海灣扇貝自交系的構(gòu)建及其生物學(xué)特性

海灣扇貝自交系的構(gòu)建及其生物學(xué)特性

海灣銀行有四個(gè)地理種子。換句話說(shuō)，a.i.irrace（lamp）、a.i.consumer，a.i.mech，a.i.t）和a.i.t（籌備處）。海灣扇貝所有亞種的左殼(常為上殼)外部都具有橙、棕、黃、紫、灰、白色等色彩,使貝殼殼色呈多態(tài)性,右殼(常為下殼)由于缺乏色素而呈現(xiàn)為白色(Clarke,1965)。A.i.irradians作為海灣扇貝惟一的北部亞種,除左殼顏色呈多態(tài)性外,其右殼顏色也呈多態(tài)性,可能為白、黃或橙色(Adamkewiczetal,1988)。因此,海灣扇貝的殼色遺傳研究也主要集中在這一亞種上,其殼色能夠穩(wěn)定地遺傳,受環(huán)境因素影響較小(Kraeuteretal,1984;Elek,1985;Eleketal,1990;Adamkewiczetal,1988)。理論上,通過(guò)定向選育可培育出不同殼色的海灣扇貝新品種。我國(guó)于1982年從美國(guó)引進(jìn)海灣扇貝(張福綏等,1986),首次在世界上形成了海灣扇貝養(yǎng)殖業(yè),并成為我國(guó)海水養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)之一(張福綏,1993)。然而近十余年來(lái),海灣扇貝在育苗與養(yǎng)殖過(guò)程中,病害頻發(fā)、個(gè)體小型化(張福綏等,1997)。產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因與海區(qū)環(huán)境惡化、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不合理、病原生物增加等有關(guān)(張國(guó)范等,1999),也與其種質(zhì)質(zhì)量有關(guān)。海灣扇貝為雌雄同體,易于發(fā)生自交,加之引種時(shí)間長(zhǎng)、引進(jìn)的種貝數(shù)量少、長(zhǎng)期連續(xù)多代的人工近親繁殖和生產(chǎn)者的逆向選擇等,可能會(huì)引起養(yǎng)殖群體遺傳多樣性水平降低、生產(chǎn)性狀質(zhì)量下降等。盡管,通過(guò)改進(jìn)養(yǎng)殖技術(shù)和重復(fù)引種都能夠使上述問(wèn)題得到一定程度的解決,但非長(zhǎng)久之計(jì)。只有深入研究海灣扇貝的種質(zhì)遺傳,并以此為基礎(chǔ),培育出新的良種,才能夠從根本上解決這些問(wèn)題(張福綏等,1997)。海灣扇貝是一種雌雄同體可自體受精的貝類(lèi)(張國(guó)范等,2003),采用自交技術(shù)可使其等位基因快速純化,因此可能在較短的時(shí)間內(nèi)育成新品種。但是,此前國(guó)內(nèi)對(duì)海灣扇貝的研究一直處在引種、育苗、養(yǎng)殖技術(shù)及繁殖生物學(xué)等方面(張福綏等,1986,1991,1997;何義朝等,1990,1999;周瑋等,1999),尚無(wú)遺傳育種研究的報(bào)道。作者從A.i.irradians(Lamarck)亞種的人工養(yǎng)殖群體中選擇不同殼色的個(gè)體為種貝,建立了橙色、紫色、白色等3類(lèi)共11個(gè)海灣扇貝的自交系,并對(duì)不同類(lèi)型殼色的家系在生長(zhǎng)、存活等方面進(jìn)行了比較研究。1材料和方法1.1原種的引進(jìn)所用的橙色(Orange)、紫色(Purple)和白色(White)等3種殼色的海灣扇貝種貝1998年河北農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院從美國(guó)麻省和佛吉尼亞等2個(gè)地理群體分別引進(jìn)的原種在中國(guó)已繁殖了3代的混交后代。2002年2月從河北省久一水產(chǎn)育苗場(chǎng)選取實(shí)驗(yàn)用種貝,然后在山東省紅超水產(chǎn)集團(tuán)的扇貝育苗車(chē)間進(jìn)行性腺促熟。促熟過(guò)程按海灣扇貝生產(chǎn)技術(shù)流程(張福綏等,1986)操作。1.2成蟲(chóng)的催產(chǎn)、孵化和孵化在2002年3月中旬,種貝的性腺?gòu)耐庥^上看已陸續(xù)發(fā)育成熟至第Ⅳ期(Sastry,1963)。每個(gè)個(gè)體被單獨(dú)放在1個(gè)催產(chǎn)容器中,采用升溫(從18—23℃)刺激的方法進(jìn)行催產(chǎn),當(dāng)精、卵數(shù)量足夠時(shí),取出親貝并使相同個(gè)體的精子和卵子進(jìn)行自體受精。約5min后,用23℃的海水洗卵,并對(duì)受精卵進(jìn)行計(jì)數(shù)和密度均等校正,使受精卵的密度為25—30個(gè)/ml。受精約30h后,D形幼蟲(chóng)孵出,對(duì)其計(jì)數(shù),計(jì)算其孵化率。各自交系幼蟲(chóng)培育的初始密度為12個(gè)/ml。3月18日,建立了6個(gè)不同殼色的自交家系(橙、紫和白色家系各2個(gè))。于3月19日和22日又分別建立了5個(gè)不同的自交家系(橙、白色各2個(gè),紫色1個(gè))。1.3苗種養(yǎng)殖技術(shù)所有家系的幼蟲(chóng)培育、稚貝保苗和養(yǎng)成都是在相同的環(huán)境條件下,嚴(yán)格按照海灣扇貝苗種生產(chǎn)和養(yǎng)殖技術(shù)的工藝流程(張福綏等,1986;張福綏等,20011))進(jìn)行的。前期培育在青島紅超水產(chǎn)集團(tuán)扇貝育苗場(chǎng)進(jìn)行,后期養(yǎng)成在萊州金城扇貝養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行。各家系間嚴(yán)格隔離。1.4密度效應(yīng)的測(cè)定各家系取樣時(shí)間都是自D形幼蟲(chóng)孵出之日起每2天取樣1次(幼蟲(chóng)日齡一致),4%的甲醛溶液殺死幼蟲(chóng),用帶有目微尺的顯微鏡測(cè)量幼蟲(chóng)的殼長(zhǎng)(幼蟲(chóng)前后端長(zhǎng)軸距離),每次隨機(jī)測(cè)量幼蟲(chóng)30個(gè),利用回歸方程求出幼蟲(chóng)的日生長(zhǎng)速度;每3天對(duì)所有家系幼蟲(chóng)數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)以計(jì)算幼蟲(chóng)的存活率,每個(gè)家系取樣5次,每次2ml,計(jì)算幼蟲(chóng)密度后,利用外推法(Ibarraetal,1995;Cruzetal,1997)求出幼蟲(chóng)總數(shù);每次測(cè)定幼蟲(chóng)密度后,再對(duì)各家系的幼蟲(chóng)密度進(jìn)行均等校正,以消減密度效應(yīng)的影響。第9—10天時(shí),幼蟲(chóng)開(kāi)始出現(xiàn)眼點(diǎn)。當(dāng)30%—40%的幼蟲(chóng)出現(xiàn)眼點(diǎn)時(shí),投放附著基(聚乙烯網(wǎng)片)進(jìn)行采苗。保苗期間,在第20、40和50天分別對(duì)各家系的稚貝大小用帶有目微尺的體視顯微鏡進(jìn)行活體測(cè)量,測(cè)量后稚貝再被放回原處,每個(gè)家系每次隨機(jī)測(cè)量30個(gè)個(gè)體。稚貝進(jìn)入暫養(yǎng)籠時(shí)的密度為每層100個(gè),放入成養(yǎng)籠時(shí)密度為每層30個(gè)。每個(gè)家系測(cè)量的籠層做標(biāo)記,以后每次測(cè)量均取該層,每月用游標(biāo)卡尺(精度為0.02mm)測(cè)量大小1次,每次都記錄標(biāo)記層和其它層扇貝的存活個(gè)數(shù),并對(duì)各籠層的扇貝作調(diào)整,使每層的扇貝個(gè)數(shù)一直保持30個(gè)。1.5同顏色家系間數(shù)據(jù)的分析比較采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同顏色家系間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,差異的顯著性設(shè)置為P<0.05,孵化率和存活率在進(jìn)行方差分析時(shí)已被轉(zhuǎn)化為正弦函數(shù)值。2結(jié)果2.1不同孵化率測(cè)定三種顏色親貝所產(chǎn)受精卵的平均大小、孵化率見(jiàn)表1。方差分析顯示,受精卵大小和孵化率,在三個(gè)實(shí)驗(yàn)組間都沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)(表2)。2.2各實(shí)驗(yàn)組幼蟲(chóng)生長(zhǎng)情況根據(jù)幼蟲(chóng)的殼長(zhǎng)對(duì)培養(yǎng)時(shí)間的線性回歸求得幼蟲(chóng)的日平均生長(zhǎng)速度,11個(gè)家系的回歸方程見(jiàn)表3。橙、紫、白色三個(gè)實(shí)驗(yàn)組幼蟲(chóng),平均生長(zhǎng)速度分別為5.59、6.99和5.65μm/d(表1),三者間無(wú)顯著性差異(P>0.05)(表2)。橙色、紫色、白色三個(gè)實(shí)驗(yàn)組幼蟲(chóng)在第4、7和10天的存活率見(jiàn)表4。方差分析表明,同一日齡時(shí),幼蟲(chóng)存活率在三個(gè)實(shí)驗(yàn)組間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)(表5)。2.3色反壓色反壓20天和40天時(shí),白色扇貝的平均殼長(zhǎng)始終略大于橙色和紫色扇貝(表6),但差異不顯著(表7);50天時(shí),白色扇貝的平均殼長(zhǎng)顯著地大于紫色扇貝(表6、表7),橙色扇貝也比紫色扇貝大(表6),只是二者間沒(méi)有顯著性差異(表7)。2.4養(yǎng)成階段各階段的存活率不同貝殼顏色的海灣扇貝在養(yǎng)成的不同階段表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)速度,白色扇貝始終都比其它兩種顏色的扇貝大(表6)。方差分析顯示,在整個(gè)養(yǎng)成階段,三種顏色的扇貝個(gè)體大小都存在顯著性的差異(表7)。在養(yǎng)成階段的7月、8月和9月,橙色扇貝的存活率都小于白色扇貝和紫色扇貝,尤以7、8月份最為明顯(表4)。方差分析表明,在7月和8月,三種顏色扇貝的存活率存在顯著性差異(P<0.05),而在9月卻沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)(表5)。3討論和結(jié)論3.1殼色的穩(wěn)定性經(jīng)過(guò)幼蟲(chóng)培育、采苗、稚貝保苗和海上養(yǎng)成等環(huán)節(jié),2002年10月份,3種殼色的11個(gè)海灣扇貝家系都已發(fā)育至性腺成熟(各家系的存活數(shù)量不等),而且自交子一代與各自的親本具有同樣的殼色。這些自交家系的培育成功既說(shuō)明了海灣扇貝殼色能夠穩(wěn)定地遺傳,受環(huán)境因素的影響較小(Kraeuteretal,1984),也表明海灣扇貝家系能否培養(yǎng)成功與其殼色無(wú)關(guān)。本文中的研究工作為以殼色為標(biāo)記的海灣扇貝遺傳育種奠定了初步基礎(chǔ)。3.2殼色與表型性狀的聯(lián)系海洋雙殼類(lèi)貝殼的顏色過(guò)去僅被作為分泌產(chǎn)物而一直被忽視(Cain,1988)。事實(shí)上,雙殼類(lèi)貝殼的顏色不僅與它們的生態(tài)和行為有關(guān)(Yonge,1946;Smith,1975;McMahonetal,1983;Beukemaetal,1985),還與其生長(zhǎng)、存活等表型性狀有關(guān)(Smith,1975;Mitton,1977;Newkirk,1980;Wolffetal,1991;Alfonsietal,1998)。就作者的工作結(jié)果,在養(yǎng)成階段,不同自交家系海灣扇貝的生長(zhǎng)、存活(表5)等表型性狀與殼色有著密切的聯(lián)系;但在生活史早期,這種聯(lián)系尚未表現(xiàn),因此不同殼色的受精卵大小(表1)、孵化率高低(表1)、幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)(表1、表3)與存活(表4)以及早期稚貝的生長(zhǎng)(表5)等生物學(xué)參數(shù)尚無(wú)顯著性差異(P<0.05)。殼色作為一個(gè)可遺傳的質(zhì)量性狀,它與表型性狀的聯(lián)系可能與貝類(lèi)的遺傳、生理特性以及生態(tài)環(huán)境等有關(guān)(Raffaelli,1979,1982;Newkirk,1980;Sokolovaetal,2000)。在養(yǎng)成階段,相同日齡的不同殼色間,白色家系個(gè)體顯著地大于橙色和紫色的(表5、表6);高溫的7、8月份,白色家系的存活率最高(表4)。由于所有家系的親本均來(lái)自同一混合交配的群體,子代在相同的環(huán)境條件下培育,因此,殼色間的差異更可能是由生理與生態(tài)協(xié)同作用引起的。因?yàn)榘咨呢悮の盏墓夂蜔嵋瘸壬?、紫色的貝殼吸收的?更容易適應(yīng)高溫和強(qiáng)光的環(huán)境。Newkirk(1980)曾提出高溫季節(jié)殼色淺貽貝Mytilusedulis比殼色深的個(gè)體生長(zhǎng)快是因?yàn)榍罢弑群笳呶盏墓夂蜔嵘佟Ｗ髡甙l(fā)現(xiàn),各家系貝殼的顏色在變態(tài)后才出現(xiàn),幼蟲(chóng)的貝殼都是透明或半透明的,沒(méi)有明顯色彩。因此,在不同殼色繁殖的家系子代幼蟲(chóng)間不存在由貝殼顏色引起的生理生態(tài)差異。3.3殼色系表面系對(duì)貝類(lèi)復(fù)配的理論中行為應(yīng)用的意義顏色作為一個(gè)可穩(wěn)定遺傳的性狀,早已在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及魚(yú)類(lèi)