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泥蚶奉化种群与韩国种群形态特征和遗传结构的差异分析

2014-07-16姚韩韩等

江苏农业科学 2014年3期
关键词:水产杂交种群

摘要:利用形态学标记和微卫星标记技术,研究了泥蚶奉化种群和韩国种群的壳形态和遗传结构的差异,为泥蚶良种培育提供科学依据。对同批2龄泥蚶奉化种群和韩国种群的壳长(SL)、壳高(SH)、壳宽(SW)、壳顶宽(SRW)、总质量(TW)、软体部质量(IW)进行测量,以各性状的相对比值作为形态分析指标,考察了SH/SL、SW/SL、SRW/SL、IW/TW 4个指标的差异。方差分析和Tukey多重比较结果表明,韩国种群的SW/SL、SRW/SL 2个形态指标均极显著高于奉化种群(P<0.01),表明韩国种群的壳型比奉化种群更加鼓胀;IW/TW极显著高于奉化种群,表明韩国种群的软体部含量高,即出肉率高。选用6个高度多态的微卫星标记分析了泥蚶韩国种群和奉化种群的遗传差异,结果6个微卫星位点在2个种群中共检测出64个等位基因,其中5个位点的PIC值>0.5,表现出高度多态性;遗传多样性分析表明,奉化种群和韩国种群在等位基因数、观测杂合度、期望杂合度、PIC值等遗传参数上差异很小,遗传分化系数Fst为0022;但2个群体的遗传距离为0.136 7,在TMP18、ETG7等位点的等位基因数和期望杂合度等参数上存在显著差异,表明2个种群的遗传结构已经发生了一定程度的变异。

关键词:泥蚶;地理种群;形态学标记;微卫星标记;遗传变异

中图分类号: S968.31+4;S917.4 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2014)03-0183-04

泥蚶(Tegillarca granosa)属于广温广盐性贝类,广泛分布于印度洋-西太平洋,在我国主要分布于山东以南沿海[1],是我国四大养殖贝类之一,具有很高的经济价值。然而,目前人工繁、养殖的泥蚶种质是未经遗传改良的野生型,已出现了种质退化等制约泥蚶养殖业健康、可持续发展的现象,迫切需要对泥蚶种质进行改良[2]。杂交育种是遗传改良和良种培育常用的有效方法,通过不同种群、不同基因型个体杂交,其杂交后代不仅可综合双亲的优良性状、增加变异性,还有可能产生超越双亲的杂种优势[3]。关于海洋经济贝类良种培育方面,已有不少杂交培育成功的先例,特别是不同地理种群间的“远距离杂交”。不同地理种群间的“远距离杂交”可克服种间杂交后代生殖和发育障碍,具有比较明显的性状表达等优点[4],在海洋经济贝类育种中得到了广泛的应用,如太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)[5]、栉孔扇贝(Chlamys farreri)[6-7]、皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)[8]、文蛤(Meretrix meretrix)[4,9]、马氏珠母贝(Pinctada martensii)[10]、三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)[11]等均开展过不同地理种群的杂交,而关于泥蚶杂交育种方面的研究国内外还未见报道。然而开展泥蚶不同地理种群的“远距离杂交”的前提是找出杂交亲本的优良性状,判断是否为远距离杂交的良好材料。杂交亲本的优良性状主要表现在生长速度、形态特征及遗传多样性水平高低等方面,因此对泥蚶不同地理种群的形态特征和遗传结构差异分析成为开展泥蚶“远距离杂交”的首要任务。

目前,国内外已用形态学标记[1,12]、同工酶[13]、线粒体COⅠ[14]、RAPD[15-16]、AFLP[2,17]等手段对泥蚶不同群体的遗传变异进行了研究,但是利用形态学标记和SSR标记相结合的方法来研究泥蚶不同地理种群的遗传变异还未见报道。本试验利用形态学标记和SSR分子标记技术研究泥蚶奉化种群和韩国种群间的表型和遗传差异,可望为下一步开展杂交育种实践提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从韩国釜山引进泥蚶种群,从浙江奉化自然海区取本地泥蚶种群,给予同样的养殖环境,同时进行人工繁、养殖。随机选取同批2龄泥蚶奉化种群和韩国种群样品,活体带回实验室,用于形态学分析;每个群体随机各取样30颗,活体解剖取闭壳肌,无水乙醇固定,置于-20 ℃冰箱中保存,用于基因组DNA提取。

SSR分析所选用的引物来自周小龙等[18]、顾晓英等[19]已开发的序列,序列信息见表1。PCR反应所用Taq酶、dNTP、Buffer等购自TaKaRa公司,琼脂糖、聚丙烯酰胺胶等均购自上海生工生物工程有限公司,20 bp marker购自美国 Thermo Scientific公司。

3 讨论

随着生物技术的发展,评价生物遗传变异的方法也逐步更新,如形态学标记、生化标记、分子标记等。形态学标记即肉眼可见的或仪器可测量的特定生物外部形态特征,如生物体的形态性状、生理性状、杂交特性等表型特征,是最早被使用的一类遗传标记[20]。形态特征是生物品种鉴定和分类的重要依据,具有直观、简便等优点,广泛应用于海洋经济贝类研究中,如以贝类“壳色”这一重要形态性状为研究对象,培育出“蓬莱红”栉孔扇贝[21]、“中科红”海湾扇贝[22]等。关于泥蚶形态学标记的研究,国内已有相关报道,如张永普等利用多变量形态度量学方法对我国山东、浙江、广西和韩国4个地理种群的泥蚶形态变异进行了比较研究,分别测定了不同群体的壳长、壳高、壳顶宽等9个形态参数,结果表明泥蚶贝壳性状(壳宽和壳高)是决定泥蚶不同地理种群的主要性状[1];蒋涛涛等定量分析了泥蚶壳形态性状对活体质量和软体部质量的影响,分别测量了壳长、壳宽、壳高、活体质量和软体部质量等数据,发现壳宽和壳高是影响泥蚶活体质量、软体部质量的主要因素,为泥蚶选择育种提供了理论依据和理想的测度指标[12]。在前人的研究基础之上,本试验利用形态学标记来研究泥蚶韩国种群和奉化种群的形态差异,发现韩国种群的壳型比奉化种群更加鼓胀,且韩国种群的软体部含量相对较高,即出肉率高,说明韩国种群较奉化种群表现出一定的生长优势。

然而形态学标记也具有一定的局限性,因为生物的形态及表型性状是遗传因素和环境因素相互作用的结果,只研究表型变异不能完全或真实地反映遗传变异[20],因此须与其他手段相结合来更真实地反映种群间的遗传差异。随着分子生物学的快速发展,分子标记技术已广泛地应用于种群间遗传多样性分析。分子标记是利用分子生物学方法来区分不同的种群或个体,是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记,是DNA水平遗传多态性的直接反映,与形态学标记相比,具有不易受环境或其他因素影响、多态性高、分辨率高等优点[23]。截至目前,已相继出现了RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子标记技术。利用分子标记技术研究泥蚶种群遗传多样性的研究,国内外已有相关报道,如李太武等[15]、徐义平等[16]用RAPD技术研究了泥蚶不同地理种群的遗传多样性;郑文娟等[14]利用线粒体COⅠ基因测序技术评价了我国沿海7个泥蚶地理群体的遗传分化;姚韩韩等[2]、董迎辉等[17]利用AFLP技术对泥蚶不同选育群体进行了遗传变异分析;而利用SSR分子标记技术来研究泥蚶不同种群间的遗传差异,国内外还未见报道。与前述几种分子标记相比,SSR标记具有数量丰富、共显性、多态性高等优点[24]。为了更深入地研究泥蚶韩国种群和奉化种群间的遗传差异,本研究选用6对高度多态的SSR引物对这2个种群的遗传多样性进行评价,结果表明韩国种群和奉化种群都具有较高的遗传多样性(PIC>0.5),种质资源处于良好、稳定状态。从各项遗传参数来看,奉化种群的遗传多样性要稍高于韩国种群,这有可能与韩国种群的引种有关,即引进的韩国泥蚶种群有可能对我国的养殖环境不适应,造成遗传多样性有所降低。这2个种群的遗传距离为0.1367,特别在GTG2、TMP18、ETG7等位点中这2个种群的等位基因数和期望杂合度等参数存在显著差异,表明这2个种群的遗传结构仍存在一定程度的变异。

利用形态学标记和SSR分子标记技术相结合的方法来研究泥蚶奉化种群和韩国种群的遗传变异,对下一步泥蚶优良品种选育具有一定的指导意义。根据韩国种群具有壳型鼓胀、出肉率高等优点,奉化种群遗传多样性稍高且适应环境能力强等优势,可充分利用这2个种群的优势,进行泥蚶韩国种群和奉化种群的杂交选育,以期培育出出肉率高、适应环境能力强的泥蚶优良品种。

参考文献:

[1]张永普,林志华,应雪萍. 不同地理种群泥蚶的形态差异与判别分析[J]. 水产学报,2004,28(3):339-342.

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利用形态学标记和SSR分子标记技术相结合的方法来研究泥蚶奉化种群和韩国种群的遗传变异,对下一步泥蚶优良品种选育具有一定的指导意义。根据韩国种群具有壳型鼓胀、出肉率高等优点,奉化种群遗传多样性稍高且适应环境能力强等优势,可充分利用这2个种群的优势,进行泥蚶韩国种群和奉化种群的杂交选育,以期培育出出肉率高、适应环境能力强的泥蚶优良品种。

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