鳙異源雌核發育的形態學分析范文

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《淡水漁業雜志》2016年第二期

摘要:

本研究在已成功利用鳙(Aristichthysnobilis)(♀)×興國紅鯉(CyprinuscarpioVar.Xingguo)(♂)遠緣雜交誘導鳙異源雌核發育的基礎上，測定了鳙異源雌核發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，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的差異和距離進行了分析。結果顯示3組魚多項框架系數間均具顯著差異，雌核發育子代較母本表現為體型更高，頭更長。判別分析能將3組魚明顯判別分為3個區域，其中雌核發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育子代形態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。本研究結果表明雌核發育后，鳙異源雌核發育子代主要可量性狀與雙親產生顯著差異，但更接近于母本。

關鍵詞:

鳙(Aristichthysnobilis);異源雌核發育;形態學

鳙(Aristichthysnobilis)屬“四大家魚”之一，是我國主養的淡水魚類。經多年人工繁殖和養殖，鳙發生了明顯的性狀退化，表現為生長速度降低、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，獲得具優良養殖性能的新品種。但由于鳙生長周期長，育種難度較大，關于鳙的育種和選育研究較少。利用人工誘導雌核發育等生物技術手段進行鳙的育種是解決這一難題的有效途徑［1-2］。人工誘導雌核發育可加速魚類種群純合，縮短育種周期，目前該技術已在草魚(Ctenopharyngodonidella)［3］、鰱［4-5］、大菱鲆［6］等多種魚類育種中廣泛使用。鳙的雌核發育此前亦有過報道［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。探討新的技術解決這些問題可促進鳙雌核發育研究的發展，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育而來(未發表數據)。本研究通過分析鳙雌核發育子代與父母本間形態學的差異，探索異源雌核發育對子代形態學的影響，為進一步進行雌核發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育群體和其父、母本群體，其中鳙異源雌核發育子代為鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交而來，母本群體為鳙正常自交子代，所有實驗魚均養殖于湖南省水產科學研究所實驗基地。

1.2形態學參數測定對照組子代、雌核發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，為消除魚體規格對實驗結果的影響，采用框架系數進行分析，共得到6個框架系數: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數據分析采用SPSS軟件包對所有數據進行分析，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群體間形態學的差異。文中數據以平均值±標準誤(Mean±SE)表示，P＜0.05表示差異顯著。

2結果

2.13組實驗魚形態學框架系數的顯著性差異雌核發育子代、對照子代和興國紅鯉3個群體的取樣情況和形態學框架系數見表1。其中體高/體長雌核發育組子代與興國紅鯉間不具顯著差異、尾柄長/體長雌核發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)。

2.2判別分析對3組魚框架系數進行判別分析，其判別結果如表2。其中雌核發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%。根據判別分析結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域，對照子代則有兩個個體游離于實驗組子代區域。

2.3主成分分析對3組魚的框架系數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，主成分2主要與體高/體長有關(表4)。根據主成分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育子代組中。

2.4聚類分析聚類分析結果顯示，雌核發育子代形態學更接近于對照子代，而與父本興國紅鯉距離較遠(圖3)。

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、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產生的鳙異源雌核發育個體。采用鳙(♀)×興國紅鯉(♂)遠緣雜交方法誘導鳙自發雌核發育，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育中人工遺傳滅活的操作，節省人力物力。同時，利用鳙受精卵自發的染色體加倍，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學研究［10-15］，其研究結果呈現多樣化。采用雌核發育、雜交等育種方法培育體型優良的子代是育種的目的之一，雌核發育牙鲆不同家系的多個形態學參數存在差異，并可作為進一步選育的重要指標［10］，通過鯽(Car-assiusauratus)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學特點［11］，奧利亞羅非魚(eochromisaurea)×鱖(Si-nipercachuatsi)科間雜交子代與母本產生了明顯的形態學差異［12］。本研究中，鳙異源雌核發育子代與鳙自交子代在形態學上同樣具有顯著差異，單因素方差分析顯示，僅體高/體長雌核發育組子代與興國紅鯉間不具顯著差異、尾柄長/體長雌核發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個區域，即可能因為受到興國紅鯉遺傳物質影響，導致雌核發育子代在外部形態上產生一定變化。主成分分析表明，這些變化主要體現于體長、頭長相關的指標。聚類分析結果顯示，雌核發育子代形態仍然與母本鳙接近，遠離于父本興國紅鯉，說明鳙雌核發育子代仍保持鳙主要性狀，這將有助于在保持鳙穩定性狀的基礎上，選育具更優性狀的鳙新品種。異源雌核發育鳙與普通鳙子代形態學上的這些差異，是否受到父本興國紅鯉的影響，將是進一步探討的課題。

參考文獻:

［1］吳清江，桂建芳．魚類遺傳育種工程［M］．上海:上海科學技術出版社．1999．

［2］樓允東．魚類育種學［M］．北京:中國農業出版社．2001．

［3］羅琛，劉筠．人工誘導草魚和鯽魚雌核發育研究［J］．湖南師范大學自然科學學報，1991，14(2):154-159．

［4］鄒桂偉，潘光碧，汪登強，等．人工雌核發育鰱的遺傳多樣性及異源遺傳物質整入的RAPD分析［J］．水生生物學報，2004，28(2):180-185。

作者：徐永福 王金龍 伍遠安 李傳武 何志剛 王衛民 單位：湖南省水產科學研究所  華中農業大學水產學院 水產高效健康生產湖南省協同創新中心