魁蚶中國與韓國群體雜交子一代生長比較

吳瑩瑩，劉 童，王英俊，鄒 琰，宋愛環(huán)，劉洪軍

( 山東省海洋生物研究院，青島市海洋生物種質(zhì)資源挖掘與利用工程實驗室，山東 青島 266104 )

魁蚶(Scapharcabroughtonii)，俗稱赤貝、血貝、大毛蛤等，是重要的大型高值冷水性海洋經(jīng)濟貝類，主要分布于西北太平洋沿岸，在我國廣泛分布于黃海、渤海及東海海域?？廊赓|(zhì)肥美，營養(yǎng)價值豐富，擁有良好的開發(fā)利用前景，加工的產(chǎn)品深受日本、韓國等消費者歡迎?？涝俏覈睾７植驾^廣、資源量較高的貝類，但由于對魁蚶資源過度開發(fā)，棲息地生態(tài)環(huán)境遭到破壞等原因，導(dǎo)致魁蚶資源量下降及分布面積減少。因此20世紀80年代開始，研究人員在魁蚶海區(qū)采苗、苗種繁育、中間培育以及底播增養(yǎng)殖等方面開展了很多工作[1-7]。親貝蓄養(yǎng)、苗種培育密度、餌料選擇、底播時間、底播密度和底播方法及相關(guān)管理措施等一系列新技術(shù)和方法的運用，使魁蚶底播增養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，魁蚶養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)有了比較明顯的發(fā)展。但隨著魁蚶增養(yǎng)殖規(guī)模的逐年擴大，成活率低、抗逆性差、種質(zhì)衰退等問題也隨之而來[8-10]，因此在對我國魁蚶的種質(zhì)資源進行有效保護的同時，開展魁蚶良種培育也是產(chǎn)業(yè)的迫切需求。

雜交育種是遺傳育種的主要手段之一，是改良遺傳性狀、培育優(yōu)良品種的可靠途徑。海洋貝類雜交育種主要集中在近江牡蠣(Ostrearivularis)、長牡蠣(Crassostreagigas)、盤鮑(Haliotisdiscus)、日本大鮑(H.gigantean)、紅鮑(H.rufescens)、粉紅鮑(H.corrugata)、綠鮑(H.fulgens)、白鮑(H.sorenseni)、海灣扇貝(Argopectenirradians)、櫛孔扇貝(Chlamysfarreri)、蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)、馬氏珠母貝(Pinctadamartensii)、解氏珠母貝(P.chemnitzi)、大珠母貝(P.maxima)、硬殼蛤(Mercenariamercenaria)等主要經(jīng)濟種類，雜交子代在生長、存活和生產(chǎn)性能等方面大都表現(xiàn)了雜種優(yōu)勢，其中一些雜交苗已經(jīng)被用來開展規(guī)?；a(chǎn)[11-13]?？赖碾s交育種研究也取得了一定進展，如蔡忠強等[14-15]選用魁蚶中國群體和韓國群體進行雜交試驗，比較了不同雜交組與對照組在幼蟲期與稚貝期的生長、存活狀況，發(fā)現(xiàn)雜交子代在生長及存活方面具有明顯的雜種優(yōu)勢。筆者以魁蚶中國群體和韓國群體為對象，進行了4個組合的雜交和自交試驗，分析了不同組合在同一海區(qū)養(yǎng)成期的生長、存活及雜種優(yōu)勢，以期為我國魁蚶種質(zhì)資源的開發(fā)利用和雜交育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

魁蚶中國群體選自山東省長島縣野生群體，韓國群體選自韓國釜山野生群體，每個群體采集約300個作為親貝。分別建立中國群體(♀)×韓國群體(♂)(中韓正交群體)、中國群體(♀)×中國群體(♂)(中國群體)、韓國群體(♀)×中國群體(♂)(中韓反交群體)、韓國群體(♀)×韓國群體(♂)(韓國群體)4個組合。

稚貝出池后在海區(qū)(N 35°32′41.85″，E 119°41′29.49″)保苗，裝苗袋為雙層，內(nèi)袋30目，外帶60目，規(guī)格為25 cm×40 cm，每袋約2萬粒，每24袋為單串附墜石，垂掛于海區(qū)的浮綆上，定期清理網(wǎng)袋上淤泥及雜物。殼長達0.5 cm時，分入20目網(wǎng)袋中，每袋1000粒，每個試驗組合吊養(yǎng)約48袋。

1.2 取樣及測量

1.2.1 生長性狀的測量

養(yǎng)成期期間，分別在4月齡、5月齡、7月齡、9月齡、11月齡和13月齡取樣，從每個子一代群體中隨機取30個個體，用游標卡尺測量殼長、殼高、殼寬，精確至0.01 mm，用電子天平稱量樣品濕質(zhì)量，精確至0.01 g。

1.2.2 成活率的測定

每個子代群體隨機3袋測定成活率。

試驗期間的存活率(Rs)的計算方法如下：

Rs/%=n1/n0×100%

(1)

式中，n1為試驗結(jié)束時的魁蚶個體數(shù)，n0為試驗開始時的魁蚶個體數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel對各試驗數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件進行單因素方差分析及Duncan′s多重比較，P<0.05為差異顯著，結(jié)果以平均值±標準差表示。

參照文獻[16]的計算方法，計算雜交子一代各性狀的雜種優(yōu)勢率(H)，按下式計算：

H/%=(F1-P)/P×100%

(2)

式中，F(xiàn)1為雜交子一代性狀的平均值，P為2個自交組合性狀的平均值。

2 結(jié) 果

2.1 養(yǎng)成期4個試驗組合各生長性狀的比較分析

2.1.1 殼長比較

試驗期間4個試驗組合的殼長數(shù)據(jù)見表1。4個試驗組之間除了在7月齡差異不顯著(P>0.05)，其他階段均差異顯著(P<0.05)。4月齡，中國群體殼長值最高，為13.23 mm，且與其他3組差異顯著(P<0.05)。5月齡，韓國群體值最高，為18.09 mm，顯著高于中韓正交群體(P<0.05)，但與中國群體和中韓反交群體差異不顯著(P>0.05)。在9月齡、11月齡和13月齡時，中韓正交群體均為最大值，分別為24.70、33.79 mm和37.70 mm，在9月齡與韓國群體無顯著差異(P>0.05)，與中國群體和中韓反交群體差異顯著(P<0.05)；在11月齡和13月齡均顯著高于其他3組(P<0.05)。

表1 各試驗組合的殼長 mmTab.1 Shell length in each experimental group

注：不同的字母表示組間差異顯著(P<0.05)，下同.

Note: means with different letters in the same line are significant difference (P<0.05), et sequentia.

2.1.2 殼高比較

試驗期間4個試驗組合的殼高數(shù)據(jù)見表2。4個試驗組之間除了在7月齡差異不顯著(P>0.05)，其他階段均差異顯著(P<0.05)。4月齡，中國群體殼高值最高，為8.74 mm，但與韓國群體差異不顯著(P>0.05)，與其他2組差異顯著(P<0.05)。5月齡，韓國群體值最高，為12.71 mm，顯著高于中韓正交群體(P<0.05)，與中國群體合中韓反交群體差異不顯著(P>0.05)。9月齡、11月齡和13月齡，中韓正交群體均為最大值，分別為17.80、23.73、27.14 mm；在9月齡時與韓國群體無顯著差異(P>0.05)，與中國群體和中韓反交群體差異顯著(P<0.05)；在11月齡和13月齡時與其他3組均差異顯著(P<0.05)。

表2 各試驗組合的殼高 mmTab.2 Shell height in each experimental group

2.1.3 殼寬比較

試驗期間4個試驗組合的殼寬數(shù)據(jù)見表3。4個試驗組之間除了在7月齡時差異不顯著(P>0.05)，其他階段均差異顯著(P<0.05)。4月齡，中國群體殼高值最高，為5.86 mm，但與韓國群體差異不顯著(P>0.05)，與其他2組差異顯著(P<0.05)。5月齡，韓國群體值最高，為8.54 mm，顯著高于中韓正交群體(P<0.05)，但與中國群體和中韓反交群體差異不顯著(P>0.05)。9月齡、11月齡和13月齡，中韓正交群體均為最大值，分別為13.17、18.66、23.16 mm，且與其他3組均差異顯著(P<0.05)。

表3 各試驗組合的殼寬 mmTab.3 Shell width in each experimental group

2.1.4 濕質(zhì)量比較

試驗期間4個試驗組合的濕質(zhì)量數(shù)據(jù)見表4。4個試驗組之間除了在7月齡差異不顯著(P>0.05)，其他階段均差異顯著(P<0.05)。5月齡，韓國群體濕質(zhì)量最高，為1.23 g，顯著高于中國群體(P<0.05)，與中韓反交群體和中韓正交群體差異不顯著(P>0.05)。9月齡、11月齡和13月齡，中韓正交群體均為最大值，分別為3.70、9.25 g和13.67 g；9月齡時與韓國群體無顯著差異(P>0.05)，與中國群體和中韓反交群體差異顯著(P<0.05)；11月齡時與其他3組均差異顯著(P<0.05)；13月齡時與韓國群體和中國群體差異不顯著(P>0.05)，與中韓反交群體差異顯著(P<0.05)。

2.2 養(yǎng)成期內(nèi)4個試驗組合成活率的比較

試驗結(jié)束4個魁蚶試驗組合存活率數(shù)據(jù)見表5。試驗結(jié)束時中韓正交群體存活率明顯高于其他3個組，為79.33%，中國群體最低，僅為55.37%。4個試驗組合成活率為中韓正交群體>中韓反交群體>韓國群體>中國群體。

2.3 雜交組合的雜交優(yōu)勢比較

2個雜交組合在殼長、殼高、殼寬、濕質(zhì)量和存活率的雜種優(yōu)勢率見表6。中韓正交群體殼長、殼高、殼寬和濕質(zhì)量的優(yōu)勢率分別為-2.70%～7.73%、-2.79%～4.80%、-2.38%～8.84%和-1.39%～27.44%，11月齡的濕質(zhì)量雜種優(yōu)勢明顯，為27.44%。4個生長性狀的雜種優(yōu)勢率變化趨勢一致，前期雜種優(yōu)勢率隨著日齡的增長而持續(xù)增大，到11月齡為最高值，13月齡又明顯下降。整體上看，中韓正交群體4月齡和5月齡4個生長性狀雜種優(yōu)勢均為負值，在7月齡的殼高和殼寬雜種優(yōu)勢為正值，在9月齡、11月齡和13月齡的4個生長性狀雜種優(yōu)勢均為正值，其中11月齡濕質(zhì)量的雜種優(yōu)勢明顯高于其他月齡。

中韓反交群體殼長、殼高、殼寬和濕質(zhì)量的優(yōu)勢率分別為-1.73%～0.91%、-1.65%～0.37%、-3.07%～0.77%和-4.46%～2.61%。除了5月齡的濕質(zhì)量雜種優(yōu)勢為正值外，其余4月齡、5月齡、9月齡和13月齡所有4個生長性狀的雜種優(yōu)勢均為負值。除了11月齡殼高為負值，其余7月齡和11月齡的4個性狀雜種優(yōu)勢均為正值，最高值僅為2.61%。整體上看，中韓反交群體4個生長性狀均未表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢。

中韓正交群體和中韓反交群體在存活率方面的雜交優(yōu)勢均為正值，分別為5.89和4.15，中韓正交群體雜交優(yōu)勢略高于中韓反交群體。

表4 各試驗組合的濕質(zhì)量 gTab.4 Wet body weight in each experimental group

表5 各試驗組合總存活率 %Tab.5 Survival rates in each experimental group

表6 養(yǎng)成期各雜交組合生長性狀的雜種優(yōu)勢率 %Tab.6 Heterosis rates in growth in each hybird group during the adult culture

3 討 論

3.1 雜種優(yōu)勢分析

雜交育種的主要目的是獲得雜種優(yōu)勢。雜種優(yōu)勢是指雜種子一代在生產(chǎn)力、繁殖力、產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀上優(yōu)于雙親的一種復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象，雜種優(yōu)勢的大小，大多取決于雙親性狀間的相對差異和互補程度。在一定范圍內(nèi)，雙親的差異越大，往往雜種優(yōu)勢越強，反之越弱[17-18]。在養(yǎng)殖過程中發(fā)現(xiàn)魁蚶中國群體和韓國群體在外部形態(tài)[19]、生長速度等方面均存在差異，韓國群體在生物學(xué)性狀和存活率方面均優(yōu)于中國群體，研究結(jié)果也顯示,中國群體和韓國群體在形態(tài)學(xué)性狀對體質(zhì)量影響效果方面存在明顯差異[20]，韓國群體和中國群體在遺傳上分化顯著[21]，說明遺傳上的差異可能是韓國群體比中國群體生物學(xué)性狀優(yōu)越的主要原因，因此采用雜交、選擇等手段進行種質(zhì)性能提升是有理論依據(jù)且可行的。蔡忠強等[14-15]選用魁蚶中國群體和韓國群體進行雜交，分別研究了4個組合的在幼蟲期、稚貝期與養(yǎng)成期的生長、存活狀況，研究結(jié)果顯示，在幼蟲期和稚貝期，雜交中韓反交群體于殼長方面具有明顯的雜種優(yōu)勢，中韓正交群體于殼長方面無明顯的雜種優(yōu)勢，在存活率方面2個組合均未有顯著的雜種優(yōu)勢；在養(yǎng)成期中韓反交群體于殼長和濕質(zhì)量方面都表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢，中韓正交群體雖也顯示了一定的雜種優(yōu)勢但始終低于中韓反交群體。

本研究亦采用魁蚶中國群體和韓國群體進行了雜交試驗，從試驗數(shù)據(jù)看，中韓正交群體在殼長、殼高、殼寬，尤其是是濕質(zhì)量方面表現(xiàn)出了明顯的雜種優(yōu)勢，而中韓反交群體在4個生長性狀方面均未表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢。這與蔡忠強等[14-15]的研究結(jié)果不一致，原因可能為：(1)兩個試驗所選取的魁蚶的親本來源分別為北部仁川海域及南部釜山海域，不同來源的群體其遺傳結(jié)構(gòu)應(yīng)該有所差異；(2)兩個試驗開展的養(yǎng)殖海區(qū)分別處于長島近岸海域和日照近岸海域，其水質(zhì)、水溫、餌料、敵害等環(huán)境因素的差異都會導(dǎo)致魁蚶生長及存活的差別。

3.2 雜種優(yōu)勢的時空表達

有研究表明，生物體在不同的發(fā)育階段，基因按一定的時空秩序選擇性的表達，調(diào)控數(shù)量性狀的遺傳機制在整個個體發(fā)育過程中會發(fā)生顯著變化[22]，因此數(shù)量性狀也會隨之發(fā)生相應(yīng)的時空動態(tài)變化[23]。本研究在4月齡、5月齡和7月齡雜種優(yōu)勢率大多為負值，到11月齡達到最高而后又明顯降低，其他種類中也存在這種現(xiàn)象，如劉小林等[24]研究顯示，櫛孔扇貝俄羅斯種群與中國種群的雜交子一代在160 d表現(xiàn)出比60 d和90 d更顯著的雜種優(yōu)勢，季士治等[25]研究發(fā)現(xiàn)大菱鲆(Scophthalmusmaximus)雜交子一代70 d體長和體質(zhì)量的雜種優(yōu)勢高于30 d的雜種優(yōu)勢，這些現(xiàn)象是否與基因的時空秩序選擇性表達有關(guān)還有待進一步研究。

本研究通過對魁蚶群體雜交試驗養(yǎng)成期的雜種優(yōu)勢分析發(fā)現(xiàn)，魁蚶中韓正交群體的雜交子一代在生長及存活方面均具有明顯的雜種優(yōu)勢。因此，應(yīng)用這兩個群體開展雜交可作為改良現(xiàn)有養(yǎng)殖群體的有效途徑之一。