鳙异源雌核发育子代的形态学研究

徐永福，王金龙,,3，伍远安，李传武，何志刚，王卫民

(1.湖南省水产科学研究所,长沙　410153；

2.华中农业大学水产学院,武汉　430070

3.水产高效健康生产湖南省协同创新中心，湖南常德　415000)



鳙异源雌核发育子代的形态学研究

徐永福1，王金龙1,2,3，伍远安1，李传武1，何志刚1，王卫民2

(1.湖南省水产科学研究所,长沙410153；

2.华中农业大学水产学院,武汉430070

3.水产高效健康生产湖南省协同创新中心，湖南常德415000)

摘要：本研究在已成功利用鳙(Aristichthys nobilis)(♀)×兴国红鲤(Cyprinus carpio Var.Xingguo)(♂)远缘杂交诱导鳙异源雌核发育的基础上，测定了鳙异源雌核发育子代及其母本鳙和父本兴国红鲤3组实验鱼的7项可量性状，计算其框架系数，并采用单因素方差分析、判别分析、主成分分析和聚类分析对三组鱼框架系数的差异和距离进行了分析。结果显示3组鱼多项框架系数间均具显著差异，雌核发育子代较母本表现为体型更高，头更长。判别分析能将3组鱼明显判别分为3个区域，其中雌核发育子代和兴国红鲤的判别准确率均为100%，母本鳙群体判别准确率为94.4%，总判别准确率为97.9%。主成分分析结果显示，可提取2个主成分，其中主成分1能解释64.504%的变异，主成分2能解释21.292%的变异，二者合并能解释85.796%的变异。聚类分析表明雌核发育子代形态学可量性状指标更接近于母本鳙，与父本兴国红鲤距离较远。本研究结果表明雌核发育后，鳙异源雌核发育子代主要可量性状与双亲产生显著差异，但更接近于母本。

关键词：鳙(Aristichthys nobilis)；异源雌核发育；形态学

鳙(Aristichthysnobilis)属“四大家鱼”之一，是我国主养的淡水鱼类。经多年人工繁殖和养殖，鳙发生了明显的性状退化，表现为生长速度降低、性成熟年龄提前、抗逆性降低等。通过人工选育纯合的鳙种群作为繁殖亲本，可对鳙进行提纯复壮，获得具优良养殖性能的新品种。但由于鳙生长周期长，育种难度较大，关于鳙的育种和选育研究较少。利用人工诱导雌核发育等生物技术手段进行鳙的育种是解决这一难题的有效途径[1-2]。

人工诱导雌核发育可加速鱼类种群纯合，缩短育种周期，目前该技术已在草鱼(Ctenopharyngodonidella)[3]、鲢(Hypophthalmichthysmolitrix)[4-5]、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[6]等多种鱼类育种中广泛使用。鳙的雌核发育此前亦有过报道[7-8]，研究人员采用遗传灭活的精子与鳙鱼卵授精，再通过人工染色体加倍获得雌核发育鱼苗。但精子灭活和染色体加倍过程较复杂，且可能影响所得子代的繁殖性能。探讨新的技术解决这些问题可促进鳙雌核发育研究的发展，远缘杂交是其中候选方法之一。一般认为，当鱼类亲缘距离较远时，远缘杂交所得到鱼苗多为雌核发育苗[9]。为此，本项目组于2009年进行了鳙(♀)与兴国红鲤(CyprinuscarpioVar.Xingguo♂)亚科间远缘杂交，至今已成功培育得到子代群体超过100尾。流式细胞仪检测细胞核DNA含量、染色体计数和核型分析、线粒体DNA全序列测定3种方法均显示所得子代为雌核发育而来(未发表数据)。

本研究通过分析鳙雌核发育子代与父母本间形态学的差异，探索异源雌核发育对子代形态学的影响，为进一步进行雌核发育群体的培育和鳙新品系的选育提供方向，并为鱼类遗传育种丰富理论资料。

1材料和方法

1.1实验鱼

本研究中共用到三个群体，分别为鳙异源雌核发育群体和其父、母本群体，其中鳙异源雌核发育子代为鳙(♀)×兴国红鲤(♂)远缘杂交而来，母本群体为鳙正常自交子代，所有实验鱼均养殖于湖南省水产科学研究所实验基地。

1.2形态学参数测定

对照组子代、雌核发育组子代和兴国红鲤3个群体的所有个体均测定了体重和7个可量性状，包括全长、体长、体高、体厚、头长、尾柄长、尾柄高，为消除鱼体规格对实验结果的影响，采用框架系数进行分析，共得到6个框架系数：全长/体长、体高/体长、头长/体长、尾柄长/体长、尾柄长/尾柄高、体厚/体高。

1.3数据分析

采用SPSS软件包对所有数据进行分析，采用单因素方差分析、判别分析、主成分分析和聚类分析检验3群体间形态学的差异。文中数据以平均值±标准误(Mean±SE)表示，P<0.05表示差异显著。

2结果

2.13组实验鱼形态学框架系数的显著性差异

雌核发育子代、对照子代和兴国红鲤3个群体的取样情况和形态学框架系数见表1。其中体高/体长雌核发育组子代与兴国红鲤间不具显著差异、尾柄长/体长雌核发育组子代与对照子代间不具显著差异，其余各组间均差异极显著(P<0.01)。

表1　3组实验鱼可量性状的取样情况和框架系数

续表1

注：同行数据标有相同上标表示差异不显著(P>0.05);具有不同上标表示差异显著(P<0.05)。

2.2判别分析

对3组鱼框架系数进行判别分析，其判别结果如表2。其中雌核发育组子代与兴国红鲤的判别准确率均为100.0%，对照组子代判别准确率为94.4%，总平均拟合概率为97.9%。

表2　3组试验鱼框架数据判别分析结果

根据判别分析结果绘制判别散点图如图1。从图1可知，兴国红鲤、实验组子代均集中于一个区域，对照子代则有两个个体游离于实验组子代区域。

图1　3组鱼判别分析散点图

GY：雌核发育组子代；CT：对照组子代；RC：兴国红鲤。图2,3同。

2.3主成分分析

对3组鱼的框架系数也进行了主成分分析，可提取2个主成分，其中主成分1能解释64.504%的变异，主成分2能解释21.292%的变异，二者合并能解释85.796%的变异(表3)。主成分1主要与头长/体长、体厚/体高、尾柄长/尾柄高、全长/体长有关，主成分2主要与体高/体长有关(表4)。

表3　3组鱼主成分分析结果

表4　主成分因子矩阵

根据主成分1和主成分2绘制了主成分分析散点图2，从图2可知，用主成分1即能完全分开兴国红鲤，而用主成分2分析雌核发育子代和对照子代时，对照子代尚有2个个体游离于雌核发育子代组中。

图2　3组鱼框架系数的主成分分析散点图

2.4聚类分析

聚类分析结果显示，雌核发育子代形态学更接近于对照子代，而与父本兴国红鲤距离较远(图3)。

图3　3组鱼框架系数的聚类分析图

3讨论

鳙属鲢亚科(Hypophthalmichthyinae)，兴国红鲤属鲤亚科(Cyprininae)，二者间的杂交为亚科间杂交。鱼类亚科间杂交时，得到的鱼苗一般为雌核发育苗，很难得到真正的杂交苗。在之前研究中，笔者对鳙(♀)×兴国红鲤(♂)远缘杂交子代的外周血红细胞DNA含量、细胞核染色体计数、线粒体DNA全序列进行了检测，证实所得远缘杂交子代为二倍体，染色体数目为2n=48，不同于兴国红鲤的2n=100，线粒体全序列分析也表明杂交子代与正常自交鳙子代碱基组成类似。因此，可证明本研究中所用鳙(♀)×兴国红鲤(♂)远缘杂交子代为自发产生的鳙异源雌核发育个体。采用鳙(♀)×兴国红鲤(♂)远缘杂交方法诱导鳙自发雌核发育，可获得与人工遗传灭活父本精子同样的效果，该方法可简化雌核发育中人工遗传灭活的操作，节省人力物力。同时，利用鳙受精卵自发的染色体加倍，获得雌核二倍体苗，可避免人工加倍染色体所造成的染色体断裂、丢失等问题，保证所得子代的繁殖性能。

研究人员对多种鱼类开展了形态学研究[10-15]，其研究结果呈现多样化。采用雌核发育、杂交等育种方法培育体型优良的子代是育种的目的之一，雌核发育牙鲆不同家系的多个形态学参数存在差异，并可作为进一步选育的重要指标[10]，通过鲫(Carassiusauratus)鲤(Cyprinuscarpio)杂交方法获得的新品种芙蓉鲤鲫则具有偏父本红鲫的形态学特点[11]，奥利亚罗非鱼(Oreochromisaurea)×鳜(Sinipercachuatsi)科间杂交子代与母本产生了明显的形态学差异[12]。本研究中，鳙异源雌核发育子代与鳙自交子代在形态学上同样具有显著差异，单因素方差分析显示，仅体高/体长雌核发育组子代与兴国红鲤间不具显著差异、尾柄长/体长雌核发育组子代与对照子代间不具显著差异，其余各组间均差异极显著，而判别分析能将3组鱼判别分开至3个区域，即可能因为受到兴国红鲤遗传物质影响，导致雌核发育子代在外部形态上产生一定变化。主成分分析表明，这些变化主要体现于体长、头长相关的指标。聚类分析结果显示，雌核发育子代形态仍然与母本鳙接近，远离于父本兴国红鲤，说明鳙雌核发育子代仍保持鳙主要性状，这将有助于在保持鳙稳定性状的基础上，选育具更优性状的鳙新品种。异源雌核发育鳙与普通鳙子代形态学上的这些差异，是否受到父本兴国红鲤的影响，将是进一步探讨的课题。

参考文献：

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[15]Baras E,Hafsaridewi R,SlembrouckcJ,et al.Why is cannibalism so rare among cultured larvae and juveniles ofPangasiusdjambal? Morphological,behavioural and energetic answers[J].Aquaculture,2010,305(1-4):42-51.

(责任编辑：张红林)

Morphological study on heterologous gynogenesis offspring of Aristichthys nobilis

XU Yong-fu1,WANG Jin-long1,2,3,WU Yuan-an1,LI Chuan-wu1,HE Zhi-gang1,WANG Wei-min2

(1.InstituteofFisherySciencesofHunanProvince,Changsha410153，China;2.CollegeofFisheries,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070，China;3.CollaborativeInnovationCenterforEfficientandHealthProductionofFisheriesinHunanProvince,Changde415000，Hunan,China)

Abstract：In 2009,we induced heterologous gynogenesis of A.nobilis by remote hybridization between A.nobilis (♀) and C.carpio Var.Xingguo (♂).In this study,we measured 7 metric characters of heterologous gynogenesis offspring and control offspring and C.carpio Var.Xingguo,then truss network data were calculated.Oneway ANOVA,discriminant analysis,principal component analysis and cluster analysis were employed to probe the difference among three experimental fish groups.Results showed many significant differences among truss network data of three experimental fish groups.Gynogenetic offspring had a shorter body and taller head than control.Discriminant analysis separated three experimental fish groups into three areas accurately.The discriminant accuracy of both gynogenetic offspring and C.carpio Var.Xingguo were 100%,and the control was 94.4%,and the average fitting probability was 97.9%.Two principal components were extracted to explain 85.796% of variance totally.The first component explained 64.504% of variance,and the second component did 21.292%.Cluster analysis showed that morphology distance of gynogenesis offspring was much closer to control than to C.carpio Var.Xingguo.All of the results concluded that there was morphological difference on heterologous gynogenetic offsprings of A.nobilis and their parents.

Key words：Aristichthys nobilis;heterologous gynogenesis;morphology

中图分类号：S917.44

文献标识码：A

文章编号：1000-6907-(2016)02-0016-04

作者简介：第一徐永福(1972-)，男，助理研究员。E-mail:758727801@qq.com通讯作者：王金龙。E-mail:wangjl01@sohu.com

收稿日期：2015-06-21；

修订日期：2015-10-29

资助项目：现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-46-41)；湖南省养殖业科研项目