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马氏珠母贝是生产海水珍珠的主要经济贝类,开展遗传改良培育新的品系关系到海水珍珠产业的持续健康发展。传统的家系选择和杂交育种是培育优良品种最有效的方法之一。在我们实验室的“珍珠贝育种规划(Pearloysterbreedingscheme,POBs)”,就是以印度种群和三亚种群作为基础群,分别培育专门化品系,利用杂种优势,构建杂交配套系,最终育成马氏珠母贝新品种。
本研究是通过建立马氏珠母贝不同遗传背景的家系,即3个印度贝自繁家系(Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3)、3个为三亚贝自繁家系(SS-1、SS-2和SS-3)、2个为杂交家系(SI-1和SI-2),一方面分析与生长相关性状(壳高、绞合线长、壳宽和总体重)、与珍珠质量性状(壳宽指数),获得杂种优势,建立优良组合,培育杂交优良品种(系);另一方面运用分子标记技术(微卫星标记),分析不同遗传背景家系的遗传多样性,揭示杂种优势获得的可能分子机理,同时,分析微卫星位点在家系中的遗传模式,寻找能够用于种群遗传学分析和亲子鉴定的微卫星标记。
1.印度贝家系和杂交贝家系的壳高、绞合线长、壳宽和总体重与三亚贝家系比较都有显著差异。将三个类型的家系分别作为一个整体来看,杂交家系壳高的杂种优势率为为10.59%,绞合线长的杂种优势率为7.72%,壳宽的杂种优势率为8.20%,总重的杂种优势率为25.88%。说明三亚贝♀×印度贝♂杂交子代能够产生杂种优势,可以在养殖生产上应用。
2.双壳隆起的程度通常以壳宽系数来表示,壳宽系数是珍珠贝遗传育种非常重要的指标;通过不同类型家系的研究发现,3个三亚贝家系的壳宽系数都大于3个印度贝家系和2个杂交贝家系,差异显著,表明三亚贝壳宽指数优势,而且杂交后壳宽指数没有增加,这又提醒我们对于杂交后代,需要经过不断地遗传改良,逐渐提高壳宽指数,不但要具有生长速度的优势,还需要获得壳宽系数的优势。
3.用9个微卫星标记(位点)分析8个家系的遗传多样性发现,将不同类型的家系作为一个整体分析,3个印度家系的平均期望杂合度和观察杂合度分别是0.393和0.530,三亚家系的平均期望杂合度和观察杂合度分别是0.379和0.547,2个杂交家系的平均期望杂合度和观察杂合度分别是0.448和0.612;在这里,无论是平均期望杂合度,还是观察杂合度,杂交家系都高于印度贝家系和三亚贝家系;同样,从Shannons遗传多样性指数(SII)的平均数来看,杂交家系大于印度家系和三亚家系,三者分别为0.672、0.604和0.592,因此,证实了杂交增加了子代的基因杂合性和遗传多样性;结合杂种优势的产生,说明与生长相关性状杂种优势的产生可能与杂交子代遗传多样性增加有关。
4.利用9个微卫星位点对8家系的遗传模式进行分析发现,仅有1个微卫星位点(HNUPM048)在8个家系父母本既表现多态而子代又遵循孟德尔共显性遗传。这个位点可以作为马氏珠母贝亲子鉴定,种群遗传学分析,连锁遗传图谱构建的选择。而其他8个位点中,HNUPM146在7个家系中,HNUPM059、HNUPM111和HNUPM136在6个家系中,HNUPM105在5个家系和HNUPM001在2个家系中遵循孟德尔共显性,HNUPM059在8个家系中均不遵循孟德尔共显性遗传。
5.应用9个微卫星位点分析8个家系的遗传多样性时发现,许多位点严重地偏离哈代.温伯格平衡(HWE)状态,同样,在分析微卫星位点在家系中的遗传模式发现,除HNUPM048外,其他8个位点在所有家系并不遵循孟德尔共显性遗传。这些结果表明,马氏珠母贝微卫星位点存在大量的无效等位基因。这为利用微卫星标记分析和鉴定马氏珠母贝杂交子代产生了困难,这个结果提示我们利用微卫星标记鉴定杂交子代要慎重,另一方面需要更多地筛选不含无效等位基因的微卫星标记,用于马氏珠母贝分子辅助选择(MAS)。
贝类遗传改良工作是一件长期而艰巨的工作,需要通过不同的育种方式进行试验,确定行之有效的育种方案,从本研究的结果看,利用不同地理种群贝类杂交,建立杂交育种体系对马氏珠母贝的遗传改良和培育优良品种是可行的,结合分子标记技术,能够提高育种效率,尽早培育出生产上能够推广应用的新品种。