論文：鳙異源雌核發(fā)育子代的形態(tài)學研究

鳙異源雌核發(fā)育子代的形態(tài)學研究

徐永福1，王金龍1,2,3，伍遠安1，李傳武1，何志剛1，王衛(wèi)民2

(1.湖南省水產(chǎn)科學研究所,長沙410153；

2.華中農(nóng)業(yè)大學水產(chǎn)學院,武漢430070

3.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南常德415000)

摘要：本研究在已成功利用鳙(Aristichthys nobilis)(♀)×興國紅鯉(Cyprinus carpio Var.Xingguo)(♂)遠緣雜交誘導鳙異源雌核發(fā)育的基礎(chǔ)上，測定了鳙異源雌核發(fā)育子代及其母本鳙和父本興國紅鯉3組實驗魚的7項可量性狀，計算其框架系數(shù)，并采用單因素方差分析、判別分析、主成分分析和聚類分析對三組魚框架系數(shù)的差異和距離進行了分析。結(jié)果顯示3組魚多項框架系數(shù)間均具顯著差異，雌核發(fā)育子代較母本表現(xiàn)為體型更高，頭更長。判別分析能將3組魚明顯判別分為3個區(qū)域，其中雌核發(fā)育子代和興國紅鯉的判別準確率均為100%，母本鳙群體判別準確率為94.4%，總判別準確率為97.9%。主成分分析結(jié)果顯示，可提取2個主成分，其中主成分1能解釋64.504%的變異，主成分2能解釋21.292%的變異，二者合并能解釋85.796%的變異。聚類分析表明雌核發(fā)育子代形態(tài)學可量性狀指標更接近于母本鳙，與父本興國紅鯉距離較遠。本研究結(jié)果表明雌核發(fā)育后，鳙異源雌核發(fā)育子代主要可量性狀與雙親產(chǎn)生顯著差異，但更接近于母本。

關(guān)鍵詞：鳙(Aristichthys nobilis)；異源雌核發(fā)育；形態(tài)學

鳙(Aristichthysnobilis)屬“四大家魚”之一，是我國主養(yǎng)的淡水魚類。經(jīng)多年人工繁殖和養(yǎng)殖，鳙發(fā)生了明顯的性狀退化，表現(xiàn)為生長速度降低、性成熟年齡提前、抗逆性降低等。通過人工選育純合的鳙種群作為繁殖親本，可對鳙進行提純復壯，獲得具優(yōu)良養(yǎng)殖性能的新品種。但由于鳙生長周期長，育種難度較大，關(guān)于鳙的育種和選育研究較少。利用人工誘導雌核發(fā)育等生物技術(shù)手段進行鳙的育種是解決這一難題的有效途徑[1-2]。

人工誘導雌核發(fā)育可加速魚類種群純合，縮短育種周期，目前該技術(shù)已在草魚(Ctenopharyngodonidella)[3]、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)[4-5]、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[6]等多種魚類育種中廣泛使用。鳙的雌核發(fā)育此前亦有過報道[7-8]，研究人員采用遺傳滅活的精子與鳙魚卵授精，再通過人工染色體加倍獲得雌核發(fā)育魚苗。但精子滅活和染色體加倍過程較復雜，且可能影響所得子代的繁殖性能。探討新的技術(shù)解決這些問題可促進鳙雌核發(fā)育研究的發(fā)展，遠緣雜交是其中候選方法之一。一般認為，當魚類親緣距離較遠時，遠緣雜交所得到魚苗多為雌核發(fā)育苗[9]。為此，本項目組于2009年進行了鳙(♀)與興國紅鯉(CyprinuscarpioVar.Xingguo♂)亞科間遠緣雜交，至今已成功培育得到子代群體超過100尾。流式細胞儀檢測細胞核DNA含量、染色體計數(shù)和核型分析、線粒體DNA全序列測定3種方法均顯示所得子代為雌核發(fā)育而來(未發(fā)表數(shù)據(jù))。

本研究通過分析鳙雌核發(fā)育子代與父母本間形態(tài)學的差異，探索異源雌核發(fā)育對子代形態(tài)學的影響，為進一步進行雌核發(fā)育群體的培育和鳙新品系的選育提供方向，并為魚類遺傳育種豐富理論資料。

1材料和方法

1.1實驗魚

本研究中共用到三個群體，分別為鳙異源雌核發(fā)育群體和其父、母本群體，其中鳙異源雌核發(fā)育子代為鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交而來，母本群體為鳙正常自交子代，所有實驗魚均養(yǎng)殖于湖南省水產(chǎn)科學研究所實驗基地。

1.2形態(tài)學參數(shù)測定

對照組子代、雌核發(fā)育組子代和興國紅鯉3個群體的所有個體均測定了體重和7個可量性狀，包括全長、體長、體高、體厚、頭長、尾柄長、尾柄高，為消除魚體規(guī)格對實驗結(jié)果的影響，采用框架系數(shù)進行分析，共得到6個框架系數(shù)：全長/體長、體高/體長、頭長/體長、尾柄長/體長、尾柄長/尾柄高、體厚/體高。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件包對所有數(shù)據(jù)進行分析，采用單因素方差分析、判別分析、主成分分析和聚類分析檢驗3群體間形態(tài)學的差異。文中數(shù)據(jù)以平均值±標準誤(Mean±SE)表示，P<0.05表示差異顯著。

2結(jié)果

2.13組實驗魚形態(tài)學框架系數(shù)的顯著性差異

雌核發(fā)育子代、對照子代和興國紅鯉3個群體的取樣情況和形態(tài)學框架系數(shù)見表1。其中體高/體長雌核發(fā)育組子代與興國紅鯉間不具顯著差異、尾柄長/體長雌核發(fā)育組子代與對照子代間不具顯著差異，其余各組間均差異極顯著(P<0.01)。

表1　3組實驗魚可量性狀的取樣情況和框架系數(shù)

續(xù)表1

注：同行數(shù)據(jù)標有相同上標表示差異不顯著(P>0.05);具有不同上標表示差異顯著(P<0.05)。

2.2判別分析

對3組魚框架系數(shù)進行判別分析，其判別結(jié)果如表2。其中雌核發(fā)育組子代與興國紅鯉的判別準確率均為100.0%，對照組子代判別準確率為94.4%，總平均擬合概率為97.9%。

表2　3組試驗魚框架數(shù)據(jù)判別分析結(jié)果

根據(jù)判別分析結(jié)果繪制判別散點圖如圖1。從圖1可知，興國紅鯉、實驗組子代均集中于一個區(qū)域，對照子代則有兩個個體游離于實驗組子代區(qū)域。

圖1　3組魚判別分析散點圖

GY：雌核發(fā)育組子代；CT：對照組子代；RC：興國紅鯉。圖2,3同。

2.3主成分分析

對3組魚的框架系數(shù)也進行了主成分分析，可提取2個主成分，其中主成分1能解釋64.504%的變異，主成分2能解釋21.292%的變異，二者合并能解釋85.796%的變異(表3)。主成分1主要與頭長/體長、體厚/體高、尾柄長/尾柄高、全長/體長有關(guān)，主成分2主要與體高/體長有關(guān)(表4)。

表3　3組魚主成分分析結(jié)果

表4　主成分因子矩陣

根據(jù)主成分1和主成分2繪制了主成分分析散點圖2，從圖2可知，用主成分1即能完全分開興國紅鯉，而用主成分2分析雌核發(fā)育子代和對照子代時，對照子代尚有2個個體游離于雌核發(fā)育子代組中。

圖2　3組魚框架系數(shù)的主成分分析散點圖

2.4聚類分析

聚類分析結(jié)果顯示，雌核發(fā)育子代形態(tài)學更接近于對照子代，而與父本興國紅鯉距離較遠(圖3)。

圖3　3組魚框架系數(shù)的聚類分析圖

3討論

鳙屬鰱亞科(Hypophthalmichthyinae)，興國紅鯉屬鯉亞科(Cyprininae)，二者間的雜交為亞科間雜交。魚類亞科間雜交時，得到的魚苗一般為雌核發(fā)育苗，很難得到真正的雜交苗。在之前研究中，筆者對鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交子代的外周血紅細胞DNA含量、細胞核染色體計數(shù)、線粒體DNA全序列進行了檢測，證實所得遠緣雜交子代為二倍體，染色體數(shù)目為2n=48，不同于興國紅鯉的2n=100，線粒體全序列分析也表明雜交子代與正常自交鳙子代堿基組成類似。因此，可證明本研究中所用鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交子代為自發(fā)產(chǎn)生的鳙異源雌核發(fā)育個體。采用鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交方法誘導鳙自發(fā)雌核發(fā)育，可獲得與人工遺傳滅活父本精子同樣的效果，該方法可簡化雌核發(fā)育中人工遺傳滅活的操作，節(jié)省人力物力。同時，利用鳙受精卵自發(fā)的染色體加倍，獲得雌核二倍體苗，可避免人工加倍染色體所造成的染色體斷裂、丟失等問題，保證所得子代的繁殖性能。

研究人員對多種魚類開展了形態(tài)學研究[10-15]，其研究結(jié)果呈現(xiàn)多樣化。采用雌核發(fā)育、雜交等育種方法培育體型優(yōu)良的子代是育種的目的之一，雌核發(fā)育牙鲆不同家系的多個形態(tài)學參數(shù)存在差異，并可作為進一步選育的重要指標[10]，通過鯽(Carassiusauratus)鯉(Cyprinuscarpio)雜交方法獲得的新品種芙蓉鯉鯽則具有偏父本紅鯽的形態(tài)學特點[11]，奧利亞羅非魚(Oreochromisaurea)×鱖(Sinipercachuatsi)科間雜交子代與母本產(chǎn)生了明顯的形態(tài)學差異[12]。本研究中，鳙異源雌核發(fā)育子代與鳙自交子代在形態(tài)學上同樣具有顯著差異，單因素方差分析顯示，僅體高/體長雌核發(fā)育組子代與興國紅鯉間不具顯著差異、尾柄長/體長雌核發(fā)育組子代與對照子代間不具顯著差異，其余各組間均差異極顯著，而判別分析能將3組魚判別分開至3個區(qū)域，即可能因為受到興國紅鯉遺傳物質(zhì)影響，導致雌核發(fā)育子代在外部形態(tài)上產(chǎn)生一定變化。主成分分析表明，這些變化主要體現(xiàn)于體長、頭長相關(guān)的指標。聚類分析結(jié)果顯示，雌核發(fā)育子代形態(tài)仍然與母本鳙接近，遠離于父本興國紅鯉，說明鳙雌核發(fā)育子代仍保持鳙主要性狀，這將有助于在保持鳙穩(wěn)定性狀的基礎(chǔ)上，選育具更優(yōu)性狀的鳙新品種。異源雌核發(fā)育鳙與普通鳙子代形態(tài)學上的這些差異，是否受到父本興國紅鯉的影響，將是進一步探討的課題。

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