缢蛏抗高温新品系的早期选育与筛选

孟德龙,薛宝宝,申奔龙,牛东红,李家乐,沈和定*

(上海海洋大学 省部共建水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,水产科学国家级实验教学示范中心,水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心,上海 201306)

摘要:为培育缢蛏Sinonovacula constricta抗高温品种(系),在10个全同胞家系中筛选3个耐高温家系(A、B、C),比较早期不同发育阶段缢蛏幼虫的半致死温度,并对各家系2、4、6、10、20、30日龄幼虫的生长、存活和抗高温性能进行了监测。结果表明:家系C较其他家系生长显著(P<0.05),在室内30、32、34、36、38 ℃温度下测定10(附泥期)、20、30日龄(出苗期)幼虫的半致死温度,发现同一时期内家系间的半致死温度有显著性差异(P<0.05),且家系C的存活率显著高于其他家系(P<0.05)。研究表明,以半致死温度为衡量指标,在缢蛏快生长选育系新品种“申浙1号”基础上进行家系耐高温定向选育,可实现在缢蛏家系幼体期耐高温性提前筛查,本试验结果可为耐高温品种选育工作提供基础数据。

关键词: 缢蛏;耐高温;半致死温度;生长;存活率

缢蛏Sinonovacula constricta俗称蛏子、蜻等,主要分布在中国、日本和朝鲜等国沿海地区。缢蛏作为中国四大海水养殖贝类之一,养殖历史悠久,中国辽宁至广东沿海均有大规模养殖。缢蛏营埋栖生活,具有生长快、产量高、味道鲜美且营养丰富的特点,深得养殖户喜爱,是中国滩涂养殖的主要经济贝类[1-2]。2018年中国缢蛏养殖面积为50 750 hm2,产量达852 925 t[3]

高温是导致滩涂贝类夏季死亡的重要原因,近年来随着全球气候变暖,海区温度不断上升,在潮间带生活的贝类经常因高温而遭受温度胁迫甚至引起死亡,不仅给养殖户带来巨大经济损失,也制约了贝类产业的持续发展[4]。温度是影响海洋生物生长和发育的主要环境因子。温度越高栉孔扇贝Chlamys farreri的死亡越严重,且温度是贝类疾病暴发的重要因素[5]。夏季高温期水环境会急剧恶化,虾夷扇贝Patinopecten yessoensis因代谢强度增加而消耗大量能量,导致其死亡率极高[6]。温度对魁蚶Scapharca broughtonii的摄食和生长均具有显著影响[7]。温度对缢蛏幼体生长与存活[8-9]、耗氧率与排氨率[10]和摄食率[11]均有显著影响。在合适的温度范围内,多数贝类的生长会随着温度的升高而上升,当超过其耐受温度,贝类生长缓慢且部分生理功能紊乱,最终引发死亡[12-13]

目前,经济贝类的育种已取得一定进展,并获得了不少贝类新品种,如“蓬莱红”栉孔扇贝、“海大金贝”虾夷扇贝、“中科红”海湾扇贝Argopecten irradians和“东优1号”杂色鲍Haliotis diversicolor等,对贝类养殖业的发展发挥了积极作用。目前,缢蛏的人工选育研究主要集中在生长性状方面[14-16],而有关抗逆性能的研究报道较少[17-19]。缢蛏的抗逆性状缺乏定向选育,因此,培育优质抗逆新品种是保证缢蛏增养殖产业健康可持续发展的重要保证。本研究中,在快生长新品种“申浙1号”的基础上,于2018 年建立并获得了耐高温家系,对不同缢蛏家系的生长性状、半致死温度进行了分析和比较,旨在为快生长且耐高温缢蛏新品种(系)的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为本实验室的缢蛏快长新品种“申浙1号”群体。

1.2 方法

1.2.1 亲贝筛选与促熟 从“申浙1号”选育群体中挑选300枚大小相似、表面无损伤的缢蛏亲本,在泡沫箱中进行高温胁迫,挑选耐热亲本。正常水温为29 ℃,按照2 ℃/d的升温速度升温至36 ℃,达到温度后保持温度恒定。每2 h观察一次,及时捞出死贝。通过一周的高温筛选后,用筛选出的亲本在浙江省三门县六敖镇东航水产育苗科技公司建立家系。试验用水为沙滤海水,盐度为13~22,试验过程中保持微充气,投喂球等鞭金藻Isochrysis galbana、牟氏角毛藻Chaeroeeros moelleri等单胞藻类及虾塘水。保证水中饵料充足,每天全量换水一次。投喂饵料及换水时,保证水温与升温温度相同。夜晚用恒温加热棒进行控温。

1.2.2 耐高温家系建立 2018年9月上旬,前期挑选的亲贝性腺成熟,经过阴干降温刺激12 h,晚上20:00~22:00开始产卵和排精,将正在排精(雾状)、产卵(颗粒状)的个体挑选出来,用沙滤海水洗净后分别放在盛有新鲜海水的10个500 mL烧杯中,盐度为12,养殖群体雌雄各一个,共选取20个。采取单配对的方法建立10个全同胞家系作为家系组,同时以缢蛏群体繁育材料作为对照组。将获得的精卵放在事先准备好的10个50 L白桶中迅速混合,均匀搅拌,进行孵化。大约17 h左右受精卵发育为D形幼虫。整个操作中,各试验组应严格隔离,使各组不受其他外来精卵影响。

1.2.3 室内幼虫培育

(1) 浮游幼虫培育。孵化16 h后,用300目网袋过滤出D形幼虫,幼虫在50 L小白桶中进行培育,调整密度为6~8 ind./mL,前期投喂球等鞭金藻,每天投喂3次,每2 d后全量换水一次,后期主要投喂牟氏角毛藻和少量球等鞭金藻,投喂量视幼虫摄食情况而定。为防止换水过程中各家系间幼虫的混杂,换水网袋单独使用。幼虫培育期间,海水水温为29~31 ℃,pH为7.8,盐度为8。为消除养殖密度对生长速度的影响,在幼虫期换水过程中对密度进行调整,使每个组的密度保持一致。在浮游幼虫期进行筛选,从10个家系中获得3个较耐高温家系(A、B、C)。

(2) 匍匐幼虫培育。幼虫一般经过6~8 d培育可附着变态,在附着前1~2 d投放适量的灭菌泥巴。家系A、B、C及群繁对照组匍匐幼虫培育期,每5 d全量换水一次,主要投喂牟氏角毛藻和虾塘水,换水时控制密度一致。

1.2.4 幼虫生长性状测定 测量2、4、6、10、20、30日龄幼虫的壳长和壳高。壳长<300 μm的幼虫在显微镜下用目微尺(×100)测量,300 μm<壳长<3.00 mm的稚贝在体视显微镜下用目微尺(×25)测量,壳长>3.0 mm的幼贝用游标卡尺测量。每个家系及对照组随机测量30只幼虫,重复测量3次,取其平均值,评价不同家系的生长性能。

1.2.5 半致死温度的确定 从每个家系和对照组中随机挑选出30只幼虫,分别放入12个体积为6.16 L的塑料盆(35 cm×22 cm×8 cm)中,每组设3个重复。根据文献[20]和其他贝类温度试验,设置试验水温为30、32、34、36、38 ℃ 5个组,升温方法从正常水温30 ℃开始按1 ℃/2 h的速度升温。温度控制采用曹伏君等[21]方法,使用水银温度计、500 W石英加热管等控温,温度控制在±0.1 ℃。胁迫期间, 正常投喂饵料。

以幼蛏50%死亡温度为半致死温度,以平均相对存活率为依据,采用二点法[22]求半致死温度(UILT50),计算公式为

UILT50=(P1-50%)/(P1-P2)×(T2-T1)。

其中:T1T2分别为存活率接近50%时的最低、最高温度(℃);P1P2为相应的相对存活率(%),存活率计算公式为

真正存活率=试验末存活数/试验初总数×100%,

相对存活率=真正存活率/对照组存活率×100%。

1.3 数据处理

试验数据采用SPSS 22.0软件及Excel 2010软件进行分析处理,采用单因素方差法分析(ANOVA)进行显著性分析,采用Duncan法进行组间多重比较,显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 家系生长比较

从图1可见,进入匍匐幼虫期后,家系C生长最快,变态后表现出明显的生长优势,10、20、30日龄时,家系C的壳长和壳高生长均显著快于其他两个家系(P<0.05),而群繁对照组幼虫的壳长和壳高均显著小于家系试验组(P<0.05)。

2.2 家系间半致死温度比较

从图2可见,10、20、30日龄时,家系C的半致死温度均显著高于其他两个家系(P<0.05),而群繁对照组幼虫的半致死温度显著低于家系试验组(P<0.05)。

注:标有不同字母表示组间有显著性差异(P<0.05),标有相同字母者表示组间无显著性差异(P>0.05),下同
Note:The means with different letters are significant differences among the groups(P<0.05), and the means with the same letters are not significant differences(P>0.05), et sequentia图1 3个家系不同日龄幼虫壳长和壳高比较
Fig.1 Comparison of shell lengths and shell height in three families at different day old ages

图2 3个家系不同日龄幼虫的半致死温度
Fig2 Median lethal temperature in three families at different day old ages

3 讨论

3.1 缢蛏耐高温家系的选育

研究表明,高温刺激会影响贝类的生理、生长、存活等[23-24],从而对养殖产量造成影响[25]。缢蛏作为生活在潮间带的滩涂贝类,由于其特殊的栖息方式,受高温影响更为显著,在夏季退潮后经太阳暴晒的海水水温快速上升,从出入水孔流进蛏穴可导致缢蛏被烫伤或烫死[26]。高温是影响缢蛏生长和病害发生的重要环境因素之一,因此,进行缢蛏耐高温性状遗传改良显得尤为重要。本研究中在高温季节通过耐热性选育,在缢蛏幼虫及稚贝阶段对家系的耐高温性进行提前筛选,不仅可有效提高缢蛏的高温存活率,而且对探索缢蛏南移养殖新模式开发具有重要意义。

3.2 家系耐高温能力与生长性状的相关性分析

本研究中以“申浙1号”为基础群体,采用耐高温性作为亲本选择指标,利用家系选育技术构建缢蛏耐热家系,试验结果表明,在生长性状方面,幼虫期和稚贝期的不同家系生长性状在不同日龄均表现出不一致性,但均高于群繁对照组,各家系间的生长快慢与半致死温度高低有关,即生长快的个体具有较高的半致死温度,如家系C,其后代生长及耐高温性能均表现优良。各家系组生长性状显著高于对照组,说明家系可固定群体内主要经济效应的加性基因,使后代经济性状得到遗传改良。

在高温存活性能方面,本试验中同一家系内不同生长阶段的半致死温度不同,稚贝期各家系的半致死温度均显著高于群繁对照组,这可能是由于生长快速家系在机体各方面生理指标都较强,从而具有一定的耐高温性,从幼虫的附泥到稚贝出苗,其半致死温度逐渐上升,缢蛏的耐高温性状与日龄增长呈正相关。在墨西哥湾扇贝耐热性的研究中发现,稚贝的高温耐受性比幼贝低[22],这与本试验结果相似。本试验中还发现,各个家系的耐高温性能有显著性差异,这与李炼星等[15]的试验结果相似。这种相关性可为后续培育生长快且耐高温的优良品种奠定基础。各家系的耐高温能力的优势存在显著性差异,这也在一定程度上反映出家系选择在缢蛏耐高温选育中的高效性。目前,有关水产动物耐热性状遗传机制的研究较少,因此,本试验结果可为以后的耐热性状QTL定位等育种相关工作提供理论依据。

综上所述,“申浙1号”具有良好的生长性能和耐热性能,用生长快、出肉率高的“申浙1号”作为亲本进行耐热新品系的选育效果更佳。

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Early selective breeding and screening of new high temperature resistant lines of razor clam Sinonovacula constricta

MENG Delong, XUE Baobao, SHEN Benlong, NIU Donghong, LI Jiale, SHEN Heding*

(Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Collaborative Innovation for Aquatic Animal Genetics and Breeding, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Abstract Three high-temperature resistant families of razor clam Sinonovacula constricta were screened from 10 whole sibling families of razor clam by growth, survival and high temperature resistance, and median-lethal temperatures(UILT50) were compared in different days old larval stages of the 2, 4, 6, 10(muddy period), and 20 and 30 water temperature of 30, 32, 34, 36, and 38 ℃ to select the resistant high-temperature varieties (lines)of razor clam. The results showed that the family C had significantly better growth compared with the other two families (P<0.05), and that there was significant difference in the UILT50 temperature among the families (P<0.05). The razor clam in family C had significantly higher survival rate than that in other families did. The findings indicate that UILT50 temperature is used as a measure to carry out the breeding of the high temperature-oriented family on the basis of the new variety ‘Shenzhe No.1’, which can achieve high temperature resistance screening in the larval stage of the family.

Key words Sinonovacula constricta; high temperature resistance; semi-lethal temperature; growth; survival rate

DOI10.16535/j.cnki.dlhyxb.2019-132

收稿日期 2019-05-31

基金项目 上海高校水产学一流学科建设项目

作者简介 孟德龙(1993—), 男, 硕士研究生。E-mail:mengdelong0202@163.com

通信作者 沈和定(1964—), 男,教授。E-mial:hdshen@shou.edu.cn

文章编号:2095-1388(2020)01-0071-04

中图分类号S968.3

文献标志码:A