長(zhǎng)牡蠣快速生長(zhǎng)品系選育及重要功能基因與生長(zhǎng)和糖原含量相關(guān)性研究.pdf

1、長(zhǎng)牡蠣(Crassostrea gigas)又稱太平洋牡蠣,是世界上養(yǎng)殖范圍最廣、產(chǎn)量最大的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)貝類,也是我國重要的傳統(tǒng)養(yǎng)殖品種。目前我國長(zhǎng)牡蠣養(yǎng)殖業(yè)所用種質(zhì)均未經(jīng)系統(tǒng)地遺傳改良,在大規(guī)模累代集約化養(yǎng)殖的過程中出現(xiàn)了生長(zhǎng)慢、出肉率低和抗逆性差等種質(zhì)退化問題,嚴(yán)重影響長(zhǎng)牡蠣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆的長(zhǎng)牡蠣新品種是解決這一問題的有效途徑。
　　我國的長(zhǎng)牡蠣良種選育工作自2006年正式開展,在查清種質(zhì)資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,

2、2007年構(gòu)建了中國、日本和韓國三個(gè)地理群體的快速生長(zhǎng)選育系第一代,至2014年已連續(xù)選育七代。在群體選育的同時(shí)篩選并純化培育了多個(gè)白殼色、黑殼色、金殼色和紫殼色的長(zhǎng)牡蠣核心種質(zhì)家系,并篩選與長(zhǎng)牡蠣生長(zhǎng)和糖原含量相關(guān)的功能基因及分子標(biāo)記,為長(zhǎng)牡蠣遺傳改良提供寶貴素材和理論支持。本研究主要分析了長(zhǎng)牡蠣三個(gè)地理群體第四代選育系的選育進(jìn)展及第五代選育系的生長(zhǎng)性能及其基因型與環(huán)境互作效應(yīng);比較了長(zhǎng)牡蠣四種殼色家系子代的表型性狀;研究了長(zhǎng)牡蠣類胰

3、島素通路關(guān)鍵基因(oIRP、IRR和Ras基因)和β-葡萄糖苷酶基因多態(tài)性與長(zhǎng)牡蠣生長(zhǎng)和糖原含量性狀的關(guān)聯(lián)性。主要研究結(jié)果如下:
　　1.長(zhǎng)牡蠣三個(gè)地理群體第四代選育系的選育進(jìn)展
　　研究了2010年構(gòu)建的中國、日本和韓國第四代快速生長(zhǎng)選育系生長(zhǎng)性狀的選擇反應(yīng)和現(xiàn)實(shí)遺傳力及與養(yǎng)殖群體殼型規(guī)則度的差異。中國、日本和韓國三個(gè)長(zhǎng)牡蠣第四代選育系440日齡成貝的殼高分別較其對(duì)照組增加13.27％、14.24%和11.07%,總重分別

4、較其對(duì)照組增加27.08%、23.16%和15.36%;三個(gè)長(zhǎng)牡蠣第四代選育系成貝的殼型指數(shù)變異率均低于對(duì)照組,說明經(jīng)過連續(xù)多代選育各選育系個(gè)體間殼型的規(guī)則度獲得顯著提高;中國、日本和韓國三個(gè)第四代選育系殼高性狀選擇反應(yīng)的平均值分別為0.74、0.71和0.60,現(xiàn)實(shí)遺傳力的平均值分別為0.33、0.26和0.26。
　　2.長(zhǎng)牡蠣三個(gè)地理群體第五代選育系的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)
　　研究了三個(gè)長(zhǎng)牡蠣第五代快速生長(zhǎng)選育系與商業(yè)

5、對(duì)照群體的殼高和總重生長(zhǎng)速度的差異及其在不同海區(qū)成貝階段的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)。各選育系的生長(zhǎng)性能均優(yōu)于同期同法養(yǎng)殖的長(zhǎng)牡蠣商品苗種對(duì)照組。中國、日本和韓國第五代選育系在收獲期時(shí)在3個(gè)海區(qū)較對(duì)照組殼高分別殼高分別增加16.16%-29.01%、12.77%-31.98%和3.38%-7.24%,總重分別增加24.18%-60.94%、11.93%-60.28%和4.63%-16.86%。對(duì)長(zhǎng)牡蠣第五代選育系在3個(gè)典型海區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)基因型

6、與環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)長(zhǎng)牡蠣的殼高和總重表型均有一定影響,但與海區(qū)環(huán)境和基因型相比其作用效果較弱,不會(huì)影響長(zhǎng)牡蠣的良種選育。
　　3.長(zhǎng)牡蠣四種殼色家系子代的表型性狀比較
　　本研究分析了長(zhǎng)牡蠣白殼色、黑殼色、金殼色和紫殼色四種殼色家系各階段的表型性狀及成貝的生長(zhǎng)和存活性狀的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)。生長(zhǎng)性狀研究結(jié)果表明,浮游階段10日齡后金殼色和紫殼色家系的殼高顯著高于白殼色家系和對(duì)照組(P<0.05);稚貝階段40和100日齡紫殼

7、色家系的殼高顯著高于對(duì)照組(P<0.05),160日齡白殼色家系殼高顯著小于其他家系(P<0.05);成貝階段金殼色家系的殼高和總重顯著高于白殼色和黑殼色家系及對(duì)照組。存活率研究結(jié)果表明,浮游階段15和20日齡紫殼色家系的存活率顯著高于其他家系(P<0.05);稚貝期各家系存活率差異不顯著;420日齡紫殼色家系的存活率顯著高于其他家系(P<0.05)?；蛐团c環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)雙島灣和海陽所海區(qū)成貝的殼高和殼長(zhǎng)影響顯著(P<0.05),對(duì)總

8、重和存活率的作用不顯著。研究表明長(zhǎng)牡蠣的殼色與其生長(zhǎng)和存活性狀關(guān)聯(lián)顯著,成貝階段生長(zhǎng)和存活性狀的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)相對(duì)較弱,不會(huì)對(duì)長(zhǎng)牡蠣在兩海區(qū)的育種效果產(chǎn)生顯著影響。
　　4.長(zhǎng)牡蠣胰島素相關(guān)多肽(oIRP)基因SNPs與生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)性研究
　　胰島素相關(guān)多肽基因?qū)Χ喾N生物的生長(zhǎng)調(diào)控和糖類代謝平衡有重要作用。本實(shí)驗(yàn)研究了長(zhǎng)牡蠣胰島素相關(guān)多肽(oIRP)基因在以三個(gè)快速生長(zhǎng)選育系為親本構(gòu)建的三個(gè)自交組和六個(gè)雜交組中的多態(tài)性

9、,并分析其 SNPs和單倍型與生長(zhǎng)性狀的關(guān)聯(lián)。在oIRP基因1.5 kb的掃描片段中共檢測(cè)到31個(gè)SNPs,SNPs的平均密度約為1/50個(gè)/bp。檢測(cè)到六個(gè)SNPs(C.455G>A、C.812T>C、C.850G>A、C.965T>A、C.1358T>G和 C.1437G>A)與長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05),其中位點(diǎn)C.1358T>G和C.1437G>A與所有五個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)均關(guān)聯(lián)極顯著(P<0.01)。在構(gòu)建的8個(gè)單倍型中

10、,單倍型H7(ATGTGA)和H8(ATGTTA)可能為對(duì)長(zhǎng)牡蠣生長(zhǎng)最為有利的單倍型。研究結(jié)果證實(shí) oIRP基因多態(tài)性影響長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)性狀,并可能用于以后的長(zhǎng)牡蠣高產(chǎn)品系的遺傳改良。
　　5.長(zhǎng)牡蠣胰島素受體相關(guān)受體(IRR)基因 SNPs與生長(zhǎng)及糖原含量性狀關(guān)聯(lián)性研究
　　胰島素受體相關(guān)受體(IRR)是胰島素受體家族的一種受體絡(luò)氨酸激酶,對(duì)長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)和繁殖調(diào)控等重要生理過程有重要作用。本研究先在五個(gè)長(zhǎng)牡蠣全同胞家系共33

11、6個(gè)個(gè)體中檢測(cè)IRR基因的多態(tài)性并進(jìn)行初步的關(guān)聯(lián)分析,然后在來自三個(gè)快速生長(zhǎng)選育系的206個(gè)個(gè)體中進(jìn)一步驗(yàn)證與生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)的SNPs。在IRR基因485 bp的編碼區(qū)中共檢測(cè)到六個(gè) SNPs,其中兩個(gè) SNPs(C.1996G>A和C.2110C>T)與所檢測(cè)的長(zhǎng)牡蠣家系和選育系的生長(zhǎng)性狀均關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05);在構(gòu)建的五個(gè)二倍型中,D3(GGTT)對(duì)長(zhǎng)牡蠣生長(zhǎng)性狀最為有利。在長(zhǎng)牡蠣五個(gè)家系中檢測(cè)到四個(gè) SNPs(C.2009-20

12、17delGACCTCCCA、C.1996G>A、C.2239C>T和C.2257G>A)與長(zhǎng)牡蠣糖原含量相關(guān)(P<0.05);在構(gòu)建的四種單倍型中,單倍型為H4(ACG)的長(zhǎng)牡蠣的糖原含量最高。
　　6.長(zhǎng)牡蠣Ras基因SNPs與生長(zhǎng)及糖原含量性狀關(guān)聯(lián)性研究
　　Ras是多種信號(hào)通路的關(guān)鍵因子,對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和凋亡過程有重要的調(diào)節(jié)作用。本研究先在五個(gè)長(zhǎng)牡蠣全同胞家系共336個(gè)個(gè)體中檢測(cè)Ras基因的多態(tài)性并進(jìn)行初步的關(guān)聯(lián)

13、分析,然后在三個(gè)長(zhǎng)牡蠣快速生長(zhǎng)選育系中進(jìn)一步驗(yàn)證Ras基因SNPs與生長(zhǎng)性狀的關(guān)聯(lián)性。在Ras基因669 bp的片段中共檢測(cè)到17個(gè)SNPs,其中四個(gè)SNPs(C.86C>A、C.90T>C、C.112A>G和C.118G>A)與長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05);在構(gòu)建的8個(gè)單倍型中,H8(ACAA)對(duì)長(zhǎng)牡蠣生長(zhǎng)性狀最為有利。在五個(gè)長(zhǎng)牡蠣家系中檢測(cè)到四個(gè) SNPs(C.86C>A、C.90T>C、C.112A>G和C.118G>

14、A)與長(zhǎng)牡蠣糖原含量相關(guān)聯(lián)(P<0.05);在構(gòu)建的四種單倍型中,單倍型為H3(CTAA)的長(zhǎng)牡蠣的糖原含量顯著低于其他單倍型的個(gè)體。
　　7.長(zhǎng)牡蠣β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)基因 SNPs與生長(zhǎng)及糖原含量性狀關(guān)聯(lián)性研究
　　β-葡萄糖苷酶是一種重要的纖維素酶,在纖維素降解過程發(fā)揮重要作用,極有可能參與長(zhǎng)牡蠣對(duì)纖維素類營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收過程。本研究先在五個(gè)長(zhǎng)牡蠣全同胞家系共336個(gè)個(gè)體中檢測(cè)β-葡萄糖苷酶

15、基因的多態(tài)性并進(jìn)行初步的關(guān)聯(lián)分析,然后在三個(gè)長(zhǎng)牡蠣快速生長(zhǎng)選育系中進(jìn)一步驗(yàn)證與生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)的SNPs。在β-葡萄糖苷酶基因716 bp的片段中共檢測(cè)到12個(gè)SNPs,SNPs的平均密度約1/60個(gè)/bp。其中四個(gè)SNPs(C.247G>A、C.284C>T、C.1260C>T和C.1293T>C)與長(zhǎng)牡蠣家系和選育系的生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05);在構(gòu)建的9個(gè)單倍型中,單倍型 H9(ACTT)對(duì)長(zhǎng)牡蠣的生長(zhǎng)性狀最有利。在五個(gè)長(zhǎng)牡蠣家