红鳍东方鲀不同阶段生长性状的遗传力估计

马文超，杨 晓，王 宁，徐 浩，包玉龙，刘圣聪，仇雪梅，孟雪松，王秀利

（1.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连 1 160232；2.大连天正实业有限公司,辽宁大连 116011）

红鳍东方鲀Takifugu rubripes 是一种广泛分布于日本海、中国东海和黄海的溯河洄游产卵鱼类，而且凭借着极佳的口感和丰富的营养，成为出口创汇重要的海珍品之一[1]。中国古代素有“拼死吃河鲀”的说法，为尝鲜而中毒的事件时有发生，因为野生河鲀体内有河鲀毒素，食用前处理不当会使人神经麻痹导致昏迷甚至死亡，所以河鲀一度被国家列入禁止食用和市场流通的名单。国内的部分河鲀养殖企业联合高等院校和科研院所，经过多年的科研攻关，已开发了控毒技术进行养殖无毒河鲀。2016 年中国开始有条件开放了红鳍东方鲀和暗纹东方鲀养殖。养殖红鳍东方鲀和养殖暗纹东方鲀在国内有条件的解禁，促使这2 种河鲀鱼的养殖规模迅速增加。据中国渔业统计年鉴统计，2015-2018 年河鲀养殖总量均达到2 万t 以上，但是和其他重要海水鱼比依然有很大上升空间。河鲀养殖产业的问题体现在养殖技术、种质资源、规制监督、市场营销等方面[2]，由于多年来河鲀鱼的品种培育工作相对滞后，缺少生长速度快、抗病抗逆新品种，因此河鲀新品种培育工作十分重要、十分迫切。目前出口红鳍东方鲀的育种工作需靠日本引进群体及其子代完成，由于亲本群体遗传多样性有限会导致近交衰退，红鳍东方鲀种苗可能有长势不足、抗病力弱等问题，影响经济效益[3]。所以想要突破红鳍东方鲀产量的瓶颈首先做好遗传育种工作的基础。

选择育种技术是水产动物品种遗传改良中应用较为广泛的育种方法[4]。遗传力在选择育种中是重要的遗传参数，是衡量遗传因素与环境因素的相对比例[4]。对预测和评估性状的选择效果具有重要意义。遗传力估计受多种因素的影响，如遗传背景、遗传变异、样本量、培养条件和群体选择的世代数[5-6]。在水产养殖物种中，每代选择在生长速度上的遗传增益大于12%[5]，所以做好选择育种很重要，尤其遗传力的评估等基础工作。尽管我国红鳍东方鲀养殖在增养殖技术方面如育苗[6]、病害防治[7]、饲料与营养[8]、土池养殖、工厂化循环水养殖和海上网箱养殖[9]等方面取得了较大的进展，而且在生长性状方面[10-16]以及分子标记群体选育标准[17]等内容也进行了研究和探索，但在育种工作中需要进一步加强。本课题组于海龙等[18]估计的红鳍东方鲀7 月龄（210 日龄）和12 月龄（360 日龄）体重、体长和全长的遗传力为中遗传力和高遗传力，而刘永新等[19]估计的红鳍东方鲀7 月龄（200 日龄）体质量、体长遗传力为低遗传力和中低遗传力，两者之间有较大差异，需进一步进行验证研究。为进行红鳍东方鲀不同阶段生长性状的遗传力估计，本研究利用本课题组构建并选育的家系生长性状测定数据，进行了1 月龄（30 日龄）、2 月龄（60 日龄）、6 月龄（180 日龄）和18 月龄（540 日龄）的体重、体长和全长等的遗传力估计，旨在丰富红鳍东方鲀生长性状遗传参数的基础数据，为红鳍东方鲀新品种培育提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 实验材料

2019 年3-4 月，在大连天正实业有限公司设于唐山曹妃甸的养殖场以单组配对方式构建了全同胞家系18 个，在1 月龄、2 月龄时选留了10 个家系，在18 月时龄选留了4 个家系。2020 年3-4 月，以单组配对方式构建了全同胞家系32 个，在6 月龄选留了12 个家系。家系的育苗、养殖与管理按该场常规方法进行，在水泥池育苗，每日投喂4～5 餐（每隔3～4 h），使用轮虫做开口料，随着个体变大逐渐添加卤虫幼体和卤虫，1 个月以后可以适量添加冰鲜玉筋鱼鱼糜。按该场的管理2 月龄时转移至40 亩土池和2 龄鱼混养，投喂粉碎的冰鲜玉筋鱼，6 月龄以后可以视情况添加完整玉筋鱼，尽量保证家系间养殖环境、饵料、管理等条件一致。

1.2 方法

1.2.1 生长性状的测量

测定了2019 年构建并选育的10 个全同胞家系1 月龄、2 月龄以及其中4 个家系的18 月龄时的体重、体长、全长。测定了2020 年构建并选育的6 月龄时的体重、体长、全长。测定生长性状时，每个生长阶段每个家系随机选取约100 个个体。

1.2.2 数据整理与分析方法

将收集的数据汇总整理到Excel 表格中，运用SPSS 22 进行计算平均值、标准差、多重比较和方差分析，将SPSS 方差分析结果代入表型变量的方差组成（表1）算出各个方差组分，使用动物遗传学[20]中全同胞相关法、半同胞相关法估计遗传力和遗传相关的公式进行计算。代入公式计算遗传力标准误并进行t 检验。计算体重、体长、全长3 个性状间遗传相关（使用遗传相关公式）和表型相关（皮尔逊系数）。

1.3 数据分析

1.3.1 生长性状表型值方差组分分析

本研究的生长性状表型值资料方差分析和均方构成见表1[21]。表1 中为全同胞家系间方差组分，为全同胞家系内（个体间）方差方差组分为育种值方差，为表型值方差，n0为平均组内个体数n0=（N-F）/F，F 为家系数，N 为该月龄样本数。

表1 表型值方差分析和均方构成Tab.1 Analysis of variance of phenotype values and mean square composition

本研究采用了动物遗传学[20]中全同胞相关法估计遗传力，本实验的全同胞家系间无父系半同胞或母系半同胞关系，子女的基因加性效应值，即育种值，一半来自父亲（父亲间方差为），一半来自母亲（母亲间方差为），而本数据中育种值完全由家系亲本组合所决定且无法分割开父母本，所以推导=+=，则本实验全同胞家系内相关系数。

式中：r1为组内相关系数（在本实验中即rFS=h2）；dfF为组间自由度F-1；n0为平均组内个体数（N-F）/F。

1.3.2 遗传相关和表型相关计算方法

遗传相关计算使用了动物遗传学中同胞协方差法：

式中：XY 为2 个性状；cov 为协方差；covB为组间协方差；covF为家系间协方差；为家系内方差为家系间方差。

表型相关由SPSS 22 中双变量相关模块的皮尔逊相关系数计算3 个性状任意两者之间的相关系数。

2 结果与分析

2.1 各家系生长性状测量结果统计与分析

红鳍东方鲀1 月龄和2 月龄时的生长性状测定统计结果见表2。由表2 可知，家系5、6、11、3 是生长状况均比较好的家系，家系亲本组合可以作为以后育种工作中的主要搭配，也可从子代中挑选合适个体留种；而家系6、9 是变异系数较大但生长状况一般，可以作为个体选种的备选家系。家系3、5、14 变异系数较小，个体大小均一适宜规模饲养和上市；红鳍东方鲀6 月龄时的生长性状测定统计结果见表3。由表3 可知，家系12、16、24 生长性状较好，该家系亲本及子代可以在挑选育种材料时优先考虑。家系23 生长性状变异系数均最低，个体大小均匀，适合进行规模养殖和上市；红鳍东方鲀18 月龄时的生长性状测定统计结果见表4。由表4 可知，家系14、9 生长性状较好，可以选择亲本组合或者子代留种，家系13 各生长性状变异系数最低，大小均匀，适宜规模饲养和上市。

表2 1 月龄、2 月龄生长性状测定与数据分析Tab.2 Analysis of growth traits of 1 month and 2 month

表3 6 月龄生长性状测定与数据分析Tab.3 Analysis of growth traits of 6 month

表4 18 月龄红鳍东方鲀不同家系间体重、体长和全长的分析Tab.4 Genetic and phenotypic correlations among traits at each age

2.2 各月龄群体生长性状数据的单因素方差分析结果

从表5 中可以看出经F 检验，各性状家系间方差分析结果均为极显著（P＜0.01），方差分析结果可信度高。

表5 各月龄生长性状数据单因素方差分析Tab.5 Analysis of single factor ANOVA for growth traits at months

2.3 遗传力计算结果

红鳍东方鲀各月龄生长性状的遗传力估计结果见表6，1 月龄的各个性状遗传力分别0.73、0.65、0.66，但t 检验结果显示不显著（和该群体家系自由度对应的0.05 和0.01 水平t 值比较后均未达到）；而2 月龄的体重遗传力0.48，体长和全长在0.38、0.35，但t 检验结果显示不显著；6 月龄体重遗传力为0.23，体长和全长遗传力为0.19、0.16，且t 检验结果显著（P＜0.05），具有准确性；18 月龄体重遗传力为0.23，体长和全长遗传力为0.16、0.19，t 检验结果不显著。生长性状遗传力随月龄变化的变化趋势见图1，遗传力随时间推移逐渐降低，并趋于稳定在0.15～0.25 范围。

图1 生长性状遗传力随月龄变化的情况Fig.1 Line gram of growth traits with monthly age

表6 各月龄生长性状方差分析和遗传力估计Tab.6 Growth trait variance analysis and genetic force estimation

2.4 各月龄的性状间的遗传相关和表型相关

各月龄的性状间的遗传相关和表型相关结果见表7，从表7 中可以看到除18 月龄各性状间遗传相关在显著相关外，其余各月龄各性状间遗传相关和表型相关均在0.8 以上，属高度正相关（按相关系数定义的判断标准，0.5～0.8 显著相关，0.8～1 高度相关）。表型相关结果均达到极显著水平（P＜0.05）。

表7 各月龄各性状间遗传相关与表型相关Tab.7 Genetic and phenotypic correlations among traits at each age

3 讨论

3.1 红鳍东方鲀的遗传力估计

选择育种的最终目的是挑选有最佳育种价值的动物作为下一代的父母，为此我们需要选择遗传特征优良的个体，但是因为常用于生长性状选择的依据大多是表型值，所以需要使用遗传力去估计生长性状的选择对群体遗传特征的影响大小。当性状高度可遗传时，选择比杂交和养殖管理更重要，但当性状低度可遗传时，选择是不如杂交和养殖管理动物更合适的[22]。遗传力在由多基因控制的生长性状选择时具有重要作用。我们需要根据遗传力的大小去调整育种计划使优良苗种培育更有效率，并合理规划育种和养殖手段。所以，遗传力的估计在选择育种中具有重要意义。

本研究中使用单因素方差分析结果代入到遗传力计算公式即可估计出红鳍东方鲀生长性状遗传力，计算简便且通俗易懂。本实验选择的生长时期均为红鳍东方鲀养殖中的重要节点，1、2 月龄是苗种交易与转入土池或网箱的重要时期，而6 月龄是回越冬池的时间节点，18 月龄是上市及亲本选择的重要时期，所以进行遗传力估计有助于制定选择计划从而提高选择效率。遗传力根据数值大小可分：低遗传力0.05～0.15，中等遗传力0.20～0.40，高遗传力0.45～0.60，超高遗传力0.65 以上[23]。1 月龄的各生长性状遗传力属超高遗传力，t 检验结果显示不显著；2 月龄体重遗传力属于高遗传力，2 月龄体长和全长遗传力属于中等遗传力，但t 检验结果显示不显著；6 月龄体重遗传力为0.23 属于中度遗传力，体长和全长遗传力为0.19、0.16，属于中低遗传力，且t 检验结果显著（P＜0.05），具有准确性；18 月龄体重遗传力为0.23 属于中遗传力，体长和全长遗传力为0.16、0.19，属于中低遗传力，t 检验结果不显著。许多海洋生物生长发育所报道的遗传力结果在0.12～0.79 范围，如银鲑Oncorhynchus kisutch[24]、褐鳟Salmo trutta[25]、尼罗罗飞Oreochromis niloticus[26]、鳕鱼Gadus morhua[27]、金鲷Sparus aurata[28]。本研究结果完全处在这个范围。刘永新[20]用最优遗传模型估计了16 个红鳍东方鲀全同胞家系200 日龄生长性状的遗传力，体重、体长的遗传力估计值为0.16 和0.14，与本研究中同阶段遗传力接近但略低，因其模型中考虑了全同胞效应，加性遗传效应被降低，遗传力估计值也就被降低了。所以，本研究所使用全同胞相关法在估计6 月龄阶段红鳍东方鲀遗传力时计算简便且较为准确。生长性状遗传力1 月龄时最大且随着月龄增加有明显的降低趋势（见图1），并最终停留在中遗传力、中低遗传力范围。在尼罗罗非鱼各性状的遗传力中也有随着月龄增长而减小情况，遗传力在3 月龄最高，4 月龄和5 月龄较低并相接近[29]。这种情况原因有很多可能：首先是母本效应影响，因为母本效应在生长早期阶段发挥作用[30]，且随日龄增加母本效应逐渐降低，本研究所使用的方法无法考虑到母本效应；其次1、2 月龄个体偏小导致测定误差较大，且家系间生长差异相对较大，数据精确度不够高所以遗传力估计也受到影响。由于本研究未考虑到母本效应以及测量误差等因素的影响，导致1、2 月龄结果不显著，所以以后估计低龄个体遗传力时需要考虑母本效应以及数据精确度问题。本研究所用遗传力估计方法无法考虑母本效应所以不适用1、2 月龄等发育旺盛时期红鳍东方鲀遗传力计算，适用6 月龄以上全同胞家系群体。18 月龄遗传力t 检验结果不显著的主要原因是家系数量偏少，所以在估计遗传力时需保证采样量充足，才能使结果有信度。

综上，本研究估计的红鳍东方鲀6 月龄体重遗传力为0.23，体长和全长遗传力为0.19、0.16，且t 检验结果显著（P＜0.05），具有准确性，属中等、中低遗传力，其他月龄遗传力结果未达到显著水平，6 月龄时适合进行家系选育和群体选育。而且在进行遗传力估计时需要考虑样本量、采样时间、测量数据精确度和遗传力估计方法的适用性等问题。本研究丰富了红鳍东方鲀生长性状遗传参数的基础数据，为红鳍东方鲀新品种培育提供理论依据。

3.2 红鳍东方鲀生长性状的遗传相关和表型相关

生长性状中的体重、体长、全长均为重要的经济性状。除18 月龄各性状间遗传相关性为显著相关外，其余各月龄各性状间遗传相关和表型相关均在0.8 以上，属高度正相关。结果与海鲈[4]的生长性状相关性结果一致。18 月龄遗传相关较低主要是家系数过少的原因。红鳍东方鲀体重、体长、全长间相关性较强，但由于红鳍东方鲀体重、全长受到影响因素较多如受刺激后吐出食物、吸水和鼓气而且普遍存在咬尾现象，所以在研究其生长性状时需考虑结合体重、体长、全长的情况研究和指定出一个合理的指标，去整体评估生长的情况以便筛选。