)前育種工作中經(jīng)常遇到的一個問題, 而在回交育種中父母本的選擇對子代性狀的影響尤為突出[21]。閆學(xué)春[19]等采取形態(tài)學(xué)方法比較了鯉鯽雜交兩種回交子代魚的形態(tài)特征, 發(fā)現(xiàn)回交鯉和回交鯽形態(tài)特征上差別很大; 劉于信等[17]對以雜交F1為親本培育的4種回交羅非魚的生長性能和耐鹽性能研究發(fā)現(xiàn), 以雜交 F1為母本的♀(尼羅♀×薩羅♂)×尼羅♂和♀(薩羅♀×尼羅♂)×尼羅♂的生長性能和耐鹽性能均顯著優(yōu)于雜交F2,而以雜交 F1為父本的尼羅♀×(尼羅♀×薩羅♂)♂和尼羅♀×(薩羅♀×尼羅♂)♂的生長性能和耐鹽性能較雜交F2顯著降低。作者通過對4個回交家系早期生長性狀比較, 發(fā)現(xiàn)以雜交 F1(♀)為母本的 B1F1和 B3F1家系生長和存活性狀均顯著優(yōu)于以雜交 F1(♂)為父本的B2F1和B4F1家系, 可見在蛤仔回交育種中以雜交F1(♀)為母本更有利于選擇。

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(本文編輯: 譚雪靜)

Establishment of backcross families of Manila clamRuditapes philippinarumand comparison of their early growth and development

ZHAO Li-qiang, YAN Xi-wu, HUO Zhong-ming, YANG Feng
(College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

Feb.,9,2012

Ruditapes philippinarum; backcross; family; growth; survival

Four backcross families (B1F1(♀HD×♂H), B2F1(♀D×♂HD), B3F1(♀HD×♂D) and B4F1(♀H×♂HD) of Manila clamRuditapes philippinarum) were established in September, 2009. Phenotypic traits of these families were analyzed. No significant difference were detected in egg-diameter, fertilization rates, hatching rates, and D larval size among the families (P＞0.05). We found that the growth rates of B1F1and B3F1, which were selected F1(♀) as female parents were significantly higher than those of B2F1and B4F1selected F1(♂) as male parents (P＜0.05), at all the early growth stages, but the difference between B1F1, B3F1and control line were not significant before 60 days (P＞0.05). Comparing the survival rates of these families, B1F1and B3F1, were also significantly higher than those of B2F1and B4F1, while there was no significant difference between B1F1, B3F1and control line throughout the early growth stages (P＞0.05). Therefore, selecting F1(♀) as the female parent, and then conducting a backcross breeding appears to be an effective method for genetic improvement of Manila clamRuditapes philippinarum.

Q111.22

A

1000-3096(2013)01-0070-06

2012-02-09;

2012-07-12

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-48)

趙力強 (1983–), 男, 河北石家莊人, 碩士, 實驗師, 主要從事貝類遺傳育種與健康養(yǎng)殖技術(shù)研究, E-mail: zhaoliqiang@dlou.edu.cn;閆喜武, 通信作者, E-mail: yanxiwu@dlou.edu.cn