企鹅珍珠贝F3选育系的珍珠层颜色及生长性状的比较分析

陈明强 魏海军 李有宁 邓正华 王雨 马振华 于刚 孙静

摘要：【目的】评价企鹅珍珠贝金唇选育系和白唇选育系的育种性能，为企鹅珍珠贝良种选育及优质珍珠培育提供参考依据。【方法】以海南（H）和广西（G）群体的金唇（J）、白唇（B）选育群体F2为亲本，构建4个自繁选育系（J-HH、  J-GG、B-HH和B-GG）和2个杂交选育系（B-HG和J-GH），观察并统计6个F3选育系的珍珠层边缘颜色变异情况，综合比较6个F3选育系的生长性能及珍珠层颜色差异，并比较金唇选育系和白唇选育系左右壳及不同测量位点颜色的差异。【结果】3个金唇选育系群体的贝壳珍珠层颜色变异率为0，3个白唇选育系群体的贝壳珍珠层颜色变异率为2.0%～5.5%，表明白唇表型相对于金唇表型为显性。金唇选育系左壳较右壳颜色更亮、偏黄红、鲜艳，其色差为2.77;白唇选育系右壳较左壳颜色暗、偏蓝绿，其色差为6.01。不论是金唇选育系还是白唇选育系，都是下测量位点比上测量位点颜色更暗、偏蓝绿，但同壳两测量位点的颜色差异较小。3个金唇选育系群体的体质量均显著大于3个白唇选育系群体（P<0.05，下同），金唇选育系与白唇选育系的贝壳珍珠层边缘颜色参数（L*、a*、b*、C*和h?）均存在显著差异。在金唇选育系中，J-HH选育系生长性状及贝壳珍珠层颜色的综合评价值（Pi）均最高，分别为0.390和0.415;在白唇选育系中，B-HH选育系生长性状及贝壳珍珠层颜色的综合评价值（Pi）均最高，分别为0.108和0.722。【结论】6个企鹅珍珠贝F3选育系的生长性能和珍珠层颜色均存在显著差异，其中，J-HH选育系可作为生长和金唇协同选育的最佳选育系，B-HH选育系可作为生长和白唇协同选育的最佳选育系。

关键词： 企鹅珍珠贝;金唇选育系;白唇选育系;珍珠层颜色;生长性状

0 引言

【研究意义】企鹅珍珠贝[Pteria penguin（R?ding）]隶属于珍珠贝科（Pteriidae）珍珠贝属（Pteria），是热带亚热带的大型海产珍珠贝类之一（陈明强等，2019），在我国主要分布于海南省、广西涠洲岛、广东雷州半岛和台湾澎湖群岛的沿海海域。企鹅珍珠贝的贝壳内面珍珠层颜色特别，周围呈古铜色，中间为银白色，且带有虹彩光泽（蒙钊美等，1996;彭敏等，2012），因其具有环境适应能力强、生长和分泌珍珠质速度快等特点（余祥勇等，2000;梁飞龙等，2014），已成为我国培育大型附壳珍珠及大型圆形养殖珍珠的主要贝种。因此，开展企鹅珍珠贝金唇和白唇珍珠质选育研究，培育具有优良生长性状与特色的珍珠层颜色品系，对提高企鹅珍珠贝珍珠产量和质量具有重要意义。【前人研究进展】珍珠的培育需要育珠母贝和细胞小片贝，供应外套膜细胞小片的贝壳珍珠层颜色决定了珍珠颜色（Gu et al.，2014;Ky et al.，2017），而贝壳珍珠层颜色在很大程度上由遗传所决定（Wada and Komaru，1996）。珍珠贝的物种遗传多样性造就其贝壳珍珠层颜色和珍珠颜色的丰富性。白蝶贝珍珠层边缘为银白色或金黄色，多产银白色和金黄色珍珠（Evans et al.，2007）;黑蝶贝珍珠层边缘呈暗绿色或银灰色，多产暗绿色和银灰色珍珠（Ky et al.，2015）;合浦珠母贝（马氏珠母贝）珍珠层边缘为银白色或淡黄色，多产银白色和淡黄色珍珠（Gu et al.，2014;李俊辉等，2017）;企鹅珍珠贝珍珠层边缘呈古铜色，多产古铜色珍珠和黄褐色珍珠（蒙钊美等，1996;李自强等，2014）。同一种类，其贝壳珍珠层和所产珍珠的颜色也存在明显差异。对于合浦珠母贝，早在1984年Wada就研究发现54个日本马氏珠母贝种群的贝壳珍珠层颜色存在明显差异;顾志峰等（2009）研究发现不同地理种群的珍珠层颜色有明显不同，其生产的珍珠颜色也存在差异;吴曼等（2014）研究合浦珠母贝全同胞家系贝壳珍珠质颜色时发现，F1家系颜色最接近白色，适合作为小片贝进行选育培养。在黑蝶贝中，Ky等（2016，2017）研究发现贝壳珍珠层颜色可遗传改良，并最终提高珍珠质量（含珍珠颜色）。在三角帆蚌（淡水珍珠贝）中，贝壳珍珠层颜色多样性直接影响珍珠的颜色，也可进行遗传改良（朱文彬，2011;王照旗等，2014）。【本研究切入点】目前，关于企鹅珍珠贝的研究主要集中在人工育苗、养殖、培育珍珠及病害防治等方面。Arjarasirikoon等（2004）研究了企鹅珍珠贝配子发育;符韶等（2007）、冯永勤等（2016）利用企鹅珍珠贝培育有核游离珍珠均取得良好效果;栗志民等（2011）研究发现企鹅珍珠贝的适宜摄食温度为23～32 ℃（29 ℃最佳），適宜摄食盐度为25‰～34‰（31‰最佳）;Wassning和Southgate（2012）探究了附着诱导剂对企鹅珍珠贝幼虫行为和附着的影响;郭华阳等（2016）对养殖17个月的企鹅珍珠贝苗种生长性状进行研究，证实Compertz模型是拟合企鹅珍珠贝各生长性状的最优生长模型;陈明强等（2019）研究发现科学使用恩诺沙星可调节企鹅珍珠贝的肠道菌群。企鹅珍珠贝的贝壳珍珠层颜色存在多样性，但至今针对贝壳珍珠层颜色及其选育的研究尚无报道。【拟解决的关键问题】利用现有的金唇和白唇企鹅珍珠贝选育群体F2，以生长性能和贝壳珍珠层颜色为选育目标，通过不同地理种群企鹅珍珠贝间的自交和杂交构建3个金唇选育系及3个白唇选育系，对比分析其贝壳珍珠层颜色纯化情况、颜色参数及生长性能差异，以期为企鹅珍珠贝良种选育及培育优质珍珠新品种提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 亲本来源 繁育亲本为海南（H）和广西（G）两地的野生企鹅珍珠贝选育群体F2（海南金唇选育系J-HH、海南白唇选育系B-HH、广西金唇选育系J-GG和广西白唇选育系B-GG），在中国水产科学研究院南海水产研究所热带水产研究开发中心陵水试验基地养殖海区的浮筏架进行吊养和催熟，选择发育良好、性腺成熟的个体作为亲贝。

1. 1. 2 繁育苗种 利用现有的4个F2群体繁育4个自繁群体（J-HH、B-HH、J-GG和B-GG）和2个杂交群体（♀广西×♂海南金唇选育系J-GH和♀海南×♂广西白唇选育系B-HG）。亲本雌雄比为30∶10，每个群体的构建选用40只亲贝。通过阴干刺激亲贝3 h后放入过滤海水的孵化池中，采用自然排放法授精而获得企鹅珍珠贝幼体。进入直线铰合期的幼虫，按1～4个/mL的密度移入育苗水泥池中培养。早期幼虫培育以湛江等鞭金藻（Isochrysis zhanjiangensis）和巴夫藻（Pavlova viridis）为主要饵料，适当混合投喂亚心形扁藻（Platymonas subcordiformis）等，后期以亚心形扁藻为主要饵料。幼虫约20%开始出现色素点（眼点）时投放1/2采苗器。每天换水1/3，连续24 h充气培养。

1. 1. 3 养殖管理 苗种培育至壳长4.0 mm以上时（3月龄），移至养殖海区的浮筏架养殖。养殖海区水温22.19～30.30 ℃，平均水温27.25 ℃，盐度27.58‰～32.74‰，透明度1.2～3.0 m，水深9.0 m。出池苗采用60目网袋套在30 cm×30 cm×20 cm的拱形铁框笼中养殖，放养密度300只/笼;15～30 d分别换入40目和20目网袋中养殖，放养密度200只/笼;苗种壳长在3 cm以上时，改用网目为2 cm、笼底直径30 cm的单圈笼或双圈笼养殖，放养密度30或40只/笼;苗种个体壳长在7 cm以上时，使用网目为3 cm的笼具，调整养殖密度为8或10只/笼。各群体的养殖密度和管理方法相同，具体参照珍珠贝常规养殖方法（蒙钊美等，1996）。

1. 2 试验方法

2018年12月分别随机抽取12月龄的6个F3选育系各200只成贝，以小刀剖开贝体用肉眼观察左右壳珍珠层边缘颜色，统计各选育系贝壳珍珠层颜色变异比例。随机抽取6个F3选育系各50只成贝，清除贝体附着生物后，使用游标卡尺测量其壳长（SL）、壳高（SH）、壳宽（SW）及铰合线长（HL）等4个形态性状，精确到0.01 cm;体质量（BW）采用电子天平称量，精确到0.01 g;并计算各群体生长性状的综合评价值（Pi）。随机抽取6个F3选育系各30只成贝，用分光测色仪NS820（3nh，深圳市来源仪器设备有限公司）测量企鹅珍珠贝的金唇珍珠层和白唇珍珠层颜色参数（L*、a*、b*、C*和h?），并计算色差（Sun et al.，2012）及各选育系贝壳珍珠层颜色性状的综合评价值（Pi）。因贝壳本身为非平面体，不适宜直接测量，需将其用14 mm的玻璃转头切割出待测部位并用去离子水洗净晾干后置于黑暗环境下测量，测量位点如图1所示，每个测量位点测3次，取平均值。颜色参数中，L*用于表示像素亮度，取值范围为[0，100]，表示从暗到亮;a*表示从红色到绿色的范围，取值范围为[127，-128];b*表示从黄色到蓝色的范围，取值范围为[127，-128];C*代表颜色饱和度，只有正数，值越大表示颜色越鲜艳;h?为色调，是角度，取值范围为[0?，360?]，其中基于CIE1976的Lab颜色空间与LCh颜色空间相辅相成。

1. 3 数据处理

采用Excel 2010整理试验数据并进行相关计算，使用SPSS 18.0进行单因素方差分析（One-way ANOVA），并以Minitab制图。相关计算公式如下：

（1）综合评价值（Pi）

Pi=[jk0（aija0j-1）2]

式中，k0为评价指标的权重系数（在生长性能中，壳长、壳宽、体重的权重系数分别为0.4、0.3和0.3;在贝壳珍珠层颜色中， L*、a*、b*的权重系数分别为0.3、0.3和0.4），aij为第i个家系第j个指标的数据，a0j为第j个指标最差家系的数值（生长性能中最小即为最差;金唇颜色中L*和a*最大为最差，b*最小为最差;白唇颜色中L*最小为最差，a*和b*绝对值最大为最差）。

（2）饱和度（C*）：

C*=[a*2+b*2]

（3）色调（h?）

h°=arcsin（[b*a*]）

（4）色差（dE*）

dE*=[（L*2-L*1）2+（a*2-a*1）2+（a*2-a*1）2]

式中，L*、a*、 b*均为平均值。

2 结果与分析

2. 1 6個F3选育系的贝壳珍珠层颜色表型情况

企鹅珍珠贝珍珠层边缘颜色分为金唇和白唇（珍珠层颜色），6个F3选育系的贝壳珍珠层颜色表型抽样统计结果见表1。金唇选育系的珍珠层颜色表型均为金唇，不存在颜色表型变异;而在白唇选育系中，广西种群自交后代（B-GG选育系）的颜色表型变异率最大，其中左壳变异率为4.0%，右壳变异率和总变异率均为5.5%;海南种群自交后代（B-HH选育系）的颜色变异率最小，其中左壳变异率为2.0%，右壳变异率和总变异率均为3.5%。3个白唇选育系中，其右壳珍珠层颜色变异率和总颜色变异率一致，说明左壳变异其右壳一定变异，且左壳白唇表型较右壳白唇表型更易于纯化。

2. 2 金唇选育系和白唇选育系的颜色特征

企鹅珍珠贝左右壳的珍珠层边缘颜色存在明显差异（图2）。其中，金唇选育系左壳较右壳颜色更亮、偏黄红、鲜艳，其色差为2.77;白唇选育系右壳较左壳颜色暗、偏蓝绿，其色差为6.01。不论是金唇选育系还是白唇选育系，都是下测量位点比上测量位点颜色更暗、偏蓝绿，但同壳两测量位点的颜色差异较小（图3）。其中，金唇选育系左壳两测量位点色差为1.17，右壳两测量位点色差为2.57;白唇选育系左壳两测量位点色差为2.50，右壳两测量位点色差为1.42。

2. 3 6个F3选育系的生长性能差异

由图4可知，海南金唇自繁群体（J-HH选育系）和金唇杂交群体（J-GH选育系）的形态性状（除壳长外）显著大于3个白唇选育系群体（P<0.05，下同）;3个金唇选育系群体的体质量均显著大于3个白唇选育系群体。其中，金唇杂交群体（J-GH选育系）的壳长和铰合线长最大，分别为79.62±5.51和87.56±6.94 mm;海南金唇自繁群体（J-HH选育系）的壳高、壳宽和体质量最大，分别为64.93±4.61 mm、29.83±1.83 mm和62.78±8.89 g;白唇杂交群体（B-GH选育系）的壳长、壳高、壳宽、绞合线长和体质量均最小，分别为70.71±9.81 mm、54.07±9.44 mm、24.16±4.32 mm、74.60±14.09 mm和37.87±15.93 g。

2. 4 6個F3选育系的珍珠层颜色差异

由图5可知，金唇选育系与白唇选育系的贝壳珍珠层边缘颜色参数（L*、a*、b*、C*和h?）存在显著差异。其中，J-L*>B-L*说明金唇选育系群体贝壳珍珠层的边缘颜色比白唇选育系群体更亮;J-a*>B-a*说明金唇选育系群体贝壳珍珠层的边缘颜色较白唇选育系群体更少绿多红;J-b*>B-b*说明金唇选育系群体贝壳珍珠层的边缘颜色比白唇选育系群体更少蓝多黄;J-C*>B-C*说明金唇选育系群体贝壳珍珠层边缘颜色较鲜艳，而白唇选育系群体较灰暗。J-h°的置信区间为[85.40°，94.46°]，表明金唇选育系群体贝壳珍珠层边缘颜色主要偏黄，且略带红或绿;B-h°的置信区间为[157.00°，173.13°]，表明白唇选育系群体贝壳珍珠层边缘颜色主要偏绿，且略带黄或蓝。计算得到金唇选育系群体和白唇选育系群体贝壳珍珠层边缘色差为10.00。3个金唇选育系贝壳珍珠层边缘的颜色存在显著差异，其中，J-HH选育系与J-GG选育系的色差最大，为3.60;其次是J-GH选育系和J-GG选育系，其色差为1.91;J-HH选育系与J-GH选育系的色差最小，为1.87。3个白唇选育系贝壳珍珠层边缘色差较小，其色差排序依次为B-HH选育系和B-HG选育系的色差（2.27）>B-GG选育系和B-HG选育系的色差（1.63）>B-HH选育系和B-GG选育系的色差（0.87）。

2. 5 6个F3选育系珍珠层颜色与生长性状的综合评价结果

综合3个金唇选育系和3个白唇选育系的生长性状及贝壳珍珠层颜色综合评价值（表2）可知，以生长性状（壳长、壳宽和体质量）为选育目标时，J-HH选育系的育种性能最佳（0.390），B-HG选育系的育种性能最差（0），具体排序为J-HH选育系>J-GH选育系>J-GG选育系>B-HH选育系>B-GG选育系>B-HG选育系。以贝壳珍珠层颜色为选育目标时，金唇选育系的J-HH选育系最佳（0.415），其次是J-GH选育系（0.221）;白唇选育系的B-HH选育系最佳（0.722），其次是B-GG选育系（0.452）。

3 讨论

以壳色作为遗传标记，对贝类进行遗传育种及种质遗传改良的研究工作正在逐渐开展，目前在文蛤（朱东丽等，2012;崔宝月等，2018）、三角帆蚌（张根芳等，2016;孙朝虎等，2019）、长牡蛎（丛日浩等，2014）、太平洋牡蛎（Ge et al.，2015）等贝类中均有壳色选育系的相关报道。闫喜武等（2005a，2005b，2010）在研究菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）时发现，斑马蛤、两道红蛤仔、海洋红蛤仔的F1代不存在壳色变异，由此培育出斑马蛤、两道红和海洋红等一系列菲律宾蛤仔养殖新品种，且通过海洋红与斑马蛤杂交成功培育出红斑马壳色品系;刘志刚等（2012）对华贵栉孔扇贝的壳色遗传规律进行研究，结果表明贝壳橘黄色表型相对于枣褐色表型为显性;李健强等（2017）以合浦珠母贝4种壳色（金色、红色、黑色和白色）选育系F6代为试验材料，研究其壳色遗传规律时发现金色选育系和红色选育系的壳色表型率为100%，黑色选育系和白色选育系的壳色表型率分别为97.5%和93.5%，认为黄色和白色为合浦珠母贝的背景色，而黑色和红色为前景色。本研究选择企鹅珍珠贝金唇和白唇（珍珠层边缘颜色为金色或白色）性状进行选育繁殖，经过三代的珍珠层颜色纯化选育，结果表明，3个金唇选育系群体的贝壳珍珠层颜色全部表现为金唇珍珠层色泽，即颜色变异率为0;3个白唇选育系群体虽存在不同程度的变异，但均低于10.0%，说明企鹅珍珠贝白唇表型相对于金唇表型为显性。该结论对开展企鹅珍珠贝金唇和白唇珍珠层颜色的遗传育种工作具有重要指导意义。

本研究结果表明，以金唇为选育目标时，J-HH选育系是最佳选育系，且与J-GH选育系和J-GG选育系的颜色存在显著差异;以白唇为选育目标时，B-HH选育系是最佳选育系，且与B-HG选育系和B-GG选育系的颜色存在显著差异。说明不同地区的企鹅珍珠贝珍珠层颜色存在明显差异，且可进行人工选育。双壳贝类的壳色与其生长发育密切相关（张跃环等，2008）。程鹏等（2010）研究表明，不同壳色虾夷扇贝的卵径、幼虫孵化率及成活率差异不显著，但其幼虫期的壳长和壳高存在显著差异，以白壳虾夷扇贝的生长性能最佳。闫喜武等（2010）研究发现，不同壳色菲律宾蛤仔品系的生长性能存在显著差异，其中珍珠白品系和两道红品系最佳，斑马蛤品系最差。丛日浩等（2014）研究证实，金壳色长牡蛎成贝的生长性能显著优于白壳色和黑壳色长牡蛎。陈明强等（2016）研究发现白壳色和金壳色合浦珠母贝的生长性能较黑壳色和红壳色更佳。本研究结果表明，企鹅珍珠贝金唇选育系群体生长性状明显优于白唇选育系群体，且3个金唇选育系群体生长性状的综合评价值也均高于3个白唇选育系群体。郑怀平等（2003）研究发现不同壳色海湾扇贝在10日龄前的生长无显著差异，但至6月龄时不同壳色呈现明显差异，表现为白壳色家系的生长速率和存活率均显著高于橙色家系和紫色家系。范飞龙等（2012）在研究90日龄内的杂色鲍幼苗时发现不同壳色杂色鲍的生长性能差异不显著。本研究结果与上述研究结果存在差异，究其原因可能是种间差异及生长阶段性差异所致。本研究还发现，3个金唇选育系群体的生长性能表现为J-HH选育系>J-GH选育系>J-GG选育系，3个白唇选育系群体的生长性能表现为B-HH选育系>B-HG选育系>B-GG选育系。说明不同地理群体的企鹅珍珠贝存在明显生长性能差异，但未表现出杂种优势。

壳色作为一种选育目标性状，可稳定遗传，其遗传力为中高等水平（邢德等，2018），且选育具有特定珍珠层颜色的企鹅珍珠贝对珍珠生产具有重要意义。本研究通过比较贝壳左右壳珍珠层边缘颜色及同壳不同测量位点的差异，对企鹅珍珠贝金唇和白唇珍珠层边缘颜色特征进行分析，结果显示左右壳色差显著，但同壳不同测量位点的色差较小。这与三角帆蚌紫色选育系F5代的颜色特征（吴雷明等，2016）存在明显差异，即三角帆蚌F5代的左右壳珍珠层颜色相同，但每个贝壳前端、中端和后端的颜色差异显著。究其原因可能是：（1）海水珍珠贝与淡水珍珠贝存在种间差异;（2）企鹅珍珠贝选育系与三角帆蚌选育系的选育目标及选育路线不同;（3）颜色测量位点及测量面积不同。企鹅珍珠贝珍珠层颜色丰富，且个体间的颜色差异较明显，因此，在今后的選育工作中应加大选育强度，继续深化企鹅珍珠贝珍珠层颜色的边缘外套膜研究，培育出新品系。

4 结论

6个企鹅珍珠贝F3选育系的生长性能和珍珠层颜色均存在显著差异，其中，J-HH选育系可作为生长和金唇协同选育的最佳选育系，B-HH选育系可作为生长和白唇协同选育的最佳选育系。

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（責任编辑 兰宗宝）