论文部分内容阅读
翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)(下文简称“鳜”),隶属鲈形目、鮨科、鳜亚科、鳜属。自古至今,鳜鱼都因肉味鲜美而被视为席上珍品。上世纪70年代我国突破了鳜人工繁殖难题并很快在全国多个省市开展养殖。2010年全国年养殖产量突破25万吨,2018年产量超过31万吨,产值200多亿元。但由于长期人工繁殖忽视亲本选育,导致其种质退化,出现生长速度下降、性成熟提前与抗病力差等问题,严重影响养殖效益并危及产品质量安全,因此开展翘嘴鳜优良品种的选育对翘嘴鳜养殖业的健康可持续发展意义重大。为此我们以生长速度和成活率为选育的目标性状,采用家系选育、群体选育及鱼类亲子鉴定技术,通过连续5代的选育,培育出了具有优良生长性能的鳜鱼新品系“广清1号”。本研究对鳜不同选育世代的生长性状遗传参数进行评估,比较其生长性能,并对不同选育世代的遗传多样性进行分析以评估连续五代的选育对其遗传多样性的影响。同时还开展鳜鱼多倍体制备试验,以探讨通过多倍体育种的可能性。最后还构建了首张翘嘴鳜高密度遗传连锁图谱,并对其生长和性别2个性状进行了QTL定位,为下一步开展鳜分子标记辅助育种研究以及单性鳜培育奠定了基础。主要研究结果如下:1.鳜不同选育世代的生长性状遗传参数评估。本研究根据前期对多个养殖群体和野生群体进行SSR遗传多样性分析的基础上,选择三个不同来源的鳜群体,安徽野生群体、湖南野生群体和广东养殖群体,作为选育基础群体。通过完全双列杂交、配对组合构建家系,各家系子代打标记后进行同塘养殖,养殖周期结束后收集生长数据,评估育种值,进而确定下一年度的选育亲本与配对方案,完成了连续5代的选育。本论文根据鳜连续5代的家系选育和群体选育的生长数据,利用F1-F3代的生长数据(体重和日增重)对生长性状的狭义遗传力进行了评估。同时,利用F1-F5代和每代对照组的体重数据对体重的现实遗传力、选择反应和遗传增益进行了评估。结果如下:鳜鱼F1-F3代体重的狭义遗传力分别为0.26、0.42和0.23,呈中高等遗传力。日增重的狭义遗传力分别为0.26、0.16和0.11,呈中低等遗传力,表明鳜鱼的生长性状仍有一定的遗传改良空间。鳜鱼F2-F5代的现实遗传力分别为0.14、0.30、0.35和0.24,选择反应分别为0.28、0.54、0.62和0.42,遗传增益分别为10.02%、12.84%、13.25%和9.38%,平均遗传增益为11.37%。F1-F5的收获体重变异系数逐代降低,分别为18.68、15.32、13.16、10.10和9.16,表明经过逐代选育,家系间体重的变异程度逐渐降低,遗传上趋于稳定,改良效果明显。上述结果表明鳜鱼生长性状得到了较大的遗传改良,选育取得了较好的选择效果,生长速度在F4代便已翻倍,获得了较大的遗传进展。通过连续4代的选育,以生长速度和成活率为目标性状,采用家系选育、群体选育及鱼类亲子鉴定技术,培育出了鳜新品系“广清1号”。经小试、中试和养殖户塘头收获数据统计,“广清1号”显示出明显的生长优势及较强抗性,生长速度、存活率与均匀度均显著提高。其生长速度比翘嘴鳜“广清1号”平均提高了16.3%,存活率提高了12.6%。鳜“广清1号”的推广应用将对我国鳜鱼产业的健康可持续发展起着积极的推动作用。2.鳜不同选育世代的遗传多样性分析。本研究采用微卫星SSR标记方法进行鳜各选育世代间遗传多样性的分析与比较。从Gen Bank、文献以及团队前期研究所构建的鳜转录组数据库和鳜简化基因组库中挑选50对微卫星引物,利用全自动核酸蛋白分析系统进行毛细管电泳筛选微卫星引物。共筛选出9对具有较好特异性和多态性的引物。合成分别带有TAMRA、HEX和FAM的特异性荧光标记的荧光标记引物,荧光引物的扩增产物进行STR基因分型检测。对本研究共6个鳜鱼选育世代(F0到F5)的各32个样品进行STR分型,以分析其遗传多样性。结果显示所检测的9个微卫星位点中,8个位点呈现高度多态性,1个位点为中度多态位点。各选育世代均具有较高的遗传多样性水平(He=0.6561~0.7433),其中鳜鱼F0代的遗传多样性最高(He=0.7433)。从F0代到F4代遗传多样性逐步下降,F4代的遗传多样性最低(He=0.6561),F5代的遗传多样性出现小幅回升。群体间遗传分化指数Fst及AMOVA分析显示,群体间遗传分化水平属于中低水平(Fst<0.15),遗传变异有15.98%来自群体之间,84.02%来自于群体内部。基于遗传距离构建的UPGMA系统进化树显示,6个鳜鱼选育世代归为两大类,F0、F1与F2三个世代聚为一代,F3、F4与F5聚为一类,说明从F3代开始选育出现了转变和明显改良的过程。虽然研究结果显示经过五代的选育,6个鳜鱼各选育世代的遗传多样性有所下降,但均维持在较高的遗传多样性水平(He>0.65)。鳜选育群体的遗传多样性维持在一个相对较高的水平,提示其具有较好的选育潜力以及抗逆能力。3.鳜鱼多倍体育种初探。本研究开展了鳜鱼多倍体制备试验。分别利用热休克与冷休克方法进行四倍体和三倍体的诱导试验,流式细胞仪进行倍性检测,并进行初步的养殖生长观察。通过各种条件比较和优化,得出制备鳜鱼四倍体的最佳诱导条件是:在受精50min时,42℃热休克处理受精卵2min,通过抑制第一次卵裂,使染色体数量加倍而获得四倍体。实验获得了超过50%四倍体率的四倍体。制备鳜鱼三倍体的最佳诱导条件是:在受精8min时,4℃冷休克处理受精卵20min,抑制第二极体排出而获得三倍体。此方法获得的三倍体率超过40%。对获得的三倍体鱼与二倍体鱼进行3个月的养殖试验,结果发现,三倍体鱼与二倍体鱼的体重相差不大,分别为105.1g和102.4g,并没有存在显著的生长优势。但是三倍体鱼群体的标准差比二倍体鱼群体的大,说明三倍体鱼的体重波动范围比较大,体重的上限比较高,提示某些三倍体鱼个体的体重增长空间大于二倍体鱼。本研究仅观察了利用冷休克法制备的三倍体鱼的生长表现。虽然此法制备的三倍体鳜鱼未能表现出明显优于二倍体鳜的生长优势,但通过四倍体鳜鱼与二倍体杂交生产的三倍体鱼的生长表现如何还有待进一步的观察。三倍体鱼的不育性对于鳜鱼养殖生产具有较好的应用价值,性腺发育与繁殖过程节约的能量可用于个体生长上,因此其制备方法和养殖性能的比较值得进一步的研究。4.翘嘴鳜高密度遗传连锁图谱的构建以及性别决定位点与生长相关位点的定位。翘嘴鳜是我国重要的淡水优质鱼类。本研究采用dd RAD-Seq技术构建了首张翘嘴鳜高密度遗传连锁图谱。图谱共有3283个多态SNP标记,分布在24个连锁群上。图谱总长度为1972.01 c M,标记间的平均间隔为0.61 c M。与性别决定性状显著相关的5个位点分布在23号连锁群(LG23)上,它们成簇分布于LG23的60.27-68.71c M处。其中位于60.27 c M附近的标记r1_73194具有最高的LOD值(17.73),可解释的表型变异度为53.3%。所有的雄鱼在r1_33008位点的基因型均为纯合子,而所有雌鱼则均为杂合子,提示LG23为与性别相关的连锁群。与翘嘴鳜2个生长阶段的3个生长性状显著相关的QTL位点共19个分布在7个不同连锁群上,它们对表型变异的贡献相对较低(11.1–17.2%),说明生长性状受多基因控制。翘嘴鳜高密度遗传连锁图谱的构建为重要性状的定位提供了依据,同时性别相关标记的鉴定将有助于单性鱼育种和性别决定机制的研究。本研究通过家系选育和群体选育的方式,经过连续4代的选育,培育出鳜鱼优良品系“广清1号”。本研究对其不同选育世代的生长性状遗传参数进行评估,发现经过多代的选育,鳜鱼的生长速度和成活率等性状显著提高。体重变异系数逐年下降,显示“广清1号”遗传上趋于稳定。生长速度和遗传增益也显著提高,表明鳜鱼选育取得了较好的选择效果。进一步的遗传多样性分析表明,鳜鱼各选育世代的遗传多样性稍微有所下降,但均维持在较高的遗传多样性水平。同时,还探讨了鳜鱼三倍体和四倍体育种的前景。最后,构建了首张翘嘴鳜高密度遗传连锁图谱,并得到了鳜性别和生长相关的QTL位点。本研究丰富了我国鳜鱼育种的方法与策略,为鳜鱼育种提供良好的材料和新品系,为鳜复杂性状的解析及遗传育种提供了有用的基因资源,对推动我国鳜鱼产业的健康可持续发展将具有显著的促进作用。