長(zhǎng)牡蠣外套膜色遺傳規(guī)律初步研究

王慶志 , 李 琪 叢日浩 , 孔 寧 孔令鋒 于 紅

(1. 中國(guó)海洋大學(xué) 海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266003; 2. 遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院, 遼寧大連 116023; 3. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071)

在海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)貝類中, 許多種類色彩繽紛的貝殼顏色, 長(zhǎng)期受到遺傳學(xué)家、育種學(xué)家的關(guān)注。美觀的殼色不僅給消費(fèi)者帶來視覺享受, 還能顯著提高商品價(jià)值。許多貝類的殼色性狀屬于受遺傳與環(huán)境雙重影響的數(shù)量性狀, 它與生物所處的溫度、鹽度、底質(zhì)、食物等棲息環(huán)境有關(guān)[1-2]。一些研究也發(fā)現(xiàn)貝類的殼色主要受遺傳因素控制, 并與生長(zhǎng)、存活等性狀相關(guān)。在選擇育種工作中, 當(dāng)某一性狀由少數(shù)基因和簡(jiǎn)單的顯隱性機(jī)制決定時(shí), 通過合適的交配設(shè)計(jì)可使目的性狀分離, 經(jīng)連續(xù)幾代選擇便可獲得純系[3],我國(guó)已成功培育出‘中國(guó)紅’皺紋盤鮑(Haliotis discus hannai)[4]、‘中科紅’海灣扇貝(Argopecten irradians)[5]、‘蓬萊紅’櫛孔扇貝(Chlamys farreri)[6]和“斑馬蛤”菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinesis)[7]等優(yōu)良新品系。除了較易觀察到的貝殼顏色存在明顯的遺傳規(guī)律外, 一些研究還發(fā)現(xiàn)貝類的閉殼肌、外套膜等組織的顏色也存在明顯的遺傳規(guī)律, 如蝦夷扇貝(Mizuhopecten yessoensis)的橘紅色閉殼肌就屬于單基因控制的質(zhì)量性狀[8], 育種工作者據(jù)此成功選育出橘紅色閉殼肌的“海大金貝”新品種。

長(zhǎng)牡蠣(Crassostrea gigas)又稱太平洋牡蠣, 具有生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)鮮美等優(yōu)點(diǎn), 是世界上產(chǎn)量最高的海水養(yǎng)殖種類[9]。筆者在長(zhǎng)期的育種實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)牡蠣的外套膜顏色由于色素沉著程度不同, 表現(xiàn)出介于黃、黑之間變化的連續(xù)數(shù)量性狀[10-11]。在進(jìn)行長(zhǎng)牡蠣市場(chǎng)銷售時(shí), 日本消費(fèi)者較喜歡黑色外套膜的“半殼貝”牡蠣, 而進(jìn)行深加工時(shí), 黃色外套膜因色素少而更受歡迎。因此, 選育長(zhǎng)牡蠣外套膜的不同純色品系, 可以滿足不同的市場(chǎng)需求, 進(jìn)而提高長(zhǎng)牡蠣的商品價(jià)值。本研究以外套膜不同著色程度的長(zhǎng)牡蠣為親本構(gòu)建了不同外套膜色家系, 通過分析其子代的表型性狀, 查清了長(zhǎng)牡蠣外套膜色與生長(zhǎng)、存活的關(guān)系, 并初步分析了長(zhǎng)牡蠣外套膜色的遺傳規(guī)律, 旨在為長(zhǎng)牡蠣的優(yōu)良品種培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 家系構(gòu)建

本研究所用材料為長(zhǎng)牡蠣威海本地養(yǎng)殖群體。參考王慶志等[10]的外套膜著色 1-4級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn), 從中選取外套膜色為4級(jí)純黑、1級(jí)純黃和2-3級(jí)的個(gè)體為親本。參考王慶志等[12]的方法構(gòu)建全同胞家系,每個(gè)雄性牡蠣與1個(gè)雌性牡蠣交配, 成功構(gòu)建3個(gè)外套膜純黑家系(BB1、BB2、BB3), 2個(gè)外套膜純黃家系(YY1、YY2), 3個(gè)純黑雌×純黃雄雜交家系(BY1、BY2、BY3), 2個(gè)純黃雌×純黑雄雜交家系(YB1、YB2)和 2個(gè) 2-3級(jí)著色對(duì)照家系(CC1、CC2), 家系親本信息見表1。

表1 長(zhǎng)牡蠣不同外套膜色家系的親本性狀Tab.1 Parents’ traits with different mantle pigmentation families in Crassostrea gigas (±SD)

1.2 幼體培育與養(yǎng)成

將構(gòu)建的家系在 100 L聚乙烯桶中進(jìn)行孵化培育, 測(cè)量計(jì)算不同家系的卵徑、受精率、孵化率等參數(shù)。浮游幼蟲期密度控制在2～5個(gè)/mL, 投喂適量的單胞藻餌料, 各家系投餌、換水、充氣等管理一致,避免相互混雜。當(dāng)幼蟲出現(xiàn)眼點(diǎn)時(shí), 投放扇貝殼制成的固著基采苗。參考王慶志等[13]的方法進(jìn)行稚貝與成體養(yǎng)成, 當(dāng)稚貝生長(zhǎng)至0.5～1cm時(shí), 轉(zhuǎn)入扇貝養(yǎng)殖籠養(yǎng)成。為減小環(huán)境等外因造成的誤差, 轉(zhuǎn)入扇貝籠時(shí)盡量使各層稚貝的密度相同。至150日齡后, 將其分離成單體牡蠣, 每層放30個(gè)。

1.3 性狀測(cè)量

對(duì)測(cè)量家系的籠層進(jìn)行標(biāo)記, 每次均測(cè)量同層牡蠣, 記錄存活個(gè)體數(shù)。分別測(cè)量了牡蠣60日齡、150日齡、350日齡和450日齡的殼高, 350日齡和450日齡的成活率, 按照外套膜著色1-4級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì) 450日齡的外套膜著色情況, 每一家系測(cè)量統(tǒng)計(jì)50個(gè)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有統(tǒng)計(jì)分析用SPSS 16.0軟件完成, 用單因素方差分析(ANOVA)比較不同外套膜色組間和組內(nèi)家系間的差異, 顯著性水平為 P<0.05。為增加數(shù)據(jù)的正態(tài)性, 進(jìn)行方差分析時(shí), 受精率、孵化率和存活率被轉(zhuǎn)化為正弦函數(shù)值, 殼高被轉(zhuǎn)化為常用對(duì)數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 卵徑、受精率與孵化率

各實(shí)家系的卵徑為 55.8～57.4 μm, 受精率為96.9%～98.6%, 孵化率為 75.9%～82.2%, 不同家系間無顯著差異(P>0.05, 表2)。

2.2 生長(zhǎng)與存活

60日齡對(duì)照組的殼高顯著大于其他交配組(P<0.05), BB1-BB3和 CC1-CC2殼高的差異不顯著(P>0.05); 150日齡CC1-CC2的殼高顯著大于BB1-BB3和YY1-YY2(P<0.05), BB1-BB3和YY1-YY2的殼高差異不顯著(P>0.05); 350日齡和450日齡各家系間差異均不顯著(P>0.05)。存活方面, 350和450日齡各家系在不同生長(zhǎng)階段均無顯著差異(P>0.05, 表3)。

2.3 外套膜色遺傳規(guī)律

親本外套膜為純黑的3個(gè)家系: BB1中100%為4級(jí); BB2中3級(jí)占10.4%, 4級(jí)占89.6%; BB3中2級(jí)占4.3%, 3級(jí)占15.2%, 4級(jí)占80.4%。親本外套膜為純黃的2個(gè)家系: YY1 中95.2%為1級(jí), 4.8%為2級(jí); YY2中1級(jí)占27.3%, 2級(jí)占45.5%, 3級(jí)占24.2%,4級(jí)占 3.0%。3個(gè)外套膜純黑雌×純黃雄雜交家系:BY1中1級(jí)占36.7%, 2級(jí)占20.0%, 3級(jí)占16.7%, 4級(jí)占26.7%; BY2中1級(jí)占26.7%, 2級(jí)占23.3%, 3級(jí)占23.3%, 4級(jí)占26.7%; BY3中1級(jí)占13.3%, 2級(jí)占36.7%, 3級(jí)占26.7%, 4級(jí)占23.3%。2個(gè)純黃雌×純黑雄雜交家系: YB1中1級(jí)占10.0%, 2級(jí)占20.0%, 3級(jí)占36.7%, 4級(jí)占33.3%; YB2中2級(jí)占34.8%, 3級(jí)占30.3%, 4級(jí)占19.1%。2個(gè)對(duì)照家系: CC1中2級(jí)占20.0%, 3級(jí)占50.0%, 4級(jí)占30.0%; CC2中2級(jí)占40.0%, 3級(jí)占 26.7%, 4級(jí)占33.3%(圖 1)。

表2 長(zhǎng)牡蠣不同外套膜色家系的卵徑、受精率和孵化率Tab.2 Egg-diameter, fertilized rate and hatching rate of C. gigas with different mantle pigmentation families (±SD)

表3 長(zhǎng)牡蠣不同外套膜色家系的生長(zhǎng)與存活Tab.3 Growth and survival performance of C. gigas in different mantle pigmentation families (±SD)

圖 1 外套膜不同著色程度個(gè)體在各家系中所占的比例Fig.1 Percentage of individuals with different degree mantle pigmentation in each family

3 討論

在本研究中, 長(zhǎng)牡蠣不同外套膜色家系的卵徑、受精率和孵化率均無顯著差異; 不同外套膜色家系的生長(zhǎng)雖然在60日和150日齡時(shí)略有差異, 但生長(zhǎng)至350日齡和450日齡成體階段時(shí), 家系間的生長(zhǎng)差異已無顯著差異; 存活方面, 各家系在不同生長(zhǎng)階段的存活率無顯著差異。這與 Brake等[14]的研究結(jié)果相似, 即牡蠣的殼色、外套膜色與體重與存活沒有顯著的相關(guān)性。因此, 進(jìn)行長(zhǎng)牡蠣的外套膜色的人工選育時(shí), 不會(huì)對(duì)牡蠣的生長(zhǎng)和存活帶來負(fù)面影響。

研究表明, 長(zhǎng)牡蠣的殼色、外套膜色等的變異是由很多微效基因控制的數(shù)量性狀, Imai和 Sakai[15]在比較日本沿海不同群體長(zhǎng)牡蠣的性狀差異時(shí), 發(fā)現(xiàn)不同群體間長(zhǎng)牡蠣的外套膜色存在顯著的差異, 且深色外套膜在育種世代中具有可遺傳的特性; 王慶志等[10]也發(fā)現(xiàn)中國(guó)、日本和韓國(guó)群體的長(zhǎng)牡蠣在外套膜的著色程度和比例上存在明顯差異; Brake等[14]在構(gòu)建的大量長(zhǎng)牡蠣全同胞家系中發(fā)現(xiàn), 通過一代或兩代的人工選育, 一些家系子代的殼色和外套膜色較好的遺傳了親本的特征, 具有較高的遺傳力;Evans等[16]通過全同胞家系估算長(zhǎng)牡蠣殼色的廣義遺傳力和狹義遺傳力分別為 0.91 ± 0.38 和 0.59 ±0.19, 在2個(gè)家系中發(fā)現(xiàn)“黑殼”和“白殼”性狀的分離符合孟德爾3∶1遺傳分離定律, 并由此推斷殼色如果由一對(duì)主效基因控制, 則白色對(duì)黑色具有顯性效應(yīng)。一些研究已證明這些性狀可能由數(shù)目很少的主效基因控制, Ge等[17]利用BSA與AFLP相結(jié)合的策略, 鑒定出一個(gè)與殼色主效基因或 QTL關(guān)聯(lián)的SCAR標(biāo)記, 可用于鑒定含有殼色主基因的個(gè)體; Ge等[18]還研究了殼色的遺傳模式, 發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)牡蠣貝殼背景色由一個(gè)位點(diǎn)的兩個(gè)等位基因控制, 金黃色基因相對(duì)于白色為顯性, 白殼背景色對(duì)于黑殼前景色存在上位顯性效應(yīng)。

本研究中, 在外套膜純黑的BB1-BB3家系子代中基本全部為 4級(jí)著色的個(gè)體, 且未發(fā)現(xiàn)有外套膜純黃的1級(jí)著色個(gè)體; 而在外套膜純黃的YY1-YY2家系子代中發(fā)現(xiàn)YY1子代基本全部為1級(jí)著色, 但在 YY2家系的子代中, 外套膜色出現(xiàn)了明顯的分離現(xiàn)象, 如果將1-2級(jí)歸為黃色, 3-4級(jí)歸為黑色, 黃色與黑色子代的比例為73∶27, 基本符合3∶1孟德爾遺傳分離定律。因此, 可以推斷長(zhǎng)牡蠣外套膜色與長(zhǎng)牡蠣殼色的遺傳分離機(jī)制基本相同, 即外套膜色可能由一個(gè)主效基因控制, 且黃色對(duì)黑色具有顯性上位效應(yīng)。這一結(jié)果將為長(zhǎng)牡蠣外套膜色的人工選育提供理論依據(jù)。同時(shí), 外套膜色在純色家系子代及雜交家系子代中出現(xiàn)的外套膜色連續(xù)分布現(xiàn)象也表明,溫度、鹽度、食物等環(huán)境因素對(duì)外套膜顏色的形成可能有一定程度的影響。

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