2. 四川省水产研究所 四川 成都 611731
2. Fisheries Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu, Sichuan 611731, China
长吻
研究表明,相对于传统育种,分子标记辅助育种可以提高育种速度近11% (Gomez-Raya et al, 1999)。单核苷酸多态性(SNPs)是第3代分子标记技术,具有高遗传稳定性、高密度、便于自动化分析等优点,已被广泛应用于群体遗传学、遗传图谱构建、个体识别、亲缘关系鉴定和分子标记辅助育种的研究中(Vignal et al, 2002)。关联分析能将分子标记的遗传变异与生长性状联系起来,是实现分子标记辅助育种的有效方法(董玉等, 2016)。目前,运用关联分析筛选与生长性状相关联的SNPs标记已在农作物(李兆波等, 2010)和家畜(石磊等, 2007)中广泛开展,也在水产动物中得到了广泛应用,多位学者先后进行了SNP标记与中华鳖(Pelodiscus sinensis)(李纯, 2017)、建鲤(Cyprinus carpio var. Jian)(陶文静等, 2011)、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus) (王春晓等, 2015)、草鱼(Ctenopharyngodon idella) (张猛, 2016)、大口黑鲈(Micropterus salmoides) (李胜杰等, 2018)、刺参(Apostichopus japonicus) (刘安然等, 2019)等水产动物生长性状的关联分析。
本研究随机挑选同批繁殖的长吻
本研究所用材料取自四川省农科院水产研究所的四川岷江中游珍稀鱼类保护基地,随机选取115尾同批次人工繁殖且饲养条件一致的14月龄的长吻
本研究所用的SNP来自本实验室从长吻
剪取20 mg左右的鳍条,采用上海生工Ezup柱式动物基因组DNA抽取试剂盒提取基因组DNA,操作参照说明进行。采用浓度为1%的琼脂糖凝胶电泳检测DNA质量,并在4℃保存。
1.3.2 SNPs分型检测根据SNP位点序列信息,使用Sequenom公司的引物设计软件Assay design 3.1,设计PCR反应和单碱基扩展引物合成。PCR反应体系为5 μL:1.75 μL超纯水,0.625 μL 10×PCR buffer (含15 mmol/L的MgCl2),0.1 μL dNTP Mix,0.325 μL MgCl2,1 μL Primer Mix,0.2 μL HotStar Taq,1 μL DNA。PCR反应程序:94℃预变性2 min;94℃变性20 s,退火温度56℃ 30 s,72℃延伸60 s,共45个循环;72℃终延伸3 min,4℃保存。为了消除PCR扩增产物中多余的dNTP和引物,进行SAP消化,反应体系为2 μL:1.53 μL超纯水,0.17 μL的10×SAP buffer,0.3 μL浓度为1.7 U/μL的SAP。SAP反应程序:37℃消化40 min,最后85℃灭活5 min,保存于4℃。采用延伸反应对SNP进行多重单碱基延伸,反应体系为2 μL:0.76 μL超纯水,0.2 μL 10× iPLEX buffer plus,0.2 μL iPLEX terminator,0.8 μL Primer Mix,0.04 μL iPLEX酶。延伸反应程序:94℃预变性30 s;94℃变性5 s;退火温度52℃ 5 s,80℃延伸5 s,按1次变性循环5次退火和延伸循环的方式,共45个循环;72℃终延伸3 min,于4℃保存。最后将反应产物(共9 μL)稀释3倍,树脂脱盐,将脱盐后的样品点在样品靶上,自然结晶,MassARRAY质谱仪进行质谱检测,采用MassARRAY typer4对SNP进行分型检测。
1.4 数据处理 1.4.1 遗传特性分析采用POPGENE 3.2计算观测杂合度、期望杂合度和表示Hardy-Weinberg平衡(HWE)偏差的P值。多态性信息含量(PIC)由Botstein等(2014)提出的公式计算。
1.4.2 SNPs与性状的关联分析采用SPSS 20.0对长吻
运用SPSS 20.0对115尾长吻
对115尾长吻
对长吻
运用SPSS 20.0对57个SNPs位点与体重、全长、体长和头高进行连锁显著性分析,T检验结果以及与生长性状相关的SNP位点引物信息如表 4所示。在随机挑选的57个SNPs中,共有来自氨基酸代谢、发育、内分泌系统、碳水化合物代谢、细胞生长与死亡和消化系统等基因的10个SNPs位点对生长性状产生了显著影响(P < 0.05)。
消化系统相关基因的SNP位点Cluster-65_137265、发育相关基因的SNP位点Cluster-65_111833和氨基酸代谢相关基因的SNP位点Cluster-65_137642对所测量的4个生长性状均有显著影响(P < 0.05)。内分泌系统相关基因的SNP位点Cluster-65_120392、发育相关基因的SNP位点Cluster-65_105077和细胞生长与死亡相关基因的SNP位点Cluster-65_5592_0对体重、全长和体长有显著影响(P < 0.05)。发育相关基因的SNP位点Cluster-65_110382对全长、体长和头高有显著影响(P < 0.05)。氨基酸代谢相关基因的SNP位点Cluster-65_19497和消化系统相关基因的SNP位点Cluster-24304_1对全长和体长有显著影响(P < 0.05)。碳水化合物代谢相关基因的SNP位点Cluster-65_130153对体长和头高有显著影响(P < 0.05)。
在这10个SNPs位点中,5个SNPs位点(Cluster-65_137265、Cluster-65_5592_0、Cluster-65_130153、Cluster-65_137642和Cluster-65_19497)的纯合突变基因型个体在体重、全长、体长和头高的均值均大于杂合突变基因型和未发生突变的个体。此外,在2个SNPs位点(Cluster-65_110382和Cluster-24304_1)中,未发生突变的个体在体重、全长、体长和头高的均值均大于杂合突变基因型和纯合突变基因型的个体。
2.4 SNPs位点多态性分析及注释信息10个SNPs位点的多态性检测结果及所在基因序列注释信息见表 5。10个SNPs位点的观测杂合度范围为0.350~0.781,期望杂合度范围为0.411~0.502,平均值分别为0.537和0.467。在10个SNPs位点中,Cluster-65_120392、Cluster-24304_1、Cluster-65_110382和Cluster-65_19497这4个位点出现极显著偏离哈代–温伯格平衡的现象(P < 0.01),Cluster-65_130153出现显著偏离哈代–温伯格平衡的现象(P < 0.05)。此外,10个SNPs位点均具有中度多态性(0.25≤PIC < 0.5)。将10个与生长性状显著关联的SNPs位点所处基因的序列在NCBI在线数据库中进行BLASTn分析,详细的unigene注释信息见表 5。
SNPs是基因组中分布最稳定的点突变,且它比微卫星等重复序列多态标记具有更高的遗传稳定性。研究表明,使经济性状产生差异的SNPs位点对分子标记辅助育种具有重要意义(Feng et al, 2008),这也使得SNPs与生长性状的关联分析广泛应用于分子标记辅助育种。曹婷婷等(2012)分析与草鱼消化能力相关的羧肽酶A部分片段中的2个SNPs的多态性,发现A36C位点与增重具有显著相关性。陈雪峰等(2010)分析吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)中控制生长和脂肪沉积的胰岛素生长因子2中的SNPs的多态性,发现外显子3161 nt在雄鱼中与增重显著相关。杨月静等(2018)基于转录组测序得到的SNPs位点,随机挑选了26个SNPs位点,结果表明4个SNPs位点对齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti)的生长性状有显著影响,SNP标记准确率为15.38%,其中,ug25050-0-1678和ug22712-0-2452对增重有显著影响。本研究从本实验室开发的SNPs位点,随机挑选57个SNPs位点,结果表明,10个SNPs位点对长吻
遗传杂合度和多态信息含量是测量和评价遗传标记效用的参数,一般认为,PIC是衡量基因变异程度高低的较好指标(Beacham et al, 2004; Kalinowski et al, 2002)。本研究筛选得到10个与生长性状相关的SNPs位点,均达到中度多态性。这一结果与在齐口裂腹鱼(杨月静等, 2018)、大菱鲆(Scophthalmus maximus) (王婷等, 2014)、大口黑鲈(李胜杰等, 2018)中的研究结果一致,即SNPs位点的PIC均属于低度多态性和中度多态性。这是因为SNP标记是一种典型的两等位基因标记,不具有微卫星标记的高多态性特点,但SNP在基因组中广泛存在,弥补了多态性较低的不足(Emahazion et al, 1999; Wang et al, 1998)。
3.2 SNP标记与长吻SNP标记与长吻
目前,利用SNPs位点与生长性状关联分析发掘与生长相关的基因也得到了应用。在李胜杰等(2018)的研究中,发现CL1452.Contig9_All-847标记所处的基因序列与RILP like protein相似,并推测RILP基因是大口黑鲈生长相关的功能基因。本研究中,Cluster-65_110382标记所处的基因序列与酪氨酸蛋白激酶Tec亚型X2 (tyrosine-protein kinase Tec isoform X2)相似度最高。钟明贵等(2006)的研究表明,在小鼠(Mus musculus)的肝脏中,Tec和Stat3同时发生活化,提示Tec可能参与了HGF介导的Ras-MPAK-REK1/2信号转导途径,从而影响细胞分裂增殖、分化及离散等变化。在本研究中,该标记的TT基因型在体重、全长、体长和头高的均值均高于TC和CC基因型,表明该标记的突变可能影响了基因表达产物对细胞的分裂增殖的调控,从而调控了长吻
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