凡纳对虾核心育种群生长和抗WSSV性状的遗传参数估计

为开展凡纳对虾(Penaeus vannamei)生长和白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)抗性复合选育,本研究以凡纳对虾59个核心育种群家系1770尾77~94日龄的个体为实验材料,利用两性状动物模型、公母畜阈值模型,评估在WSSV感染情况下凡纳对虾体长、抗WSSV存活时间和家系WSSV半致死存活率的遗传力和遗传相关。结果显示,凡纳对虾体长、抗WSSV存活时间和家系WSSV半致死存活率遗传力估计值分别为0.17±0.05、0.18±0.05和0.14±0.05,均属于中等遗传力水平,且均与0差异极显著(P<0.01)。凡纳对虾体长与抗WSSV存活时间性状的遗传相关系数为0.15±0.20,与家系WSSV半致死存活率性状的遗传相关系数为0.25±0.22,上述遗传相关与0差异不显著(P>0.05);抗WSSV存活时间性状与家系WSSV半致死存活率性状的遗传相关系数为0.96±0.03,遗传相关与1差异不显著(P>0.05),为高度正相关。结果表明,在该育种群体中,凡纳对虾生长与WSSV抗性可根据育种需要,通过赋值制定综合选择指数,进行多性状复合选育。此外,为优化每代育种的操作过程,可选用家系WSSV半致死存活率作为WSSV抗性的指标性状。本研究为开展凡纳对虾生长和WSSV抗性优良品种的选育提供了基础数据和理论支撑。

零鱼粉饲料与高鱼粉饲料饲喂下凡纳对虾饲料利用效率相关性状的遗传评估

为探讨选育零鱼粉需求凡纳对虾(Penaeus vannamei)品种的可能性,解决目前鱼粉短缺、饲料成本居高不下的问题,本研究在零鱼粉饲料(蛋白含量占38%)和高鱼粉饲料(鱼粉含量占25%,蛋白含量占42%)饲喂条件下进行凡纳对虾饲料利用效率相关性状的遗传评估。选择30个家系进行40 d的单尾饲养实验,结果显示,饲喂高鱼粉饲料对虾的平均增重率(62.00%)和平均饲料效率比(124.00%)明显高于饲喂零鱼粉饲料(23.50%和49.40%)。对虾摄食量和增重率在零鱼粉饲料和高鱼粉饲料饲喂下的遗传力在0.458±0.140到0.699±0.155之间,饲料效率比在零鱼粉饲料和高鱼粉饲料饲喂下的遗传力分别为0.186±0.098和0.341±0.110。由于没有剖分出共同环境效应,遗传力都存在一定程度高估,因此,零鱼粉饲料饲喂下的饲料效率比的遗传变异并不高。摄食量和增重率在2种饲料间的遗传相关分别为0.580±0.171和0.676±0.155,表示这2个性状存在中等的基因型与饲料互作效应。饲料效率比在2种饲料间的遗传相关仅为0.299±0.304,表示该性状存在严重的基因型与饲料互作效应。综上结果来看,使用零鱼粉饲料不利于凡纳对虾的养殖及选育工作的开展。

凡纳滨对虾在低氧环境下存活性状的遗传参数评估

在水产养殖中,尤其是高密度养殖情况下,缺氧会短期内造成个体的大量死亡,从而影响生产效益。本研究以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)高抗和快大2个品系作为研究对象,利用高致死溶解氧(DO)胁迫的方式,对2个品系各41个家系共计6560尾幼虾进行低氧耐受性测试,统计高致死溶解氧水平下幼虾的存活性状,分析不同品系间及同一品系不同家系间耐低氧性状的差异,评估其遗传参数;对耐受性有显著差异的家系个体的鳃、肌肉、肝胰腺组织进行组织学观察,并比较其细胞水平上的差异。结果显示,在0.3mg/L低氧条件下,高抗品系和快大品系的家系半致死存活率SS50均表现出显著差异(P<0.05),高抗品系SS50为49.30%,快大品系SS50为42.52%;家系间存活时间的变异系数分别为60%和45%。利用阈值性状动物模型,以半致死时的个体存活状态作为观测值(存活为1,死亡为0)估算的遗传参数为(0.345±0.031)~(0.378±0.029),经过转换后在连续变化的观测值尺度上的遗传力为(0.219±0.031)~(0.237±0.029),表现为中等遗传力水平。高抗品系中低氧耐受家系和低氧敏感家系的鳃、肌肉和肝胰腺组织均出现不同程度的损伤,但不同的家系间表现出不同程度的抗逆生理特征差异,这可能与高抗不同家系抗逆耐受力强弱有关。不同家系间在低氧胁迫下的存活时间、生理特性差异以及各品系遗传力估算结果表明,凡纳滨对虾对高致死溶解氧水平的耐受性状存在丰富的遗传变异,具有选育的可行性。

凡纳对虾高低繁殖力群体卵巢组织学观察及相关候选基因的表达分析

在生产中,凡纳对虾(Penaeus vannamei)雌虾的繁殖性能表现出巨大差异。本研究以一个生产周期中雌虾产卵频次为繁殖力指标性状,以高繁殖力和低繁殖力雌虾为研究对象,对雌虾不同卵巢发育阶段(增殖期、小生长期、大生长期和成熟期)进行组织学观察。针对在前期选择清除分析中筛选到的繁殖候选基因TRX2、PARD3、PLCβ4和RERE,在高、低繁殖力雌虾不同卵巢发育阶段,采用实时荧光定量PCR方法,首次分析比较这些基因在卵巢、眼柄组织中的表达规律。组织观察结果显示,低繁殖力雌虾卵巢在整个生产周期中无法发育至成熟期,高繁殖力雌虾卵巢在卵黄颗粒的形成和积累、皮质棒形成等关键过程的速度要快于低繁殖力雌虾。基因表达检测结果显示,在卵巢小生长期和大生长期,TRX2、PLCβ4和RERE基因在高繁殖力组卵巢的表达量均显著高于低繁殖力组卵巢(P<0.05),4个基因在高繁殖力组成熟期卵巢中均维持较高的表达水平;在不同时期的眼柄组织中,低繁殖力组中TRX2、PARD3、PLCβ4和RERE基因的表达量均高于高繁殖力组。研究表明,上述4种基因可能在凡纳对虾卵巢发育过程中发挥重要作用。以上结果为深入研究凡纳对虾雌虾繁殖力产生差异的分子机制以及分子辅助育种提供了重要参考。

凡纳对虾不同品系生长和急性肝胰腺坏死病抗性遗传参数估计

为开展凡纳对虾(Penaeus vannamei)生长和急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND)抗性复合选育,本研究以自主选育的凡纳对虾高抗和快大品系为研究对象进行生长和AHPND抗性测试。实验家系共计70个(高抗家系40个,快大家系30个),实验个体共计1 760尾(高抗个体800尾,快大个体960尾)。2个品系分2批次进行VpAHPND定量口饲感染。批次内实验个体达半数死亡后停止投喂毒饵。利用个体动物模型和父母本阈值模型评估2个品系3个性状(体重、感染VpAHPND后个体存活时间、家系半致死存活率)的遗传力;利用两性状动物模型评估3个性状两两之间的遗传相关。结果显示,高抗系体重遗传力估计值为0.599±0.120,为高遗传力水平;个体存活时间遗传力估计值为0.240±0.072,为中等遗传力水平;家系半致死存活率遗传力估计值为0.173±0.051,为低等遗传力水平。快大系体重、个体存活时间和家系半致死存活率的遗传力估计值分别为0.266±0.082、0.374±0.096、0.257±0.048,均为中等遗传力水平。经Z-score检验,2个品系各性状遗传力估计值与0差异均达到极显著水平(P<0.01)。2个品系内的体重与AHPND抗性性状(个体存活时间、家系半致死存活率)遗传相关均表现为低度正相关(0.061~0.235),且与0差异不显著(P>0.05);2个品系内的个体存活时间与家系半致死存活率遗传相关分别为0.997±0.129、0.967±0.044,为高度正相关。结果表明,在实际选育过程中,可将生长和AHPND抗性作为选育指标纳入综合选择指数进行选种制种;为简化抗性测试过程,可将家系半致死存活率作为选育群体的AHPND抗性指标。本研究为开展凡纳对虾生长和AHPND抗性优良品种的选育提供了参考。

常压室温等离子体(ARTP)诱变对凡纳对虾不同家系幼体发育及仔虾抗逆性状的影响

为研究物理诱变对虾类前期幼体发育及抗逆性状的影响,探讨通过诱变技术增加选育群体遗传多样性和可利用遗传变异的可行性,本研究利用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术对4尾来自不同家系(A、B、C和D)的凡纳对虾(Penaeus vannamei)个体所产的受精卵(原肠胚期)分别进行相同功率(360 W)、不同时间(2、4、8和12 min)的批量诱变处理,并对孵化率、肢芽期孵化畸形率、存活率、变态率以及仔虾低氧耐受性和氨氮胁迫指标进行分析。结果显示,ARTP对凡纳对虾进行诱变处理后在不同家系间有一些共性的规律,在幼体发育前期阶段,4个家系随着诱变时间的增加,肢芽期畸形率均呈上升趋势,孵化率均呈下降趋势;与未经过诱变的对照组相比,除A和D家系诱变2 min组外,其余处理组肢芽期孵化畸形率均显著升高(P<0.05);除A家系诱变2 min组外,其余各家系处理组孵化率均显著降低(P<0.05);肢芽期孵化畸形率和孵化率与诱变时间均呈现中度或高度相关;与对照组相比,A、B、C和D4个家系在相同阶段的同一处理组存活率的表现具有不定向性,A家系诱变8min组存活率显著降低(P<0.05),而C家系诱变4和8min组存活率显著升高,D家系诱变2和4 min组存活率显著降低,而诱变8 min组则显著升高。可能是诱变的不定向性以及诱变作用于个体造成的。通过存活率和各期变态率综合分析可得,低剂量(2min组)诱变死亡高峰期多发生于幼体发育后期,高剂量(4、8和12min组)诱变幼体死亡高峰期多发生于幼体发育中前期。对A家系幼体的低氧耐受性和氨氮胁迫测试结果表明,低剂量的辐射可能会在一定程度上提高低氧耐受能力;诱变2 min组和8 min组分别在氨氮胁迫实验第4天、第7天存活率很高,诱变对该家系幼体对抗氨氮胁迫的能力有一定的影响。说明ARTP诱变凡纳对虾受精卵在不同家系中幼体发育前期具有一些共性趋势,在幼体发育后期和性状的改变上具有不定向性。研究结果对凡纳对虾新种质创制及功能研究材料的制备提出了新的方法,并为凡纳对虾诱变育种提供了基础数据和科学依据。

液相芯片“黄海芯1号”在凡纳滨对虾急性肝胰腺坏死病抗性基础群体遗传评估中的应用

为评估基因型鉴定芯片在育种群体构建中的应用价值,实验对凡纳滨对虾3个群体(EE、PP和SS)进行急性肝胰腺坏死病(AHPND)副溶血弧菌(Vp_(AHPND))侵染实验,利用自主研发的40K SNP液相芯片“黄海芯1号”获得146尾个体的基因型信息,对群体遗传背景进行了系统调查并估算了AHPND抗性遗传力。Vp_(AHPND)浸染实验结果显示,不同群体间存在抗病差异,PP群体的存活性能比EE和SS群体分别高出12.9%和11.6%。利用质控后的38148个SNP信息构建系统进化树,结果显示群体内同一个家系的个体首先聚在一起,进而同属一个群体的多个家系聚在一起。主成分和遗传结构分析显示,可以准确地将146尾个体划分为3个组,与系统进化树聚类结果一致。遗传多样性分析显示,3个群体的观测杂合度(Ho)平均值为0.25~0.29,多态信息含量(PIC)平均值为0.20~0.23,上述遗传参数达到极显著水平。3个群体间的遗传分化系数(FST)为0.11~0.21,存在中高度遗传分化。基因组近交分析表明,EE、PP和SS群体的近交系数均值分别为-0.05±0.06、0.20±0.09和0.37±0.07,后2个群体内部分个体表现出较高的近交水平。使用ssGBLUPMF(Single Step Genomic BLUP with Metafounders)模型,复合基因型、表型和系谱信息,获得Vp_(AHPND)侵染后存活状态的遗传力估计值为0.24±0.07,表现为中等水平,表明基础群体具有较好的选育潜力。研究表明,利用液相芯片“黄海芯1号”开展辅助育种,可以进一步提高基础群体构建和评估的效率。