刺参耐高温品系选育及其性状评价的基础研究

发布时间：2017-05-04 18:08

  本文关键词：刺参耐高温品系选育及其性状评价的基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文以仿刺参(Apostichopus japonicus)耐高温品系选育基础研究为目的,研究了温度对刺参卵母细胞体外促熟培育和配子受精能力的影响,测定了耐高温品系在高温胁迫下的免疫、代谢和遗传特征,评价了耐高温品系选育效果。研究结果丰富了刺参温度生物学内容,为刺参耐高温品种培育提供了理论参考。结果如下：1阴干温度对刺参卵母细胞体外成熟和发育的影响通过人工解剖获取刺参性腺,研究了温度(17℃、21℃和25℃)对卵母细胞体外成熟的影响。结果表明,在17℃和21℃下,生发泡破裂率最高值分别为92.6-98.6%和91.1-97.5%；能够发育到囊胚期的个体比例分别为87.2-97.4%和80.7-95.4%；发育到原肠期的比例分别为83.5-87.8%和85.8-88.3%,发育到耳状幼体的比例分别为56.2-68.7%和59.6-64.5%。在25℃处理下,生发泡破裂率、囊胚期、原肠期和耳状幼体比例最高值依次为66.3-78.5%、53.0-61.0%、44.4-59.9%和31-38.3%。17℃和21℃下各发育阶段的个体比例均显著高于25℃。研究表明,阴干可使刺参卵母细胞顺利完成体外成熟和后期发育过程,解决了刺参家系构建的技术难题,为刺参卵母细胞发育生物学研究提供了技术参考。2高温胁迫对刺参雌、雄配子受精能力的影响实验设置1个常温组(18℃)和6个高温组(26℃、27℃、28℃、29℃、30℃和31℃),测定了刺参雌、雄配子在不同温度下的受精能力。结果表明,在18℃下,刺参雌、雄配子在5h内受精率均达94.97%以上,50%的配子失去受精能力的时间(LT5o)为7.03h。在26℃-31℃的高温条件下,温度越高,配子失去受精能力的时间越短；雌、雄配子同时受到高温处理时的LT5o显著小于单独受到高温处理时的LT50(P0.05),且雄配子单独受到高温处理时的LT50小于雌配子。研究结果丰富了刺参配子温度生物学内容,为应用配子选择进行耐高温品系选育提供了技术参考。3刺参夏眠和非夏眠群体免疫、代谢和热休克蛋白表达分析和比较在夏季高温期(33-17℃)收集仍处于摄食活动状态的大规格(大于150g/头)刺参为非夏眠群体,停止摄食处于夏眠状态的刺参为夏眠群体,比较了两个群体体壁抗氧化酶(SOD、CAT和T-AOC)和代谢酶(HK、PK、MDH和LDH)活力、呼吸树Hsp70mRNA表达量以及肠道代谢产物的差异。结果表明,在水温较高时,非夏眠群体体壁各种酶的活力均显著高于夏眠群体(P0.05),但随着水温的下降,这种差异逐渐消失。夏眠群体呼吸树Hsp70基因表达量显著高于非夏眠群体。在非夏眠群体中,包括支链氨基酸在内的13种氨基酸、二甲胺、葡萄糖、糖原、肌苷和龙虾肌碱含量丰富；在夏眠群体中,3-氨基异丁酸、谷氨酸、天冬氨酸、胆碱、胆碱磷酸和牛磺酸含量丰富。以上结果表明,非夏眠群体机体代谢旺盛,具有较强的耐高温性能,是具有潜在耐高温能力的优质亲本来源。4早期高温胁迫对刺参苗种后期耐高温能力的影响利用28℃高温对耐高温品系F3代囊胚(HF3-E)、小耳幼体(HF3-S)、中耳幼体(HF3-M)、大耳幼体(HF3-L)和稚参(HF3-Y)进行淘汰(淘汰率：40-50%),以未经高温淘汰的F3(F3)和普通刺参(C)为对照组,研究早期高温胁迫对各组苗种后期(7月龄)耐高温能力的影响。结果表明,在30-32.7℃下,各组7月龄苗种的存活率高低顺序依次为：HF3-YHF3-LHF3-SHF3-EHF3-MF3C,各组耐高温品系F3苗种的成活率均显著高于C组(P0.05),且HF3-L和HF3-Y组成活率显著高于其他组(P0.05)。在28℃下,各组苗种肠道Hsp70mRNA表达量高低顺序为：HF3-YHF3-SHF3-MHF3-LF3HF3-EC,且HF3-Y、HF3-S和HF3-M组Hsp70mRNA表达量均显著高于C组(P0.001)。结果表明,在稚参阶段实施高温淘汰可获得更有效的选育效果,该研究为刺参耐高温品系选育提供了技术和理论参考。5高温胁迫对刺参耐高温群体与普通群体主要免疫酶活力的影响在室内模拟池塘夏季高温环境,比较了耐高温品系F3代(F3组)和普通刺参(C组)1龄参(13.6±1.8g/头)在25-33℃下体壁抗氧化酶(SOD、CAT和T-AOC)、水解酶(ACP和AKP)和溶菌酶(LSZ)活力的差异。结果表明,两组刺参SOD活力均随温度的上升呈先升高后降低趋势,且F3组SOD活力在31℃和32℃时显著高于C组(P0.05)；F3组CAT活力总体高于C组,且除25℃和32℃外差异显著(P0.05)：F3组T-AOC活力各温度下均显著高于C组(P0.05)。F3组ACP活力均高于C组,且除31℃外差异显著(P0.05)；在25℃、27℃和31℃下,F3组AKP活力显著高于C组(P0.05),其余温度下差异不显著。两组LSZ活力均随水温的上升呈先升高再降低的趋势,且F3组LSZ活力在27-31℃之间显著高于C组(P0.05)。结果表明,经过定向选育的耐高温品系F3代对高温的耐受能力获得了提高,实验结果为耐高温刺参良种选育提供了理论依据。6刺参耐高温群体与普通群体夏眠期摄食情况监测及其耐高温能力比较现场监测了耐高温品系F2代(小规格：13.64±2.72g/头,大规格：42.42±7.14g/头)和F3代(小规格为13.17±1.67g/头,大规格为27.60±3.83g/头)夏眠过程的摄食情况,以摄食量与体重的比值(Rfb)为指标评价了子代苗种对高温的耐受性。结果表明,Rfb在0.003-0.006之间时,F2代小规格刺参比普通刺参耐高温能力提高0.69-1.19℃,大规格刺参比普通刺参提高0.77-1.00℃；F3代小规格刺参比普通刺参耐高温能力提高1.07-1.38℃,大规格刺参比普通刺参提高0.96-1.30℃。结果表明,经过耐高温性状的定向和累代选育,刺参耐高温品系对高温的耐受性获得明显提高。7刺参耐高温品系生长和耐高温性状的遗传力研究采用不完全双列杂交设计,以耐高温F2代亲本建立12个F3代家系,在苗种三月龄时经24小时饥饿处理后,选取平均体重为(0.036±0.003)g/头的苗种200头,放养到80升塑料水箱内,每个家系设4个重复,每月测定一次苗种体重。在6-7月龄时进行4次高温胁迫实验,测量并分析4次的平均存活率。结果表明：父系遗传效应对生长性状影响显著高于母系,而母系遗传效应对耐高温性状的影响高于父系。刺参体重、生长率、个体差异率和高温存活率的遗传力分别为45.45%、31.68%,、33.61%、23.56%。结合刺参性状配合力和家系表型选择,筛选了3个亲本和6个子代家系作为良种材料进行保存。刺参可通过亲子代耐高温加性遗传效应的累积进行人工选择,以适应因气候变暖而改变的生存环境。
【关键词】：刺参 耐高温品系 高温胁迫 免疫 代谢产物 遗传效应
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S968.9
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-18
• 前言18-20
• 1 文献综述20-28
• 1.1 刺参养殖业现状20-22
• 1.1.1 种参培育20-21
• 1.1.2 苗种培育21
• 1.1.3 商品参养成21-22
• 1.2 海洋生物遗传育种研究进展22-24
• 1.2.1 海洋鱼类遗传育种概况22
• 1.2.2 海洋贝类遗传育种概况22-23
• 1.2.3 海洋虾蟹类遗传育种概况23
• 1.2.4 棘皮动物遗传育种概况23-24
• 1.3 温度对刺参的影响24-25
• 1.3.1 温度对性腺发育和配子受精能力的影响24
• 1.3.2 温度对受精卵和浮游幼体发育的影响24-25
• 1.3.3 温度对成参摄食和生长的影响25
• 1.4 代谢组学在水产动物研究中的应用25-26
• 1.5 研究目的和意义26-28
• 2 阴干对刺参卵母细胞体外促熟和后期发育的影响28-40
• 2.0 前言28-29
• 2.1 材料和方法29-30
• 2.1.1 材料29
• 2.1.2 方法29
• 2.1.3 数据处理与统计分析29-30
• 2.2 结果30-35
• 2.2.1 卵母细胞脱膜过程30-31
• 2.2.2 卵母细胞生发泡破裂比例31-33
• 2.2.3 成熟卵母细胞后期发育33-35
• 2.3 讨论35-39
• 2.3.1 卵母细胞脱膜过程35-36
• 2.3.2 卵母细胞成熟过程36-37
• 2.3.3 阴干温度对卵母细胞体外促熟和发育的影响37-38
• 2.3.4 阴干时间对卵母细胞体外促熟和发育的影响38-39
• 2.4 结论39-40
• 3 高温胁迫对刺参雌、雄配子受精能力的影响40-55
• 3.0 前言40-41
• 3.1 材料和方法41-43
• 3.1.1 材料41-42
• 3.1.2 方法42
• 3.1.3 数据处理与统计分析42-43
• 3.2 结果43-51
• 3.2.1 受精卵子与未受精卵子形态学观察43-44
• 3.2.2 常温下雌、雄配子的受精能力44
• 3.2.3 高温下雌、雄配子的受精能力44-49
• 3.2.4 雌、雄配子受精能力的比较49-51
• 3.3 讨论51-54
• 3.3.1 配子受精能力的界定51-52
• 3.3.2 高温胁迫对配子受精能力的影响52-53
• 3.3.3 高温胁迫下雌、雄配子受精能力的差异53-54
• 3.4 结论54-55
• 4 刺参耐高温品系的亲本选择及其性状分析55-77
• 4.0 前言55-56
• 4.1 材料与方法56-60
• 4.1.1 实验动物56
• 4.1.2 测定指标56-60
• 4.1.3 数据处理与统计分析60
• 4.2 结果60-69
• 4.2.1 非夏眠刺参排粪量/体重比值60-61
• 4.2.2 肠道重/体壁重比值61-62
• 4.2.3 酶活活力62-66
• 4.2.4 Hsp70基因相对表达量66
• 4.2.5 代谢产物66-69
• 4.3 讨论69-76
• 4.3.1 非夏眠和夏眠群体肠道和摄食情况的差异69-70
• 4.3.2 非夏眠和夏眠群体体壁抗氧化酶活力的差异70-71
• 4.3.3 非夏眠和夏眠群体体壁代谢酶活力的差异71-73
• 4.3.4 非夏眠和夏眠群体呼吸树Hsp70基因相对表达量差异73-74
• 4.3.5 非夏眠和夏眠群体肠道代谢产物的差异74-76
• 4.4 结论76-77
• 5 早期高温胁迫对刺参苗种后期耐高温能力的影响77-89
• 5.0 前言77-78
• 5.1 材料与方法78-82
• 5.1.1 种参培育78
• 5.1.2 受精卵的获得78-79
• 5.1.3 实验设计和测定指标79-82
• 5.1.4 数据处理82
• 5.2 结果82-86
• 5.2.1 早期高温胁迫淘汰存活率82-84
• 5.2.2 后期高温胁迫存活率84-85
• 5.2.3 后期热休克蛋白(Hsp70)表达量85-86
• 5.3 讨论86-88
• 5.3.1 早期不同发育阶段对高温的耐受能力86-87
• 5.3.2 早期高温胁迫对后期幼参高温下成活率的影响87-88
• 5.3.3 早期高温胁迫对幼参热休克蛋白70基因表达量的影响88
• 5.4 结论88-89
• 6 高温胁迫对刺参耐高温群体与普通群体主要免疫酶活力影响89-98
• 6.0 前言89-90
• 6.1 材料与方法90-91
• 6.1.1 实验动物暂养90
• 6.1.2 实验设计90
• 6.1.3 免疫指标测定90-91
• 6.1.4 数据处理91
• 6.2 结果91-95
• 6.2.1 超氧化物歧化酶(SOD)91-92
• 6.2.2 过氧化氢酶(CAT)92
• 6.2.3 总抗氧化能力(T-AOC)92-93
• 6.2.4 酸性磷酸酶(ACP)93
• 6.2.5 碱性磷酸酶(AKP)93-94
• 6.2.6 溶菌酶(LSZ)94-95
• 6.3 讨论95-97
• 6.3.1 高温胁迫对耐高温群体和普通群体抗氧化能力的影响95-96
• 6.3.2 高温胁迫对耐高温群体和普通群体磷酸酶活力的影响96
• 6.3.3 高温胁迫对耐高温群体和普通群体溶菌酶活力的影响96-97
• 6.4 结论97-98
• 7 刺参耐高温群体与普通群体夏眠期摄食情况监测及其耐高温能力比较98-108
• 7.0 前言98-99
• 7.1 材料与方法99-101
• 7.1.1 实验动物99-100
• 7.1.2 实验设计100
• 7.1.3 数据分析100-101
• 7.2 结果101-106
• 7.2.1 F2代耐温性状101-103
• 7.2.2 F3代耐温性状103-106
• 7.3 讨论106-107
• 7.3.1 温度对刺参摄食强度的影响106
• 7.3.2 耐高温刺参品系对高温的耐受能力106-107
• 7.4 结论107-108
• 8 刺参耐高温品系生长和耐热性状的遗传力108-120
• 8.0 前言108
• 8.1 材料与方法108-113
• 8.1.1 种参来源108-109
• 8.1.2 家系构建109
• 8.1.3 数据测量109-110
• 8.1.4 统计分析110-113
• 8.2 结果113-117
• 8.2.1 父系和母系遗传因素对刺参生长、耐高温性状的影响113-114
• 8.2.2 刺参生长、耐高温性状的配合力、遗传力估计114-115
• 8.2.3 刺参生长、耐高温性状的遗传相关115-116
• 8.2.4 刺参耐高温品系的一般配合力效应和特殊配合力效应分析116-117
• 8.3 讨论117-119
• 8.3.1 遗传因素对刺参生长、耐热性状的影响117-118
• 8.3.2 刺参生长、耐热性状的遗传力估计118
• 8.3.3 刺参生长、耐高温性状的遗传相关118-119
• 8.3.4 刺参耐高温品系性状配合力估计与家系选择119
• 8.4 结论119-120
• 参考文献120-137
• 致谢137-138
• 个人简历138
• 发表的学术论文138

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  本文关键词：刺参耐高温品系选育及其性状评价的基础研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：345541