徐永福，王金龍,,3，伍遠(yuǎn)安，李傳武，何志剛，王衛(wèi)民

(1.湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所,長(zhǎng)沙　410153；

2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院,武漢　430070

3.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南常德　415000)

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鳙異源雌核發(fā)育子代的形態(tài)學(xué)研究

徐永福1，王金龍1,2,3，伍遠(yuǎn)安1，李傳武1，何志剛1，王衛(wèi)民2

(1.湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所,長(zhǎng)沙410153；

2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院,武漢430070

3.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南常德415000)

摘要：本研究在已成功利用鳙(Aristichthys nobilis)(♀)×興國(guó)紅鯉(Cyprinus carpio Var.Xingguo)(♂)遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)鳙異源雌核發(fā)育的基礎(chǔ)上，測(cè)定了鳙異源雌核發(fā)育子代及其母本鳙和父本興國(guó)紅鯉3組實(shí)驗(yàn)魚(yú)的7項(xiàng)可量性狀，計(jì)算其框架系數(shù)，并采用單因素方差分析、判別分析、主成分分析和聚類分析對(duì)三組魚(yú)框架系數(shù)的差異和距離進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示3組魚(yú)多項(xiàng)框架系數(shù)間均具顯著差異，雌核發(fā)育子代較母本表現(xiàn)為體型更高，頭更長(zhǎng)。判別分析能將3組魚(yú)明顯判別分為3個(gè)區(qū)域，其中雌核發(fā)育子代和興國(guó)紅鯉的判別準(zhǔn)確率均為100%，母本鳙群體判別準(zhǔn)確率為94.4%，總判別準(zhǔn)確率為97.9%。主成分分析結(jié)果顯示，可提取2個(gè)主成分，其中主成分1能解釋64.504%的變異，主成分2能解釋21.292%的變異，二者合并能解釋85.796%的變異。聚類分析表明雌核發(fā)育子代形態(tài)學(xué)可量性狀指標(biāo)更接近于母本鳙，與父本興國(guó)紅鯉距離較遠(yuǎn)。本研究結(jié)果表明雌核發(fā)育后，鳙異源雌核發(fā)育子代主要可量性狀與雙親產(chǎn)生顯著差異，但更接近于母本。

關(guān)鍵詞：鳙(Aristichthys nobilis)；異源雌核發(fā)育；形態(tài)學(xué)

鳙(Aristichthysnobilis)屬“四大家魚(yú)”之一，是我國(guó)主養(yǎng)的淡水魚(yú)類。經(jīng)多年人工繁殖和養(yǎng)殖，鳙發(fā)生了明顯的性狀退化，表現(xiàn)為生長(zhǎng)速度降低、性成熟年齡提前、抗逆性降低等。通過(guò)人工選育純合的鳙種群作為繁殖親本，可對(duì)鳙進(jìn)行提純復(fù)壯，獲得具優(yōu)良養(yǎng)殖性能的新品種。但由于鳙生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，育種難度較大，關(guān)于鳙的育種和選育研究較少。利用人工誘導(dǎo)雌核發(fā)育等生物技術(shù)手段進(jìn)行鳙的育種是解決這一難題的有效途徑[1-2]。

人工誘導(dǎo)雌核發(fā)育可加速魚(yú)類種群純合，縮短育種周期，目前該技術(shù)已在草魚(yú)(Ctenopharyngodonidella)[3]、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)[4-5]、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[6]等多種魚(yú)類育種中廣泛使用。鳙的雌核發(fā)育此前亦有過(guò)報(bào)道[7-8]，研究人員采用遺傳滅活的精子與鳙魚(yú)卵授精，再通過(guò)人工染色體加倍獲得雌核發(fā)育魚(yú)苗。但精子滅活和染色體加倍過(guò)程較復(fù)雜，且可能影響所得子代的繁殖性能。探討新的技術(shù)解決這些問(wèn)題可促進(jìn)鳙雌核發(fā)育研究的發(fā)展，遠(yuǎn)緣雜交是其中候選方法之一。一般認(rèn)為，當(dāng)魚(yú)類親緣距離較遠(yuǎn)時(shí)，遠(yuǎn)緣雜交所得到魚(yú)苗多為雌核發(fā)育苗[9]。為此，本項(xiàng)目組于2009年進(jìn)行了鳙(♀)與興國(guó)紅鯉(CyprinuscarpioVar.Xingguo♂)亞科間遠(yuǎn)緣雜交，至今已成功培育得到子代群體超過(guò)100尾。流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞核DNA含量、染色體計(jì)數(shù)和核型分析、線粒體DNA全序列測(cè)定3種方法均顯示所得子代為雌核發(fā)育而來(lái)(未發(fā)表數(shù)據(jù))。

本研究通過(guò)分析鳙雌核發(fā)育子代與父母本間形態(tài)學(xué)的差異，探索異源雌核發(fā)育對(duì)子代形態(tài)學(xué)的影響，為進(jìn)一步進(jìn)行雌核發(fā)育群體的培育和鳙新品系的選育提供方向，并為魚(yú)類遺傳育種豐富理論資料。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)魚(yú)

本研究中共用到三個(gè)群體，分別為鳙異源雌核發(fā)育群體和其父、母本群體，其中鳙異源雌核發(fā)育子代為鳙(♀)×興國(guó)紅鯉(♂)遠(yuǎn)緣雜交而來(lái)，母本群體為鳙正常自交子代，所有實(shí)驗(yàn)魚(yú)均養(yǎng)殖于湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)基地。

1.2形態(tài)學(xué)參數(shù)測(cè)定

對(duì)照組子代、雌核發(fā)育組子代和興國(guó)紅鯉3個(gè)群體的所有個(gè)體均測(cè)定了體重和7個(gè)可量性狀，包括全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體高、體厚、頭長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)、尾柄高，為消除魚(yú)體規(guī)格對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，采用框架系數(shù)進(jìn)行分析，共得到6個(gè)框架系數(shù)：全長(zhǎng)/體長(zhǎng)、體高/體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)/體長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)、尾柄長(zhǎng)/尾柄高、體厚/體高。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件包對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用單因素方差分析、判別分析、主成分分析和聚類分析檢驗(yàn)3群體間形態(tài)學(xué)的差異。文中數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)表示，P<0.05表示差異顯著。

2結(jié)果

2.13組實(shí)驗(yàn)魚(yú)形態(tài)學(xué)框架系數(shù)的顯著性差異

雌核發(fā)育子代、對(duì)照子代和興國(guó)紅鯉3個(gè)群體的取樣情況和形態(tài)學(xué)框架系數(shù)見(jiàn)表1。其中體高/體長(zhǎng)雌核發(fā)育組子代與興國(guó)紅鯉間不具顯著差異、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)雌核發(fā)育組子代與對(duì)照子代間不具顯著差異，其余各組間均差異極顯著(P<0.01)。

表1　3組實(shí)驗(yàn)魚(yú)可量性狀的取樣情況和框架系數(shù)

續(xù)表1

注：同行數(shù)據(jù)標(biāo)有相同上標(biāo)表示差異不顯著(P>0.05);具有不同上標(biāo)表示差異顯著(P<0.05)。

2.2判別分析

對(duì)3組魚(yú)框架系數(shù)進(jìn)行判別分析，其判別結(jié)果如表2。其中雌核發(fā)育組子代與興國(guó)紅鯉的判別準(zhǔn)確率均為100.0%，對(duì)照組子代判別準(zhǔn)確率為94.4%，總平均擬合概率為97.9%。

表2　3組試驗(yàn)魚(yú)框架數(shù)據(jù)判別分析結(jié)果

根據(jù)判別分析結(jié)果繪制判別散點(diǎn)圖如圖1。從圖1可知，興國(guó)紅鯉、實(shí)驗(yàn)組子代均集中于一個(gè)區(qū)域，對(duì)照子代則有兩個(gè)個(gè)體游離于實(shí)驗(yàn)組子代區(qū)域。

圖1　3組魚(yú)判別分析散點(diǎn)圖

GY：雌核發(fā)育組子代；CT：對(duì)照組子代；RC：興國(guó)紅鯉。圖2,3同。

2.3主成分分析

對(duì)3組魚(yú)的框架系數(shù)也進(jìn)行了主成分分析，可提取2個(gè)主成分，其中主成分1能解釋64.504%的變異，主成分2能解釋21.292%的變異，二者合并能解釋85.796%的變異(表3)。主成分1主要與頭長(zhǎng)/體長(zhǎng)、體厚/體高、尾柄長(zhǎng)/尾柄高、全長(zhǎng)/體長(zhǎng)有關(guān)，主成分2主要與體高/體長(zhǎng)有關(guān)(表4)。

表3　3組魚(yú)主成分分析結(jié)果

表4　主成分因子矩陣

根據(jù)主成分1和主成分2繪制了主成分分析散點(diǎn)圖2，從圖2可知，用主成分1即能完全分開(kāi)興國(guó)紅鯉，而用主成分2分析雌核發(fā)育子代和對(duì)照子代時(shí)，對(duì)照子代尚有2個(gè)個(gè)體游離于雌核發(fā)育子代組中。

圖2　3組魚(yú)框架系數(shù)的主成分分析散點(diǎn)圖

2.4聚類分析

聚類分析結(jié)果顯示，雌核發(fā)育子代形態(tài)學(xué)更接近于對(duì)照子代，而與父本興國(guó)紅鯉距離較遠(yuǎn)(圖3)。

圖3　3組魚(yú)框架系數(shù)的聚類分析圖

3討論

鳙屬鰱亞科(Hypophthalmichthyinae)，興國(guó)紅鯉屬鯉亞科(Cyprininae)，二者間的雜交為亞科間雜交。魚(yú)類亞科間雜交時(shí)，得到的魚(yú)苗一般為雌核發(fā)育苗，很難得到真正的雜交苗。在之前研究中，筆者對(duì)鳙(♀)×興國(guó)紅鯉(♂)遠(yuǎn)緣雜交子代的外周血紅細(xì)胞DNA含量、細(xì)胞核染色體計(jì)數(shù)、線粒體DNA全序列進(jìn)行了檢測(cè)，證實(shí)所得遠(yuǎn)緣雜交子代為二倍體，染色體數(shù)目為2n=48，不同于興國(guó)紅鯉的2n=100，線粒體全序列分析也表明雜交子代與正常自交鳙子代堿基組成類似。因此，可證明本研究中所用鳙(♀)×興國(guó)紅鯉(♂)遠(yuǎn)緣雜交子代為自發(fā)產(chǎn)生的鳙異源雌核發(fā)育個(gè)體。采用鳙(♀)×興國(guó)紅鯉(♂)遠(yuǎn)緣雜交方法誘導(dǎo)鳙自發(fā)雌核發(fā)育，可獲得與人工遺傳滅活父本精子同樣的效果，該方法可簡(jiǎn)化雌核發(fā)育中人工遺傳滅活的操作，節(jié)省人力物力。同時(shí)，利用鳙受精卵自發(fā)的染色體加倍，獲得雌核二倍體苗，可避免人工加倍染色體所造成的染色體斷裂、丟失等問(wèn)題，保證所得子代的繁殖性能。

研究人員對(duì)多種魚(yú)類開(kāi)展了形態(tài)學(xué)研究[10-15]，其研究結(jié)果呈現(xiàn)多樣化。采用雌核發(fā)育、雜交等育種方法培育體型優(yōu)良的子代是育種的目的之一，雌核發(fā)育牙鲆不同家系的多個(gè)形態(tài)學(xué)參數(shù)存在差異，并可作為進(jìn)一步選育的重要指標(biāo)[10]，通過(guò)鯽(Carassiusauratus)鯉(Cyprinuscarpio)雜交方法獲得的新品種芙蓉鯉鯽則具有偏父本紅鯽的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)[11]，奧利亞羅非魚(yú)(Oreochromisaurea)×鱖(Sinipercachuatsi)科間雜交子代與母本產(chǎn)生了明顯的形態(tài)學(xué)差異[12]。本研究中，鳙異源雌核發(fā)育子代與鳙自交子代在形態(tài)學(xué)上同樣具有顯著差異，單因素方差分析顯示，僅體高/體長(zhǎng)雌核發(fā)育組子代與興國(guó)紅鯉間不具顯著差異、尾柄長(zhǎng)/體長(zhǎng)雌核發(fā)育組子代與對(duì)照子代間不具顯著差異，其余各組間均差異極顯著，而判別分析能將3組魚(yú)判別分開(kāi)至3個(gè)區(qū)域，即可能因?yàn)槭艿脚d國(guó)紅鯉遺傳物質(zhì)影響，導(dǎo)致雌核發(fā)育子代在外部形態(tài)上產(chǎn)生一定變化。主成分分析表明，這些變化主要體現(xiàn)于體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)相關(guān)的指標(biāo)。聚類分析結(jié)果顯示，雌核發(fā)育子代形態(tài)仍然與母本鳙接近，遠(yuǎn)離于父本興國(guó)紅鯉，說(shuō)明鳙雌核發(fā)育子代仍保持鳙主要性狀，這將有助于在保持鳙穩(wěn)定性狀的基礎(chǔ)上，選育具更優(yōu)性狀的鳙新品種。異源雌核發(fā)育鳙與普通鳙子代形態(tài)學(xué)上的這些差異，是否受到父本興國(guó)紅鯉的影響，將是進(jìn)一步探討的課題。

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(責(zé)任編輯：張紅林)

Morphological study on heterologous gynogenesis offspring of Aristichthys nobilis

XU Yong-fu1,WANG Jin-long1,2,3,WU Yuan-an1,LI Chuan-wu1,HE Zhi-gang1,WANG Wei-min2

(1.InstituteofFisherySciencesofHunanProvince,Changsha410153，China;2.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070，China;3.CollaborativeInnovationCenterforEfficientandHealthProductionofFisheriesinHunanProvince,Changde415000，Hunan,China)

Abstract：In 2009,we induced heterologous gynogenesis of A.nobilis by remote hybridization between A.nobilis (♀) and C.carpio Var.Xingguo (♂).In this study,we measured 7 metric characters of heterologous gynogenesis offspring and control offspring and C.carpio Var.Xingguo,then truss network data were calculated.Oneway ANOVA,discriminant analysis,principal component analysis and cluster analysis were employed to probe the difference among three experimental fish groups.Results showed many significant differences among truss network data of three experimental fish groups.Gynogenetic offspring had a shorter body and taller head than control.Discriminant analysis separated three experimental fish groups into three areas accurately.The discriminant accuracy of both gynogenetic offspring and C.carpio Var.Xingguo were 100%,and the control was 94.4%,and the average fitting probability was 97.9%.Two principal components were extracted to explain 85.796% of variance totally.The first component explained 64.504% of variance,and the second component did 21.292%.Cluster analysis showed that morphology distance of gynogenesis offspring was much closer to control than to C.carpio Var.Xingguo.All of the results concluded that there was morphological difference on heterologous gynogenetic offsprings of A.nobilis and their parents.

Key words：Aristichthys nobilis;heterologous gynogenesis;morphology

中圖分類號(hào)：S917.44

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6907-(2016)02-0016-04

作者簡(jiǎn)介：第一徐永福(1972-)，男，助理研究員。E-mail:758727801@qq.com通訊作者：王金龍。E-mail:wangjl01@sohu.com

收稿日期：2015-06-21；

修訂日期：2015-10-29

資助項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-46-41)；湖南省養(yǎng)殖業(yè)科研項(xiàng)目