脉红螺交配模式与性选择机制研究

Sexual selection plays the most important role in increasing the reproductive success of animals, and has important implications for speciation and evolution. The knowledge of reproductive behaviors of Rapana venosa, which is an important economic marine shellfish in China, is scarce, and there is few studies on the mechanism of sexual selection in Rapana venosa. In this project, deep and systematic researches on mating system and mechanism of sexual selection in Rapana venosa will be conducted by combining mating behavioral observation and molecular genetic techniques. This project seeks to: identify the mating system of Rapana venosa and illustrate the actual reproductive success of males in multiple mating; ascertain whether the mate choice is associated with external morphological characters and which gender takes sexual initiatives; analyze the paternity of the larvae from each brood using microsatellite markers and examine the relatedness between paternity ratios and order of copulation in fathering males, sizes of fathering males, and genetic identity of parents; test the relatedness between levels of paternity and larval fitness; explore the mechanism of postcopulatory sexual selection in Rapana venosa. The proposed project will provide guidelines for captive breeding and conservation managements in Rapana venosa, and also provide basic data and information for studies on the evolution of sexual selection, species evolution, and so on, in gastropods.

性选择是动物提高自身繁殖成功率的最重要行为，对物种的形成和进化具有重要意义。脉红螺（Rapana venosa）作为我国重要海洋经济贝类，其繁殖行为学知识匮乏，性选择机制研究薄弱。本项目拟结合微卫星亲权鉴定技术和交配行为观察，深入系统的研究脉红螺交配模式及其性选择机制。明确脉红螺的交配模式类型，阐明脉红螺多重交配行为中雄性的实际繁殖成效；确定脉红螺交配前是否以异性的外部形态特征作为择偶依据，确认交配前性选择的主动方；利用微卫星标记对脉红螺同一母本幼体进行父权分析，检测父权比例与父本交配顺序、个体大小及父母本遗传相似性之间的关联性，并对多父性水平与幼体适合度进行关联性分析，揭示脉红螺交配后性选择机制，为脉红螺人工繁育及种质资源保护提供科学依据和理论指导，并为海洋腹足类性选择机制演化及物种进化等研究提供基础资料。

性选择是动物提高自身繁殖成功率的最重要行为，对物种的形成和进化具有重要意义。脉红螺（Rapana venosa）作为我国重要海洋经济贝类，其繁殖行为学知识匮乏，性选择机制研究未见报道。本项目深入研究了脉红螺交配模式及其性选择机制，经过3年的研究工作，取得了如下重要进展：.1) 利用FIASCO法和高通量测序法筛选获得了80个脉红螺微卫星标记，构建了脉红螺微卫星多重PCR技术体系，亲权鉴定效率评估结果显示所构建的多重PCR技术体系适用于脉红螺的亲权鉴定。这些标记的获得为开展脉红螺种群遗传学、亲权鉴定、性选择机制等研究奠定了标记基础。.2) 通过形态学数据分析及交配行为观察，证明了脉红螺不存在性别二态性现象，查清了脉红螺的交配模式为多雌多雄混交模式，雌螺和雄螺的交配次数均在0-5次之间，其中雄螺发生2次交配的比例最高（37%）。.3) 开展了脉红螺交配前性选择机制研究，结果表明脉红螺交配前不以异性的外部特征作为选择依据。利用微卫星标记进行亲权鉴定得出的父权结果与室内观察到参与交配的父权结果一致，证明发生交配行为的雄螺均产生了实际生殖成效。雌性个体中未检测到精子跨年贮存现象。.4) 利用微卫星标记对脉红螺子代进行父权比例分析，并与父本进行关联性研究。结果显示同一家系中父权比例分布不均，表现为最先与母本交配的父本其后代比例最高，最后交配的父本其后代比例最低。首次揭示了脉红螺存在交配后性选择现象，其精子竞争模式表现为最先雄性精子优先。.5) 利用筛选获得的微卫星标记开展了我国沿海脉红螺野生群体遗传多样性及遗传结构研究，结果表明我国沿海脉红螺群体具有较高的遗传多样性，各群体间没有显著分化。.6) 开展了不同化学因子诱导脉红螺幼体附着变态研究，结果表明EPI、L-DOPA、GABA、乙酰胆碱和CaCl2对脉红螺幼体附着具有显著性的诱导效果。其中，L-DOPA是最有效的化学诱导因子，浓度为10−4 M L-DOPA处理6 h诱导的幼体附着变态率最高（60%）。.7) 查清了脉红螺浮游幼虫附着变态标志，率先使用取自沉淀池中的新鲜海水诱导脉红螺幼体附着变态，获得了较高的附着变态率，突破了脉红螺人工繁育过程中附着变态率低、饵料转换难的问题。.本项目研究成果将为脉红螺的种质资源保护和人工繁育提供科学依据和理论指导，为腹足类的性选择机制及物种进化等研究提供基础信息。