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

1、長牡蠣(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)了生長慢、出肉率低和抗逆性差等種質(zhì)退化問題,嚴(yán)重影響長牡蠣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆的長牡蠣新品種是解決這一問題的有效途徑。
　　我國的長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、日本和韓國三個地理群體的快速生長選育系第一代,至2014年已連續(xù)選育七代。在群體選育的同時篩選并純化培育了多個白殼色、黑殼色、金殼色和紫殼色的長牡蠣核心種質(zhì)家系,并篩選與長牡蠣生長和糖原含量相關(guān)的功能基因及分子標(biāo)記,為長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牡蠣三個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性能及其基因型與環(huán)境互作效應(yīng);比較了長牡蠣四種殼色家系子代的表型性狀;研究了長牡蠣類胰

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)性與長牡蠣生長和糖原含量性狀的關(guān)聯(lián)性。主要研究結(jié)果如下:
　　1.長牡蠣三個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選育系生長性狀的選擇反應(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、日本和韓國三個長牡蠣第四代選育系440日齡成貝的殼高分別較其對照組增加13.27％、14.24%和11.07%,總重分別

4、較其對照組增加27.08%、23.16%和15.36%;三個長牡蠣第四代選育系成貝的殼型指數(shù)變異率均低于對照組,說明經(jīng)過連續(xù)多代選育各選育系個體間殼型的規(guī)則度獲得顯著提高;中國、日本和韓國三個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.長牡蠣三個地理群體第五代選育系的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)
　　研究了三個長牡蠣第五代快速生長選育系與商業(yè)

5、對照群體的殼高和總重生長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)。各選育系的生長性能均優(yōu)于同期同法養(yǎng)殖的長牡蠣商品苗種對照組。中國、日本和韓國第五代選育系在收獲期時在3個海區(qū)較對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%。對長牡蠣第五代選育系在3個典型海區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)基因型

6、與環(huán)境互作效應(yīng)對長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,不會影響長牡蠣的良種選育。
　　3.長牡蠣四種殼色家系子代的表型性狀比較
　　本研究分析了長牡蠣白殼色、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和存活性狀的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)。生長性狀研究結(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)對雙島灣和海陽所海區(qū)成貝的殼高和殼長影響顯著(P<0.05),對總

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

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

10、,單倍型H7(ATGTGA)和H8(ATGTTA)可能為對長牡蠣生長最為有利的單倍型。研究結(jié)果證實(shí) oIRP基因多態(tài)性影響長牡蠣的生長性狀,并可能用于以后的長牡蠣高產(chǎn)品系的遺傳改良。
　　5.長牡蠣胰島素受體相關(guān)受體(IRR)基因 SNPs與生長及糖原含量性狀關(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,對長牡蠣的生長和繁殖調(diào)控等重要生理過程有重要作用。本研究先在五個長牡蠣全同胞家系共33

11、6個個體中檢測IRR基因的多態(tài)性并進(jìn)行初步的關(guān)聯(lián)分析,然后在來自三個快速生長選育系的206個個體中進(jìn)一步驗(yàn)證與生長性狀關(guān)聯(lián)的SNPs。在IRR基因485 bp的編碼區(qū)中共檢測到六個 SNPs,其中兩個 SNPs(C.1996G>A和C.2110C>T)與所檢測的長牡蠣家系和選育系的生長性狀均關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05);在構(gòu)建的五個二倍型中,D3(GGTT)對長牡蠣生長性狀最為有利。在長牡蠣五個家系中檢測到四個 SNPs(C.2009-20

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

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

14、A)與長牡蠣糖原含量相關(guān)聯(lián)(P<0.05);在構(gòu)建的四種單倍型中,單倍型為H3(CTAA)的長牡蠣的糖原含量顯著低于其他單倍型的個體。
　　7.長牡蠣β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)基因 SNPs與生長及糖原含量性狀關(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,極有可能參與長牡蠣對纖維素類營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收過程。本研究先在五個長牡蠣全同胞家系共336個個體中檢測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,然后在三個長牡蠣快速生長選育系中進(jìn)一步驗(yàn)證與生長性狀關(guān)聯(lián)的SNPs。在β-葡萄糖苷酶基因716 bp的片段中共檢測到12個SNPs,SNPs的平均密度約1/60個/bp。其中四個SNPs(C.247G>A、C.284C>T、C.1260C>T和C.1293T>C)與長牡蠣家系和選育系的生長性狀關(guān)聯(lián)顯著(P<0.05);在構(gòu)建的9個單倍型中,單倍型 H9(ACTT)對長牡蠣的生長性狀最有利。在五個長牡蠣家