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罗非鱼是世界性的重要经济鱼类,许多国家都进行了人工养殖。我国于20世纪50年代开始引进一些品种,主要有莫桑比克和尼罗罗非鱼等,但养殖发展比较缓慢,至20世纪80年代由于养殖品种改良与应用,使我国罗非鱼养殖得到迅速发展,经过近30年来的快速发展,目前年产量已占到全世界总产量的50%左右。罗非鱼养殖业的快速发展也带来的一些负面效应,如病害流行、种质混杂、优良性状退化等现象。因此,对罗非鱼经济性状遗传改良,对促进罗非鱼养殖业持续稳定发展具有重要作用。本文主要对吉富罗非鱼生长与抗逆经济性状的遗传参数进行了研究,通过测定日单性状随机回归模型遗传参数动态评估;异速生长遗传力与遗传相关;生理生化指标多性状动物模型遗传分析;第5代吉富罗非鱼选育系对温度、摄食与营养的适应性研究,以及该选育系群体的形态学、细胞学、分子学与生长方面的检测与试验,为新品系培育打下良好基础。 1、吉富罗非鱼生长尺度的遗传参数评估。通过对两代每代各2个观测点总计5015尾个体的体重、体长、体宽和体高进行观测,系谱包括104尾母本162尾父本5588尾个体。采用多性状动物模型和随机回归模型的方法,对观测性状的绝对生长和相对生长尺度进行遗传分析。绝对生长尺度中,被观测的生长性状具有中等遗传力,其范围为0.321-0.576;体长、体宽和体高之间的比性状遗传力较低,其中体长/体高遗传力最大仅为0.146;所有比性状遗传相关均大于0.5,体长/体宽和体长/体高的遗传相关在两个生长阶段产生了差异,基于多性状遗传参数估计,选择指数有助于吉富罗非鱼体重和体形性状的改良。相对生长尺度中,体长、体宽和体高相对于体重的遗传力分别为0.257,0.412和0.066,而异速生长尺度的遗传相关均大于0.8。体重与体长、体高和体宽的联合异速遗传分析有助于控制体型与体重之间的生长速率。 2、吉富罗非鱼生长单性状的随机回归遗传分析。分析是基于建立多个家系和完整系谱基础上进行的。具体包括75个家系17个年龄组在6个生长点上的连续观测,通过Legendre多项式建立单性状随机回归分析模型,基于贝叶斯信息准则,选择最佳的异速生长回归模型。用Gibbs抽样先验分布方法计算体重、体长、体宽、体高、头长和尾柄长的平均值和标准误。用最佳随机回归模型估算6个观测性状的遗传参数和标准误。结果表明:体重、体高和尾柄长参数估计的BIC最佳模型均为LP230;体长、体宽和头长参数估计的BIC最佳模型均为LP130,其中Cov加性遗传方差协方差(标准误)、 Covf家系效应方差协方差(标准误)、σ2永久环境效应协方差(标准误)和σ2e乘余协方差(标准误)分别由相应的矩阵给出,Cova和Covf矩阵中出现负值,σ2p和σ2e差异显著(1.96≤|R|)。观测的6个生长性状的回归遗传相关存在差异,呈现不同的正相关、负相关和不相关关系;观测生长性状的动态遗传力均由低遗传力0.0742(0.0497)向高遗传力0.6094(0.0334)变化,大小依次为体重、体高、体长、头长、体宽和尾柄长;观测的生长性状动态遗传相关三维趋势图中,生长日龄的平面坐标系对角线所对应的遗传相关系数最大,并且沿对角线“脊”向两边依次逐渐减小,其变化幅度与大小由相应动态遗传力解释。通过单性状随机回归遗传参数研究,为精细化育种提供科学依据,加快了吉富罗非鱼品种遗传改良的进程。 3、异速生长遗传分析。采用联合异速生长模型,对吉富罗非鱼体重和形态学性状,以及形态学多个部分体相对整体大小的异速生长进行了遗传分析,目的是通过对异速生长的遗传参数估计,实现对体质量与形态学性状同步选择。试验采用逐步回归的方法,选择体尺生长相对体重生长显著的观测性状以及形态学部分体相对于整体生长显著的观测性状,使建立的表型联合静态或动态异速生长的随机回归模型达到最优。吉富罗非鱼多个形态学体尺性状相对于体重异速生长,以及多个部分体相对于整体的遗传分析表明,在体长、体宽、体高、头长和尾柄长相对于体重异速生长指数中,体高的异速生长指>1,而其他均小于1。独立形态学性状中体长与体重的相关性最好(0.9782),尾柄与体重的相关性最差(0.6128);体尺与体重的联合异速生长遗传相关中,体长与体高的相关性最好(0.9987)与尾柄长的相关性最低(0.7631);体尺与体重联合异速生长遗传力估计中,尾柄长遗传力最低(0.0978)头长最高(0.5536)。体尺与体长的联合异速生长的生长指数均<1。独立形态学性状的遗传相关中,体长与体高的相关性最好(0.9745)与体宽相关性最差(0.7142);体尺与体长的联合异速生长遗传相关中,头长与体高的相关性最好(0.9980),尾柄长与体宽的相关性最低(0.2782);体尺与体长联合异速生长遗传力估计中体宽最小(0.0700)头长最高(0.5041)。结果表明吉富罗非鱼的异速生长由遗传机制决定,遗传力与遗传相关评估为吉富罗非鱼的体重与体形选择提供遗传学依据。 4、应激、免疫相关指标遗传力估计。应激、免疫相关指标在生命过程中起着调节和防御作用,其水平变化反映了鱼类所处环境适应性和健康状况。运用多性状动物混合模型精确估计相关指标遗传力与遗传相关,对于改良吉富罗非鱼抗逆性性状具有重要意义。试验共采集60个家系每个家系15尾鱼样本,共获得8810个完整数据;系谱追溯3代,交配繁殖父本205尾母本432尾。检测内容主要包括血清皮质醇(COR)、溶菌酶(LZM)、超氧化物歧化酶(SOD)、葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、补体3(C3)、免疫球蛋白(IgG)和肝体比(LB)等11项指标。血清指标遗传力估计中GLU、TC和TG为高遗传力(0.7617、0.7617和0.8627),IgG为中等遗传力(0.3876),LZM为低遗传力(0.1736),其他指标遗传力均小于0.0540;肝体比与相关生理生化性指标GLU、TC、TG和SOD遗传力估计中,BL遗传力估计为0.5706,GLU、TC、TG和SOD估计值分别为0.4133(↓0.1232),0.9252(↑0.1635)、0.9016(↑0.0389)和0.0418(↑0.0062),结果表明复合指数选择可能会导致较低的育种效益。各项指标的遗传相关中出现近半负相关,正负相关与生理反馈变化的方向有关,10项血清指标遗传相关中相关性最高的是COR与C3(0.7207),而SOD与TC相关性最低(0.0018)。肝体比与相关生理生化指标的遗传相关分析中,相关性较前者均有所提高,结果表明,虽然吉富罗非鱼血清中一些指标遗传力估计值很低,但是可以通过混合动物模型多性状指数选择,使群体抗逆抗病力得到综合改良。 5、环境适应性。采用两种不同降温方法,进行吉富罗非鱼低温应激比较(水温从26℃降至致死温度8℃)。急性低温应激组以9℃/h的降温速度,2h后水温降至8℃;慢性低温应激组以3℃/d的降温速度,6d后水温降至8℃。以水温到达8℃时的时间为0h,比较致死温度下两种低温处理对吉富罗非鱼48 h内累积死亡率、血清皮质醇与天然免疫指标的变化。结果表明,致死温度下48 h时,急性低温应激组的累积死亡率为53.33%,显著高于慢性低温应激组的26.67%(P<0.05);慢性低温应激组血清皮质醇水平低于急性低温应激组,血清溶菌酶、C3和IgM活力以及头肾中C型溶菌酶和抗菌肽基因相对表达水平显著高于急性应激组(P<0.05)。急性低温应激组相对较高的血清皮质醇水平抑制了机体天然免疫活性,降低了鱼体的抵抗力。因此,在实际养殖生产中,通过适当的低温驯化过程可以有效地提高吉富罗非鱼的低温耐受性。 通过低温应激研究和评估吉富罗非鱼幼鱼的脂肪酸组成、抗氧化酶和生理响应。试验鱼在28℃的水温中驯养后直接转入13℃水中。然后对120 h内的应激反应进行检测。试验结果表明,低温应激对所有检测指标均产生显著影响(P<0.05)。血液皮质醇水平从初始336.93ng/ml在24 h后达到最高值1165.31 ng/ml,随后迅速下降;血糖和胆固醇水平在120 h时显著低于对照组(P<0.05);急性低温应激能增加肝脏超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽水平;在应激早期,吉富罗非鱼能够选择性利用脂肪酸达到对能量的需求。在这段时间里,首先利用的是饱和脂肪酸,然而随着应激的延续和肌肉脂肪减少,受试鱼开始代谢长链不饱和脂肪酸;由于脂肪酸的氧化产生丙二醛并且导致了氧化损伤。本文深刻阐明了吉富罗非鱼幼鱼为适应短期低温胁迫,其脂肪酸代谢生理的变化。 通过循环水系统,研究摄食强度对吉富罗非鱼生化指标的影响。试验采用3种不同的投喂强度,即日食粮占体重的2%、4%和6%。试验结果表明血清和肝脏生化指标、血常规和生长在不同的投喂强度之间存在差异(P<0.05)。高强度投喂(日食粮占体重6%)会导致高的特定生长率和低的饲料转化率、蛋白质利用率以及成活率;低强度投喂(日食粮占体重2%)易导致肝脏指数和皮质醇水平升高。与日食粮占体重的4%相比,这两种投喂强度均会引起补体3、溶菌酶、超氧化物歧化酶、葡萄糖氧化酶、高密脂蛋白胆固醇、甘油三脂、碱性磷酸酶、过氧化氢酶等水平和活力的降低,以及血清中血红蛋白、红细胞平均血红蛋白、红血球、白血球水平和数量降低,和甲状腺素、谷草转氨酶和丙二醛水平和活力的升高。高强度投喂还会导致乳酸脱氢酶、总蛋白、谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶活力与水平降低。因此,吉富罗非鱼在水温29℃条件下最佳投喂强度为4%,6%的投喂强度虽然能增加单位面积产量但经济效率下降,2%的投喂强度在自然饵料缺乏时显现不足。试验结果表明在特定的温度条件下存在最佳的投喂率,偏高或偏低的投喂强度均会对吉富罗非鱼生理健康产生胁迫作用,易导致病害发生和低饲料效率。 6、新品系培育。通过选育5代的吉富罗非鱼形态学、细胞学、分子生物学检测和生长性能测验,对评价遗传改良效果具有重要作用。研究发现,选育后的吉富罗非鱼形态学特征明显,体侧有5条带状条带,尾鳍有10条以上黑斑点线条,线条有分枝或交叉,体长是体高的2.64±0.13倍,群体雌雄比接近1∶1。染色体核型公式:6 sm+10st+28 t,染色体臂数(NF):50,核型公式与其他罗非鱼存在遗传差异。微卫星筛选5个标记,G68224(a)、BV005298(b)、BV005397(c)、BV005554(d)、BV005324(e),与广西引进的吉富罗非鱼存在遗传差异。在生长对比试验中,收获平均体重均大于对照组(P<0.05),且变异系数小于4个百分点、成活率大于2个百分点以上。经过遗传改良吉富罗非鱼选育系第5代具备新品系的生物学和遗传学特征。