[01345802]天津养殖经济鱼类条形码数据库的构建及在育种中的应用

1、课题来源与背景 本研究来源于天津市科学技术委员会,项目类别为天津市科技计划项目（项目编号：11JCYBJC8200）。2014年立项,2015年结项。 2、研究目的与意义 天津地处渤海之滨,九河下梢,海淡水资源较丰富,近年来渔业产量和养殖规模也一直居全国前列,同时也是中国北方大型淡水鱼类专业制种基地。虽然取得了骄人的成绩但对于天津鱼类制种企业获得高效、优质、抗病力强的养殖品种的需求仍然很强烈。因此如何通过传统育种和生物技术对鱼类进行品种选育和遗传改良,获得优良性状的苗种,将对促进天津水产养殖业向高产、优质、持续、健康方向发展具有重要的意义。 在鱼类杂交育种工作中如何在最短时期内,以最简便易行的方法获取良种,取得最大的经济效益一直是育种学家在研究的课题。如何获得成功的杂交组合,正确选择杂交亲本和合理配组是杂交成败的关键。现代杂种优势理论认为：杂种优势的大小在一定程度上取决于2 个杂交亲本间遗传差异的大小,即遗传距离的大小。群体间遗传变异主要是由遗传物质DNA差异造成的,用DNA多态性测定品种或品系间的差异,并据此作出的遗传距离要比其它指标稳定,因此用来预测杂种优势也更为准确。可以说差别越大的群体间杂交所产生的杂种优势越大。但是现在实际生产中现存在盲目追求“亲缘关系越远,杂种优势越强”的误区,造成杂交工作的失败。因为亲缘关系越远“种间隔离”的障碍越大,导致杂种生理混乱,个体发育受阻,产生畸形或中途死亡,即使能够成活,其生殖器官的发育受到破坏影响,正常生殖细胞不产生,即杂种不育。因此按照育种目标加强对杂交亲本相容性（亲和力）的研究,确定杂交亲本之间遗传距离的阈值范围,可以增加预见性、克服盲目性。DNA 条形码技术自2003年由Herbert 研究发现后,在几年内迅速发展成为一项全新的物种鉴定的基因工具,成为目前分子生物学和分类学发展的最新方向。随着条形码技术的不断完善和应用范围的扩大,该项技术在鱼类研究工作中也表现出很明确的现实意义,尤其是基于DNA数据的分子标记可以应用于辅助选择杂交亲本及其配合力的分析。 3、主要论点与论据 本研究通过对天津、河北等及周区有养殖前景的经济鱼类的30个养殖群体共421个样本的遗传距离的计算与分析,确定了COI对大部分的鱼类物种区分的可行性。通过系统树的构建,为不同杂交组合的遗传关系分析提供有效的分子数据。通过对天津地区部分的19对经济鱼类杂交组合的杂交适合度与其物种间遗传距离的相关关系作了初步的研究,结果显示实验鱼间杂交的亲和性与遗传距离存在显著的负相关,回归方程为（Y=-0.0843X+1.432,R2=0.751）。同时得出结论遗传距离0.08可以初步作为一个杂交阈值。通过统计学分析计算两个成功的杂交组合的杂种指数,以探讨其亲本与杂交子代的遗传关系,并对鱼类远缘杂交的不亲和性进行了讨论。利用相关的计算机软件进行收集、储存、整理,构建了一个天津及周边地区优良经济鱼类资源的DNA条形码数据库。通过该数据库可以快速简便地进行亲本个体的选择,亲本最优组合的选配,杂种优势的预测,大大减少了工作的盲目性,节约了时间和金钱。为鱼类的优良品种的培育提供可靠的理论依据,同时对快速推动优质经济鱼类养殖业的发展有重要的意义。 4、创见与创新 本研究创新性在于 1.首次将DNA条形码技术用于优良经济鱼类的辅助育种; 2.首次构建天津经济鱼类DNA条形码数据库,通过该数据库中的数据进行遗传距离的计算和系统树的构建,以预测杂种亲本的亲和性; 3.将该分子标记（DNA条形码）与杂种亲和性的相关性进行分析; 4.通过遗传距离与杂合度的相关、亲本与子代的形态学分析以探讨鱼类远缘杂交的不相容性。 5、社会经济效益,存在的问题 今后研究方向应从以下两方面进行完善： 1.继续深入探讨DNA条形码作为标准基因的可行性; 2.加大海洋鱼类的DNA条形码的分析与研究。