金鱼红白虎头和红白蝶尾及其杂交F1代的体色和体型的分析

邱洋洋,陆海燕,宓华明,程熙,李应森,李家乐

(1.上海海洋大学水产与生命学院,上海201306;2.上海市嘉定区水产技术推广站,上海201800; 3.上海市万金观赏鱼养殖有限公司,上海201808)

金鱼红白虎头和红白蝶尾及其杂交F1代的体色和体型的分析

邱洋洋1,陆海燕2,宓华明3,程熙2,李应森1,李家乐1

(1.上海海洋大学水产与生命学院,上海201306;2.上海市嘉定区水产技术推广站,上海201800; 3.上海市万金观赏鱼养殖有限公司,上海201808)

用金鱼Carassius auratus var红白虎头(HH)和红白蝶尾(DD)两个品种进行繁殖及杂交,获得了4个F1代组合HH、DD、HD(HH♀×DD♂)、DH(DD♀×HH♂),并观察F1代的受精率、孵化率、体色分离和体型差异。结果表明:1)反交F1代(DH)的受精率最低,为64.58%。2)4个F1代的体色均出现分离,分化出青灰色、白色、全红和红白色个体。3)4个组合间,DD组和DH组的全长/体长差异不显著,其余各组之间差异为极显著(P＜0.01);HH、HD组与DD、DH组之间的头长/体长差异显著(P＜0.05);HH、HD组与DD、DH组间的体高/体长差异极显著(P＜0.01);DD组与DH、HD组之间的体宽/体长存在极显著差异(P＜0.01),HH、DH组与HD组之间的体宽/体长存在极显著差异(P＜0.01)。4)聚类分析结果表明,4个组合在部分形态特征上表现出明显差异,其中DD组与DH组,HH组与HD组差异显著指标较少,DD组和HH组之间的遗传距离最大。5)用主成分分析法构建了两个反映形态特征信息的综合性指标——主成分1、主成分2,两者的贡献率分别为59.876%和29.297%,分析结果显示,DD与DH组、HH组与HD组之间差异不显著(P＞0.05)。

金鱼;红白虎头;红白蝶尾;杂交;体色;体型

金鱼Carassius auratus var是鲫的变种,为中国的国鱼,在中国具有悠久的饲养历史。因其体型优美,色彩鲜艳,深受全世界人民的喜爱,在中国观赏鱼出口中占有很重要的地位。金鱼也是研究种内演化的绝佳实验材料[1-3]。

杂交育种作为遗传育种的重要手段之一,能迅速和显著提高后代的生活力,并获得杂种优势;杂交也是丰富遗传结构、创造遗传变异进而培育新品种的重要途径[4-5]。金鱼不同品种间的杂交,国内外已经开展了很多的尝试,创造了许多的金鱼新品种[6-9]。观赏鱼的体色多种多样,色彩因种类而异,同一种类的色彩也有不同,遗传变异较为复杂[10]。生产中发现红白金鱼繁育出的鱼不全是红白色,其繁殖后代会出现严重的体色分离,出现全红、白色、红白等颜色的个体。本试验中选用红白虎头(图1-A)和红白蝶尾(图1-B)作为亲本,观察2个杂交后代及其父、母本子代体色及体型,旨在为金鱼的杂交育种和养殖提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料

试验鱼均来自上海万金观赏鱼养殖有限公司。红白虎头和红白蝶尾雌、雄个体各选取30尾,体质量均为45.0～50.0 g,且白色占1/2左右。

1.2 方法

1.2.1 亲鱼配组和繁殖 试验在上海万金观赏鱼养殖有限公司的养殖池进行。2009年4月16日开始试验,此时室外的温度已经稳定在18～22℃,达到金鱼繁殖的温度。挑选形态特征明显、成熟度好的健康亲鱼放入水泥繁殖池中(5 m×3 m×0.3 m),期间投喂普瑞纳饲料(嘉兴,5101号料)。4月25日后金鱼出现追逐现象,将追逐的金鱼打捞

起来进行一对一的人工湿法授精,授精完成后放入对应的池中进行自然孵化,每个池子只放入一对鱼的受精卵。每个组合设3个重复,试验配组情况见表1。

表1 4个试验组合Tab.1 Four experimental groups

1.2.2 饲养管理 4月29日鱼苗陆续出现,5月1日开始投喂蛋黄水,一周后投喂活的枝角类至40日龄。40日龄后开始投喂蛋白质质量分数为40%的普瑞纳饲料,每天投喂两次。进入6月份以后每隔4 d换一次水,以促进金鱼鱼苗的生长以及变色的速度。每隔30 d观测一次鱼苗的颜色变化。

1.2.3 体色类型划分 开始时鱼苗的体色都为青灰色,随着鱼苗的生长,青灰色鱼苗的颜色会逐步出现分离。金鱼体色的区分以生长过程中的变化为主,主要分为:①青灰色鱼(图1-C),全身都为青灰色;②青黄色鱼(图1-D),全身为青黄色,鱼体的颜色正在转变之中;③黄色鱼(图1-E),鱼体全身为黄色;④白色鱼(图1-F),全身为白色或半透明白色;⑤红白色鱼(图1-G),鱼体为红白色;⑥全红色鱼(图1-H),全身为红色。

图1 亲本及不同体色的后代Fig.1 Broodstock and the offsprings with different body color

1.3 数据处理

金鱼生长到120日龄时,每个群体随机采集样本30尾,用数显电子游标卡尺(精度为0.01 cm)测量其全长(TL)、体长(BL)、头长(HL)、体高(BH)、体宽(BW)、尾鳍长(CL)等性状。对于测量的数据,首先采用Excel 2003软件进行预处理,然后运用统计软件SPSS 13.0进行以下统计分析。

1.3.1 单因子方差分析 运用SPSS 13.0软件,采用单因子方差分析对4个组合金鱼的体长/全长、头长/全长、体高/体长及体宽/体长4个比例参数进行比较。各参数平均值、标准差、方差分析及LSD多重比较均在SPSS 13.0上完成,差异水平采用大小写字母标示方法[11]。

1.3.2 聚类分析 为了消除鱼体规格大小对参数值的影响,先将每条鱼的全长、头长、体高、体宽、尾鳍长分别除以体长予以校正,得出5个形态学比例性状,再分别求出各组样本每个参数校正值的平均值,用平均校正值进行聚类分析。所采用的聚类方法为欧式距离的最短系统聚类法。

1.3.3 主成分分析 所有数值处理同聚类分析法,先进行校正处理,从5个比例性状中通过计算机程序得出2个综合性指标,即互不关联的2个主成分。主成分贡献率和累计贡献率的计算方法参照文献[12]。

2 结果

2.1 4个组合金鱼的受精率和孵化率

参考朱洗等[13]的标准对受精卵胚胎发育时期进行判定。以能够达到原肠期的胚胎为受精卵,并进行计数、记录。4个组合的受精率和孵化率结果见表2。

表2 4个组合的受精率和孵化率Tab.2 Fertilization rate and hatching rate of the four groups

2.2 体色的分离

30日龄时,4个不同组合养殖池中的子代绝大多数为青灰色,此时鱼苗的体色很少出现分离,每个池子只有少数个体的体色出现了变化,部分鱼苗的青灰色逐渐转变成黄色,出现了青黄色的个体。

对子代的体色分离进行跟踪发现,45日龄时,鱼苗体色出现了大量的分离,其体色可以分为青灰色、青黄色、黄色三类,此时这3种鱼苗的体色并不稳定,体色还会出现分离,转变为其它的颜色。

60日龄时,青灰色鱼苗比例出现明显的下降,出现了白色、全红、红白的颜色,黄色的比例增加明显。

90日龄时,4个组合的体色继续出现分离,青灰色鱼苗的比例大幅减少,全红鱼和红白鱼的数量增多。红色鱼(全红+红白)∶其它色鱼为1.16～1.57∶1。

120日龄时,金鱼的体色基本稳定下来(表3),青灰色的个体颜色长时间内不会再发生变化,但黄色会继续转变成白色、红白色和红色的个体。从表3可见,红白金鱼繁殖的后代以白色、全红和红白为主,其中白色个体的比例较少,全红和红白的个体较多,全红∶红白∶白色的比例不符合1∶2∶1的体色遗传分离。

表3 4个组合的体色分离Tab.3 Pigmentation separation in the F1in the four experimental groups

2.3 4个组合金鱼可量性状的比较分析

从表4可见:4个组合间,除了蝶尾组(DD)和蝶尾♀×虎头♂组(DH)的全长/体长差异不显著外(P＞0.05),其余各组之间差异极显著(P＜0.01);虎头组(HH)、虎头♀×蝶尾♂组(HD)与蝶尾组(DD)、蝶尾♀×虎头♂组(DH)的头长/体长之间差异显著(P＜0.05);虎头组(HH)、虎头♀×蝶尾♂组(HD)与蝶尾组(DD)、蝶尾♀×虎头♂组(DH)的体高/体长之间差异极显著(P＜0.01);蝶尾组(DD)的体宽/体长与杂交组存在极显著差异(P＜0.01),而虎头组(HH)、蝶尾♀×虎头♂(DH)与虎头♀×蝶尾♂(HD)组存在极显著差异(P＜0.01)。

表4 4个组合金鱼可量性状的比较分析Tab.4 Comparison of morphmetric parameters in the four groups

2.4 聚类分析

对所有样本的比例性状进行聚类分析,得出4个不同组合金鱼子代的形态聚类图(图2)。从图2可见:DD组和DH组的形态距离最短,二者首先聚在一起,分为一类;HH组和HD组也先聚在一起,分为一类;而DD组和HH组之间的遗传距离最大。

图2 4个组合的聚类分析图Fig.2 Dendrogram showing the relationship among the four groups

2.5 主成分分析

所有样本的5个性状数据经标准化后进行主成分分析,共获得2个主成分。从表5可见:第一主成分的贡献率为59.876%,根据主成分的因子载荷矩阵可知,形态学指标BH/BL、CL/BL、TL/BL、BW/BL的影响最大,其负荷值分别为0.811、0.825、0.825、0.731;第二主成分的贡献率为29.297%。

表5 4个组合金鱼5个性状的两个主成分的贡献率及负荷值Tab.5 Loading and contribution of two principal components for five characters in the four groups

从图3可见:4个组合金鱼存在着明显的差异,在主成分1轴上,HH组和HD组之间以及DD组和DH组之间的差异不显著,重叠交错态势明显,而HH组与DH组、HH组与DD组、HD组与DH组、HD组与DD组两两之间虽然存在部分重叠交错态势,仍然能够看出它们之间存在明显的偏离态势;在主成分2轴上,DH组和DD组重叠较多。

图3 4个组合金鱼的第一、二主成分散布图Fig.3 Scattered diagram for the first and the second principal components in the four groups

3 讨论

3.1 4个组合金鱼受精率和孵化率的分析

红白虎头和红白蝶尾杂交属于种内杂交。从表2可见:杂交组合的受精率均比未杂交组合的低, DH反交组合的受精率最低,为64.58%。两个杂交组合的孵化率基本相似。杂交组合受精率低于正常繁殖组合,这与它们之间亲缘关系的远近有一定的关系。王峰等[14]对江黄颡鱼、黄颡鱼、粗唇鮠杂交繁育研究时发现,亲缘关系越近,杂交的受精率就越高。

3.2 金鱼的体色遗传

金鱼变色后才具有观赏价值,金鱼变色快慢也是判别品种优劣的重要依据之一。金鱼在鱼种阶段的变色过程,是其生长发育过程中特有的一种现象[9]。本试验中发现,4个组合金鱼的体色随着生长日龄而发生变化,开始时都为青灰色的个体,45日龄时4个组合的体色都出现了少量的变化,出现了黄色、青灰色的个体。60日龄时,出现了白色、全红和红白的个体。试验鱼苗的体色是由青灰色慢慢发生转变,青灰色逐渐退去,出现青黄色的个体,青黄色慢慢转变为黄色,然后随着体内色素的变化转化成白色、红白色和红色比例不等的个体,剩余的青灰色个体在很长一段时间内不会再变色。鱼苗的变色都是先从鱼的腹部开始,慢慢到头部,

然后再慢慢到鱼的背部和尾部,最后达到全身。

鱼类的体色遗传较为复杂,相同的体色在不同鱼类中表现出不同的遗传方式[15]。本试验结果表明,金鱼的红白体色是杂合体,4个繁殖组合均出现了红色、白色及红白的个体,而且4个组合的比例大致相等,说明金鱼红白的体色遗传与其形态没什么关系。试验中全红∶红白∶白色的比例不符合1∶2∶1的遗传定律,说明红白金鱼的遗传可能并不是由一对等位基因所控制。据徐伟等[16]报道,彩鲫与红鲫杂交,子一代全为彩鲫,子二代中彩鲫和红鲫的分离比例接近3∶1,彩色受显性基因控制,红色受隐性基因控制。从杂种彩鲫F1的纯白和白底红花彩鲫自交后代的体色分离情况看,白色体色是显性,红色体色是隐性。Taniguchi等[17]对红白锦鲤的二倍体、三倍体和雌核发育群体的体色遗传进行了研究,认为控制红色和白色体色的基因为非等位基因。由此可见,鱼类的体色遗传比较复杂。

鱼类的体色遗传模式不仅因不同的研究对象而异,而且体色遗传是相对的。金鱼的体色是可遗传的质量性状,如陈桢[1]曾对金鱼的蓝色和棕色进行过研究,发现金鱼的蓝色由一对基因控制,紫色由4对基因控制。郑怀平等[18]的研究表明,海湾扇贝的壳色是能够稳定遗传的质量性状,受基因控制,不受环境的影响。虽然本试验中未直接发现红白金鱼体色的遗传规律,但是金鱼红色和白色具体的遗传方式仍将是下一步的研究重点。

3.3 4个组合金鱼体型数量性状的比较

形态学参数的比较是鉴别杂种的传统方法[19],鱼类的体长、体高、全长等形状都是数量性状。互交后代往往会出现后代表型性状上的差异,一般认为是母本效应或父母本的交互作用而引起的[20]。本试验中,从金鱼的形态上来看,杂交组合和正常繁殖组合存在着差异,杂交子代具有和蝶尾相似的头型,具有眼睛不突出、体瘦等特点。

本试验中对4个组合的体长、体高等指标进行比较,发现除了蝶尾组和蝶尾♀×虎头♂组的全长/体长差异不显著外,其余各组之间差异极显著(P＜0.01)。这主要是由于金鱼的尾鳍具有母系遗传的特点[9],蝶尾♀×虎头♂组的尾鳍为和蝶尾组一样的4叶型双尾鳍,尾鳍在体长中占的比例较大。在头长/体长方面,虎头组、虎头♀×蝶尾♂组与蝶尾组、蝶尾♀×虎头♂组之间差异显著(P＜0.05)。在体高/体长方面,虎头组、虎头♀×蝶尾♂组与蝶尾组、蝶尾♀×虎头♂组的差异极显著(P＜0.01)。头长/体长和体高/体长比较的结果正好符合王春元[9]在虎头与金鲫鱼杂交的研究中发现金鱼的体长具有母系遗传的特点。蝶尾组(DD)的体宽/体长与杂交组合存在显著的差异(P＜0.01),而虎头组(HH)与虎头♀×蝶尾♂组存在显著的差异(P＜0.01)。

聚类分析是对不同群体进行初步归类,量化群体间差异程度的一种方法,常被用来对分析对象的相似程度进行分析[21]。从聚类分析的树形图上可以看出,4个组合金鱼之间DD组和DH组的形态距离最短,因而亲缘关系较近;HH组和HD组也先聚在一起,DD组和HH组之间的遗传距离最大。根据方差比较的结果,DD组和DH组之间的4个形态特征中差异较少,HH组和HD组的形态特征在BW/BL、TL/BL存在显著差异;HH组和DH组,HH组和DD组,HD组和DH组,HD组和DD组之间差异显著指标较多,方差分析和聚类分析的结论基本相同。

主成分分析是一种将原来多个彼此相关的指标转换为新的、个数较少且相互独立或不相关综合指标的方法,可以化繁为简,且不损失或很少损失原有信息,在体型分析中已得到广泛应用[22-23]。从主成分分析图2中可以看出,在主成分1轴上, HH组和HD组之间以及DD组和DH组之间的差异不显著,重叠交错态势明显,而HH组和DH组、HH组和DD组、HD组和DH组、HD组和DD组虽然存在部分重叠交错态势,仍然能够看出它们之间存在明显的偏离态势;在主成分2轴上, DH和DD重叠较多。从表5可见,影响4个组合金鱼差异的主要指标是BH/BL、TL/BL、BW/BL,而这几项指标都是经方差分析比较差异显著的指标(表4)。聚类分析和主成分分析也都表明,HH和HD之间以及DD和DH之间的亲缘关系较近。显然,主成分分析与聚类分析、方差分析的结论基本上是类似的,它们从不同的角度反映了群体间的形态学差异。

本试验结果显示,杂交组合在体型上与亲本出现很多的差异,证明种内杂交手段同样能有效增加遗传变异,可为进一步育种提供更丰富的选择材料。金鱼的体长和尾鳍都表现为母系遗传,这有利于金鱼繁殖时对杂种优势的利用。因此,育种时应注意选择母体,以便子代获得更好的优良性状,进而获得更高的经济效益。

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Comparison of pigmentation and morphology in goldfish with tiger-type head or butterfly-type tail and their hybrids

QIU Yang-yang1,LU Hai-yan2,MI Hua-ming3,CHENG Xi2,LI Ying-sen1,LI Jia-le1
(1.College of Fisheries and Life Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;2.Jiading Fisheries Technology Extension Station, Shanghai 201800,China;3.Shanghai Wanjin Beauty Fish Farm,Shanghai 201808,China)

The pigmentation,morphology,fertility,and hatching rate were studied and compared in goldfish with tiger-type head(HH)or butterfly-type tail(DD)and their F1 hybrids HH,DD,HD,and DH.The minimal fertilization rate(64.58%)was observed in DH,and pigmentation segregations were detected in the F1,showing blue -gray,white,whole red and red-white in body color.There were no significant differences in total length/body length between DD and DH,and very significant differences in the other groups(P＜0.01).There were significant differences in head length/body length in the four groups(P＜0.01).The very significant differences in body width/body length were found between HH and HD,and DD,and DH(P＜0.01).The hierarchical cluster analysis revealed that HH and HD were similar in morphology,and that the DD and DH,and DD and HH were quite different.In two principal component,the contributions of the first was found at a rate of 59.876%and the second 29.297%.

goldfish;goldfish with tiger-type head;goldfish with butterfly-type tail;hybrid;pigmentation;body form

2095-1388(2011)03-0209-06

S965.8

A

2010-07-14

上海市科委重大攻关项目(08DZ1981101)

邱洋洋(1986-),男,硕士研究生。E-mail:angus861205@126.com

李家乐(1963-),男,教授。E-mail:jlli@shou.edu.cn