长牡蛎生长和肉质性状的遗传参数研究

摘要

长牡蛎（Crassostrea gigas）又称太平洋牡蛎，具有环境适应性强、生长迅速、营养丰富等优点，是产量最高的世界广布性大宗经济贝类;2013年我国牡蛎总产量达421.9万吨，居世界首位（中国渔业统计年鉴，2014）。长牡蛎一些重要经济性状的育种工作正在开展或亟待开展，而遗传参数估算是开展新品种选育的基础，是最佳育种方案制定、选择反应预测和个体遗传评价等方面的重要依据。
　　本论文主要研究了长牡蛎杂交育种和家系选择育种，对长牡蛎的生长性状和肉质性状进行了遗传参数估算和基因环境(G×E)互作分析。在对肉质性状研究过程中，采用近红外(NIR)技术，构建长牡蛎肉质性状多种成分含量的高通量快速分析模型。期望通过本研究查明影响长牡蛎生长性状和肉质性状各指标的主导因素是遗传因素还是环境因素;确定能否利用可直接测量的生长性状实现对不可活体测量的肉质性状的间接选育。本研究结果提供了长牡蛎重要经济性状的杂交育种和选择育种的数量遗传学数据，特别是对制定长牡蛎肉质性状的选育技术路线提供了数据支持。
　　本研究主要成果如下:
　　1、三个选育群体间完全双列杂交后代生长性状和肉质性状分析
　　(1)生长性状分析:在不同生长阶段各群体的生长性能、一般配合力值、特殊配合力值和杂种优势效能值各不相同。杂交组C♂K♀、J♂C♀和K♂J♀分别在180日龄、360日龄和450日龄表现出较大的生长优势，而自交组K♂K♀在各生长阶段均表现出生长劣势。中国F4代选育群体父母本一般配合力效应值均表现为非负值，而韩国F4代选育群体父母本一般配合力效应值均表现为非正值。
　　(2)肉质性状分析:自交组C♂C♀在肉质性状的GW和DP两指标表现出明显的性状优势;而自交组K♂K♀各指标表现均最差（DP除外）。肉质性状的MC、GC、TPC、TFC、ZC、SC和AC等指标的母本一般配合力效应值近似等于零，父本一般配合力效应值在各交配组中变化较复杂;正反交组合J♂C♀和C♂J♀肉质性状各指标的特殊配合力效应值一般为负值。
　　2、长牡蛎生长性状遗传参数分析
　　(1)表型平均值比较:在188日龄和338日龄，乳山海域较崆峒岛海域长势好;474日龄崆峒岛海域较乳山海域长势好;560日龄，崆峒岛海域SH、SL和WW均高于乳山海域，但两海域SW几乎相同。各家系在188日龄、388日龄、474日龄和560日龄的生长性状的SH、SL、SW和WW等四个指标存在差异，在某些时间段的一些生长性状指标差异显著。
　　(2)遗传力:乳山海域生长性状的遗传力为中高遗传力，崆峒岛海域的遗传力为高遗传力;与乳山海域相比，崆峒岛海域各指标的遗传力偏高。运用亲本模型，将各个时间段和地点作为固定效应，计算得到生长性状指标SH、SL、SW和WW的遗传力分别为:0.25±0.08，0.29±0.09，0.14±0.05和0.26±0.09。
　　(3)遗传和表型相关:不同海域、不同时间段表型相关和遗传相关的结果各不相同，但均呈现正相关;总体来讲，性状间的遗传相关大于表型相关。
　　(4)早晚相关:崆峒岛海域各时间段SH和WW指标的早晚相关较高，而各时间段的SL和SW指标早晚相关值变化较大;乳山海域长牡蛎生长性状各指标在各时间段的早晚相关值较崆峒岛海域较低。
　　(5)基因环境互作:对于各时间段生长性状的SL，乳山和崆峒岛海域遗传相关在0.51-0.73之间，表明两海域间的G×E互作达到中度和轻度水平;而对于WW，两海域间的遗传相关在0.50左右(0.48-0.53)，达到或者基本达到重度水平;生长性状其它指标，在各时间段两海域间的遗传相关很低。
　　(6)育种值估算:依据个体育种值对长牡蛎SH和WW进行个体选择，其选择效率明显高于表型值选择的选择效率;通过比较家系表型平均值与家系育种值对长牡蛎SH和WW进行家系选择，发现通过家系育种值的选择效率也较高。
　　3、长牡蛎多种成分含量近红外(NIR)模型的建立
　　(1)鲜样（浆状）组织:本研究所建立的长牡蛎鲜样组织肉质性状8项主要指标中MC、GC和TPC3种成分含量的NIR模型具有良好的准确性和预测能力，建模集相关系数（RC）为0.96-0.99，交互验证相关系数(RCV)为0.93-0.99，外部验证的相关系数(REV)为0.97-0.99;但TFC、ZC、SC、TC和AC的建模效果不佳。
　　(2)干样（粉末状）组织:长牡蛎干样组织肉质性状7项主要指标中GC、TPC、TFC、ZC、SC、TC和AC中的6种成分的NIR模型具有良好的准确性和预测能力，建模集相关系数(RC)为0.92-0.99，交互验证相关系数（RCV）为0.78-0.99，外部验证的相关系数(REV)为0.91-0.99;但TC的建模效果不佳(RC=0.83,RCV=0.75,REV=0.80)。
　　4、长牡蛎肉质性状遗传参数分析
　　(1)表型平均值比较:在DP、GC、TFC和SC方面，乳山海域这4个指标的表型平均值高于崆峒岛海域，其它各指标的表型平均值崆峒岛海域均高于乳山海域。经显著性比较，两海域长牡蛎GC未达到显著水平，TPC达到显著水平，其它肉质性状各指标均达到极显著水平。
　　(2)遗传力:两海域的遗传力差别较大[括号内前者为乳山海域的遗传力，后者为崆峒岛海域的遗传力]:GW（0.17±0.08，0.63±0.14），DP(0.53±0.13,0.35±0.12),MC(0.45±0.13,0.40±0.13),GC(0.58±0.13,0.61±0.14),TPC(0.65±0.14,0.46±0.14),TFC(0.94±0.11,0.32±0.12),ZC(0.46±0.14,0.21±0.10),SC(0.80±0.13,0.91±0.12)和AC（0.71±0.13，0.56±0.14）。利用亲本模型，发现各指标的遗传力属于中高遗传力，其中:GW（0.43±0.15），DP（0.27±0.10），MC(0.20±0.08)，GC(0.30±0.10),TPC(0.26±0.10),TFC(0.47±0.16),ZC(0.23±0.09),SC(0.47±0.14)和AC(0.30±0.11)。
　　(3)遗传和表型相关:1）生长性状与肉质性状遗传相关:两性状间的遗传相关比较复杂，既有正相关，也有负相关，而且在不同海域遗传相关呈现不同的结果。a）乳山海域:以SH为间接选育指标，可以正向选育SC和AC指标，负向选育GC和DP指标;以SL为间接选育指标，可以负向选育DP指标;以SW为间接选育指标，可正向选育SC指标;以WW为间接选育指标，可负向选育GW指标。b）崆峒岛海域:以SH为间接选育指标，可以负向选育TFC;以SL为间接选育指标，可正向选育GW，负向选育TPC指标;以SW为间接选育指标，可以正向选育GC，负向选育ZC、SC和AC等指标。针对不同海域，利用生长性状与肉质性状间的遗传相关，通过对生长性状指标的选择，可以实现对肉质性状指标的间接选育。2）肉质性状内部各指标间的遗传相关:实验结果显示，通过对肉质性状指标的选育，可以对肉质性状的其它指标产生间接影响。3）表型相关:对生长性状与肉质性状各指标表型相关值的绝对值一般小于0.5。表型相关变化趋势与遗传相关基本一致，但表型相关值一般低于遗传相关值。
　　(4)基因环境互作:肉质性状各指标的遗传相关值均低于0.5，G×E互作均达到重度水平，其中，TFC、SC和AC两海域的遗传相关值接近于0;但本部分试验的不足之处在于肉质性状各指标的标准误均较高。
　　(5)育种值:通过比较育种值选择和表型值选择的选种效率，发现家系育种值选择的选种效率较高。通过家系育种值选择出肉质性状各指标的候选亲本家系，发现相同指标在两海域候选亲本家系的差异较大，而且共同家系也较少。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

第一节 水产动物选育目标概述及常用的育种技术

1 选育目标

2 育种技术

第二节 遗传参数估算过程中的交配设计

1 单对单交配设计

2 巢式交配设计

3 全因子交配设计

4 部分因子交配设计

第三节 水产动物中的新品种及其选育策略

1 鱼类新品种

2 虾蟹类新品种

3 贝类新品种

第四节 近红外技术及应用简介

1 近红外技术简介

2 近红外技术应用情况

第五节 当前牡蛎的主要研究方向及遗传育种研究进展

1 基因组及功能基因研究

2 选择育种与分子辅助育种

3 杂交育种

4 多倍体育种

5 基因环境(G×E)互作

6 性别机制

7 牡蛎新种的发现

第六节 本实验的研究目的和创新点

1 研宄目的

2 创新点

第二章 长牡蛎选育群体间杂交育种研究

第一节 长牡蛎三个选育群体完全双列杂交后代生长性状分析

1 前言

2 材料和方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第二节 长牡蛎三个选育群体完全双列杂交后代的肉质性状分析

1 前言

2 材料和方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第三章 长牡蛎生长性状遗传参数分析

1 前言

2 实验材料与方法

2．1 家系亲本信息

2．2 育苗及养殖地点

2．3 家系构建

2．4 受精与幼体培育

2．5 中间培育及养成管理

2．6 数据测量

2．7 遗传参数分析软件

第一节 家系间生长性状统计性描述

1 前言

2 数据分析方法

3 结果

4 讨论

第二节 长牡蛎生长性状遗传力、表型和遗传相关分析

1 前言

2 数据分析

3 结果

4 讨论

第三节 长牡蛎生长性状基因环境(G×E)互作和早晚相关分析

1 前言

2 数据分析方法

3 结果

4 讨论

第四节 长牡蛎生长性状育种值分析

1 前言

2 数据分析方法

3 结果

4 讨论

第四章 长牡蛎肉质性状NIR模型的建立

第一节 长牡蛎鲜样组织八种成分畲量近红外(NIR)模型的建立

1 前言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

5 结论

第二节 长牡蛎干样组织多种成分含量近红外(NIR)模型的建立

1 前言

2 材料和方法

3 结果与讨论

4 结论

第五章 长牡蛎肉质性状遗传参数分析

1 前言

2 实验材料与方法

2．1 家系亲本信息

2．2 育苗及养殖地点

2．3 家系构建

2．4 受精与幼体培育

2．5 中间培育及养成管理

2．6 数据测量

2．7 遗传参数分析软件

第一节 各家系肉质性状成分含量指标的获得

1 前言

2 分析软件及操作方法

第二节 家系间肉质性状统计性描述

1 前言

2 数据分析方法

3 结果

4 结论

第三节 长牡蛎肉质性状遗传力、表型和遗传相关分析

1 前言

2 数据分析

3 结果

4 讨论

第四节 长牡蛎肉质性状基因环境(G×E)互作和育种值分析

1 前言

2 数据分析方法

3 结果

4 讨论

参考文献

致谢

个人简历

2011-2015年期间学术成果