揭秘罗汉鱼杂交选育的遗传奥秘：形态、酶活与分子遗传的全面解析

罗汉鱼(Cichlasoma spp)又名彩鲷、花罗汉等,起源于马来西亚,是通过杂交育种集合多个种类南美慈鲷科鱼的优良性状培育的一种全新观赏鱼鱼种。罗汉鱼的杂交选育一直为一个高度商业机密,较少见到罗汉鱼杂交选育相关的研究报道。为了进一步的了解罗汉鱼杂交选育下杂交子代在形态学上与亲本的遗传关系,本研究通过对马骝罗汉、古典罗汉及其杂交F_1(古典♀×马骝♂)在表观形态学和内在酶活变化以及分子遗传三个方面展开相关研究。表观形态学研究主要是分析杂交F_1与其父母本之间在形态学上的遗传关系;分子遗传,进一步验证杂交子代与亲本的亲缘关系,杂交分化率,为杂交的后续开展进行遗传分化预测;内在酶活差异分析实验的开展,通过对比杂交F_1与其父母本在正常饲养条件下和急性温度胁迫下的肝脏组织和鳃组织的酶活指标测定分析马骝罗汉、古典罗汉鱼及其杂交F_1对低温胁迫的应激调节能力和耐受力来对所得杂交F_1进行遗传进化评价。进一步的验证杂交F_1在马骝罗汉鱼对低温胁迫的应激调节能力和耐受力的基础上是否有所提高。本研究主要内容如下:(1)马骝罗汉和古典罗汉虽同为罗汉鱼,但属于不同品系,两者之间在从表观形态上看存在明显的差异,差异特征主要集中在头部、三鳍、体色。

由于马骝罗汉鱼的连续自交,观赏价值得到了[文]稳步的提高,但也导致马骝罗汉鱼的遗传多样[章]性降低,抗病力差。本研究通过马骝罗汉与古[来]典罗汉杂交得到了杂交F_1,马骝罗汉、古[自]典罗汉及杂交F_1在各鳍条、侧线上下鳞等[w]可数性状无差异,无法通过可数性状来区分三[w]者之间的形态差异;从可量性状出发,通过统[w]计方法分析,发现杂交后代结合了双亲各自性[.]状,杂交子代F_1在三鳍和鱼体体色方面更[a]偏向于母本古典罗汉,体表珠点和头部性状更[i]偏向于父本,整合了父本马骝起头的优势和母[y]本大三鳍的性状优势,表现出优良的杂种优势[a];通过对所得到的形态学数据进行整理,经方[n]差分析对比了马骝罗汉、古典罗汉及其杂交F[g]_1三种子代的8项形态学比例参数,发现F[y]_l代有5项比例(体长/全长,体宽/全长[u],尾柄长/体长,尾柄高/体长,眼间距/体[.]长)与其母本古典罗汉差异不显著,有2项比[c]例(眼径/体长,眼径/眼间距)与其父本马[o]骝罗汉差异不显著,一项比例(体高/体长)[m]介于父母本之间,得到了一个综合,与亲本古[文]典罗汉和马骝罗汉差异显著(P0.05),[章]根据杂种指数发现杂交子代形体指标偏向母本[来]有7项,2项偏向父本。从杂交角度来看,杂[自]交后代结合了双亲各自性状,杂交子代,在表[w]观形态上绝大部分性状都偏向了母本古典罗汉[w],仅一小部分性状偏向父本马骝罗汉或者介于[w]父母本之间,总的来说马骝罗汉和古典罗汉杂[.]交所得到的F_1表观形态指标受母本影响较[a]大;在罗汉鱼的杂交选育中,我们可以根据对[i]子代的体型要求,针对性的选择选择头型比例[y]好的雄鱼和相应体型的母本进行杂交搭配。

(2)利用GBS(Genotyping-[a]by-sequencing)测序技术,分[n]别对挑选的6条马骝罗汉鱼(MM组)、6条[g]古典罗汉鱼(GG组)、6条杂交F_1(G[y]M组)的SNP位点构建了测序文库和基因分[u]型,分析杂交子杂交F_1与父母本之间的亲[.]缘关系和三组试验鱼的遗传多样性,为后罗汉[c]鱼杂交选育在分子标记辅助育种上提供理论基[o]础。18个样本构建出4481280条存在[m]参考基因组的序列,样本测序的平均深度为9[文].47×,检测和过滤突变位点后,总的得到[章]了224064个SNP位点。系统进化树的[来]结果表明,杂交鱼的亲缘关系更接近母本古典[自]罗汉鱼。在群体遗传结构分析中,亲代值K=[w]2时得到了最小的Cross Validation Error值,证明杂交鱼的理论祖先是古典[w]罗汉和马骝罗汉鱼。在群体遗传多样性参数上[w],群体达到了遗传平衡,GG组、GM组、M[.]M组的Fst值分别为0.5706,0.8[a]774,0.6004;遗传距离(DR)为[i]2.0988,0.4348,0.4514[y],均0.25,表明三组子代存在高度分化。[a](3)内在酶活差异分析实验的开展,对MM[n]组马骝罗汉、GG组古典罗汉及其GM组杂交[g]F1(古典♀×马骝♂)抗氧化和MDA含量[y]进行了差异分析,水温的变化牵动鱼体温的变[u]化,通过马骝罗汉、古典罗汉及其杂交F_1[.]在急性温度胁迫下应激反应中的酶活指标变化[c]差异分析,对杂交子代在抗温胁迫上的遗传进[o]化结果进行验证。

本试验,以平均体重分别17.20±6.4[m]g,23.89±8.2g,19.34±7[文].2g的马骝罗汉、古典罗汉及其杂交F1作[章]为实验对象,过程中设定了3个不同温度梯度[来],分别为T_1(28℃)、T_2(22℃[自])、T_3(16℃),28℃分别降温到2[w]2℃和16℃,稳定6小时,再从16℃,分[w]别升温到22℃和28℃记为T_4和T_5[w]。分五个点取样,将GM组杂交F_1、古典[.]罗汉组鱼及和马骝罗汉组鱼进行胁迫处理后采[a]取组织进行样品处理得到原始数据,最后通过[i]对所得的各组样本数据进行比较分析,结果:[y]同等温度条件下三组试验鱼的免疫酶活,古典[a]罗汉鱼在急性降温胁迫中,组织细胞受自由基[n]攻击最严重,其次是马骝罗汉鱼,受攻击最小[g]的是杂交F_1。温度回升T_5,肝脏组织[y]过氧化氢酶(CAT)活力值和丙二醛(MD[u]A)含量GM与MM和GG差异显著,MDA[.]含量GM小于MM小于GG,CAT活力值G[c]M小与GG小于MM;肝脏组织谷胱甘肽过氧[o]化物酶(GSH-PX)活性GM和MM与G[m]G三者之间差异显著,GM显著小与GG小于[文]MM;升温胁迫条件下,以肝脏组织中的MD[章]A值变化作为参照,GG组在急性降温胁迫中[来],组织细胞受自由基攻击最严重,其次是MM[自],最后是GM。

以肝脏组织中的GSH-PX活性值作为参照在温度骤降过程中,肝组织的抗氧化能力,GM小于MM小于GG。以肝脏组织中的GSH-PX活性值作为参照在温度骤降过程中,肝组织的抗氧化能力,结果与降温至T_3(16℃)吻合,杂交F_1小于马骝罗汉鱼小于古典罗汉鱼。杂交F_1,肝脏和鳃组织的抗氧化酶活性介于母本古典罗汉和父本马骝罗汉之间,表现为杂交综合继承。