海湾扇贝的选择和杂交育种

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	海湾扇贝的选择和杂交育种
	张守都
学位类型	博士
导师	张国范
	2013-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	水产养殖
关键词	海湾扇贝定向选择微卫星遗传分析紫扇贝种间杂交杂种优势 Its1 显性假说竞争性受精
摘要	海湾扇贝北方亚种（Argopecten irradians irradians）原产于美国大西洋沿岸北部，自1982年首次引种我国北方海区以后，成为我国最重要的海水养殖贝类之一,并在世界上形成了大规模的外来引种产业。但是由于奠基者效应和海湾扇贝易于自交的生物学特性甚至由于海湾扇贝育种产业中的一些不规范的操作而导致了中国海湾扇贝养殖群体近交衰退严重、生产性状下降等问题，重新引种在一定程度上是克服近交衰退、改良种质有效方法。1998年底及1999年初，该亚种被再次引入我国进行引种复壮并发展为主要的北方养殖群体。为避免陷入再次种质衰退的困境并从根本上解决种质衰退的问题，中国科学院海洋研究所率先开展了海湾扇贝的选择育种工作并成功培育出了“中科红”海湾扇贝新品种，有效缓解了产业对新品种需求的紧张状况。本研究在前期的基础上，进一步开展了海湾扇贝的选择育种工作，提出了通过扩大选育基础群体、提高选择压力来提高选择育种效率的同代多点复合选育法并通过该新的选育方法成功培育出了“中科2号”海湾扇贝新品系。对选育计划中的几个海湾扇贝选育群体进行了微卫星分子标记的遗传分析。通过海湾扇贝的种间杂交、不同地理群体间杂交、梯度杂交、混交等杂交方式探讨了杂种优势在育种中的应用以及受精竞争等杂交生物学问题。主要结果和结论如下： 1. 提出了通过扩大选育基础群体、提高选择压力来提高选择育种效率的同代多点复合选育法并进行了海湾扇贝新品种的培育。在海湾扇贝幼虫变态期（产卵10天左右，壳长约150-190μ）对最先附着10%个体进行选择（P<0.05），在稚贝期（三月龄，壳长4-9mm），成贝期（五月龄，壳长25-35mm）以及亲贝阶段（50-70mm）三个阶段分别对壳长进行10%的上选，累计选择压力0.01%。实验结果显示选育各个阶段的选育对于其后期的生长具有显著的影响作用（P <0.05），并发现通过该选育方法可获得更大遗传获得。基于同代多点复合选育法和以家系构建的以紫色为标记的基础群体群体，我们进行了连续三年的群体选育，最终选育出生长性状优良的“中科2号”海湾扇贝新品系。 2．通过微卫星分子标记对海湾扇贝选育群体进行了遗传分析。用10对多态微卫星标记对“中科红”、“中科2号”以及普通商业养殖群体三个群体两代共6个组别进行了等位基因多态性、杂合度和遗传变异的分析。结果在这些位点上共有检测到41个等位基因，平均每个位点3.1-3.5个。平均观测杂合度（Ho）从0.38到0.56，而PIC指数为0.0739到0.7518。通过每个位点等位基因数、有效等位基因数、香浓指数、Fis值、P值、遗传距离和配对Fst值等的检测，我们发现随着选育的时间增加在六个群组中具有显著的遗传差异（无论是不同的群体间还是不同代数间）。根据无偏估计遗传距离构建的邻接对位树聚类分析发现，几乎所有的组别都能被划分到恰当的遗传群体中。相对较低的观测杂合度（Ho）显示中国海湾扇贝养殖群体可能正在经受着瓶颈效应。 3. 通过种间和种内不同地理群体间的杂交，探讨了杂种优势在海湾扇贝育种中的应用。在实验室内对海湾扇贝（A. i. irradiansLamarck）和秘鲁紫扇贝（A. purpuratus Lamarck）进行了跨种间的双列杂交，结果显示两个物种之间正向和反向均可受精和正常发育，对杂交组和纯种对照组的受精率、孵化率、幼虫存活率以及整个生活史的生长进行了比较，结果发现在各个实验组别中受精率和孵化率差异不显著（P>0.05）。对幼虫期的存活率和全生活史生长速率观察发现杂交组别表现出极显著的杂种优势（大于父母本中亲值的1%）。除了在受精后的第30天和第90天在整个生活史中均能检测到母性效应和交配方式对生长的显著影响（P<0.05），而在幼虫存活率中只检测到了交配方式对其的显著影响效应（P<0.05）。通过internal transcribed spacer 1（ITS1）标记进行的遗传分析发现杂交组别中的存活个体含有来自父母本双方的的DNA，从而验证了这两个物种杂交的成功。至杂交子一代性成熟时通过对杂合子成熟性腺进行H.E.染色石蜡切片观察发现，雄性性腺明显退化且不能产生有活力的精子，雌性性腺发达且能形成外观正常卵子，但是却不能与父母本进行回交，即表现为典型的合子后隔离：杂种不育。对海湾扇贝的加拿大群体和中国养殖群体进行了不同地理群体间的杂交，发现在幼虫存活率和生长方面显示出显著的杂交优势（P<0.05），结果显示不同地理群体间的杂交仍然是重要的种质改良的手段。 4. 通过梯度杂交、混交的竞争性受精等，初步探讨了海湾扇贝的杂交生物学。用具有相同遗传背景的家系构建自交系、家系内杂交系和家系间杂交系，研究在梯度杂交背景下幼虫的生长和存活情况。结果显示不同杂合程度幼虫的存活率和生长速率的杂种优势大小同遗传背景杂合程度保持一致。实验结果支持杂种优势的显性假说。以中国海湾扇贝养殖群体个体为亲本分别构建了五个配对混交的海湾扇贝混交系，通过五对微卫星分子标记为手段对海湾扇贝卵子在同一个体和不同个体精子间的优先受精问题和不同生命阶段的海湾扇贝混交系杂合子比例的变化进行了研究。结果发现在受精后6个小时的担轮幼虫期三个混交系中有两个混交系杂合子显著过剩。五个混交系的1天D形幼虫、20天稚贝、40天稚贝、3个月稚贝以及成贝在自然选择压力下杂合子比例逐渐上升，以壳长计算的杂交优势率也呈逐渐上升趋势，并且各个阶段的杂合子比例同杂交优势率的变化成显著正相关（P<0.05）。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17723
专题	海洋生物技术研发中心
推荐引用方式 GB/T 7714	张守都. 海湾扇贝的选择和杂交育种[D]. 中国科学院研究生院,2013.

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海湾扇贝的选择和杂交育种-张守都.pdf（1367KB）			限制开放	CC BY-NC-SA	浏览