贝类的遗传育种

贝类的遗传育种热带海产无脊椎动物养殖——工程研究中心实验室成员：胡志国，彭张明，王刚，毛艾涛，刘超，杨洪帅，刘加慧。制作日期：2013年4月24日目录一贝类的染色体二贝类选择育种三贝类杂交育种四贝类多倍体育种五结语一贝类的染色体染色体的核型和带型作为细胞学标记，是育种学最重要的基础之一，是进行杂交育种、多倍体育种等的理论基础。带型分析与荧光原位杂交（FISH）技术结合，可以提高基因定位的准确性。经研究，染色体数目最少的是牡蛎科，2n=20；最多的是香螺，2n=60。从染色体数目来看，同科的种类染色体数目相同的居多。二贝类选择育种（一）基本原理变异是选择的基础，遗传是选择的保证，选择是使变异能够有效遗传下来的根本手段。（二）育种性状的选择质量性状选择:数量性状选择:由一对或几对等位基因控制，不易受外界环境影响。由微效基因控制，易收外界环境影响，连续变化，不易被发现。同学们知道在选择育种中通常对上述两种性状如何进行科学的选择呢？二贝类选择育种质量性状选择：其遗传效应在于提高被选择基因的频率，并减少被淘汰的基因的频率。数量性状选择：1、表型方差分析（基因型值G,表现型值P）数量模型：P=G+E+IGE2、遗传力分析（现实遗传力h2的计算）h2=R/S，式中R为选择反应，S为选择差；R等于选择后代的平均值O与亲代全群平均值O`之差，S等于留种个体平均值P高出全群平均值P`的部分。3、选择参数分析4、数量性状间的相关关系二贝类选择育种Hilbish和Rawson对硬壳蛤9月龄稚贝生长率的遗传力用同胞分析法进行了估计；Crenshaw等根据单个世代的标准化选择反应和标准化的选择差，估计了海湾扇贝10周龄稚贝壳长的遗传力；Lannan根据太平洋牡蛎同一套交配的11-15个全同胞家系估计了幼体存活率的遗传力。二贝类选择育种（三）选择育种的一般方法1、家系选择（familyselection）定义：原始群体中选择优良个体留种，建立若干个家系繁殖后代，家系内逐代淘汰劣质个体，家系间逐步淘汰劣质家系，选留超越原始群体及对照组，选择优良家系，再进行品系产量测定。Hara等报道,经过连续3代选择的皱纹盘鲍与对照组鲍相比,壳长20~30mm时,日生长率增长21%;壳长30~70mm时,日生长率增长65%。扇贝苗二贝类选择育种（三）选择育种的一般方法2、后裔鉴定（progenytesting）定义：又称亲本选择，凭借子代表现型平均值的测定来确定并选择亲本和亲本组合的选择育种，对质量和数量性状的选择有效，适合寿命长的物种。优点：能够决定一个显性表现型个体的纯杂合子（质量性状）；数量性状用育种值来判断。育种值：每一后代从每个亲本得到遗传性的一半，从它子代的平均值加以判断，并把子代距亲本群体平均数的平均离差的两倍称为育种值。又称基因的加性值。应用：通过不断地选择育种值高的个体作为亲本，使群体的遗传水平不断得到提高。二贝类选择育种（三）选择育种的一般方法3、混合选择（massselection）定义：又称集体选择，是从一个原有品种的集体中，按照育种目标选出多数表现优良的个体，通过自由交配繁殖后代，并以原有品种和本地主要品种作为对照，进行比较鉴定。混合选择主要用于良种繁育，效果取决于所选择性状的遗传力及控制该性状的基因。海湾扇贝二贝类选择育种（三）选择育种的一般方法4、综合选择（combinedselection）其方法是首先建立几个家系，进行异质型、非亲缘的亲本间的交配，然后在几个较好的家系中进行选择，最后根据后代检验亲本。综合选择的效应等于所利用的各种选择效应的总和。二贝类选择育种（四）分子标记辅助选择育种技术（MAS）分子标记辅助选择（markerassistedselection,MAS）是将分子标记应用到育种过程中，借助分子标记技术达到对目标性状基因型进行选择的一种辅助手段。主要的分子标记技术有限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、微卫星序列标记技术(SSR)、单核苷酸变异多态性(SNP)。MAS育种的基本条件有需要构建具有一定数量、均匀间隔的多态性标记的遗传图谱，将目标数量基因座位（QTLs）或主效基因与邻近的标记基因紧密连锁，标记基因和其余的基因组基因可以重组，经济高效的检测分析大批量的个体。三贝类杂交育种（一）杂交育种的基本原理与方法杂交育种（crossbreeding）从根本上说是运用遗传的分离规律、自由组合规律和连锁互换规律来重建生物的遗传性，创造理想变异体。常用杂交组合有本地品种与推广品种，家化品种与野生种，本地野生种与外来品种，不同品系相互杂交，种间杂交等。方法：1、增殖杂交育种A×B→F1→F2→F3→Fn(形成新品种，叫做单交种)三贝类杂交育种（一）杂交育种的基本原理与方法2、回交育种利用杂交子代与亲本之一相互交配，以加强杂种世代某一亲本性状的育种方法。如果试图把某一群体（或种、品种）B的一个或几个经济性状引入到另一群体A中去，回交育种也是适宜的。3、复合杂交育种将3个或3个以上品种或群体的优良性状，通过杂交综合在一起，产生杂种优势或培育新品种的育种方法。三贝类杂交育种（二）杂交育种的步骤1、杂交创新阶段用2个或2个以上的种群（或物种）杂交创造合意的变异体或杂种优势子1代。2、自繁定型阶段将创新阶段所选出的合意个体自群交配，以求育种性状获得基因型纯正的优良后代，固定并稳定遗传，因此，近交加选择是本阶段的两大环节。3、扩群提高阶段大量繁殖已固定的优良个体，增加数量，提高质量，以自繁交配为主，避免近交衰退，综合优良性状。亲本初选遗传差距法：分子、生化或数量性状的遗传差异。配合力法：一般配合力，特殊配合力。亲本精选：选优，提纯。三贝类杂交育种（三）杂交育种在贝类养殖中的应用1、“蓬莱红”栉孔扇贝是华贵栉孔扇贝为父本和栉孔扇贝为母本的杂交种，2000年培育成功后,在辽宁、山东沿海试养获得普遍好评，有生长快、出肉率高、耐高温、抗病力强等诸多优点。2、“大连一号”皱纹盘鲍是利用我我国和日本产的皱纹盘鲍杂交育苗产生的，种苗成活率和生长速度提高效果明显。四贝类多倍体育种多倍体育种（polyploidbreeding）通过染色体组工程增加生物的染色体组，改变生物的遗传基础，从而培育出优良品种。多倍体是指细胞中含有3个或3个以上的染色体组的个体。（一）三倍体处理方法物理法：施加物理因子，影响和干预细胞的正常分裂，温度休克（热休克和冷休克）法和静水压处理法。化学法：6-二甲基氨基嘌呤(6-DMAP)、细胞松弛素B(CB)、咖啡因、秋水仙素等。无论采用物理或化学方法诱导三倍体，处理强度、开始处理时间以及处理持续时间决定诱导成败的三个重要因素。生物法：运用四倍体与正常二倍体杂交产生100%三倍体。四贝类多倍体育种（二）四倍体与诱导三倍体相比，人工诱导四倍体的技术难度更大。（三）多倍体的倍性检测1、染色体计数法制备染色体玻片标本，直接观察确定多倍体、嵌合体、非整数倍体。四贝类多倍体育种（三）多倍体的倍性检测2、流式细胞术（FCM）测定DNA相对含量流式细胞仪可以定量测定某一细胞群中的DNA含量。需要荧光染色剂DAPI对细胞核进行染色，荧光强度与核中DNA含量成正比，检测器根据DNA含量不同将细胞分离开来，从而测出细胞群中DNA的相对含量。四贝类多倍体育种（四）多倍体贝类的生物学特性与生产现状1、三倍体的性腺发育不能发育海湾扇贝、砂海螂和华贵栉孔扇贝等；不同程度发育长牡蛎、美洲牡蛎、杂色鲍等等；正常发育三倍体珠母贝能产生精子、卵，能与二倍体交配或三倍体自交，但到D形幼虫就大量死亡。四贝类多倍体育种（四）多倍体贝类的生物学特性与生产现状2、四倍体的性腺发育可发育正常，但比二倍体的育性要差。目前美国已在太平洋牡蛎获得存活的四倍体并与二倍体杂交生产出三倍体。3、三倍体的生长美洲牡蛎、华贵栉孔扇贝、合浦珠母贝、长牡蛎等在产卵期之后生长明显优于二倍体；珠母贝培育的珍珠厚度和品质比二倍体好；养殖一百多天的海湾扇贝，闭壳肌和软体部重量比二倍体大73%和36%。五结语（一）选择育种1、将传统的选择育种方法与现代生物技术相结合，促进贝类品种的遗传改良和贝类养殖的健康发展；2、目前MAS多主要集中在开发分子标记和构建遗传图谱阶段，全基因组选择为具有大数目后裔的水产生物（尤其是贝类）的育种提供了新的机会。（二）杂交育种传统的杂交育种往往需要多次自交或回交，并结合选择育种，才能获得具有稳定优良性状的新品系或新品种，育种周期长、工作了大，运用分子标记辅助育种技术，可以预测杂种优势，分析杂种后代的性状分离，从而有可能缩短育种周期，提高杂交育种的效率。（三）多倍体育种如何提高贝类三倍体的生产率，降低卵子和胚胎的死亡率，探索适合大规模生产三倍体的高效工艺等等值得深入探讨。谢谢！敬请老师和同学们批评指正。