华贵栉孔扇贝橙色闭壳肌个体富集类胡萝卜素原因的初步研究

论文摘要

华贵栉孔扇贝Chlamys nobilis Reeve以其贝壳具有橙色、橙紫色、黄褐色、紫色、褐色等多种绚丽的色彩而闻名,自然分布日本、印度尼西亚以及我国的南海。由于其生长快、养殖周期短、经济效益高,而且味道鲜美、营养丰富,华贵栉孔扇贝在20世纪80年代中后期就已成为我国南方沿海重要的海水养殖种类之一。闭壳肌是华贵栉孔扇贝最重要的食用部分,其干制品即是著名的“干贝”。通常,华贵栉孔扇贝闭壳肌为白色,但极少数橙壳色个体也同时具有橙色闭壳肌。同白色闭壳肌相比,这种橙色闭壳肌不仅色泽美观,而且还富含类胡萝卜素。类胡萝卜素（carotenoids）通常是指C40的碳氢化合物（胡萝卜素）和它们的氧化衍生物（叶黄素）两大类色素的总称,由高等植物、藻类和微生物合成,以色素形式存在于自然界。类胡萝卜素色泽鲜亮、色价极高,已被广泛地应用于着色剂、饲料添加剂;类胡萝卜素具有生物活性,特别是抗氧化能力强,除了作为功能食品外,它还具有保健和药用价值。类胡萝卜素可使生物体呈现鲜艳的颜色,也直接影响着某些水产品的市场价值和消费者的消费选择。然而,大多数动物自身不能够合成类胡萝卜素,必须从食物中获得。因此,从遗传、环境、生理等多方面弄清楚华贵栉孔扇贝这种橙色个体能够富集类胡萝卜素的原因不仅具有重要的理论意义,而且对高值、特色、抗逆新品种的培育具有重要的指导作用。本研究以养殖群体中橙色闭壳肌个体（橙色壳）与白色闭壳肌个体（褐色壳）为亲本,通过建立不同的家系,从遗传、生理和环境等方面初步研究了橙色个体富集类胡萝卜素的成因机制。主要结果如下:1、闭壳肌颜色能够稳定遗传。通过一对一交配策略建立了双亲都为橙色闭壳肌或双亲都为白色闭壳肌的两种家系。F1、F2结果表明:1)闭壳肌的颜色能够稳定地遗传,且橙色对白色可能为显性。白色闭壳肌后代都为白色;橙色闭壳肌F1、F2部分家系都为橙色,部分家系闭壳肌颜色分离为橙色（壳为橙色）和白色（壳为褐色）,比例为3:1。2)橙色闭壳肌与橙色贝壳间具有连锁关系。橙色闭壳肌仅出现在橙色壳的个体中。2、橙色闭壳肌个体富集的类胡萝卜素能稳定地遗传。通过比较养殖群体中橙壳色个体（橙色闭壳肌）与褐壳色个体（白色闭壳肌）的性腺、外套膜、闭壳肌等组织中的总类胡萝卜素含量（Total carotenoids content, TCC）,发现前者各组织中的TCC显著地高于后者,推测类胡萝卜素至少部分受基因控制。通过分析这两种颜色后代家系的TCC,发现橙色闭壳肌家系各组织依然显著高于白色闭壳肌家系,橙色闭壳肌富集的类胡萝卜素能够稳定地遗传。3、人工选择能提高TCC。通过建立橙色闭壳肌和白色闭壳肌两种闭壳肌颜色家系及测定亲本与F1和F2的TCC,发现白色闭壳肌扇贝家系各组织TCC没有明显变化,橙色闭壳肌家系各组织的TCC显著提高。与亲本相比,F1闭壳肌中TCC增加了57%,外套膜增加了93%;F2闭壳肌中TCC与F1接近,但外套膜TCC为310.63μg/g,显著高于F1。4、橙色个体富集的类胡萝卜素受生理因素影响。以橙色闭壳肌家系为材料,研究了性腺发育、年龄等生理因素对TCC的影响:1)闭壳肌、外套膜及性腺组织中的TCC均与性腺发育成熟度有关。性腺发育中,未成熟雄性性腺从120.61μg/g增加至303.07μg/g,未成熟雌性性腺从419.83μg/g增加至591.00μg/g,雌性性腺TCC总高于雄性;外套膜中TCC比较稳定,仅在未成熟雌性组中发生了显著变化,在试验中,未成熟雌性外套膜TCC从327.18μg/g降到257.96μg/g,在两个试验组中,雄性外套膜中TCC一直高于雌性;闭壳肌中,在未成熟组,雄性为从124.34μg/g降到118.09μg/g,雌性为从130.10μg/g降到112.83μg/g。2)闭壳肌、外套膜组织中的TCC与年龄有关。类胡萝卜素在16月龄贝除性腺比4月龄稚贝高外,在其他两种组织中TCC差异不显著,但在28月龄扇贝中,三种被测的组织TCC显著下降低于16月龄贝。5、橙色个体富集的TCC受环境因素影响。以橙色闭壳肌家系为材料,研究了饵料（金藻、扁藻、菱形藻、金藻+扁藻、金藻+菱形藻）、温度（19℃、24℃、29℃）、盐度（31、26、21）、季节等环境因素对TCC的影响:1) TCC与饵料种类组成有关。实验之初,性腺和闭壳肌的TCC分别为521.98μg/g和101.13μg/g,四周后,金藻组为552.61μg/g和72.37μg/g;扁藻组为581.90μg/g和81.82μg/g;菱形藻组为614.56μg/g和73.54μg/g;金藻+扁藻组为567.99μg/g和63.36μg/g;金藻+菱形藻组为599.87μg/g和78.30μg/g。2)温度对TCC有显著影响。实验之初,性腺和闭壳肌的TCC分别为521.98μg/g和101.13μg/g,经过三周室内控温实验后,19℃下为556.79μg/g和108.31μg/g;24℃下为509.29μg/g和82.18μg/g;在29℃下为599.99μg/g和55.53μg/g。3)盐度对TCC有显著影响。实验之初,性腺和闭壳肌的TCC分别为521.98μg/g和101.13μg/g,经过三周室内控盐实验后,31‰下为556.79μg/g和108.31μg/g;,26‰下为498.33μg/g和81.94μg/g;21‰下两周时扇贝在出现大量死亡两周后性腺TCC和闭壳肌TCC分别为1.50,519.459μg/g和118.37μg/g。4) TCC与季节有关。闭壳肌、外套膜及性腺中的TCC有一致的变化趋势,都为春季三、四月份呈现最高值,夏季开始下降直到秋季,冬季出现回升。雌性和雄性在闭壳肌中最高值分别可达122.26μg/g和138.86μg/g,最低值分别为15.97μg/g和16.78μg/g;在外套膜中最高值分别可达256.57μg/g和312.98μg/g,最低值92.89μg/g和94.30μg/g;在性腺中最高值可达729.30μg/g和394.66μg/g,最低值为140.18μg/g和71.97μg/g。本研究首次通过家系材料证明了海产贝类闭壳肌的颜色（橙色和白色）能够稳定地遗传,首次在软体动物中动物富集的类胡萝卜素不但能够稳定遗传并且能够通过人工选择而提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 遗传学概述
• 1.2 海洋贝类颜色研究现状
• 1.3 类胡萝卜素的研究
• 1.3.1 类胡萝卜素与动物体色的关系
• 1.3.2 类胡萝卜素的遗传研究
• 1.3.3 类胡萝卜素的影响因素研究
• 1.3.4 贝类类胡萝卜素的研究进展
• 1.4 本论文的研究背景及意义
• 第二章 闭壳肌颜色遗传
• 引言
• 2.1 材料与方法
• 2.2 家系的建立及培育
• 2.3 结果
• 2.3.1 白色闭壳肌扇贝F1、F2 的颜色
• 2.3.2 橙色闭壳肌杂交F1、F2 的颜色
• 2.4 讨论
• 第三章 华贵栉孔扇贝类胡萝卜素的遗传研究
• 引言
• 3.1 养殖群体中两种壳色扇贝不同组织间类胡萝卜素比较
• 3.1.1 试验材料及取样
• 3.1.2 样品处理、总类胡萝卜素的提取及其含量测定
• 3.1.3 统计分析
• 3.1.4 结果
• 3.1.5 讨论
• 3.2 两种壳色家系间总类胡萝卜素含量的比较
• 3.2.1 亲贝的来源
• 3.2.2 家系的建立及培育
• 3.2.3 实验材料及取样
• 3.2.4 统计分析
• 3.2.5 结果
• 3.2.6 讨论
• 3.3 选择对总类胡萝卜素含量的影响
• 3.3.1 亲贝的来源
• 3.3.2 家系的建立及培育
• 3.3.3 试验材料及取样
• 3.3.4 统计分析
• 3.3.5 结果
• 3.3.6 讨论
• 第四章 生理因素对类胡萝卜素含量的影响
• 引言
• 4.1 性腺发育对类胡萝卜素的影响
• 4.1.1 实验材料的选择
• 4.1.2 实验设计
• 4.1.3 样品处理及类胡萝卜素的提取
• 4.1.4 数据统计
• 4.1.5 结果
• 4.1.5 讨论
• 4.2 年龄对类胡萝卜素的影响
• 4.2.1 实验材料的选择
• 4.2.2 实验设计
• 4.2.3 类胡萝卜素的测定
• 4.2.4 统计分析
• 4.2.5 实验结果
• 4.2.6 讨论
• 第五章 环境因素对类胡萝卜素含量的影响
• 引言
• 5.1 饵料的影响
• 5.1.1 实验材料的选择
• 5.1.2 实验设计、养殖管理及取样
• 5.1.3 性腺指数（gonad index, GI）测量及类胡萝卜素的提取
• 5.1.4 数据统计分析
• 5.1.5 结果
• 5.1.6 讨论
• 5.2 温度的影响
• 5.2.1 实验材料的选择
• 5.2.2 实验设计及养殖管理
• 5.2.3 样品处理及类胡萝卜素的提取
• 5.2.4 数据统计分析
• 5.2.5 结果
• 5.2.6 讨论
• 5.3 盐度的影响
• 5.3.1 实验材料的选择
• 5.3.2 实验设计及养殖管理
• 5.3.3 样品处理及类胡萝卜素的提取
• 5.3.4 数据统计分析
• 5.3.5 结果
• 5.3.6 讨论
• 5.4 季节的影响
• 5.4.1 实验材料的选择
• 5.4.2 实验设计
• 5.4.3 样品处理及类胡萝卜素的提取
• 5.4.4 数据统计分析
• 5.4.5 结果
• 5.4.6 讨论
• 总结、创新点及后续工作
• 参考文献
• 发表的文章及申请的专利
• 致谢