黄金鲈(Yellow perch, Perca flavescens),又名丝绸鲈,广泛分布于美国中北部地区,是美国最著名的鲈鱼,也是北美地区最受欢迎的淡水游钓及经济鱼类。由于对黄金鲈掠夺性的捕捞和生态环境的破坏,从上个世纪50年代起其野生资源呈现急剧下降的趋势,导致了其主要产区(北美五大湖区)周边的一些州已经大幅度地减少或禁止了对它的捕捞。黄金鲈锐减的捕捞量远远不能满足市场的需求,使得其市场价格持续走高。为弥补黄金鲈渔业资源的严重枯竭和满足消费者的需求,美国企业和水产工作者于上世纪90年代开始对黄金鲈养殖产业进行了开发和研究。然而相比于其他的养殖鱼类,黄金鲈生长较为缓慢,其养殖产业无法迅速发展,作为一种非常受欢迎的经济鱼类,至今它在美国水产养殖业中仍只是一个很有潜力的‘候选种’。为了改变黄金鲈养殖产业的尴尬境地,培育出优质快速生长的黄金鲈品种成为了当务之急。生长性状属数量性状范畴,它由多个微效基因和环境效应共同作用。数量遗传学应动物育种工作需要而诞生,其遗传理论能够帮助育种工作者揭开蒙在数量性状表面的环境影响的外衣,使得育种工作可以在性状基因型水平上开展,从而确保育种工作的高效性和准确性。水产育种拥有悠久的历史,育种技术的合理选用是成功并且高效地培育出优良品种的关键所在。随着育种实践和科学技术的不断发展,涌现出了多种高效的育种技术,比如杂交育种技术,倍性育种技术,性别调控育种技术和分子标记辅助育种技术等等,其中分子标记辅助育种技术显示出了巨大的育种潜能。为了早日获得黄金鲈生长性状优良品种,本文利用多态微卫星标记构建了黄金鲈亲子鉴定技术平台,并在此基础上对黄金鲈生长性状数量遗传参数进行了较全面的评估,同时构建了两种用于黄金鲈生长性状选育的微卫星标记辅助的家系育种技术并对两种育种技术进行了比较研究。主要内容包括以下几点：(1)构建黄金鲈亲子鉴定技术平台黄金鲈亲子鉴定技术平台的建立分两个步骤：首先评估用于亲子鉴定的微卫星标记：在本实验室即美国俄亥俄州立大学南方研究中心鱼类遗传育种研究组已经开发的近150个该种鱼的微卫星标记中,根据5个筛选原则：1)核心重复序列碱基数大于2,一般选3碱基或4碱基重复；2)PCR扩增结果理想；3)PCR扩增退火温度相同或相近；4)基因分型状况良好；5)扩增片断大小范围存在较大差异,初步筛选出8个微卫星标记即YP30, YP41, YP49, YP60, YP73, YP78, YP96和YP109用于黄金鲈亲子鉴定研究。选取3个亲本群体(2006年亲本群体、2007年亲本群体和2008年亲本群体),采用醋酸铵/异戊醇法提取基因组DNA,单管巢氏PCR方法(一种节约型荧光标记PCR方法)扩增8个微卫星位点,利用基因分析仪(ABI 3130)和软件GeneMapper 4.0获取基因型信息。群体等位基因数(The number of alleles, A)、观测杂合度(Observed heterozygosity, Ho)、期望杂合度(Expected heterozygosity, He)多态信息含量(Polymorphism information content, PIC)、近交系数(Inbreeding coefficient, Fis)、等位基因丰富度(Allelic richness, Rs)和哈迪-温博格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium, HWE)的评估结果表明所选的8个微卫星标记高度多态,适于亲子鉴定研究。同时利用软件P-Loci模拟评估所选微卫星标记应用于黄金鲈亲子关系判定时的成功率。从软件模拟结果可知,当选育群体的家系数为100时,利用这8个微卫星标记构建的亲子鉴定技术平台,可得到接近100%的亲子判定成功率。第二个步骤为黄金鲈亲子鉴定技术的应用评估研究：利用电子标记(Passive integrated transponder tags, PIT)标记的13尾母本和21尾父本按照雌雄1：2或1：1的比例构建家系,经过基因组DNA提取(96孔板法)、PCR扩增、基因分型和亲子鉴定软件Cervus 3.0的分析,获得了94%的亲子鉴定成功率。通过两个步骤的研究后,成功构建了黄金鲈亲子鉴定技术平台。(2)黄金鲈生长性状遗传力和遗传相关分析利用13尾母本和21尾父本按照雌雄1：2或1：1的比例构建家系。产生的家系分别混养于池塘和水缸中。基于亲子鉴定所得系谱信息,利用软件ASREML3.0的多性状动物模型(Multi-trait animal model)对养殖在池塘和水缸中的黄金鲈一龄和二龄生长性状即体重和全长的遗传力和遗传相关进行了估算。池塘养殖的一龄黄金鲈体重和全长的遗传力分别为0.082±0.056和0.075±0.053；池塘养殖的二龄黄金鲈体重和全长的遗传力分别为0.14±0.09和0.049±0.057。池塘养殖的黄金鲈生长性状(即体重和全长)表现出较低的遗传力,表明家系选育技术较适于池塘养殖的黄金鲈生长性状的选育研究。水缸养殖的黄金鲈一龄体重和全长的遗传变异太低,遗传力无法评估；然而水缸养殖的二龄的黄金鲈体重和全长表现出较高的遗传力,都为0.5左右。由于采集的样本数量较少,水缸养殖黄金鲈生长性状遗传力的评估结果仅能用做选育研究时的参考资料。在两种养殖环境中,黄金鲈(一龄或二龄)体重和全长间表现出很高的遗传相关和表型相关,其值在0.907±0.014和0.999±0.0055之间,这意味着对黄金鲈体重的选择可以利用测量较为方便的性状即全长进行间接选择,最终得到较好的选择效果。(3)黄金鲈体重遗传力和基因环境互作分析利用电子标记标记的58尾母本和116尾父本按照雌雄1：2的比例构建家系,共58个配对组合。58个配对组合随机分成4组,经过育苗和驯食后,最后得到4个不同混合群体(P1、P2、P3和P4)。本试验设计两种养殖环境因子,分别是不同的养殖密度即70尾/缸、50尾/缸和30尾/缸,和不同的养殖水温即25℃和16℃。当水温为25℃时,设置3种不同养殖密度,每个养殖密度下设4个直径为0.5m的水缸养殖4个不同黄金鲈混合群体即P1、P2、P3和P4。在养殖密度为50尾/缸的情况下,设置2种不同的养殖水温,每个养殖水温条件下,有4个直径为0.5m的水缸养殖4个不同黄金鲈混合群体。经过1年养殖后,随机采集每个水缸中所有个体的一半,测量其体重,剪鳍条。基于通过亲子鉴定技术而获得的系谱信息,利用软件ASREML3.0评估不同养殖环境下一龄黄金鲈体重的遗传力和不同养殖环境间体重的遗传相关和表型相关。16℃和25℃养殖的一龄黄金鲈体重的遗传力分别为1.00±0.00和0.49±0.26。不同水温间黄金鲈体重的遗传相关和表型相关分别为0.49±0.32和0.36±0.26,相关系数值较小。不同养殖密度(即70尾/缸、50尾/缸和30尾/缸)养殖的一龄黄金鲈体重的遗传力分别为0.18±0.16、0.49±0.26和0.94±0.35。不同养殖密度间黄金鲈体重的遗传相关和表型相关分别为-0.1%0.58和0.17-0.61。本试验评估得到的一龄黄金鲈体重在不同水温间和不同养殖密度间的遗传相关较低,说明存在黄金鲈体重基因环境互作效应。(4)黄金鲈生长性状与个体杂合度和个体微卫星等位基因距离相关性分析利用8个微卫星标记(即YP30, YP41, YP49, YP60, YP73, YP78, YP96和YP109)对养殖的黄金鲈杂合度与生长性状相关关系进行了研究。经过基因组DNA提取(96孔板法)和荧光标记PCR扩增,然后利用基因分析仪和软件GeneMapper 4.0获得处于不同的养殖环境、不同养殖阶段和不同性别的1163个黄金鲈个体的8个微卫星位点的基因型。用个体多位点杂合度(Individual multilocus heterozygosity, MLH)和等位基因距离平方的平均数(mean d2)来衡量个体杂合度。MLH指的是8个位点上杂合子的百分含量(用小数表示)。mean d2指的是8个位点上等位基因大小差的平方和的平均值。运用回归分析(Pearson相关系数)对黄金鲈生长性状与个体杂合度和个体微卫星等位基因距离相关性进行评估。结果表明黄金鲈生长性状与个体杂合度和个体微卫星等位基因距离之间无显著相关(0.063<P<0.975),这在一定程度上否认了关联超显性假说在黄金鲈生长性状中的存在(5)黄金鲈生长性状微卫星标记辅助育种技术研究利用电子标记标记的13尾母本和21尾父本按照雌雄1：2或1：1的比例配对构建选育群体。选择4个平行池塘(池塘6、池塘8、池塘4和池塘7),在每个池塘中放养驯食后的混合子代6,100尾。经过1年的养殖,从池塘4和池塘7中分别采样150尾黄金鲈,剪鳍条,测量体重和全长。对池塘4和池塘7的黄金鲈进行淘汰选择,选择的步骤是：从每个池塘中随机采样100尾,测量全长,然后对所有样本的全长进行排序,得到用以淘汰生长较慢的黄金鲈(50%)的全长值,接着从池塘中再随机取10-20尾黄金鲈用来设置筛选闩的宽度(留大去小)。利用设置好的筛选闩,分别淘汰掉池塘4和池塘7中的一半数量的黄金鲈个体。池塘4中选留的黄金鲈转到池塘6中继续第二年的养殖,池塘7中选留的黄金鲈转到池塘8中继续第二年的养殖(这一流程我们称为育种技术二：又称二步选择法)。同时原来在池塘6和池塘8中养殖的黄金鲈,经过1年的养殖后,分别从每个池塘采样150尾,剪鳍条,测量体重和全长。接着将池塘6中的黄金鲈转到池塘4中进行第二年的养殖,将池塘8中的黄金鲈转到池塘7进行第二年的养殖(这一流程我们称为育种技术一：又称一步选择法)。完成第二年养殖后,分别从池塘6、池塘8、池塘4和池塘7中随机采样122、147、148和146尾,剪鳍条,测量体重和全长。同时分别从池塘6、池塘8、池塘4和池塘7中采集生长最快的10%黄金鲈111、105、137和127尾,剪鳍条,测量体重和全长。生长最快的10%黄金鲈用作繁育下一代选育群体的亲本。高成功率的亲子鉴定技术保障了育种技术一在黄金鲈生长性状选育计划中的顺利实施(即具有可行性)。基于亲子鉴定技术获得系谱信息,然后利用SPSS 17.0和ASREML3.0对两种育种技术中黄金鲈体重和全长进行分析。黄金鲈一龄体重和二龄体重间的高遗传相关(遗传相关为0.98+0.29)表明在第一年生长快的黄金鲈在第二年还是生长快的个体,这说明了育种技术二在黄金鲈生长性状的选育计划中的可行性。育种技术二中,二龄黄金鲈生长性状(体重和全长)要优于育种技术一中的二龄黄金鲈。根据以上结果,从节约育种成本和提高育种效率来看,育种技术二要优于育种技术一。