本文關(guān)鍵詞：半滑舌鰨經(jīng)濟性狀的遺傳評估及基因組選擇初步研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)是我國重要的海水養(yǎng)殖魚類之一,為廣大養(yǎng)殖戶帶來了巨大的經(jīng)濟效益,但是由于近年來市場價格、養(yǎng)殖成活率及產(chǎn)量的下降,養(yǎng)殖戶的高成本低產(chǎn)出現(xiàn)狀日益嚴(yán)重,使得半滑舌鰨養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)受到很大沖擊。為了提高養(yǎng)殖產(chǎn)量,培育生長迅速抗病力強的半滑舌鰨新品種具有重大經(jīng)濟意義,將有助于促進(jìn)半滑舌鰨養(yǎng)殖業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。本文對半滑舌鰨重要經(jīng)濟性狀,包括生長性狀和抗病性狀,進(jìn)行遺傳分析,并且對基因組選擇(Genomic Selection,GS)育種技術(shù)在半滑舌鰨良種選育中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索,并取得了如下結(jié)果:1.為了對半滑舌鰨主要生長性狀之間的聯(lián)系進(jìn)行研究,分析了12月齡左右半滑舌鰨個體的形態(tài)性狀,包括全長(total length,TL)、體高(body high,BH)、體厚(body depth,BD),對體質(zhì)量(body weight,BW)的影響,通過模型擬合篩選獲得能夠反映雌、雄性個體各形態(tài)性狀與體質(zhì)量關(guān)系的最佳模型。并對形態(tài)性狀對體質(zhì)量的影響進(jìn)行通徑分析。模型擬合結(jié)果顯示,雌、雄個體全長、體高和體厚與體質(zhì)量的最優(yōu)擬合模型均為冪函數(shù)曲線模型,雌性個體三個形態(tài)性狀與體質(zhì)量的最優(yōu)模型分別為:090.3?004.0 xy?、983.2?382.0 xy?、461.2?912.61 xy?;雄性個體的三個最優(yōu)模型公式依次為:003.3?005.0 xy?、147.3?300.0 xy?、156.2?681.57 xy?。通徑分析結(jié)果顯示,雌性個體中體高對體質(zhì)量的直接影響最大,通徑系數(shù)為0.535,而雄性個體全長對體質(zhì)量的直接作用最大,通徑系數(shù)為0.407。雌、雄個體的三個形態(tài)性狀對體質(zhì)量都有極顯著的直接作用,其最優(yōu)多元回歸方程:雌性為BW=-88.530+1.297*TL+15.862*BH+39.021*BD;雄性為BW=-71.579+2.587*TL+7.351*BH+35.595*BD。2.為了實現(xiàn)對成魚期半滑舌鰨重要經(jīng)濟性狀的遺傳評估,以2010年建立的22個半滑舌鰨全同胞家系(其中正常雄魚后代家系15個,偽雄魚后代家系7個)為研究對象,比較分析了570日齡時期正常雄魚后代與偽雄魚后代在生長及雌性比例上的差異,并采用REML和BLUP法研究生長相關(guān)性狀,包括全長(total length,TL)、體質(zhì)量(body weight,BW)以及體質(zhì)量平方根(square root of body weight,SQ_BW),估計目標(biāo)性狀的遺傳參數(shù)(遺傳力和遺傳相關(guān)),對正常雄魚和偽雄魚后代家系的育種性能進(jìn)行評估和比較。結(jié)果顯示,570日齡時期正常雄魚后代的3個生長性狀均值均顯著大于(P0.05)偽雄后代,并且正常雄魚后代的雌性比例也顯著高于(P0.05)偽雄魚后代。三個生長性狀均表現(xiàn)為低水平遺傳力,依次為:0.128±0.0662、0.128±0.0655、0.132±0.0629。各性狀表型值與其育種值之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.516(TL)、0.524(BW)和0.506(SQ_BW)。3個性狀之間的遺傳相關(guān)系數(shù)(0.921 0.969)大于其表型相關(guān)系數(shù)(0.711 0.748),兩種相關(guān)系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤都較低(遺傳:0.063 0.123,表型0.010 0.018)。比較各性狀的育種值均值發(fā)現(xiàn),偽雄魚后代的育種性能低于正常雄魚后代。由此可以判定,在育種過程中,偽雄魚及其后代不應(yīng)該用作親魚繁殖后代。3.為了對生長性狀進(jìn)行更加準(zhǔn)確的遺傳評估,以2014年建立的大規(guī)模的半滑舌鰨家系(80個)為研究對象,采用多性狀動物模型對半滑舌鰨早期(133日齡)生長性狀(包括個體全長、體寬和體質(zhì)量)進(jìn)行分析。結(jié)果表明三個生長性狀都屬于中等遺傳力(全長為0.210、體寬為0.259、體質(zhì)量為0.268)。三個性狀之間具有很高的遺傳相關(guān)性,其中體寬和體質(zhì)量遺傳相關(guān)性最高,相關(guān)系數(shù)為0.959,而全長和體寬遺傳相關(guān)系數(shù)最低,為0.913。與遺傳相關(guān)系數(shù)相比,表型相關(guān)系數(shù)略低,處于0.866 0.899之間,其中,同樣是體寬和體質(zhì)量相關(guān)性最高,全長和體寬的最低。各性狀的表型值與其育種值都具有較高的極顯著相關(guān)關(guān)系(0.614 0.672),說明育種值估計結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。通過家系育種值排序,初步篩選出了生長性狀優(yōu)良遺傳背景豐富的16個全同胞家系,將之作為親魚進(jìn)行培育并繁殖后代不會造成嚴(yán)重的近交衰退。本研究使用了大量的家系,獲得了更加準(zhǔn)確的生長性狀遺傳參數(shù),為優(yōu)良品種的成功培育提供了重要資料。4.半滑舌鰨養(yǎng)殖過程中爆發(fā)的各種疾病,給半滑舌鰨健康養(yǎng)殖和經(jīng)濟產(chǎn)出均帶來了很大的危害。為了培育半滑舌鰨抗病新品種將這一危害降至最低,以半滑舌鰨三個抗病性狀(包括遲緩愛德華氏菌感染存活率,trait_1;鰻弧菌感染存活率,trait_2;自然發(fā)病存活率,trait_3)為研究對象,分別使用線性模型(linear model,LM)和閾性狀模型(threshold model,TM)估計各性狀的遺傳參數(shù)。結(jié)果顯示,三個性狀的遺傳力存在較大差異,在0.137-0.263之間。其中,trait_1的遺傳力(LM的估計結(jié)果:0.263,TM的估計結(jié)果:0.193)高于另外兩個性狀(LM的估計結(jié)果:0.216和0.232;TM的估計結(jié)果:0.137和0.188)。本次研究中,LM估計的三個性狀遺傳力值大于TM所得結(jié)果。Trait_1和trait_2之間具有顯著的中等遺傳相關(guān)關(guān)系(P0.05),相關(guān)系數(shù)為0.438(LM)和0.423(TM)。因此,如果在trait_1和trait_2之間采取間接選擇可以獲得一定的選擇效果。但是,trait_3與trait_1和trait_2之間具有很低的遺傳相關(guān)關(guān)系(LM:-0.100和-0.046;TM:0.047和0.042),而且相關(guān)性均不顯著(P0.05)。根據(jù)家系育種值,篩選到同時抗遲緩愛德華氏菌和鰻弧菌病的家系兩個;同時抗鰻弧菌和自然爆發(fā)未知疾病的家系一個。如果將獲得的抵抗不同疾病的家系進(jìn)行雜交,有望獲得能夠同時抵抗多種疾病的優(yōu)良品系。另外,通過對兩種模型估計獲得的家系育種值進(jìn)行相關(guān)性分析及成組比較,發(fā)現(xiàn)兩種模型對育種值的預(yù)測能力差異不顯著(P0.05)。上述結(jié)果為培育抗多種疾病的半滑舌鰨新品種提供了重要參考。5.哈維氏弧菌同樣危害半滑舌鰨養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展,因此,對于半滑舌鰨抗哈維氏弧菌病性狀的研究具有重要的實踐意義,以54個半滑舌鰨家系為材料,通過人工感染實驗分析半滑舌鰨家系對哈維氏弧菌抗病力的遺傳變異。通過比較不同家系哈維氏弧菌感染后存活率,篩選出抗病力強的家系。采用線性混合模型分別估計各取樣時期半滑舌鰨家系抗病性狀的遺傳參數(shù),找出遺傳力估計值最高的取樣時期。結(jié)果顯示,哈維氏弧菌感染后各家系的存活率表現(xiàn)出很大差異,存活率最高達(dá)到94.25%(家系號為L75),而最低至9.15%(家系號為L104),說明各個家系對哈維氏弧菌抗病力具有很大的遺傳變異性,這一結(jié)果為篩選半滑舌鰨抗哈維氏弧菌病家系提供了前提。遺傳參數(shù)估計結(jié)果顯示,隨著家系中存活數(shù)量的降低,方差組分和遺傳力都逐漸升高,直到實驗結(jié)束,此時性狀遺傳力為0.449,屬于中高等遺傳力,有益于這一性狀的遺傳改良取得較好的效果。通過育種值選留獲得了抗病性最高的12個家系,這些家系將用于繁殖后代,為培育抗哈維氏弧菌病的半滑舌鰨家系奠定了基礎(chǔ)。6.為了開展半滑舌鰨的基因組選擇(GS)育種工作,本章從參考群體構(gòu)建、表型數(shù)據(jù)采集、高質(zhì)量基因組DNA的提取、基因組重測序?qū)崿F(xiàn)SNP分型、測序獲得SNP數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制以及數(shù)據(jù)填充、選擇合適的分析方法預(yù)測基因組估計育種值(Genomic Estimated Breeding Value,GEBV)、不同分析方法預(yù)測GEBV準(zhǔn)確性的評定以及根據(jù)GEBV進(jìn)行候選群個體選留,這8個部分進(jìn)行詳細(xì)闡述,制定了一個完整的半滑舌鰨GS育種技術(shù)方案,并探討了實施方案過程中的一些注意事項,為半滑舌鰨GS育種順利施行提供保障。7.為了篩選適用于半滑舌鰨GS育種的低密度SNP標(biāo)記和預(yù)測GEBV能力較好的分析模型,本章結(jié)合半滑舌鰨實際情況,通過數(shù)據(jù)模擬獲得不同標(biāo)記數(shù)量的基因組SNP數(shù)據(jù)(1K、2K、4K、6K、8K、10K、12K、14K、16K、18K、20K)、個體表型值及真實育種值(TBV),采用多種Bayes方法(包括:Bayes A,Bayes B,Bayes Cπ以及Bayesian Lasso)分別估計SNP效應(yīng)及GEBV。計算幾種方法估計的GEBV和真實育種值(True Breeding Value,TBV)的相關(guān)系數(shù);分析GEBV與表型值的回歸關(guān)系。比較不同標(biāo)記數(shù)量條件下,不同分析模型預(yù)測后代GEBV的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,SNP標(biāo)記數(shù)量從1K上升至6K時,估計準(zhǔn)確性顯著提高,從6K上升至12K時,準(zhǔn)確性上升幅度減慢,標(biāo)記數(shù)量超過12K之后準(zhǔn)確性基本不再上升反而有下降趨勢。從回歸分析結(jié)果和模型DIC值判斷,Bayes Cπ模型具有較高的優(yōu)越性。比較預(yù)測后代GEBV的準(zhǔn)確性發(fā)現(xiàn),采用10K的基因組SNP數(shù)據(jù)通過Bayes Cπ模型進(jìn)行GS育種將會取得較好效果。上述結(jié)果為篩選合適的SNP數(shù)據(jù)量定制低密度SNP芯片,進(jìn)而通過芯片分型開展半滑舌鰨GS育種奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：半滑舌鰨 生長性狀 抗病性狀 遺傳評估 基因組選擇
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S917.4
【目錄】：

• 摘要2-6
• ABSTRACT6-13
• 引言13-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-22
• 1.1 BLUP育種技術(shù)14-16
• 1.1.1 BLUP方法的原理15
• 1.1.2 BLUP法的基本步驟15-16
• 1.1.3 BLUP育種值估計的優(yōu)點16
• 1.2 基因組選擇育種16-22
• 1.2.1 GS的基本思想18
• 1.2.2 GS的技術(shù)路線18-19
• 1.2.3 GS育種的優(yōu)點19-20
• 1.2.4 前景展望與存在的問題20-22
• 第二章 半滑舌鰨形態(tài)性狀與體質(zhì)量的相關(guān)性及通徑分析22-33
• 2.1 數(shù)據(jù)與方法23-24
• 2.1.1 數(shù)據(jù)組成及來源23
• 2.1.2 研究方法23-24
• 2.2 結(jié)果與分析24-31
• 2.2.1 表型參數(shù)匯總24-25
• 2.2.2 模型擬合結(jié)果25-27
• 2.2.3 模型檢驗結(jié)果27-28
• 2.2.4 通徑分析結(jié)果28-31
• 2.3 討論31-32
• 2.3.1 模型擬合31
• 2.3.2 通徑分析31-32
• 2.4 結(jié)論32-33
• 第三章 半滑舌鰨成魚生長性狀遺傳參數(shù)估計33-41
• 3.1 材料與方法34-35
• 3.1.1 家系構(gòu)建34
• 3.1.2 數(shù)據(jù)采集及整理34
• 3.1.3 遺傳分析34-35
• 3.2 結(jié)果與分析35-39
• 3.2.1 描述性統(tǒng)計35-36
• 3.2.2 固定效應(yīng)36-37
• 3.2.3 遺傳力和相關(guān)性估計37-38
• 3.2.4 正常雄魚和偽雄魚后代的育種值估計38-39
• 3.3 討論39-40
• 3.3.1 表型參數(shù)39
• 3.3.2 遺傳力和相關(guān)性39-40
• 3.4 結(jié)論40-41
• 第四章 半滑舌鰨幼魚生長及腹部顏色性狀的遺傳參數(shù)估計41-54
• 4.1 材料與方法41-44
• 4.1.1 家系構(gòu)建和養(yǎng)殖41-42
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集42-43
• 4.1.3 統(tǒng)計分析43-44
• 4.2 結(jié)果與分析44-50
• 4.2.1 描述性統(tǒng)計44-48
• 4.2.2 方差組分和遺傳參數(shù)48-49
• 4.2.3 育種性能比較49-50
• 4.3 討論50-52
• 4.3.1 表型參數(shù)51
• 4.3.2 遺傳力51-52
• 4.3.3 相關(guān)性52
• 4.3.4 育種值52
• 4.4 結(jié)論52-54
• 第五章 半滑舌鰨抗病性狀遺傳參數(shù)估計54-65
• 5.1 材料與方法55-57
• 5.1.1 家系構(gòu)建和養(yǎng)殖55
• 5.1.2 感染實驗及數(shù)據(jù)采集55-56
• 5.1.3 數(shù)據(jù)分析56-57
• 5.2 結(jié)果與分析57-62
• 5.2.1 存活率統(tǒng)計分析57-59
• 5.2.2 方差組分估計59-60
• 5.2.3 遺傳相關(guān)60-61
• 5.2.4 家系選擇61
• 5.2.5 模型比較61-62
• 5.3 討論62-64
• 5.3.1 人工感染62-63
• 5.3.2 遺傳力63
• 5.3.3 相關(guān)性63-64
• 5.3.4 分析模型64
• 5.4 結(jié)論64-65
• 第六章 半滑舌鰨抗哈維氏弧菌病性狀遺傳參數(shù)研究65-73
• 6.1 材料和方法65-66
• 6.1.1 家系構(gòu)建65
• 6.1.2 哈維氏弧菌人工感染65-66
• 6.1.3 分析方法66
• 6.2 結(jié)果與分析66-70
• 6.2.1 描述性統(tǒng)計66-68
• 6.2.2 遺傳參數(shù)估計68-69
• 6.2.3 優(yōu)良家系選留69-70
• 6.3 討論70-71
• 6.3.1 表型分析70-71
• 6.3.2 遺傳力71
• 6.4 結(jié)論71-73
• 第七章 半滑舌鰨經(jīng)濟性狀基因組選擇育種方案設(shè)計73-84
• 7.1 參考群體構(gòu)建及表型采集73-74
• 7.2 基因組DNA的提取及質(zhì)量評定74-77
• 7.2.1 基因組DNA提取74-75
• 7.2.2 基因組DNA質(zhì)量檢測75-76
• 7.2.3 樣本個體遺傳性別鑒定76-77
• 7.3 基因組測序流程77-78
• 7.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理78-79
• 7.4.1 表型數(shù)據(jù)的預(yù)處理及矯正78-79
• 7.4.2 測序數(shù)據(jù)的預(yù)處理79
• 7.5 統(tǒng)計分析79-82
• 7.5.1 GBLUP80
• 7.5.2 Bayes方法80-82
• 7.6 交叉驗證82
• 7.7 親本選擇82
• 7.8 討論82-83
• 7.9 結(jié)論83-84
• 第八章 基因組選擇中SNP數(shù)量及分析模型篩選的模擬研究84-93
• 8.1 材料與方法85-86
• 8.1.1 數(shù)據(jù)模擬85
• 8.1.2 分析方法85-86
• 8.2 結(jié)果86-90
• 8.2.1GEBV預(yù)測準(zhǔn)確性86-87
• 8.2.2 模型適合性比較87-90
• 8.2.3 預(yù)測候選群體GEBV的準(zhǔn)確性90
• 8.3 討論90-92
• 8.4 結(jié)論92-93
• 小結(jié)93-95
• 參考文獻(xiàn)95-115
• 附錄115-116
• 博士期間發(fā)表論文列表116-117
• 致謝117

  本文關(guān)鍵詞：半滑舌鰨經(jīng)濟性狀的遺傳評估及基因組選擇初步研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：259273