何志然，胡宏輝，馮上樂，李家樂，白志毅，2，3*

(1.上海海洋大學(xué) 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；2.上海市水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，上海 201306；3.水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種中心上海市協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201306)

三角帆蚌Hyriopsiscumingii是中國(guó)重要的淡水育珠蚌，中國(guó)淡水珍珠產(chǎn)量占世界90%以上，其中80%以上是由三角帆蚌培育[1-3]。但由于淡水珍珠產(chǎn)品同質(zhì)化、色調(diào)單一等問題，珍珠價(jià)格提升緩慢，競(jìng)爭(zhēng)力減弱，并造成中國(guó)淡水珍珠產(chǎn)業(yè)“高產(chǎn)低值”現(xiàn)象[4]，在珍珠市場(chǎng)上，大溪地產(chǎn)的黑色珍珠、澳大利亞產(chǎn)的金色珍珠及三角帆蚌“申紫1號(hào)”培育的紫色珍珠等都是珍珠飾品中的佳品。其中，三角帆蚌“申紫1號(hào)”新品種的培育實(shí)現(xiàn)了紫色珍珠的定向培育，顯著提升了珍珠品質(zhì)和價(jià)值，并開啟了定向培育彩色淡水珍珠之路。近年來，金色珍珠已成為消費(fèi)者喜歡的高端珍珠產(chǎn)品，本實(shí)驗(yàn)室也開展了淡水金色珍珠品系三角帆蚌的選育工作。

遺傳參數(shù)和基因環(huán)境互作效應(yīng)評(píng)估是選擇育種的基礎(chǔ)性工作[5-7]，遺傳參數(shù)的評(píng)估關(guān)系到整個(gè)育種計(jì)劃的可行性、遺傳改良進(jìn)展預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和良種推廣區(qū)域的適用性，對(duì)目標(biāo)性狀的遺傳參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估可顯著提升育種工作的效率[8]。前期研究表明，三角帆蚌生長(zhǎng)性狀不僅直接影響珍珠的大小、圓度、珍珠層厚度(有核珍珠)等珍珠品質(zhì)，而且還影響珍珠產(chǎn)量[9-10]。在珍珠蚌良種培育過程中，生長(zhǎng)性狀是優(yōu)先考慮的重要性狀。為此，本研究中建立了三角帆蚌金色品系家系，以生長(zhǎng)性狀為選育指標(biāo)，選取早期幼蚌(5月齡)和插珠前期小蚌(17月齡)兩個(gè)三角帆蚌選育關(guān)鍵時(shí)期，估算金色品系三角帆蚌生長(zhǎng)性狀的遺傳力、遺傳相關(guān)系數(shù)(遺傳相關(guān))、表型相關(guān)系數(shù)(表型相關(guān))及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，旨在為三角帆蚌金色品系生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)珠性能遺傳改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用三角帆蚌金色品系親蚌來自浙江省金華市武義偉民水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司。

1.2 方法

1.2.1 親本繁育 選取健康、活力強(qiáng)、性腺發(fā)育良好的三角帆蚌金色品系母蚌19個(gè)和雄蚌9個(gè)進(jìn)行隨機(jī)交配，于2017年5月份在該公司進(jìn)行繁育。將所選親本掛養(yǎng)于單獨(dú)的養(yǎng)殖池塘中, 利用網(wǎng)箱進(jìn)行隔離, 按三角帆蚌繁育基本步驟在溫室大棚內(nèi)進(jìn)行寄苗、脫苗、流水培育等工作，共得到三角帆蚌金色品系19個(gè)母系半同胞家系。當(dāng)蚌苗在育苗池中生長(zhǎng)至2 cm左右時(shí)，將蚌苗置于加有底泥的網(wǎng)箱(40.0 cm×40.0 cm×12.0 cm)內(nèi)掛養(yǎng)，然后分別懸掛于浙江武義偉民水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)殖池塘和上海海洋大學(xué)崇明基地養(yǎng)殖池塘中，每個(gè)家系在兩基地均懸掛4個(gè)網(wǎng)箱，每個(gè)網(wǎng)箱約100只稚蚌，按照出池順序(1～19)每個(gè)網(wǎng)箱中放置防水并寫有數(shù)字的硬殼標(biāo)簽用以區(qū)分家系，定期進(jìn)行施肥管理操作。

1.2.2 取樣與生長(zhǎng)性狀測(cè)量 于同年10月分別從兩地每個(gè)家系中選取3個(gè)網(wǎng)箱進(jìn)行選育工作，主要從殼長(zhǎng)、殼寬、體質(zhì)量和顏色(金色殼色)方面進(jìn)行選育，選擇標(biāo)準(zhǔn)為生長(zhǎng)性狀50%、殼色50%，最終每個(gè)網(wǎng)箱保留約25只幼蚌用于本試驗(yàn)及后期的選育工作，在三角帆蚌5月齡和17月齡時(shí)，使用游標(biāo)卡尺隨機(jī)對(duì)其中的每個(gè)母系半同胞家系的15只蚌進(jìn)行殼長(zhǎng)、殼高和殼寬的測(cè)量(精確到0.01 cm)，采用電子托盤天平對(duì)體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量(精確到 0.01 g)，兩地19個(gè)家系共測(cè)量570個(gè)樣本。

1.2.3 系譜鑒定 金色品系三角帆蚌19月齡時(shí)，采用海洋動(dòng)物組織基因組DNA提取試劑盒(天根生化科技有限公司)對(duì)樣本進(jìn)行DNA提取。利用本課題組開發(fā)的HcuCA005、HcuCA007、HcuCA0057、HcuCA0049[11]、HcuCA0385 和 Hce35[12]6對(duì)微衛(wèi)星引物(表1)進(jìn)行系譜鑒定。PCR反應(yīng)體系(20 μL)包含： 2×Taq PCR MasterMix(天根生化科技有限公司)10 μL，基因組 DNA(50 ng/μL)3 μL，上、下游引物(10 mmol/L)各 0.5 μL，用無菌雙蒸水補(bǔ)足至20 μL。

PCR擴(kuò)增程序?yàn)? 94 ℃下預(yù)變性3 min；94 ℃下循環(huán)變性30 s，退火復(fù)性30 s(引物退火溫度見表1)，72 ℃下延伸30 s，共進(jìn)行35個(gè)循環(huán)；最后在72 ℃下再延伸 10 min，于4 ℃ 保存。將擴(kuò)增后的熒光 PCR 產(chǎn)物送至上海邁普生物科技有限公司進(jìn)行STR 分型。

表1 三角帆蚌6對(duì)微衛(wèi)星引物特征Tab.1 Repeat motif and relevant primer characteristics of six microsatellites in freshwater mussel Hyriopsis cumingii

1.3 數(shù)據(jù)處理

將微衛(wèi)星標(biāo)記所得數(shù)據(jù)整理后利用Cervus 3.0軟件和Popgen 3.2軟件進(jìn)行系譜分析和期望雜合度(He)、觀測(cè)雜合度(Ho)、多態(tài)信息含量(PIC)、等位基因數(shù)(K)和無效等位基因(null)等參數(shù)的分析[13]。

采用SPSS 24.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析。通過建立混合線性模型，采用Asreml-R 3.0軟件估計(jì)金色品系三角帆蚌生長(zhǎng)性狀方差組分，估算遺傳參數(shù)和分析基因型與環(huán)境互作效應(yīng).模型計(jì)算公式為

y=Xb+Zα+e。

其中：y為每個(gè)性狀(殼長(zhǎng)、殼高、殼寬、體質(zhì)量)的觀測(cè)值；b為固定效應(yīng)(地點(diǎn))；α為隨機(jī)效應(yīng)(每個(gè)地點(diǎn)的家系)；e為隨機(jī)誤差效應(yīng)；X和Z為相關(guān)效應(yīng)的矩陣。

2 結(jié)果與分析

2.1 親子鑒定及遺傳多樣性

采用6對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記，對(duì)2個(gè)環(huán)境養(yǎng)殖的三角帆蚌金色品系子一代(19月齡)570個(gè)個(gè)體進(jìn)行親子鑒定，其中，504個(gè)體的親本來源清晰，這些個(gè)體來自19個(gè)母本和9個(gè)父本交配產(chǎn)生的41個(gè)全同胞家系(F1～F41)。

從表2可見：金色品系的群體平均等位基因數(shù)為13，平均觀測(cè)雜合度Ho達(dá)到0.805，平均期望雜合度He達(dá)到0.842，平均多態(tài)信息含量PIC為0.819，遺傳多樣性較高。

表2 三角帆蚌金色品系遺傳多態(tài)性分析(17月齡)

2.2 各家系三角帆蚌生長(zhǎng)性狀比較分析

崇明養(yǎng)殖環(huán)境下，17月齡三角帆蚌殼長(zhǎng)按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F30>F29>F24>F25>F12，殼高按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F30>F29>F24>F25>F12，殼寬按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F29>F30>F4>F5>F24，體質(zhì)量按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F30>F29>F25>F24>F12(表3)。

表3 17月齡崇明三角帆蚌前5家系各生長(zhǎng)性狀Tab.3 Growth traits of 17 months old freshwater mussel Hyriopsis cumingii in top five families cultured in Chongming

武義養(yǎng)殖環(huán)境下，17月齡三角帆蚌殼長(zhǎng)按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F24>F25>F19>F18>F21，殼高按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F24>F25>F12>F13>F19，殼寬按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F24>F25>F19>F18>F21，體質(zhì)量按最優(yōu)依次排序的5個(gè)家系為F24>F25>F19>F18>F12(表4)。

表4 17月齡武義三角帆蚌前5家系各生長(zhǎng)性狀Tab.4 Growth traits of 17 months old freshwater mussel Hyriopsis cumingii in top five families cultured in Wuyi

2.3 5、17月齡三角帆蚌生長(zhǎng)性狀遺傳力、遺傳相關(guān)和表型相關(guān)

從表5可見：三角帆蚌殼長(zhǎng)、殼高、殼寬和體質(zhì)量的遺傳力在5月份時(shí)分別為0.18±0.07、0.19±0.03、0.22±0.09、0.18±0.09，屬于中等遺傳力，各性狀間遺傳相關(guān)范圍為(0.84±0.02)～(0.96±0.07)，表型相關(guān)范圍為(0.56±0.02)～(0.92±0.04)；三角帆蚌殼長(zhǎng)、殼高、殼寬和體質(zhì)量的遺傳力在17月齡時(shí)分別為0.26±0.22、0.30±0.16、0.30±0.09、0.23±0.25，屬于中等遺傳力，各性狀間遺傳相關(guān)范圍為(0.52±0.03)～(0.97±0.06)，表型相關(guān)范圍為(0.45±0.02)～(0.91±0.01)。

表5 5、17月齡三角帆蚌金色選育系生長(zhǎng)性狀的遺傳力(對(duì)角線)、遺傳相關(guān)(下三角) 和表型相關(guān)(上三角)

2.4 基因型與環(huán)境互作效應(yīng)

從表6可見：通過分析同一性狀在兩個(gè)地點(diǎn)的遺傳相關(guān)，得到5月齡時(shí)各性狀遺傳相關(guān)范圍為(0.53±0.14)～(0.57±0.12)，17月齡時(shí)遺傳相關(guān)范圍為(0.27±0.08)～(0.31±0.09)，遺傳相關(guān)均低于0.8，說明生長(zhǎng)性狀在武義和崇明兩地間存在顯著的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)；5月齡兩地各生長(zhǎng)性狀的遺傳相關(guān)均大于17月齡，說明隨著養(yǎng)殖周期的延長(zhǎng)，基因型與環(huán)境互作效應(yīng)更加明顯。

表6 武義和崇明兩地間5、17月齡三角帆蚌各性狀的遺傳相關(guān)(rb)

3 討論

3.1 金色品系三角帆蚌群體遺傳多樣性和優(yōu)良家系

三角帆蚌“申紫1號(hào)”的育成對(duì)中國(guó)淡水彩色珍珠定向培育具有重要意義。近年來，金色珍珠頗受市場(chǎng)的歡迎，因此，淡水珍珠養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)迫切需求產(chǎn)金色珍珠的三角帆蚌良種。本研究中收集了金色內(nèi)殼色的三角帆蚌，通過研究金色品系三角帆蚌各性狀的遺傳參數(shù)，可為后期的選擇育種和定向培育金色珍珠提供相關(guān)理論依據(jù)。在繁育過程中，三角帆蚌存在母蚌懷卵和一雌多雄受精現(xiàn)象[14]，這些繁殖生物學(xué)特征，方便了三角帆蚌母本半同胞家系的建立，但父本系譜信息需要親子鑒定技術(shù)進(jìn)行分析，本試驗(yàn)中將實(shí)驗(yàn)室前期建立的親子鑒定技術(shù)應(yīng)用于其中，證實(shí)該鑒定技術(shù)在金色品系三角帆蚌選育群體中仍適用。

本試驗(yàn)中，金色品系群體觀測(cè)雜合度為0.805，期望雜合度為0.842，多態(tài)信息含量為0.819，這表明選育群體具有較高的遺傳多樣性，選育潛力較大，該結(jié)果高于李清清[9]分析的紫色三角帆蚌F5群體，這與金色品系仍處于選育初期有關(guān)，隨著選育工作的深入，群體遺傳多樣性通常會(huì)略有降低。

本試驗(yàn)中，17月齡上海崇明的F12、F24、F25、F29和F30號(hào)家系表現(xiàn)最優(yōu)，浙江武義的F18、F19、F21、F24和F25號(hào)家系表現(xiàn)最優(yōu)，這說明養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)三角帆蚌的生長(zhǎng)影響較大，其中，F(xiàn)24、F25號(hào)家系在兩地均表現(xiàn)優(yōu)良，對(duì)環(huán)境具有更廣的適應(yīng)性，上述結(jié)果為家系選留提供了科學(xué)參考。

3.2 金色品系三角帆蚌生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)分析

相關(guān)研究表明，三角帆蚌的產(chǎn)珠量、珍珠規(guī)格、圓度與生長(zhǎng)性狀顯著相關(guān)[10]，對(duì)馬氏珠母貝Pinctadamartensi的研究表明，體質(zhì)量較大的育珠貝所產(chǎn)的珍珠質(zhì)量較優(yōu)[15]，因此，生長(zhǎng)性狀已在珍珠蚌育種實(shí)踐中作為重要的育珠性狀進(jìn)行遺傳改良。遺傳力高低是估計(jì)育種效果的重要參數(shù)之一，遺傳力越高選育效果越好，選育進(jìn)展越快。高等遺傳力代表該性狀遺傳力數(shù)值大于0.3，中等遺傳力代表該性狀遺傳力數(shù)值為0.15～0.30，低等遺傳力代表該性狀遺傳力數(shù)值小于0.15[8]，長(zhǎng)牡蠣Crassostreagigas殼長(zhǎng)、殼寬、殼高、體質(zhì)量的遺傳力為0.08～0.35[16]，大珠母貝的遺傳力為0.15～0.23[17]，本研究中，5月齡和17月齡金色品系三角帆蚌各形狀的遺傳力分別為0.08～0.22、0.23～0.30，生長(zhǎng)性狀均表現(xiàn)出中等遺傳力，說明金色品系三角帆蚌在早期幼蚌和插核前期小蚌兩個(gè)時(shí)期選育均可達(dá)到良好的選育效果。本研究中分析發(fā)現(xiàn)，17月齡時(shí)殼長(zhǎng)與體質(zhì)量遺傳力標(biāo)準(zhǔn)差較大，這可能與三角帆蚌在生長(zhǎng)過程中殼長(zhǎng)和體質(zhì)量的生長(zhǎng)幅度變化較大有關(guān)，5月齡—17月齡階段屬于三角帆蚌生長(zhǎng)的快速期，不同的個(gè)體間殼長(zhǎng)和體質(zhì)量均有較大差異。本研究中的金色品系生長(zhǎng)性狀遺傳力較李清清[9]、王照旗等[7]研究的紫色品系三角帆蚌生長(zhǎng)性狀遺傳力略小，這可能與兩品系種質(zhì)不同有關(guān)，之前Bai等[14]的研究表明，三角帆蚌生長(zhǎng)性狀與殼色性狀遺傳相關(guān)、表型相關(guān)不顯著，但僅局限于紫色品系三角帆蚌，關(guān)于種質(zhì)與遺傳力的關(guān)系有還待進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)中還分析了殼長(zhǎng)、殼高、殼寬和體質(zhì)量在金色品系三角帆蚌兩種月齡中的相關(guān)性(遺傳相關(guān)和表型相關(guān))，結(jié)果表明，兩種月齡各性狀間均呈顯著正相關(guān)，其中遺傳相關(guān)范圍為(0.52±0.03)～(0.97±0.06)，表型相關(guān)范圍為(0.45±0.91)～(0.92±0.04)。兩種月齡所有相關(guān)中，殼長(zhǎng)與體質(zhì)量的相關(guān)性最高，均在0.9以上，且殼長(zhǎng)和體質(zhì)量與其他性狀的相關(guān)性都較高，這與金武等[6]、王照旗等[7]對(duì)紫色家系1齡蚌的研究結(jié)果相一致。結(jié)合本試驗(yàn)研究結(jié)果，在對(duì)金色品系三角帆蚌子二代的選育過程中可以優(yōu)先對(duì)殼長(zhǎng)和體質(zhì)量進(jìn)行選育，不僅可對(duì)其他生長(zhǎng)性狀進(jìn)行改良，也可對(duì)以后的育珠性能有一定的改良，這對(duì)提高選育效率和育珠性能具有重要意義。因此，本研究結(jié)果可為開展金色品系三角帆蚌選育工作和預(yù)測(cè)選育進(jìn)展等提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

1)該群體金色品系三角帆蚌具有較高的遺傳多樣性，選育潛力較大。

2)金色品系三角帆蚌各生長(zhǎng)性狀在5月齡和17月齡時(shí)均屬中等遺傳力，各生長(zhǎng)性狀之間具有較顯著的遺傳相關(guān)性，可以間接選擇。

3)金色品系三角帆蚌的生長(zhǎng)性狀具有較明顯的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，不同的養(yǎng)殖環(huán)境影響其生長(zhǎng)情況，因此，以后推廣該品系時(shí)需要充分考慮這些因素。