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在商业化大量产对虾中维持家庭多样性的考虑

安德鲁·富特(Andrew Foote)博士

在孵化场实施实际措施以减少家庭偏见

家庭多样性
这项研究的结果表明,养殖斑节对虾的家庭偏斜之间的关系-重点关注这种高度繁殖力物种的采样工作量和基因分型成本之间的平衡-采取有效的孵化场行动来减少家庭偏斜。 CSIRO的照片,通过Wikimedia Commons。

有效的育种计划寻求保持遗传多样性,以避免近亲繁殖的问题,并允许长期选择理想的生产性状。与陆生农业物种相反,许多水产养殖物种的繁殖力强,产卵量大,并在社区中饲养,这导致偏斜的[不对称]家庭贡献,对育种计划构成了挑战。

在高繁殖力,公共(质量)产卵和/或社区饲养的水产养殖物种中,偏斜的家庭分布很常见。由于需要更多的资源来检测来自代表性不足的家庭的个体,或可靠地确定相对生存率(作为衡量家庭绩效的指标),因此偏倚的程度给维持家庭特定的遗传多样性带来了挑战。

在大多数水产养殖物种中,由于它们的体型较小且繁殖力高,因此无法通过物理标记方法来追踪从独立产卵中鉴定出的科。虽然可以在孵化场单独产卵和饲养家庭,但这需要大量资源,并在家庭中引入了额外的环境诱导饲养效果。

跟踪和识别家庭的有效替代方法是使用遗传标记进行亲子鉴定。这些遗传方法已被证明可可靠地从社区饲养的家庭中恢复重要的家谱信息。遗传标记已被用于许多重要的水产养殖物种的父母分配和家庭分布,这些物种已经进行了公共饲养。

在商业饲养条件下,对家庭偏斜或社区养殖虾的家庭比例变化的了解有限,尤其是这如何影响基因分型策略,以恢复育种计划中的家庭业绩数据。黑虎虾 斑节对虾,是高繁殖力水产养殖物种的一个例子,通常在每个产卵的后代生产中显示出数量级的差异。

本文–摘自 原始出版物 (Foote A.,D.Simma,M.Khatkar,H.Raadsma,J.Guppy,G.Coman,E.Giardina,D.Jerry,K.Zenger和N.Wade.2019年。《商业上维护家庭多样性的考虑大量繁殖的对虾:一个案例 斑节对虾。面前。基因10:1127。)–有关确定家庭偏见的研究报告 斑节对虾 从两个批次的三个批次(单独的产卵事件)中获得两个年龄:放养到商业成年池塘之前的30天培养(DOC),以及收获时的150 DOC。

释放黑虎虾的遗传潜能

研究设置

野生 斑节对虾 亲鱼来自澳大利亚北领地沿海,并转移到昆士兰州飞鱼点的商业孵化场。亲鱼进行了常规的商业成熟:在室内水箱系统中以每平方米3个密度保持,流过海水的流量保持在28±0.5摄氏度,并以商业成熟饮食为食。

共有678个潜在亲虾的父母被允许在鱼缸内自然交配,然后对任何未交配的雌性进行人工授精。雌性单眼被消融,卵巢成熟的雌性被放置在公共产卵池中,在任何给定的时间最多有五只交配的雌性。当产卵池汇集在一起​​时,家庭供养就不会平等。产卵池之间也没有均衡。亲本没有被标记,因此产卵时父母不知道。相反,基因分型将追溯确定父母。

产卵后要进行常规商业洗涤,然后转移到孵化池中,然后收获孵化的无节幼体,然后转移到幼体饲养池(LRT)中,以商业饮食将其饲养到30 DOC。在DOC达到30 DOC的条件下,将LRT汇集起来,在常规商业条件下,将后代以大约每平方米45的密度放养到商品养殖池中,直到以150 DOC收获。将三批独立的家庭分开放置,对三批供养父母,幼体池和成年池塘进行跟踪和采样,以进行基因分型和父母分配。

三批大量产卵 斑节对虾 在两个生命阶段(30和150 DOC)以及亲鱼中取样,以确定家庭起源。固定所有用于遗传分析的组织,并提取总核酸(TNA)。来自每个亲虾以及30和150 DOC的每个后代的遗传材料都与一个独特的平板位置和识别标签相关联,从而能够在整个提取,基因分型和亲本分配过程中追踪单个组织。

有关动物起源,产卵和饲养的详细信息;基因取样;核酸提取和基因分型;家庭任务;相对家庭供款;以及在家庭捐款偏斜的情况下的抽样工作,请参阅原始出版物。 

结果和讨论

总体而言,在678个潜在父母中,共有199个为所采样的后代做出了贡献。在DOC为30时,共采样了2,914个人;在DOC为150时,共采样了2,820个人;总体分配率(确定个体与人口之间的关系的统计技术,将参考人口作为个体的起源)在DOC为30时为98.6%,抽样率为99.3。 150 DOC时的百分比。最低分配率为97%(LRT c),而批次1、2和3中每批次的平均分配率分别为99.5%,98.1%和98.6%。

每个批次的贡献显着不同于零的家庭被指定为“顶级”,而其余家庭的个人太少而无法可靠地检测到或进行进一步的统计分析。总体而言,顶级家庭的数量是第1批54个家庭中的33个家庭,第2批35个家庭中的22个家庭和第3批33个家庭中的24个家庭。

在两个重要的商业时间点,每个池塘大约500个人,每批次1,000个人 斑节对虾,足以检测和重新发现除最罕见的家庭以外的所有家庭。这样就可以确定家庭分布的偏斜度,家庭相对贡献的变化以及相同家庭中池塘之间收获时家庭等级的差异。但是,专注于遗传改良的育种计划通常会受益于样本数量的增加,以改善检测到的家庭数量以及每个家庭绩效评估的准确性。下文将进一步讨论增加样本量和采样策略以及孵化场实践的好处。

家庭多样性
图1:第1批(A)的池塘A和池塘B的家庭分布从30 DOC变化到150 DOC;批次2(B)的池塘B和C,以及批次3(C)的池塘D和E。星号突出显示比例P的显着变化<0.05.

每个池塘采样约500个人,足以从三个批次中的两个中的六个池塘中的四个池塘中重新捕获在池塘放养(30 DOC)时再次发现的所有顶级代表家庭(150 DOC)。将剩余批次中的两个池塘合并时,批次样本大小约为1,000,足以在两个时间点捕获顶层中的所有科。大量产生的整体偏度 斑节对虾 在当前的研究中,池塘放养量增加了(30 DOC)<收获(1 DOC)的百分之1至11<1至18%。当前研究中的家庭偏斜幅度与其他水产养殖物种(包括其他对虾)相似。

结果表明,在确定采样和基因分型方法以可靠地确定育种计划中的家庭多样性时,应考虑家庭偏斜的差异,并结合每种物种的特定影响和生产周期中的采样时间点。

要了解家庭倾斜的相对影响并制定缓解策略,需要确定倾斜的根本原因。每个批次的放养歪斜(相对家族贡献最大,为17.7%)高于每个批次从放养到收获的歪斜分布(家族相对最大,为9%),这表明诸如亲鱼繁殖力和幼虫存活率之类的初始因素对家庭偏斜的影响大于池塘成长期期间的差异生存。

以前的研究报告说,在孵化场的生产阶段,孵化场的做法和家庭的不同生存可以导致一代人的有效种群数量大幅度减少(减少超过70%)。孵化场可以采用一些实用的策略来减少家庭偏向池塘的放养,例如在孵化场的各个时间点单独产卵和每个家庭的后代均等集中。虽然将家庭聚集到更接近池塘放养点的位置将导致家庭分配更加平等,但将家庭分开以追踪家庭出身也可能会带来一系列环境抚育作用。

根据育种计划的要求,最好的和最实际的折衷办法可能是减轻后代的繁殖力,方法是单独产卵,并在后代孵化后通过汇集家庭来平衡供款。

从池塘放养到收获的相对家庭比例的变化可以用来衡量相对家庭生存,从而可以在育种计划中对家庭进行排名和潜在的选择标准。虽然观察到许多家庭从放养到收获的相对家庭比例发生了变化,但每个池塘大约500个样本量仅导致检出比例显着变化,占顶层家庭的31%和总家庭的20%。

如果将此相对生存率用作绩效指标,则需要增加样本量以允许检测更大比例的家庭中的重大变化。例如,将样本量增加到5,000,可以检测到78%的家庭发生重大变化。将来可能会通过诸如DNA合并等策略促进增加基因型个体数量的具有成本效益的策略,该策略已在其他生产性动物(如鸡,肉牛和绵羊)中得到验证。 DNA合并可显着节省成本,每个样本中有多个合并的个体进行基因分型。

对于三批中的每批,家庭的相对存活率以及按池塘相对贡献的家庭排名之间几乎没有一致性。但是,富裕家庭的顶层和底层的大多数家庭在池塘之间是一致的。整个池塘的家庭生存表现的这种差异突出了除了遗传效应外,环境饲养效应的影响。将来的试验可以在重复的池塘中平均分布家系,以区分影响相对家庭生存的环境(G×E)相互作用的基因型大小及其变化,基于家系的遗传优势。

在亲鱼被标记并知道其血统/亲缘关系的大规模产卵方法中,近交也将更容易得到控制,因为这将允许知情的交配杂交并追踪对后代的贡献。但是,必须承认,在公共产卵和饲养方法中,追踪较小的家庭更加困难,而且它们更容易丢失。

观点

总体而言,从池塘放养(30 DOC)到收获年龄(150 DOC),相对家庭收入的偏差有所增加。但是,池塘放养中的偏斜度大于池塘成长期期间的偏斜度增加。因此,在孵化场实施的实际缓解策略可能会减少总体倾斜;但是,必须考虑所实施策略的成本,实用性和对环境的不同影响。孵化成无节幼体后,平均分配和集中家庭供款可能是一种具有成本效益的策略。

从放养年龄到收获年龄的相对家庭比例的变化为每个家庭确定了生存指标和家庭等级,可以将其作为选择标准纳入育种计划。池塘之间的生存率和家庭等级的差异概述了环境影响生存的重要性。每个池塘进行基因分型的大约500个个体的样本量足以观察到偏斜度,足以在收获年龄发现大多数家庭。

但是,较大的样本量将允许每个家庭检测到更多的个体,并提高检测相对比例显着变化的家庭的能力。包含家庭偏斜的模型表明,检测最低的25%的家庭所需的采样数量会增加,并且在池塘成长期期间其比例也会发生变化。

总体而言,本研究提供了有关采样工作的实用信息,以准确,可靠地检测到高度繁殖的水产养殖物种(包括虾)中的未来选择性育种计划的科目,以及减轻偏斜的关键措施的建议。

原始出版物中提供了参考。


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