方佳峰，李 琪,2**

(1.海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)海洋大學(xué))，山東 青島 266003；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過(guò)程功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237)

水產(chǎn)遺傳育種作為水生生物學(xué)、水產(chǎn)學(xué)和生物技術(shù)的一部分，在揭示水產(chǎn)生物遺傳變異的本質(zhì)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，面向生產(chǎn)，挖掘利用野生種質(zhì)資源，進(jìn)行水產(chǎn)生物的遺傳改良，創(chuàng)造高產(chǎn)、抗病或抗逆等經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的水產(chǎn)新品種，在提高水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量等方面起到重要的作用[1]。選擇育種作為一種常規(guī)育種手段，在水產(chǎn)動(dòng)物的遺傳改良中已取得成效，如通過(guò)長(zhǎng)期的繼代選育，紅海鯛(Pagrusmajor)[2]和紅爪鰲蝦(Cheraxquadricarinatus)[3]的生長(zhǎng)速度顯著提高，吉富羅非魚(GIFTOreochromisniloticus)的抗病能力得到加強(qiáng)[4]。

遺傳力評(píng)估是進(jìn)行選擇育種的基礎(chǔ)，是反映性狀遺傳能力大小的重要遺傳參數(shù)，在育種值估計(jì)、選擇指數(shù)確定、選擇反應(yīng)預(yù)測(cè)、選擇方法比較以及育種規(guī)劃決策等方面，起著十分重要的作用[5]。自1970年代以來(lái)，遺傳力評(píng)估被運(yùn)用于水產(chǎn)動(dòng)物的育種研究中[6-10]。在貝類中，國(guó)內(nèi)外對(duì)多種重要的經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行了遺傳力評(píng)估，如加勒比扇貝(Argopectennucleus)幼蟲存活率[11]、卡特琳娜扇貝(Argopectencircularis)幼蟲生長(zhǎng)與存活[12]、耳鮑(Haliotisasinina)的生長(zhǎng)[13]及紫貽貝(Mytilusedulis)幼蟲和稚貝的生長(zhǎng)[14]等，且所測(cè)遺傳力均為中高等遺傳力。

長(zhǎng)牡蠣(Crassostreagigas)又稱太平洋牡蠣，由于生長(zhǎng)速度快、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富的特點(diǎn)，成為了世界上養(yǎng)殖范圍最廣、產(chǎn)量最高的海產(chǎn)貝類。長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)、抗病等性狀是重要的經(jīng)濟(jì)性狀，通過(guò)研究其遺傳參數(shù)，制定合適的選育路線，可以提高長(zhǎng)牡蠣的產(chǎn)量，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。目前長(zhǎng)牡蠣相關(guān)研究工作已取得較多成果，通過(guò)人工選育，長(zhǎng)牡蠣的夏季死亡率顯著降低[15-16]，生長(zhǎng)和出肉率也得到了提高[17-18]。近年來(lái)，長(zhǎng)牡蠣的殼色性狀逐漸得到了研究者的關(guān)注，并對(duì)殼色及外套膜邊緣色素沉著等性狀的遺傳力進(jìn)行評(píng)估[19-21]。

在長(zhǎng)期的育種實(shí)踐中, 我們選育出金黃色、白色、黑色和紫色4種長(zhǎng)牡蠣殼色品系[22], 通過(guò)黑殼色和紫殼色長(zhǎng)牡蠣雜交形成紫黑殼色長(zhǎng)牡蠣個(gè)體, 并在紫黑殼色長(zhǎng)牡蠣個(gè)體的自交后代中發(fā)現(xiàn)橙殼色突變個(gè)體, 結(jié)合家系和群體選育技術(shù), 培育出穩(wěn)定遺傳的殼橙長(zhǎng)牡蠣品系, 具有重要的經(jīng)濟(jì)和研究?jī)r(jià)值[23]。由于殼橙品系由育種過(guò)程中獲得的少量突變個(gè)體作為親本選育獲得，其有效群體數(shù)量很小，這可能導(dǎo)致殼橙品系存在近交衰退[24]，Han等[25]研究發(fā)現(xiàn)橙殼色長(zhǎng)牡蠣幼蟲對(duì)于環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力低于其它養(yǎng)殖群體，而在養(yǎng)殖過(guò)程中我們也發(fā)現(xiàn)殼橙品系生長(zhǎng)速度緩慢。為了確定殼橙長(zhǎng)牡蠣品系是否具有遺傳改良的可能性，需要對(duì)其生長(zhǎng)性狀的遺傳參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。

在本研究中我們以長(zhǎng)牡蠣殼橙品系第7代選育群體為親本，建立全同胞家系，分析了長(zhǎng)牡蠣殼橙品系幼蟲及稚貝的生長(zhǎng)性狀，評(píng)估了生長(zhǎng)性狀相關(guān)指標(biāo)的遺傳力及其遺傳相關(guān)，旨在為長(zhǎng)牡蠣殼橙品系的遺傳改良提供參考資料。

1 材料和方法

1.1 親貝來(lái)源及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)用親貝來(lái)自2017年建立的長(zhǎng)牡蠣殼橙品系第7代選育群體，從該選育群體中挑選10個(gè)雄性和30個(gè)雌性個(gè)體，通過(guò)平衡巢式交配方式建立30個(gè)全同胞家系。

1.2 親貝促熟和人工授精孵化

2018年5月，將從乳山采集的親貝運(yùn)至萊州市海益苗業(yè)有限公司育苗基地進(jìn)行室內(nèi)暫養(yǎng)。挑選性腺發(fā)育良好的親貝進(jìn)行人工授精。利用解剖法鑒別出10個(gè)雄性個(gè)體和30個(gè)雌性個(gè)體，利用250目篩絹獲得卵子，將30個(gè)雌性親貝的卵子分別置于盛有15 L海水的30個(gè)桶中，水溫保持25 ℃。利用300目篩絹獲取精子。按照1雄配3雌的方式將10個(gè)雄性親貝的精子與30個(gè)雌性親貝的卵子逐一充分混合。各組孵化密度保持在每毫升50～70個(gè)卵，并在孵化期間保持微充氣。為避免污染，各家系單獨(dú)使用實(shí)驗(yàn)器具，所有家系均在1天之內(nèi)建立完成。

1.3 選優(yōu)與幼蟲培育

受精卵經(jīng)過(guò)22 h的孵化，發(fā)育至D型幼蟲階段。將各家系幼蟲選優(yōu)至100 L聚乙烯桶中，并調(diào)節(jié)培育密度至10 ind/mL，海水溫度控制在24～26 ℃，持續(xù)充氣，每次換水量1/3。餌料以等邊金藻(Isochrysisgalbana)為主，后期補(bǔ)充輔助投喂扁藻(Platymonassp.)。所有家系充氣、投餌、換水等操作均保持一致，所有實(shí)驗(yàn)器具在使用后用淡水沖洗，避免家系之間發(fā)生交叉污染。

1.4 采苗和稚貝養(yǎng)成

幼蟲發(fā)育25 d出現(xiàn)眼點(diǎn)，眼點(diǎn)幼蟲達(dá)到總數(shù)的1/3時(shí)，投放櫛孔扇貝以供牡蠣幼蟲附著。在室內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間，直至幼蟲充分附著以后放于室外沉淀池暫養(yǎng)20 d，避免自然海域野生牡蠣幼蟲的污染，待幼蟲充分變態(tài)為稚貝且適應(yīng)大水體環(huán)境以后，轉(zhuǎn)移至榮成桑溝灣海域進(jìn)行吊籠浮筏養(yǎng)殖。吊籠每層養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖水深等各家系保持一致。

1.5 取樣觀測(cè)

浮游幼蟲階段，在選優(yōu)后的1、6、11、16和21日齡各家系隨機(jī)取樣30個(gè)幼蟲，用盧戈氏液固定，在100×的顯微鏡下，用目微尺測(cè)量殼高和殼長(zhǎng)。

稚貝階段，在稚貝附著后的90、180、270日齡從各家系中隨機(jī)挑選30個(gè)個(gè)體，用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量殼高和殼長(zhǎng)(精度0.02 mm)，并在270日齡用電子天平(精度0.01 g)測(cè)量濕重，并用游標(biāo)卡尺測(cè)量殼寬。

1.6 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)R軟件(版本3.1.1)運(yùn)行ASReml 3.0 package，遺傳參數(shù)在pin()函數(shù)下運(yùn)行。采用個(gè)體模型，運(yùn)用單性狀分析法，計(jì)算不同生長(zhǎng)階段各性狀遺傳力；運(yùn)用雙性狀分析法，計(jì)算不同性狀之間的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)。個(gè)體模型如下：

yij=μ+aij+dk+eij。

式中：yij為第j個(gè)家系的第i個(gè)個(gè)體的性狀觀測(cè)值；μ為性狀平均值；aij第j個(gè)家系的第i個(gè)個(gè)體的性狀個(gè)體加性遺傳效應(yīng)；dk為第k個(gè)母本的母本效應(yīng)；eij為第j個(gè)家系的第i個(gè)個(gè)體性狀的隨機(jī)殘差。經(jīng)似然比檢驗(yàn)，母本效應(yīng)對(duì)所測(cè)性狀均不顯著(見表1和2)，故將母本效應(yīng)剔除，所以最終運(yùn)用模型如下：

表1 殼橙長(zhǎng)牡蠣幼蟲時(shí)期表型變量的原因方差組分

yij=μ+aij+eij。

利用個(gè)體模型在計(jì)算個(gè)體性狀狹義遺傳力(h2)時(shí)，采用公式(1)，估計(jì)遺傳相關(guān)(rG)和表型相關(guān)(rP)時(shí)采用公式(2)和公式(3)。計(jì)算公式：

(1)

(2)

(3)

式中：VA表示加性遺傳方差；Ve表示殘差方差；Covt1,t2表示生長(zhǎng)性狀兩指標(biāo)間的協(xié)方差；Vt1、Vt2表示兩指標(biāo)的遺傳方差；Ve1、Ve2表示兩指標(biāo)的殘差方差；Cove表示兩指標(biāo)間的殘差協(xié)方差。

以遺傳力h2<0.1記為低等遺傳力，0.1≤h2≤0.4記為中等遺傳力，h2>0.4為高等遺傳力[26]。

2 結(jié)果

2.1 幼蟲期和稚貝期的生長(zhǎng)性狀遺傳力

利用個(gè)體模型計(jì)算得到長(zhǎng)牡蠣殼橙品系幼蟲時(shí)期殼高和殼長(zhǎng)的遺傳力分別為0.19±0.08～0.36±0.11和0.17±0.08～0.28±0.10，并且隨著幼蟲日齡的增長(zhǎng)而逐漸降低(見表3)。

表2 殼橙長(zhǎng)牡蠣稚貝時(shí)期表型變量的原因方差組分

長(zhǎng)牡蠣殼橙品系稚貝在90、180、270日齡殼高和殼長(zhǎng)的遺傳力分別為0.13±0.07～0.40±0.12和0.11±0.06～0.37±0.12，殼寬和濕重在270日齡時(shí)的遺傳力分別為0.17±0.08和0.22±0.09(見表4)。除90日齡殼高的遺傳力為高等遺傳力以外，其余時(shí)期的各生長(zhǎng)性狀的遺傳力均為中等遺傳力。

2.2 幼蟲期和稚貝期的生長(zhǎng)性狀表型相關(guān)和遺傳相關(guān)

幼蟲期殼高和殼長(zhǎng)間的遺傳相關(guān)的和表型相關(guān)范圍分別為0.90±0.12～0.99±0.08和0.13±0.05～0.20±0.15，均為正相關(guān)，并且與日齡均無(wú)明顯關(guān)系(見表3)。

表3 殼橙品系長(zhǎng)牡蠣幼蟲時(shí)期生長(zhǎng)性狀的遺傳力、遺傳相關(guān)和表型相關(guān)

稚貝期，不同日齡各生長(zhǎng)性狀間的遺傳相關(guān)均高于表型相關(guān)(見表4)。各性狀間遺傳相關(guān)范圍為0.26±0.35～1.00±0.09，表型相關(guān)范圍為0.19～0.69。其中，270日齡時(shí)的殼寬和殼長(zhǎng)的遺傳相關(guān)最低(0.26±0.35)，其次為同一日齡殼高和殼長(zhǎng)的遺傳相關(guān)(0.35±0.30)，其余遺傳相關(guān)值均較高。對(duì)于多次測(cè)量的殼高和殼長(zhǎng)，兩性狀間遺傳相關(guān)整體上呈現(xiàn)隨時(shí)間的增加而下降的趨勢(shì)。濕重與其余3個(gè)性狀的遺傳性狀值均較高(0.72±0.17～0.93±0.06)，各性狀間表型相關(guān)范圍為0.19±0.04～0.69±0.02。與遺傳相關(guān)相似的是，殼高和殼長(zhǎng)之間的表型相關(guān)同樣呈現(xiàn)隨時(shí)間下降的趨勢(shì)。

表4 殼橙品系長(zhǎng)牡蠣稚貝期生長(zhǎng)性狀的遺傳力、遺傳相關(guān)和表型相關(guān)

3 討論

遺傳力不僅是性狀本身獨(dú)有的特性，也是群體遺傳結(jié)構(gòu)和群體所在環(huán)境的綜合體現(xiàn)[27]。一般而言，在討論遺傳力時(shí)，除了需標(biāo)明是品種/品系的具體性狀以外，還需說(shuō)明群體所處的環(huán)境[28]。本研究報(bào)道了長(zhǎng)牡蠣殼橙品系幼蟲和稚貝期的遺傳力以及各生長(zhǎng)性狀之間的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)，這將有利于為長(zhǎng)牡蠣殼橙品系制定合理的育種計(jì)劃。

本研究中，長(zhǎng)牡蠣殼橙品系幼蟲階段殼高和殼長(zhǎng)的遺傳力分別為0.19±0.08～0.36±0.11和0.17±0.08～0.28±0.10，均屬于中等遺傳力。王慶志等[26]采用全同胞組內(nèi)相關(guān)分析法，分析了長(zhǎng)牡蠣幼蟲階段殼高和殼長(zhǎng)的父系半同胞遺傳力分別為0.161～0.387和 0.139～0.398，均為中等遺傳力，高于本研究結(jié)果。這可能與殼橙品系存在近交衰退現(xiàn)象有關(guān)。近交提高了個(gè)體對(duì)環(huán)境的敏感性，導(dǎo)致環(huán)境方差增加，降低了加性方差在表型方差中的比重，最終降低了殼橙品系幼蟲期生長(zhǎng)性狀的遺傳力[29]。稚貝期相關(guān)生長(zhǎng)性狀的遺傳力范圍為0.11±0.06～0.40±0.12，同樣低于前人相關(guān)的研究結(jié)果，Cong等[30]利用全因子交配設(shè)計(jì)法構(gòu)建了45個(gè)家系，對(duì)12月齡的長(zhǎng)牡蠣成體的進(jìn)行了殼高、殼長(zhǎng)、殼寬和總重的遺傳力分析，各性狀的遺傳力介于0.3～0.5，屬于中高等遺傳力。Kong等[31]采用同樣的方法估計(jì)了長(zhǎng)牡蠣成體殼高、殼長(zhǎng)、殼寬和總重的遺傳力，各性狀遺傳力介于0.35～0.49，同樣屬于中高等遺傳力。在國(guó)外，Langdon等[18]利用長(zhǎng)牡蠣全同胞家系在不同環(huán)境條件下估計(jì)產(chǎn)量的現(xiàn)實(shí)遺傳力為 0.01～0.50。Evans和Langdon[32]利用34個(gè)全同胞家系在4個(gè)不同養(yǎng)殖環(huán)境下得到192、370和664日齡的存活率和產(chǎn)量的廣義遺傳力分別為0.360～0.712和0.218～0.539。

兩性狀間的表型相關(guān)由基因連鎖和基因多效性以及環(huán)境因素共同決定，如果兩性狀的遺傳力均比較低，表型相關(guān)主要由環(huán)境因素決定；相反，表型相關(guān)則主要由遺傳因素決定[33]。如果兩個(gè)性狀間呈正遺傳相關(guān)，則對(duì)一個(gè)性狀的選育會(huì)對(duì)另一性狀帶來(lái)間接的協(xié)同選育效果；反之，則會(huì)對(duì)另一性狀產(chǎn)生拮抗作用。并且當(dāng)兩個(gè)性狀間的遺傳相關(guān)越接近1或-1，表明通過(guò)對(duì)一個(gè)性狀的選育產(chǎn)生的對(duì)另一個(gè)性狀的相關(guān)反應(yīng)越高[34]。因此，在選育過(guò)程中，遺傳相關(guān)對(duì)了解每個(gè)性狀的遺傳背景，掌握對(duì)目標(biāo)性狀的選育是否有影響以及對(duì)其他性狀影響的大小非常重要[26]。

本研究中，殼橙長(zhǎng)牡蠣幼蟲階段，殼高和殼長(zhǎng)指標(biāo)間的遺傳相關(guān)較高，均高于0.90，而在稚貝期，各性狀間的遺傳相關(guān)差異較大，但均為正相關(guān)，說(shuō)明通過(guò)對(duì)某一性狀的選育可以間接對(duì)其它相關(guān)性狀起到促進(jìn)作用。在選擇育種過(guò)程中，可以通過(guò)直接選擇易于度量且遺傳力較高的性狀獲得較滿意的選育效果，對(duì)不易度量或遺傳力較低的性狀可以利用性狀間的相關(guān)性進(jìn)行間接選育[35]。在本研究中，對(duì)于遺傳力相對(duì)較低的性狀(殼長(zhǎng)和殼寬)，可以通過(guò)對(duì)殼高和濕重的選育間接達(dá)到對(duì)殼長(zhǎng)和殼寬的選育目的。需要注意的是，不同時(shí)期不同環(huán)境下相同性狀的遺傳相關(guān)可能存在較大差異[6]。在對(duì)牡蠣的育種研究中，Newkirk等[36]和 Loose[37]的研究表明美洲牡蠣(Crossostreavirginica)幼體生長(zhǎng)速度和成體生長(zhǎng)速度存在顯著的遺傳正相關(guān)，但是Ernande等[38]的研究表明長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)性狀在幼體期和稚貝期沒(méi)有顯著的遺傳相關(guān)，但變態(tài)期和稚貝期存在顯著的遺傳相關(guān)。近年來(lái)，有學(xué)者研究了長(zhǎng)牡蠣殼色相關(guān)性狀和生長(zhǎng)性狀之間的相關(guān)性，但結(jié)果不盡相同。Wan等[21]發(fā)現(xiàn)在殼金品系中生長(zhǎng)性狀與殼色性狀之間的遺傳相關(guān)較低，為-0.02～0.11，而邢德等[39]報(bào)道了殼白長(zhǎng)牡蠣殼色參數(shù)與生長(zhǎng)性狀之間的遺傳相關(guān)范圍為-0.09～0.91, 并且不同性狀間的遺傳相關(guān)差異很大。這些研究結(jié)果表明，對(duì)于遺傳參數(shù)的評(píng)估只能應(yīng)用于特定環(huán)境下的特定群體[10，40]。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)牡蠣殼橙品系在不同生長(zhǎng)階段各生長(zhǎng)性狀之間均存在正遺傳相關(guān)，說(shuō)明對(duì)其中一個(gè)性狀的選育可以對(duì)其它性狀起到協(xié)同提高的作用。其生長(zhǎng)性狀的遺傳力均為中高等遺傳力，具有一定的育種價(jià)值，如果能在以后的育種過(guò)程中制定適宜的育種計(jì)劃，可以進(jìn)一步提高該品系的育種價(jià)值，例如可以將殼高或濕重作為直接選育的性狀，或者在保持殼橙性狀穩(wěn)定的情況下，通過(guò)雜交引入外源基因，改良?xì)こ绕废档纳L(zhǎng)性狀，同時(shí)結(jié)合分子標(biāo)記輔助育種等技術(shù)，加快長(zhǎng)牡蠣殼橙品系的選育進(jìn)程。