贝类全基因组遗传育种评估与分析系统的开发

为在贝类育种工作中推广应用准确率高于传统系谱资料最佳线性无偏估计方法的全基因组选择育种评估技术,以实现全基因组选择算法的MixP软件为核心,结合国内贝类育种项目研究,本研究设计开发了一套以网站服务形式为基础的基因组选择网络育种平台。该系统在Ubuntu Linux环境下使用MySQL数据库和基于Java编程语言的服务器端动态页面(Java Server Pages,JSP)技术开发完成,主要包括系统公告、综合查询、信息维护、任务管理、育种评估、选种选配等6个功能模块,能够完成数据模拟,性状测量记录的储存和查询,遗传参数估计,分子标记效应估计从而计算基因组估计育种值,以及选种选配方案定制等主要工作。系统在可行性测试中分析了98个栉孔扇贝,包括2个亲本和96个子代的壳长数据和基因型信息,计算出分布于全基因组的单个苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)分子标记效应以及个体的估计育种值,并简单计算出估计育种值与表型值的相关系数为0.703 9。这些结果表明系统运行正常。该系统在贝类育种工作中的推广和应用能够有效提升行业的整体技术水平,推动中国贝类育种工作的发展。     

施氏獭蛤早期生长性状遗传参数和育种值估计

以2代选育群体为亲本、采用巢式设计构建21个施氏獭蛤(Lutraria sieboldii)全同胞家系,利用混合线性模型对30日龄和80日龄施氏獭蛤生长性状进行遗传参数和育种值估计。结果显示:施氏獭蛤早期发育过程中壳长生长速度较壳高快,性状间遗传相关系数范围为0.96～0.98,表型相关系数范围为0.77～0.96,均呈正相关,80日龄施氏獭蛤壳长、壳高与体质量间表型相关系数较高;30日龄的壳长和壳高性状遗传力分别为0.31±0.02和0.25±0.01,80日龄的壳长、壳高、壳宽和体质量性状的遗传力分别为:0.35±0.27、0.27±0.20、0.06±0.04和0.25±0.19,壳宽性状遗传力为低遗传力,其余性状遗传力均属中等遗传力;不同性状个体育种值的前10家系相同率为70%～90%,基于育种值选择比基于表型值选择效率提高13%～30%(10%留种率)。研究表明:施氏獭蛤早期对体质量性状进行选择时可参考壳长、壳高性状,早期利用壳长、壳高和体质量性状进行选择时遗传进度高,利用个体育种值进行选择具有更高的优势。研究结果将为施氏獭蛤生长性状选择育种提供了参考依据。     

蛤仔(Ruditapes philippinarum)养成期壳长遗传力与育种值估计

采用巢式设计构建了菲律宾蛤仔的8个父系半同胞家系和24个全同胞家系。在90、300、330和450日龄,每个家系随机取30个个体测量壳长,并对数据进行遗传分析。将全同胞效应、母本效应和移入土池时壳长协变量组合成8个不同模型,应用REML法估计遗传力,BLUP法估计育种值。结果表明,移入土池时各家系平均壳长协变量是重要影响因子,全同胞效应和母本效应影响较小。在90、300和330日龄的最优模型为考虑加性遗传效应和移入土池时各家系平均壳长协变量的模型AB,450日龄的最优模型为仅考虑加性遗传效应的模型A。应用最优模型估计的90、300、330和450日龄壳长遗传力分别为0.571、0.966、0.622和0.865。应用最优模型估计育种值,对表型值选择法和育种值选择法比较的结果表明,对家系进行选择时,在300日龄用育种值选择法比表型值选择法平均壳长高3.56%,在90和330日龄时比表型值选择法分别低1.53%和3.71%。对个体进行选择时,按照10%和1%留种,在90、300和330日龄表型选择法比育种值选择法高16.86%、2.54%,16.27%和24.51%、2.03%,23.23%。除在300日龄对家系进行选择时育种值选择法优于表型值选择法外,表型值选择法均优于育种值选择法。     

中国对虾(Fenneropenaeuschinensis)多性状复合育种方案的遗传和经济评估

设计中国对虾Fenneropenaeus chinensis多性状复合育种方案,模拟选择20个世代,预测和评估目标性状(收获体重(BW),存活率(SR)和饲料摄入量(FI))的遗传进展及经济效益。利用选择指数理论,估计目标性状的选择反应和遗传进展;通过三级金字塔传递系统(核心群、扩繁群和生产群)放大遗传进展并计算其经济效益;对影响利润(RP)和效益成本比率(BCR)的生物学参数(遗传力、育种目标是否包括FI),经济学参数(对虾价格、饲料价格、贴现率、初投资、年费用)和运行参数(首次回报年份、扩繁效率)进行敏感性分析。结果表明,在基础参数值下,BW、SR和FI每个世代的选择反应分别为0.81g、1.41%和1.30g;以1 000尾虾为单位计算,BW、SR和FI的经济加权值分别为32元,20元和-8元,育种目标的遗传进展为43.69元,育种方案执行20年产生的RP和BCR分别为8 660.99万元和14.34。敏感性分析显示,生物学参数中,目标性状遗传力变化对RP和BCR影响程度中等,遗传力值越高,RP和BCR越大;将FI经济加权值设为0,育种方案的RP和BCR明显高于基础参数。经济学参数中,对虾价格的变化对RP和BCR影响较大;饲料价格、贴现率和年费用的变化对RP和BCR影响较小,但初投资变化对BCR影响较大。运行参数中,首次回报年份越晚,RP和BCR越低。扩繁效率是影响RP和BCR的最重要因素。高扩繁效率下,生产群规模扩大1 736.15%,RP和BCR分别提高1 866.92%和1 736.75%。     

虹鳟(Oncorhynchus mykiss)选育群体主要体尺性状表型和遗传相关分析

以虹鳟(Oncorhynchus mykiss)优良品系选育群体作为试验群体,采用单性状动物模型估计头长、体长、体高、体厚、尾柄长、尾柄高、背吻距、背鳍基长等8个主要体尺性状的遗传力。结果显示,上述8个性状的遗传力在0.131—0.313之间,多为中等或偏低遗传力,其中背鳍基长遗传力最低,为0.131±0.039,体高遗传力最高,为0.313±0.086。采用皮尔逊相关法估计上述性状之间的表型相关,结果显示,上述性状间表型相关变化范围为0.016—0.815。采用两性状动物模型估计上述性状间的遗传相关,结果表明,上述性状间遗传相关变化范围为0.065—0.866。在本研究中,比较分析表型和遗传相关结果发现,虽然体厚与尾柄长的表型相关最低,仅为0.016,相关性不显著(P0.05),但是遗传相关为0.247,似然比检验(likelihood ratio test,LRT)统计分析达到显著水平(P0.05)。体厚与背鳍基长的表型相关为0.647,t检验达到显著水平(P0.05);但遗传相关仅为0.305,LRT统计分析未达到显著水平(P0.05)。上述结果说明,在该群体中各体尺性状的表型相关和遗传相关水平不完全相同,在设计育种方案时应综合考虑各个性状间的表型相关及遗传相关。     

大菱鲆(Scophthalmus maximus)家系选育 F2 早期选择反应和现实遗传力估计

为了评估大菱鲆选育F2的早期育种效果,采用3种方法,即,Ⅰ:比较F2选择系和对照系的最小二乘均值,Ⅱ:比较连续2代(F1和F2)选择系目标性状间的育种值,Ⅲ:比较F2选择系和对照系的育种值,估测了6月龄大菱鲆体重的选择反应,并进而分析了现实遗传力和遗传增益。结果表明,3种方法的选择反应估测值存在一定差异,其相应估测的现实遗传力和遗传增益也不相同;3种方法估测选择反应、现实遗传力和遗传获得的均值分别为3.1983±0.5880、0.2941±0.0531和8.70±1.60,显示出足够大的早期选择反应、中等的现实遗传力和较低的遗传获得,预示利用家系选育对大菱鲆进行遗传改良能够取得良好的育种成效,同时,这些群体还有很大的遗传改良潜力。     

大菱鲆(Scophthalmus maximus)幼鱼生长性状的遗传力及其相关性分析

以4种不同地理群体大菱鲆为亲本，采用巢式设计方法和人工采卵授精技术，按照1雄配2雌的原则，构建了28个父系半同胞家系和56个母系全同胞家系，分别测定了每个母系生长到6月龄的全同胞个体60个后代的体长、全长、体高、体重，应用数量遗传学原理，利用全同胞资料，采用方差、协方差分析的方法，研究了大菱鲆6月龄生长性状的遗传力及性状间的遗传相关和表型相关。对性状遗传力研究结果表明，雌性遗传方差组分均大于雄性遗传方差组分，雌性遗传方差组分存在显著的母性效应。基于父系半同胞组内相关法估计的遗传力是大菱鲆体长、全长、体高、体重遗传力的无偏估计值，估计的遗传力准确可靠，估计值分别为0．282、0．251、0．283、0．450，为中高等遗传力，显示对大菱鲆生长性状进行选择育种具有很大的潜力。对性状间相关性分析结果表明，依据父系半同胞遗传协方差组分和表型协方差分别估计体长．全长、体长一体高、体长．体重、全长。体高、全长一体重、体高一体重间的遗传相关和表型相关，遗传相关在0．888-0．985，表型相关在0．864—0．957，各性状间遗传相关和表型相关经t检验均达到极显著水平（P〈0．01）。     

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)不同生长阶段体重的遗传参数和育种值估计

为准确评估凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长性状的育种值,构建了4种单性状动物模型,并采用似然比和AIC值对不同模型进行比较分析并选出最优模型,应用最佳线性无偏预测法(BLUP法)对凡纳滨对虾不同生长阶段体重的遗传参数和育种值进行估计。综合分析得出模型AFD为最优模型,其在60、105和150日龄的遗传力估计值分别为0.39±0.07、0.25±0.04和0.22±0.05,可见以体重对凡纳滨对虾进行选择育种具有较大的潜力,下一代可获得较大的遗传进展。对不同生长阶段体重性状进行育种值选择和表型值选择的比较,两种选择方法选取前10%个个体的育种值平均值分别为3.19、9.95、13.07g和2.55、7.36、11.50g,前者比后者分别高出约20.06%、26.03%、12.01%,表明在每一生长阶段依据育种值选择比表型值选择更具优势。还对不同生长阶段的家系及亲本进行选择比较,结果表明,家系与亲本育种值相关性的变化趋势均为生长期越长,相关性越高,推测对家系及亲本进行提前筛选的时期至少在105日龄以上。     

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)不同生长阶段体重的遗传参数和育种值估

为准确评估凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）生长性状的育种值,构建了4种单性状动物模型,并采用似然比和AIC值对不同模型进行比较分析并选出最优模型,应用最佳线性无偏预测法（BLUP法）对凡纳滨对虾不同生长阶段体重的遗传参数和育种值进行估计。综合分析得出模型AFD为最优模型,其在60、105和150日龄的遗传力估计值分别为0.39±0.07、0.25±0.04和0.22±0.05,可见以体重对凡纳滨对虾进行选择育种具有较大的潜力,下一代可获得较大的遗传进展。对不同生长阶段体重性状进行育种值选择和表型值选择的比较,两种选择方法选取前10%个个体的育种值平均值分别为3.19、9.95、13.07g和2.55、7.36、11.50g,前者比后者分别高出约20.06%、26.03%、12.01%,表明在每一生长阶段依据育种值选择比表型值选择更具优势。还对不同生长阶段的家系及亲本进行选择比较,结果表明,家系与亲本育种值相关性的变化趋势均为生长期越长,相关性越高,推测对家系及亲本进行提前筛选的时期至少在105日龄以上。     

基于MethylRAD-Seq技术对仿刺参DNA甲基化图谱的研究

全基因组DNA甲基化作为重要的表观遗传学现象,其在生物体诸多生理生化过程中起了重要作用。研究表明全基因组DNA甲基化在基因的表达调控、维持胚胎正常发育、染色体结构稳定等方面发挥了重要作用。DNA甲基化也成为当今的研究热点之一,目前在脊椎动物领域研究相对较多,但是对无脊椎动物的甲基化规律的研究比较匮乏,因此本研究以棘皮动物门中仿刺参作为研究对象,采用最新的全基因组DNA甲基化检测方法 MethylRAD-Seq技术探究了仿刺参三种组织的甲基化状况,得到了甲基化标签数量、甲基化位点分布以及甲基化标签密度等信息;此外通过整合仿刺参甲基化文库数据和表达谱数据发现基因甲基化水平与表达水平之间存在弱的正相关性,这暗示了无脊椎动物基因组DNA甲基化可能起到促进基因表达的作用。     

棘皮动物线粒体基因组研究进展

线粒体基因组是存在于真核生物线粒体中的重要遗传物质,可独立进行复制、转录和蛋白质合成.与核基因组相比,线粒体基因组具有长度相对较短、点突变率高等特点,被认为是研究生物系统进化的重要对象之一.近年来,在海洋生物研究中,线粒体基因组已被广泛应用于遗传分析、种质鉴定、分子标记挖掘以及系统进化研究等领域并取得了丰富的成果.棘皮...     

Estimation of genetic parameters and breeding values in shrimp Fenneropenaeus chinensis using the REML/BLUP procedure

An analysis of a selection experiment was used to assess the impact of various animal model structures on REML estimates of variance components.The analyses were carried out based on 162 d body mass (BM) of 1 287 animals from 21 paternal half-sib groups of Fenneropenaeus chinensis.Estimated breeding values (EBV) of BM of all individuals were estimated using eight statistical models (A,AB,ABC,ABDC,ABMFC,ABMDC,ABFDC and ABMFDC) and BLUP (best linear unbiased prediction).These models were designed involving factors such as sex,spawn date as fixed effects,maternal genetic effects,full-sib family effects as random effects,mean BM of families at tagging and age at recording (covariate).The results demonstrate the importance of correct interpretation of effects in the data set,particularly those that can influence resemblance between relatives.The data structure and the particular model that was applied markedly influenced the magnitude of variance component estimates.Models based on few effects obtained upward biased estimates of additive genetic variance.The accuracy of genetic parameters and breeding value estimated by ABFDC model was higher than other models.The results imply that additive genetic direct value,full-sib family effects,and covariance effects besides sex and spawn date as fixed effects were very important for estimating genetic parameters and breeding value of body mass.This model had a heritability estimate of 162 d BM of 0.44.The comparison of the efficiency of selection based on breeding values or phenotypic value revealed great difference:average breeding value of the best 24 families selected by the 162 d BM breeding value and phenotype were 0.577 g and 0.366 g,respectively,representing a 36.57% higher efficiency in the former.In conclusion,selection based on breeding value was more effective than selection based on phenotypic value.Our results indicate that effects influencing the magnitude of estimates should be taken into account when estimating heritability and breeding values for BM.     

基于BP神经网络的摇臂式波浪发电平台取能效率预测

取能效率是衡量波浪发电装置设计合理与否的重要参考标准。文章首先介绍了摇臂式波浪发电平台，接着对BP神经网络的原理和算法进行了描述，最后以水池试验过程中收集的数据为样本数据，在Matlab平台上运用BP神经网络对实海况下摇臂式波浪发电平台的取能效率作了仿真预测。仿真结果表明：实海况下摇臂式波浪发电平台的取能效率达到了预期目标，进一步说明BP神经网络成功训练出可靠的网络，在此基础上预测的数据具有一定的参考价值。     

棘皮动物学研究现状与展望

棘皮动物为海洋中特有,从热带海域到寒带海域,从潮间带到数千米的深海都有分布,在海洋生态系统的结构和功能中发挥着重要作用。作为一类重要的经济动物,棘皮动物与人类有着密不可分的关系,发展棘皮动物学研究及其产业化十分紧迫。本文综述了棘皮动物学的发展和研究现状,提出了未来发展趋势及对策,包括棘皮动物生物学与生物多样性、遗传与行为生态学、种质资源保护与遗传改良、健康苗种规模化繁育、病害预防与环境控制、健康养殖设施与模式、产品安全与质量控制、产业发展规划与市场管理等。     

基于ArcGIS Engine与ArcGIS Server的海域定级信息管理系统设计与开发

以Visual Studio 2012为平台,利用ArcGIS Engine强大的空间分析功能,以C#为开发语言结合第三方插件设计开发海域定级决策子系统,实现了不同用海方式海域的自动化定级,对海域定级基础数据、过程数据和结果数据进行综合管理,构建了一个具有一定实用价值的海域定级信息管理系统原型;此外,利用WebGIS将海域定级决策子系统分析生成的结果数据发布成服务,实现海域定级信息共享子系统。本研究为海域定级提供智能化平台,提高对海域定级及评估效率,有利于海洋可持续发展。     

基于GIS的中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统

本研究工作采用基于组件式集成方案的ArcInfo GIS软件、Microsoft Access数据库、MapObjects 2.0软件、AutoCAD软件、VB6．0开发语言作为软件平台，以Legend Pentium Ⅲ（933）作为硬件平台，利用ADO数据接口实现与属性库连接，通过ShellExecute函数达到与ArcView软件、相关网址连接，在此基础上建立了中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统，并使其具有显示、缩放、温游、定位、查询、统计、分析、编辑、输出等功能。这是将GIS技术应用于海洋生态系统的调查、管理和保护的新尝试。     

棘皮动物线粒体基因组的基因重排、分子标记及系统发生分析

棘皮动物(echinoderms)是海洋生境中所特有的无脊椎动物重要类群,本文全面比较分析了棘皮动物29个物种的线粒体全基因组。线粒体基因组主编码基因的分析结果显示,海胆纲Echinoidea和海参纲Holothuroidea物种的基因排列完全相同;海星纲Asteroidea物种之间的基因排列也完全相同,然而与海胆纲、海参纲相比,存在一个长片段的倒位。海百合纲Crinoidea的栉羽星Phanogenia gracilis和花形羽枝Florometra serratissima主编码基因的基因排列完全相同,地中海海羊齿和海百合Neogymnocrinus richeri与此相比,均存在一个蛋白质编码基因(nad4L)的易位。蛇尾纲Ophiuroidea真蛇尾目Ophiurida的3个科(阳遂足科Amphiuridae、辐蛇尾科Ophiactidae和栉蛇尾科Ophiocomidae)主编码基因的基因排列完全相同,而同属于真蛇尾目,另外一个科(真蛇尾科Ophiuridae)的白色真蛇尾Ophiura albida和灰色真蛇尾Ophiura lutkeni,与同目的前3个科相比,存在3个蛋白质编码基因(nad1、nad2和cob)的倒位。蛇尾纲蔓蛇尾目Euryalida的海盘Astrospartus mediterraneus,与真蛇尾目5个线粒体基因组相比,存在主编码基因的重排。棘皮动物线粒体单基因的变异位点特征显示,nad5、nad4和nad2基因是理想的分子标记基因。基于29个线粒体基因组的氨基酸序列,通过两种方法(邻接法和最大似然法)所构建系统发生树的拓扑结构完全一致。支持其下分的5个纲(蛇尾纲、海参纲、海胆纲、海星纲和海百合纲)均为单系群。线粒体基因组的数据支持棘皮动物动物在纲层次的亲缘关系为:(((海胆纲+海星纲)+海参纲)+蛇尾纲)+海百合纲,海百合纲作为棘皮动物中最为古老的类群,位于系统发生树的根部。基于线粒体基因组构建的系统发生树,支持所有的科均为单系群;综合系统发生树及主编码基因的基因重排分析,均支持真蛇尾目并非单系发生,真蛇尾目的有效性还值得今后深入研究。     

海南省风暴潮预警综合管理平台建设

海南省风暴潮预警综合管理平台通过海域动态专网连接到警戒潮位标志物预警站的智能采集控制器,获取潮位观测和设备运行状态数据,通过数据解析,建立潮位和设备运行监测信息平台中心数据库,在此基础上实现业务管理和应用服务(如数据的监控、统计、查询、图形化分析、报表输出、参数设置、Web客户端等)。临灾前,海南省海洋监测预报中心可依据潮位监测和海洋预报数据,利用风暴潮预警综合管理平台提前对警戒潮位标志物预警站下达预警指令,发布预警信号,警示周边群众及时避险。临灾时,风暴潮预警综合管理平台可为“三防”应急指挥部门提供警戒潮位观测预警站点的风暴增水数据和现场视频画面,为海洋防灾减灾工作和指挥决策提供重要数据支撑和决策依据。     

大菱鲆体重和主要体型比率性状的遗传动态分析

The objective of this study was to estimate genetic parameters of body width(BW)to body length(BL)ratio(BW/BL)and of body weight traits(BWT)in turbot,and to elucidate the genetic mechanism of the two traits during ontogeny by dynamic genetic analysis.From 3 to 27 months,BW,BL and BWT of each communally stocked fish were measured every 3 months.The BW/BL ratio was measured at different sampling ages.A twotrait animal model was used for genetic evaluation of traits.The results showed that the heritability values of BW/BL ratio ranged from 0.2168 to 0.3148,corresponding to moderate heritability.The BWT heritability values ranged from 0.2702 to 0.3479 corresponding to moderate heritability.The heritability of BW/BL ratio was lower than that of BWT,except at 3 months of age.Genetic correlation between BW/BL ratio and BWT decreased throughout the measurement period.Genetic correlations were higher than the phenotypic correlations.The current results for estimating genetic parameters demonstrate that the BW/BL ratio could be used as a phenotypic marker of fast-growing turbot,and the BW/BL ratio and BWT could be improved simultaneously through selective breeding.