斑節(jié)對蝦3個種質(zhì)群體體質(zhì)量性狀配合力及雜種優(yōu)勢分析

周發(fā)林 ，楊其彬 ，姜 松 ，楊麗詩，李運東，黃建華，江世貴

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所熱帶水產(chǎn)研究開發(fā)中心，海南 三亞 572018；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，廣東 廣州 510300；3.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗基地，廣東 深圳 518121）

斑節(jié)對蝦 (Penaeus monodon) 肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富、經(jīng)濟價值高，是體形最大的對蝦，也是我國非常重要的對蝦養(yǎng)殖品種之一，非常適合大規(guī)格養(yǎng)殖[1]。大規(guī)格蝦價格高、效益好，國內(nèi)外市場需求量大，但是最近十多年，由于斑節(jié)對蝦親蝦種質(zhì)質(zhì)量良莠不齊，繁育的苗種質(zhì)量無法得到保障，限制了我國斑節(jié)對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其養(yǎng)殖產(chǎn)量一直在7 萬～10 萬噸徘徊，因此，開展斑節(jié)對蝦遺傳育種工作，培育出具有生長快速等優(yōu)良經(jīng)濟性狀的新品種，是斑節(jié)對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)亟需解決的問題。2005 年，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所在攻克了斑節(jié)對蝦親蝦規(guī)?；斯づ嘤夹g(shù)難題的基礎(chǔ)上，啟動了斑節(jié)對蝦育種研究，經(jīng)過多年努力，建立了斑節(jié)對蝦育種技術(shù)體系，并培育獲得斑節(jié)對蝦“南海1 號”新品種[2]和多個抗逆新品系。不過由于缺乏良種，制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本格局仍然沒有得到根本性改變，其主要原因是我國養(yǎng)殖區(qū)域環(huán)境差異大，對斑節(jié)對蝦品種多樣化要求高，已有斑節(jié)對蝦良種不能完全滿足其養(yǎng)殖業(yè)的需求，因此，斑節(jié)對蝦育種是一項長期且不能間斷的工作。目前，斑節(jié)對蝦良種培育仍然以選擇育種為主。為了獲得更多具有不同優(yōu)良經(jīng)濟性狀的良種，開展斑節(jié)對蝦選育技術(shù)的創(chuàng)新十分必要。

雜交育種是改良水產(chǎn)動物重要經(jīng)濟性狀、培育優(yōu)良品種的有效手段之一[3-4]。在水產(chǎn)動物種內(nèi)雜交育種研究中，配合力是非常重要的遺傳參數(shù)，也是雜種優(yōu)勢利用的必要前提[5-6]。配合力分為一般配合力 (General combining ability,GCA) 和特殊配合力 (Specific combining ability,SCA)，在玉米雜交育種中最早提出[7]，反映不同品系或群體間的性狀配套效果，在農(nóng)作物中廣泛應(yīng)用[8-11]。在水產(chǎn)動物中，配合力和雜交優(yōu)勢研究主要集中在魚類[12-15]和貝類[5,16-17]，其他水產(chǎn)動物也有報道，如刺參(Apostichopus japonicus) 等[18]。在對蝦中，關(guān)于凡納濱對蝦 (Litopenaeus vannamei) 不同群體配合力和雜種優(yōu)勢分析研究較多。王浩等[19]分析了凡納濱對蝦7 個引進群體體質(zhì)量和存活性狀的配合力；胡志國等[20-21]分析了3 個凡納濱對蝦引進群體對溫度、鹽度的耐受力以及耐氨氮和低溶氧的配合力。

不過到目前為止，還未見到關(guān)于斑節(jié)對蝦群體間的生長等重要經(jīng)濟性狀的配合力分析。因此，本研究分析了斑節(jié)對蝦“南海1 號”、非洲選育品系和泰國群體之間的體質(zhì)量配合力和雜種優(yōu)勢，以期為斑節(jié)對蝦雜交育種研究提供重要理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 親本來源

1) 斑節(jié)對蝦“南海1 號”(S)：以我國海南三亞、臨高、文昌和泰國南部 (普吉島) 附近海域野生親蝦為初始親本，以體質(zhì)量性狀為選育目標(biāo)，從2005 年開始，經(jīng)連續(xù)多代群體選育獲得，并在2010 年通過了全國水產(chǎn)原種和良種審定委員會審定。該品種的主要優(yōu)點在于同等條件下其生長速度比未選育蝦提高20%以上。

2) 非洲品系 (A)：從2009 年開始，以非洲南部附近海域斑節(jié)對蝦野生種質(zhì)資源群體為基礎(chǔ)群體，以體質(zhì)量生長速度和耐高氨氮為選育指標(biāo)，經(jīng)過多代的家系選育和BLUP 育種獲得的新品系。

3) 泰國群體 (T)：2010 年，從泰國引進的泰國野生資源種質(zhì)群體700 多尾，通過活體傳代保存的種質(zhì)資源群體。

以上3 個種質(zhì)群體保種于中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗基地 (斑節(jié)對蝦遺傳育種中心)。

1.2 雙列雜交群體的構(gòu)建

2012 年3 月，在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗基地 (斑節(jié)對蝦遺傳育種中心)，利用非洲品系群體、“南海1 號”群體和泰國群體作為親本個體，開展了3 個斑節(jié)對蝦種質(zhì)群體內(nèi)自繁和群體間雜交試驗。采用人工授精技術(shù)，3 個群體親本依照完全雙列雜交的方式交配，構(gòu)建3 個自交群體和6 個雜交群體 (表1)。

表1 3個群體雙列雜交交配組合Table 1 Complete diallet cross of three populations

1.3 苗種培育與養(yǎng)殖

每個交配組合選取10～15 尾成熟時間相差不到3 d 的雌蝦。選取每尾雌蝦孵化出的無節(jié)幼體約6 000 尾，放入500 L 的培育桶單獨培育至仔蝦后，運往中國水產(chǎn)科學(xué)研究院熱帶水產(chǎn)研究中心安游基地進行標(biāo)粗培育。培養(yǎng)至約3 cm 時，每個交配組合隨機選取800 尾個體進行熒光標(biāo)記，以區(qū)分不同交配組合，然后把標(biāo)記好的所有交配組合個體混養(yǎng)于130 m2水泥池中。

1.4 數(shù)據(jù)測定

個體養(yǎng)殖至4 月齡時，從每個群體中隨機抽出150 個個體用于體質(zhì)量測量。體質(zhì)量用電子天平稱量，精確到0.01 g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013 進行體質(zhì)量數(shù)據(jù)整理，使用NFN 9.3 進行不同交配組合體質(zhì)量的方差分析和多重比較。配合力和雜種優(yōu)勢的計算按文獻方法[14,21-23]。

體質(zhì)量性狀的配合力分析模型為：

式中yijk為第i個父本群體與第j個母本群體雜交的第k個個體的體質(zhì)量數(shù)據(jù)，μ為總體均值，gi(gj) 為第i(j) 個群體的父本 (母本) 一般配合力 (隨機效應(yīng))，sij為第i個父本群體與第j個母本群體雜交的特殊配合力 (隨機效應(yīng))，eijk為隨機誤差效應(yīng)。

按照下列公式計算雜種優(yōu)勢：

式中 A 為所有雜交群體的體質(zhì)量均值，B 為所有自交群體的體質(zhì)量均值，F(xiàn)1為某一雜交組合的體質(zhì)量平均值，PM為雙親的體質(zhì)量平均值，PB為優(yōu)親的體質(zhì)量平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 個群體體質(zhì)量性狀的描述性統(tǒng)計、方差分析和多重比較

從每個交配組合中隨機選取150 個個體進行體質(zhì)量收集工作，共獲得1 350 個數(shù)據(jù)，各交配組合體質(zhì)量介于5.50～17.90 g，變異系數(shù)介于0.17～0.36。斑節(jié)對蝦各交配組合間體質(zhì)量存在一定的差異，其中AS 和SA 組合體質(zhì)量顯著高于3 個自交群體 (AA、SS 和TT) (表2 和圖1)，研究結(jié)果表明6 個雜交組合的體質(zhì)量性狀遺傳改良潛力較大。

2.2 3 個群體之間的配合力分析

在水產(chǎn)動物重要經(jīng)濟性狀的配合力分析中，廣泛采用了混合線性模型[12,19-21,24]。本研究也采用了混合線性模型，對斑節(jié)對蝦3 個不同來源種質(zhì)群體的體質(zhì)量性狀的配合力進行了分析，為斑節(jié)對蝦體質(zhì)量性狀雜交優(yōu)勢利用和良種選育提供重要參考數(shù)據(jù)。

圖1 9個交配組合收獲體質(zhì)量的多重比較圖中不同小寫字母表示差異顯著 (P<0.05)Figure 1 Multiple comparison of harvest body mass of nine mating combinationsDifferent lowercases indicate significant difference (P<0.05).

2.2.1 3 個群體一般配合力 (GCA) 分析 斑節(jié)對蝦3 個群體體質(zhì)量性狀的一般配合力見表3。不同群體體質(zhì)量性狀一般配合力數(shù)值從大到小依次為：“南海1 號”群體>非洲品系群體>泰國群體，其數(shù)值分別為0.437 3、?0.062 4 和?0.374 9?！澳虾?號”群體的體質(zhì)量性狀一般配合力最高。

表3 3個群體體質(zhì)量性狀的一般配合力效應(yīng)值Table 3 General combining ability in harvest body mass of three populations

一般配合力是由基因的加性效應(yīng)所致[25-26]，而遺傳力也是由加性效應(yīng)決定。因此，一個種群一般配合力高，初步預(yù)測其具有較好的選育潛力，作為親本能生產(chǎn)性狀優(yōu)良的子代。根據(jù)本研究數(shù)據(jù)分析，“南海1 號”群體的一般配合力最高且為正值，其次是非洲品系選育群體，最低為泰國群體，且2 個群體的一般配合力均為負(fù)值。研究結(jié)果表明，較非洲品系選育群體和泰國群體，“南海1 號”群體在質(zhì)量性狀方面存在較為豐富的加性遺傳變異。在斑節(jié)對蝦體質(zhì)量性狀方面良種選育時，可以考慮該品種作為主要親本來源之一。

2.2.2 3 個群體特殊配合力分析 斑節(jié)對蝦9 個交配組合的體質(zhì)量性狀的特殊配合力 (SCA) 見表4。3 個自交群體 (AA、SS 和TT) 的體質(zhì)量特殊配合力均為負(fù)值，其數(shù)值分別為?0.676 6、?0.608 3 和?0.779 8。6 個雜交組合體質(zhì)量特殊配合力數(shù)值從大到小排序為AS>SA>TS>ST>TA>AT，其中非洲品系選育群體ד南海1 號”群體 (♀)(AS) 體質(zhì)量的特殊配合力最高，其效應(yīng)值為0.613。

表4 9個交配組合體質(zhì)量的特殊配合力效應(yīng)值Table 4 Specific combining ability in harvest body mass of nine mating combinations

特殊配合力反映的是雙親雜交后通過互作表現(xiàn)出的基因非加性效應(yīng)，即顯性效應(yīng)[27]，是選取性狀優(yōu)良最佳雜交組合的重要依據(jù)。正常情況下，一般配合力高的種群雜交可以獲得好的雜交效果，其特殊配合力效應(yīng)值也高。通過本研究3 個群體的一般配合力和特殊配合力分析表明，2 個一般配合力高的“南海1 號”群體和非洲品系選育群體雜交組合的特殊配合力均為正值，且高于其他組合(表3、表4)，其中以“南海1 號”群體為母本，非洲品系選育群體為父本的雜交組合 (AS) 的特殊配合力效應(yīng)值最高。這一結(jié)果表明該組合存在較強的非加性效應(yīng)，在體質(zhì)量性狀方面雜交優(yōu)勢明顯。

斑節(jié)對蝦體質(zhì)量性狀配合力的方差組分見表5。體質(zhì)量性狀一般配合力方差和特殊配合力方差數(shù)值分別為0.452 2 和0.427 2，占表型方差比例分別為6.04%和5.70%。

2.3 3 個群體之間的雜種優(yōu)勢分析

已有研究發(fā)現(xiàn)，無論兩個群體的親緣關(guān)系如何，雜交后代都會表現(xiàn)出不同程度的雜種優(yōu)勢[28]。斑節(jié)對蝦“南海1 號”、非洲品系以及泰國群體3 個群體之間的雜種優(yōu)勢分析表明，6 個雜交群體的體質(zhì)量均值為10.70 g，3 個自交群體的體質(zhì)量均值為9.56 g，體質(zhì)量總雜種優(yōu)勢為11.92%。各雜交群體體質(zhì)量的中親雜種優(yōu)勢 (HM) 和超親雜種優(yōu)勢 (HB) 見表6。所有雜交組合體質(zhì)量的中親雜種優(yōu)勢 (HM) 和超親雜種優(yōu)勢 (HB) 均為正值且存在正向雜種優(yōu)勢，其中非洲品系群體 () ד南海1 號”群體 (♀) (AS) 的中親雜種優(yōu)勢 (HM) 和超親雜種優(yōu)勢 (HB) 數(shù)值最大，分別為13.80%和7.97%。

表5 體質(zhì)量性狀配合力的方差組分Table 5 Variance component of combining ability in harvest body mass

表6 6個雜交組合體質(zhì)量的中親雜種優(yōu)勢和超親雜種優(yōu)勢Table 6 Heterosis in harvest body mass of six hybridized combinations

目前，關(guān)于斑節(jié)對蝦不同群體之間的雜種優(yōu)勢分析不多。李永等[29]研究了三亞和泰國兩個地理群體的生長性狀雜種優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)雜交組合在體長、體質(zhì)量等各個性狀上均表現(xiàn)出一定的雜種優(yōu)勢(2.13%～19.70%)。孫苗苗[30]研究了印度尼西亞和泰國兩個地理群體生長性狀雜種優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)生長相關(guān)性狀存在一定的雜種優(yōu)勢 (2.02%～8.50%)。本研究分析了“南海1 號”群體、非洲品系群體和泰國群體之間的雜種優(yōu)勢，結(jié)果表明雜交子代在體質(zhì)量性狀上均表現(xiàn)出較大的雜種優(yōu)勢 (表6)，且明顯好于印度尼西亞和泰國群體之間體質(zhì)量性狀的雜種優(yōu)勢。

在雜交過程中，普遍存在正反交優(yōu)勢不同的現(xiàn)象[31]，此現(xiàn)象可能與母性效應(yīng)、性別連鎖等有關(guān)[32-33]，為雜交育種中采用特定的親本提供參考依據(jù)[32]。本研究結(jié)果表明，3 個群體之間正反交均表現(xiàn)出一定的雜交優(yōu)勢差異，但差異不明顯。在6 個雜交組合子代中，以“南海1 號”群體為母本要好于為父本的雜交優(yōu)勢，其中“南海1 號”群體為母本，非洲品系為父本的雜種優(yōu)勢最好，因此，可以考慮加強該組合在體質(zhì)量方面的選育。

3 結(jié)論

本研究利用混合線性模型分析了“南海1 號”群體、非洲品系選育群體和泰國群體3 個斑節(jié)對蝦種質(zhì)群體之間的一般配合力和特殊配合力，并在此基礎(chǔ)上分析了3 個群體之間的中親和超親雜種優(yōu)勢。研究結(jié)果顯示“南海1 號”群體一般配合力最高，以“南海1 號”群體為母本，非洲品系選育群體為父本的雜交組合 (AS) 的特殊配合力效應(yīng)值最高，雜種優(yōu)勢也最為明顯。表明較非洲品系選育群體和泰國群體，“南海1 號”群體在質(zhì)量性狀方面存在較為豐富的加性遺傳變異；AS 組合存在較強的非加性效應(yīng)，在體質(zhì)量性狀方面雜交優(yōu)勢明顯，可以考慮加強該組合在體質(zhì)量方面的選育。