紅鰭東方鲀幼魚階段生長(zhǎng)性狀的遺傳力估計(jì)

潘寒柏，于海龍，田 燚，曹立蓉，馬文超，徐明杰，王昱森，王培洋，向雪建，仇雪梅，包玉龍，劉圣聰，王秀利*

(1.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.大連市復(fù)興高級(jí)中學(xué)，遼寧 大連 116083；3.大連天正實(shí)業(yè)有限公司，遼寧 大連 116011)

紅鰭東方鲀(Takifugurubripes)，屬鲀形目(Tetraodontiformers)、鲀亞目(Tetraodontoidei)、鲀科(Tetraodontidae)、東方鲀屬(Takifugu)，分布于黃海、渤海、東海及北太平洋西部，作為一種有著悠久食用歷史的經(jīng)濟(jì)魚類[1]，憑借鮮美的味道、豐富的營(yíng)養(yǎng)及高昂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，成為中國(guó)出口創(chuàng)匯重要的海珍品之一[2]。目前，紅鰭東方鲀的品種選育方法較為原始[3]，育種進(jìn)程相對(duì)鯉魚(Cyprinuscarpio)與草魚(Ctenopharyngodonidellus)等淡水魚較為滯后[4]，且親本群體遺傳多樣性有限和近交衰退，導(dǎo)致其養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益下降[5]，因此有必要進(jìn)行新品種的培育。

家系建立是水產(chǎn)動(dòng)物種質(zhì)改良的常用手段，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的遺傳性狀分析和育種研究具有重要作用。其中，家系選擇是以在培育過程中所創(chuàng)建的家系作為一個(gè)選擇單位，以目標(biāo)篩選性狀的平均值作為指標(biāo)，進(jìn)行選育改良。家系選育對(duì)于遺傳結(jié)構(gòu)改進(jìn)的作用較為持續(xù)，在維持并改良水產(chǎn)動(dòng)物經(jīng)濟(jì)性狀等方面也可以發(fā)揮較為積極的促進(jìn)作用，能夠做到緩解甚至避免養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)性狀衰退[6]。對(duì)魚類的生長(zhǎng)性能進(jìn)行科學(xué)的測(cè)試在開展選育工作上有著重要的作用[7]，在培育家系過程中，與生長(zhǎng)性能相關(guān)的表型性狀有生長(zhǎng)速度、抗病力、體長(zhǎng)、全長(zhǎng)和體質(zhì)量等，其中體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)是經(jīng)濟(jì)性性狀的主要表現(xiàn)形式，因此可將其作為衡量親魚質(zhì)量的重要指標(biāo)。這三種生長(zhǎng)性狀也是最容易直接觀測(cè)到的數(shù)量性狀，它們之間的相互關(guān)系也有助于了解魚類生長(zhǎng)的情況[8]。在科研中，通常會(huì)對(duì)數(shù)量性狀的表型值進(jìn)行采集修訂，然后計(jì)算各項(xiàng)數(shù)據(jù)的方差組分，進(jìn)而對(duì)遺傳參數(shù)進(jìn)行估計(jì)測(cè)算[9]。

遺傳力可反映被選擇性狀遺傳能力的大小，而遺傳相關(guān)則可反映出不同目標(biāo)性狀之間的相關(guān)程度。對(duì)這兩者進(jìn)行評(píng)估，有利于制定合理的選育培養(yǎng)，將子代的遺傳增益通過選擇育種達(dá)到最大化[10]，如在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物育種中，選擇育種的遺傳增益在生長(zhǎng)速度上的作用超過12%[11]。遺傳力在實(shí)際養(yǎng)殖過程中常作為重要的參考指標(biāo)[12]，但遺傳力評(píng)估受多種因素的影響[13]，因此在實(shí)際操作過程中需嚴(yán)格控制各項(xiàng)變量。于海龍等[14]測(cè)定了210、360日齡紅鰭東方鲀體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)的遺傳力；馬文超等[15]則對(duì)1、2、6和18月齡的紅鰭東方鲀體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)的生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了遺傳力估計(jì)。本研究在其基礎(chǔ)上，將測(cè)量對(duì)象限定為生長(zhǎng)發(fā)育旺盛的紅鰭東方鲀幼魚階段，并利用本課題組構(gòu)建的紅鰭東方鲀?nèi)蚁档纳L(zhǎng)性狀測(cè)定數(shù)據(jù)，對(duì)1、2、4月齡紅鰭東方鲀幼魚進(jìn)行了體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)數(shù)量性狀的遺傳力估計(jì)，旨在為紅鰭東方鲀后續(xù)的育種計(jì)劃提供新的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2022年3月，在河北省唐山牧海水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司挑選達(dá)到性成熟且性腺發(fā)育良好的3年齡親本進(jìn)行配對(duì)。受精的魚卵經(jīng)多次洗卵后，置于半徑25 cm、深120 cm、容積約為80 L的圓錐形網(wǎng)箱中，并在18～20 ℃循環(huán)水中進(jìn)行6～8 d的孵化。在此過程中，共構(gòu)建了全同胞家系32個(gè)，選留了其中孵化成功的29個(gè)家系。家系的管理按該公司的通常方法進(jìn)行：各家系分開在水泥池中喂養(yǎng)，水泥池規(guī)格為3 m×3 m，水深1.5 m，每池分別編號(hào)，每日進(jìn)行兩次吸底，循環(huán)水以30 L/h的速度進(jìn)行循環(huán)，每日投喂6～7次(每隔1.5～2.0 h)。以輪蟲為開口餌料；在1～2周齡后，餌料逐漸從輪蟲替換為鹵蟲無(wú)節(jié)幼體和成蟲；在1月齡以后，開始在餌料中適量添加魚糜；在2月齡時(shí)進(jìn)行分苗，同時(shí)投喂粉碎的冰鮮玉筋魚；在4月齡時(shí)投喂6號(hào)“海童”配合飼料與魚糜；養(yǎng)殖過程中盡量保證家系間各項(xiàng)養(yǎng)殖條件一致。在1、2、4月齡時(shí)，分別對(duì)體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)記錄。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 生長(zhǎng)性狀的測(cè)量

分別測(cè)定29個(gè)全同胞家系1、2、4月齡幼魚的體質(zhì)量、體長(zhǎng)和全長(zhǎng)。每個(gè)月齡的每個(gè)家系均隨機(jī)選取100尾幼魚。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

1)生長(zhǎng)性狀表型值方差分析與均方構(gòu)成

表1 表型值方差分析和均方構(gòu)成Tab.1 Analysis of variance of phenotype values and mean square composition

(1)

(2)

(3)

2)表型相關(guān)和遺傳相關(guān)分析

本研究表型相關(guān)通過SPSS 25的Pearson系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而遺傳相關(guān)計(jì)算使用了動(dòng)物遺傳學(xué)中同胞協(xié)方差法：

(4)

3)數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 紅鰭東方鲀幼魚各家系生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)分析

1月齡紅鰭東方鲀幼魚各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表2所示，家系5、12、17、18在體質(zhì)量、體長(zhǎng)及全長(zhǎng)三個(gè)指標(biāo)中均有著較高的平均值以及較低的變異系數(shù)，說明這些家系在該養(yǎng)殖場(chǎng)條件下的生長(zhǎng)表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于外部環(huán)境的變化較為適應(yīng)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和預(yù)見性，因此可以將其家系親本組合進(jìn)行記錄保留，作為后續(xù)的育種參考，同時(shí)從其子代中挑選合適個(gè)體進(jìn)行留種，用于之后的選育工作；考慮到豐富遺傳多樣性，變異系數(shù)大且生長(zhǎng)狀況良好的家系1與家系19可作為后續(xù)育種的備選家系；而家系3、4、7、11、30變異系數(shù)較小，個(gè)體規(guī)格差異較小，說明其在飼養(yǎng)過程中具有相當(dāng)程度的穩(wěn)定性，但這些家系的各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀的平均值相對(duì)家系5、12、17、18較低，因而適宜進(jìn)行規(guī)模飼養(yǎng)，留待后續(xù)上市。由2月齡紅鰭東方鲀幼魚的統(tǒng)計(jì)測(cè)定結(jié)果(表3)可知，家系5、10、15、16、22、27生長(zhǎng)性狀較好，因此在后續(xù)選擇育種中，可主要觀察其生長(zhǎng)情況，并優(yōu)先考慮為育種家系；4月齡紅鰭東方鲀幼魚的統(tǒng)計(jì)測(cè)定結(jié)果(表4)顯示，家系5在各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀中具有較高的平均值且具有較低的變異系數(shù)，因此可以將其親本組合作為日后選育的優(yōu)先組合。

表2 1月齡紅鰭東方鲀幼魚各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)分析Tab.2 Data analysis of various growth traits of 1 month old juvenile T.rubripes

續(xù)表2

表3 2月齡紅鰭東方鲀幼魚各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)分析Tab.3 Data analysis of various growth traits of 2 months old juvenile T.rubripes

續(xù)表3

表4 4月齡紅鰭東方鲀幼魚各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)分析Tab.4 Data analysis of various growth traits of 4 months old juvenile T.rubripes

2.2 各月齡紅鰭東方鲀幼魚群體生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)的單因素方差分析

表5為各月齡紅鰭東方鲀幼魚生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)單因素方差分析結(jié)果，經(jīng)F檢驗(yàn)，各個(gè)生長(zhǎng)性狀差異均表現(xiàn)為極顯著(P<0.01)，由此可認(rèn)為本次計(jì)算所得出的結(jié)果可信度較高。

表5 各月齡紅鰭東方鲀生長(zhǎng)性狀數(shù)據(jù)單因素方差分析Tab.5 Analysis of single factor ANOVA for growth traits at each monthly age in T.rubripes

2.3 各月齡紅鰭東方鲀幼魚遺傳力計(jì)算

各月齡紅鰭東方鲀幼魚生長(zhǎng)性狀方差分析和遺傳力估計(jì)結(jié)果見表6。由表6可知，1月齡紅鰭東方鲀幼魚體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)的遺傳力分別為0.54、0.39、0.36，加性效應(yīng)方差分別為0.103、7.123、9.480，表型方差分別為0.192、18.471、26.035，殘差分別為0.089、11.348、16.555；2月齡紅鰭東方鲀幼魚分別為0.28、0.23、0.25，加性效應(yīng)方差分別為1.777、17.104、27.542，表型方差分別為6.383、73.285、110.955，殘差分別為4.606、56.181、83.413；4月齡紅鰭東方鲀幼魚分別為0.23、0.29、0.29，加性效應(yīng)方差分別為34.728、17.649、27.654，表型方差分別為153.483、59.942、55.485，殘差分別為118.755、42.293、65.804。這三種數(shù)量性狀的遺傳力變化趨勢(shì)如圖1所示，體質(zhì)量遺傳力隨著幼魚月齡的增大而逐漸降低，體長(zhǎng)及全長(zhǎng)遺傳力隨著幼魚月齡的增大而降低后又略有回升。整體上，紅鰭東方鲀幼魚的遺傳力隨著月齡的增加而逐漸降低。

表6 各月齡紅鰭東方鲀生長(zhǎng)性狀方差分析和遺傳力估計(jì)Tab.6 Variance analysis and geneticforce estimation of growth traits at each monthly age in T.rubripes

2.4 各月齡幼魚性狀間的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)

表7為各月齡紅鰭東方鲀幼魚體質(zhì)量、體長(zhǎng)、全長(zhǎng)數(shù)量性狀間的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)分析結(jié)果。1月齡紅鰭東方鲀幼魚體長(zhǎng)、體質(zhì)量間的遺傳相關(guān)為0.889，表型相關(guān)為0.851；體質(zhì)量、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.873，表型相關(guān)為0.864；體長(zhǎng)、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.947，表型相關(guān)為0.894，遺傳相關(guān)均表現(xiàn)為高度相關(guān)(0.8～1.0屬于高度相關(guān)[15])；2月齡體長(zhǎng)、體質(zhì)量間的遺傳相關(guān)為0.828，表型相關(guān)為0.917；體質(zhì)量、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.820，表型相關(guān)為0.932；體長(zhǎng)、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.897，表型相關(guān)為0.952，遺傳相關(guān)均表現(xiàn)為高度相關(guān)；4月齡體長(zhǎng)、體質(zhì)量間的遺傳相關(guān)為0.769，表型相關(guān)為0.779；體質(zhì)量、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.726，表型相關(guān)為0.801；體長(zhǎng)、全長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)為0.912，表型相關(guān)為0.941，其中，體長(zhǎng)、體質(zhì)量間的遺傳相關(guān)表現(xiàn)為顯著相關(guān)(0.5～0.8屬于顯著相關(guān)[15])，其余遺傳相關(guān)表現(xiàn)為高度相關(guān)，且3個(gè)月齡的紅鰭東方鲀幼魚各生長(zhǎng)性狀間的表型相關(guān)結(jié)果均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

3 討論

3.1 紅鰭東方鲀實(shí)驗(yàn)月齡的選擇

通過測(cè)定樣本的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，可以估計(jì)出它們的早期遺傳力，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖優(yōu)化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，生長(zhǎng)速度是被高度重視的指標(biāo)[18]，而紅鰭東方鲀的養(yǎng)殖周期較長(zhǎng)，且性成熟時(shí)期較晚，雌、雄個(gè)體均需3年齡才能達(dá)到性成熟[19]，如不篩選出性狀優(yōu)良的個(gè)體則會(huì)造成不必要的養(yǎng)殖成本浪費(fèi)，因此有必要在其早期階段進(jìn)行性狀篩選[20]。同時(shí)，早期選擇存在著相關(guān)性優(yōu)勢(shì)，如Gall G等[21]在對(duì)羅非魚(Oreochromismossambicus)改良育種的研究中，認(rèn)為通過體長(zhǎng)對(duì)體質(zhì)量的間接選育應(yīng)在幼魚階段進(jìn)行。而目前關(guān)于紅鰭東方鲀?cè)缙陔A段的遺傳力估計(jì)報(bào)道相對(duì)較少，因此本研究選取的樣本均為生長(zhǎng)早期階段的紅鰭東方鲀幼魚。此外，本研究選取的3個(gè)月齡均是養(yǎng)殖過程中需要注意的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，1、2月齡是苗種交易及進(jìn)行分流的時(shí)刻，4月齡則是剪除牙齒及選取個(gè)體進(jìn)行PIT標(biāo)記的時(shí)刻，因此選擇該時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遺傳力估計(jì)，有助于進(jìn)行選擇育種[15]。

3.2 紅鰭東方鲀遺傳力的劃分及其影響因素

在水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種中，對(duì)遺傳力水平未有權(quán)威的劃分規(guī)則，參照家畜育種上的劃分原則，將h2<0.15劃分為低遺傳力、0.150.30劃分為高遺傳力[22]。因此，本研究中，1月齡幼魚三項(xiàng)生長(zhǎng)性狀遺傳力均為高遺傳力，而2月齡以及4月齡幼魚三項(xiàng)生長(zhǎng)性狀遺傳力均為中等遺傳力。在實(shí)際養(yǎng)殖過程中通常對(duì)高遺傳力性狀采用個(gè)體或群體表型選擇法進(jìn)行選種，而對(duì)低遺傳力性狀通常采用家系選擇法進(jìn)行育種[23]。

關(guān)于魚類生長(zhǎng)性狀遺傳力的報(bào)道情況有很多，如唐瞻楊等[24]對(duì)3、4、5月齡的尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)進(jìn)行了體質(zhì)量、全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)、軀干長(zhǎng)、體高、尾柄長(zhǎng)、尾柄高及體寬9個(gè)數(shù)量性狀的遺傳力估計(jì)；Withler R E 等[25]估計(jì)了銀鮭(Oncorhynchuskisutch)18月齡的體質(zhì)量遺傳力；Blanc J M等[26]估計(jì)了褐鱒(Salmotrutta)6月齡的體質(zhì)量與體長(zhǎng)遺傳力；關(guān)于鱈魚(Gadusmorhua)[27]、山女鱒(Oncorhynchusmasoumasou)[28]、全州禾花鯉(Cyprinuscarpiovar.Quanzhouensis)[29]、金鯛(Sparusaurata)[30]以及牙鲆(Paralichthysolivaceus)[31]等魚類的各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀遺傳力估計(jì)也有報(bào)道。本研究中，紅鰭東方鲀的生長(zhǎng)性狀遺傳力在1月齡時(shí)達(dá)到峰值，之后隨著魚體月齡的增大而逐漸降低，但4月齡的體長(zhǎng)和全長(zhǎng)遺傳力相較于2月齡有了細(xì)微程度上升，這與尼羅羅非魚體質(zhì)量遺傳力變化的整體趨勢(shì)[24]相同，其在3月齡為0.66，在4月齡時(shí)下降到0.17，而5月齡上升為0.25。出現(xiàn)這種情況最有可能的原因是父本效應(yīng)[9]和母本效應(yīng)[32]，但本研究所使用的方法無(wú)法考慮到兩種效應(yīng)產(chǎn)生的作用。

本研究估計(jì)了紅鰭東方鲀幼魚階段的體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)的遺傳力，而生物的生長(zhǎng)性狀受到基因與環(huán)境的影響較大。本研究中外部條件控制相對(duì)得當(dāng)，但養(yǎng)殖密度仍然成為影響紅鰭東方鲀遺傳力的重要因素[33]，這種情況在估計(jì)脊尾白蝦(Exopalaemoncarinicauda)[9]遺傳力的過程中也有出現(xiàn)。紅鰭東方鲀存在咬尾及互相殘殺的天性，這會(huì)直接導(dǎo)致其隨著時(shí)間的推移而養(yǎng)殖密度發(fā)生不同程度的改變。有研究表明，在紅鰭東方鲀孵出的第6天后，便開始出現(xiàn)互相殘殺[34]的現(xiàn)象，但本研究持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致紅鰭東方鲀幼苗之間的互相殘殺在一定程度上改變了養(yǎng)殖密度，從而造成數(shù)據(jù)偏差，如在后續(xù)跟進(jìn)家系16的過程中，發(fā)現(xiàn)其與其他家系相比存在一定程度的密度降低，因而其體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)的平均值較高。此外，紅鰭東方鲀還存在鉆沙潛底的天性[34]，雖然在研究過程中已對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)并穩(wěn)定動(dòng)態(tài)密度，但保持各個(gè)家系的密度相同仍具有一定的難度，這些問題需留待后續(xù)研究解決。

4 結(jié)論

本研究構(gòu)建了29個(gè)紅鰭東方鲀?nèi)蚁?，并估?jì)了紅鰭東方鲀幼魚階段1、2、4月齡的體質(zhì)量、體長(zhǎng)、全長(zhǎng)3個(gè)數(shù)量性狀的遺傳力，其中1月齡紅鰭東方鲀幼魚的體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)遺傳力分別為0.54、0.39、0.36，均表現(xiàn)為高遺傳力；2月齡紅鰭東方鲀幼魚的體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)遺傳力分別為0.28、0.23、0.25，均表現(xiàn)為中等遺傳力；4月齡紅鰭東方鲀幼魚的體質(zhì)量、體長(zhǎng)以及全長(zhǎng)遺傳力分別為0.23、0.29、0.29，均表現(xiàn)為中等遺傳力。在選種關(guān)鍵階段的1、2月齡時(shí)期，所有性狀數(shù)據(jù)在表型相關(guān)與遺傳相關(guān)上均達(dá)到0.8以上，表現(xiàn)為高度正相關(guān)。本研究獲得的紅鰭東方鲀?cè)谠缙谟佐~階段的體質(zhì)量、體長(zhǎng)及全長(zhǎng)的生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)，可為紅鰭東方鲀的繼續(xù)選育工作提供參考數(shù)據(jù)。