论文部分内容阅读
日本沼虾(Macrobrachium nipponense)作为我国重要的淡水养殖品种,因其生长速度快、繁殖周期短,抗逆性强深受广大养殖户的青睐。随着水产养殖业的快速发展,性早熟导致的多世代共存、高密度养殖带来的生长抑制以及种质资源退化等问题严重阻碍青虾养殖产业的发展。本论文以长江(CJ,E119.56,N32.24)和洞庭湖(DT,E112.99,N29.30)群体杂交的F3代作为父本,以淀山湖(DS,E120.97,N31.13)群体作为母本,得到2个三系杂交群体SCD(DS♀×CD♂)和SDC(DS♀×DC♂)。以亲本群体(DS、CJ和DT)和杂交群体(SCD和SDC)作为研究对象,利用形态学指标和SNP遗传分子标记,初步探讨了亲本群体和杂交群体在形态学特征和遗传多样性的差异;并对五个群体的生长性能与生化成分进行比较,从生长和营养物质积累的角度进行分析;在此基础上,基于转录组和蛋白组测序对亲本群体(DS)和杂交群体(SCD)进行比较研究,进一步探讨了杂交群体和亲本群体在基因和蛋白质水平上的差异;最后对亲本群体(DS)和杂交群体(SCD)进行氨氮暴露实验,从抗氧化免疫、能量代谢和解毒能力三方面综合比较其抗逆性的差异。本论文工作以期为日本沼虾杂交选育工作提供一定的理论基础。主要研究结果和结论如下:1日本沼虾杂交和亲本群体形态学分析及SNP遗传分子标记的研究本研究以日本沼虾3个亲本群体即长江口(CJ),洞庭湖(DT)和淀山湖(DS)以及2个杂交群体SCD和SDC作为研究对象。分别取5个群体的F1代作为实验对象,进行为期3个月的养殖实验。通过测定其19个形态学指标,并进行聚类分析、判别分析和通径分析等统计学方法得到了杂交群体区别于亲本群体的优势性状。同时还对5个群体进行SNP遗传分子标记分析。结果显示:(1)SCD和SDC聚为一支,而DT和CJ聚为另一支。(2)杂交群体对体质量显著影响的性状有继承亲本的性状尾扇宽(FW)和全长(OL),还有区别与亲本的性状第二步足长(P2L)和头胸甲宽(CW)。(3)杂交群体相较亲本群体具有较高的核苷酸多样性和单倍型多样性。2日本沼虾杂交和亲本群体生长性能与生化成分的比较通过对日本沼虾亲本群体(DS、DT和CJ)和杂交群体(SCD和SDC)进行为期三个月的养殖实验,并测定5个群体生长性能相关指标和生化组成成分。结果显示:(1)杂交群体的存活率显著高于亲本群体。(2)杂交群体肌肉和肝胰腺中的生化指标(甘油三酯、总胆固醇、葡萄糖)显著高于亲本群体;杂交群体肝胰腺中消化酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶)活性显著高于亲本群体,而亲本和杂交群体的肌肉中消化酶活性无显著性差异。(3)杂交群体肝胰腺中多不饱和脂肪酸的含量和肌肉中必需氨基酸的含量均显著高于亲本群体。(4)杂交群体肌肉中生长相关基因(CHS、Ec R、RXR、CDA1、LGR2和Ca MKI)的表达量显著高于亲本群体。3日本沼虾杂交和亲本群体组学分析基于转录组和蛋白组学的分析,取养殖三个月后的亲本群体(DS)和杂交群体(SCD)进行比较研究。结果发现转录组测序获得的差异表达unigenes共有814条,其中上调unigene 259条,下调unigene 555条。KEGG涉及的通路主要包括氧化磷酸化、细胞凋亡及MAPK信号通路。蛋白组测序共得到57个差异蛋白,包括35个上调蛋白和22个下调蛋白。KEGG涉及的通路主要包括精氨酸合成、谷氨酸和丙氨酸代谢信号通路。对转录组中随机选取的15条差异基因和蛋白组中14个差异蛋白对应的基因序列进行荧光定量PCR验证分析。转录组和蛋白组结果均表现出杂交群体相较亲本群体在生长和免疫方面具有一定优势。4日本沼虾杂交和亲本群体基于氨氮暴露的抗逆性研究对转录组和蛋白组得到的结果进行进一步验证,通过对亲本群体(DS)和杂交群体(SCD)进行为期96 h的急性氨氮暴露实验和28 d慢性氨氮暴露实验。结果显示:在急性96 h氨氮暴露后,SCD群体的存活率显著高于DS群体。随着氨氮浓度上升,肝胰腺凋亡细胞数量呈上升趋势,在相同氨氮浓度下DS群体的细胞凋亡率显著高于SCD群体。在相同氨氮浓度下,SCD群体的抗氧化及免疫活力要高于DS群体。慢性28 d氨氮暴露后,SCD群体的存活率显著高于DS群体,而增重率和增长率无显著性差异。随着氨氮浓度上升,两个群体的肝组织结构发生破坏,空泡数量和脂滴数量增多。在相同氨氮浓度暴露下,DS群体的脂类物质,脂代谢相关酶活性和基因表达量均显著高于SCD群体。随着氨氮浓度上升,高浓度组中鳃的凋亡细胞数量显著上升,尿素循环代谢相关物质,谷氨酰胺合成相关酶活性以及氮代谢相关基因表达量出现上调,而呼吸代谢相关基因表达受到抑制。综合以上实验,本研究结果发现杂交群体的遗传分化程度较高,存在杂合选择优势,在生长性能和营养物质积累方面显著优于亲本群体。在相同氨氮浓度暴露下杂交群体表现出更强的抗逆性和解毒能力。以上结果为种质资源建设以及后续杂交选育工作提供了理论参照。