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        利用 SRAP分子標(biāo)記研究河川沙塘鱧群體的遺傳多樣性

        2014-11-22 12:11:47侯新遠(yuǎn)等
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年10期

        侯新遠(yuǎn)等

        摘要:利用相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性SRAP分子標(biāo)記對(duì) 3個(gè)河川沙塘鱧(Odontobutis potamophila)自然群體[安徽省當(dāng)涂(DT)群體、浙江省余姚 (YY)群體、江蘇省太湖東西山(DXS)群體]進(jìn)行了遺傳多樣性分析。從196對(duì)引物組合中篩選出 11 對(duì)擴(kuò)增條帶清晰、穩(wěn)定的引物組合對(duì)3個(gè)群體進(jìn)行擴(kuò)增,共獲得71個(gè)位點(diǎn);3個(gè)群體內(nèi)多態(tài)位點(diǎn)占比為690%~24.14%,其中DT群體多態(tài)位點(diǎn)占比為6.90%,YY群體多態(tài)位點(diǎn)占比為24.14%、DXS群體多態(tài)位點(diǎn)占比為24.14%;群體的Neis 基因多樣性指數(shù)(H)為0.033 0~0.093 9[DT(0033 0)

        關(guān)鍵詞:河川沙塘鱧;相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性;遺傳多樣性;多樣性指數(shù)

        中圖分類號(hào): S917文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)10-0037-03

        收稿日期:2014-01-20

        基金資助:國(guó)家星火計(jì)劃(編號(hào):2013GA690166);江蘇省科技支撐計(jì)劃(農(nóng)業(yè))項(xiàng)目(編號(hào):BE2013441);“江蘇省六大人才高峰”高層次人才項(xiàng)目(編號(hào):NY-032);江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào):CX(11)1037];南京師范大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化基金(編號(hào):2013-02);江蘇省揚(yáng)州市農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃(編號(hào):2012074);。

        作者簡(jiǎn)介:侯新遠(yuǎn) (1988—),女,山西陽(yáng)泉人,碩士研究生,從事魚(yú)類種質(zhì)資源與遺傳育種研究。E-mail:houxinyuan1988@126.com。

        通信作者:尹紹武,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事魚(yú)類種質(zhì)資源與遺傳育種研究。E-mail:yinshaowu@163.com。河川沙塘鱧(Odontobutis potamophila)屬鱸形目(Perciformes)蝦虎魚(yú)亞目(Gobioidei)沙塘鱧科(Odontobutidae)沙塘鱧屬(Odontobutis),廣泛分布在我國(guó)長(zhǎng)江中下游(湖北荊州至上海江段 )及其沿江各支流、錢(qián)塘江水系、閩江水系,為我國(guó)小型淡水底棲肉食性魚(yú)類[1-2]。河川沙塘鱧營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,深受人們喜愛(ài),是一種很有開(kāi)發(fā)前景的小型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類。在2012年世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)紅色名錄中,河川沙塘鱧被評(píng)級(jí)為信息缺乏物種。近年來(lái),由于過(guò)度捕撈、環(huán)境破壞及人類其他活動(dòng),導(dǎo)致其自然資源受到極大的破壞,從而對(duì)其種群遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。國(guó)內(nèi)外關(guān)于河川沙塘鱧的報(bào)道多集中在其人工繁殖、生物學(xué)特性、病害防治等方面[3-13],關(guān)于其種質(zhì)資源利用和資源保護(hù)等方面的報(bào)道較少,僅有Hou等采用線粒體DNA(D-loop)序列對(duì)河川沙塘鱧的群體進(jìn)行遺傳多樣性研究[14],李妍等采用ISSR分子標(biāo)記對(duì)江蘇常熟河川沙塘鱧個(gè)體大小不一的2個(gè)群體遺傳差異性進(jìn)行研究[15]。相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性(sequence-related amplified polymorphism,SRAP)是一種新型的旨在擴(kuò)增開(kāi)放閱讀框(ORFs)的分子標(biāo)記技術(shù)[16],該分子標(biāo)記具有簡(jiǎn)單、高效、穩(wěn)定、重復(fù)性高、產(chǎn)率高和多態(tài)性較豐富等特點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)鑒定、基因定位、遺傳多樣性分析和圖譜構(gòu)建[17-20]。目前在水產(chǎn)研究中已用于羅氏沼蝦[21]、海南沼蝦[22]、草魚(yú)[23]、暗紋東方鲀[24]、團(tuán)頭魴[25]、彩鯉[26]、烏蘇里擬鲿[27]、文蛤[28]的遺傳多樣性研究。本研究采用SRAP分子標(biāo)記對(duì)3個(gè)群體的河川沙塘鱧遺傳多樣性進(jìn)行分析,以期了解河川沙塘鱧種質(zhì)資源現(xiàn)狀及其種群間的遺傳分化情況,為河川沙塘鱧種質(zhì)資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用提供參考資料。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)所用樣品分別采自安徽省當(dāng)涂縣運(yùn)糧河流域(簡(jiǎn)稱DT,31°25′37″N,118°42′59″E)、浙江省余姚市姚江流域(簡(jiǎn)稱YY,30°0′16.49″N,121°3′6.33″31°25′37″E)、江蘇省太湖靠近東西山側(cè)水域(簡(jiǎn)稱DXS,30°59′58.16″N,120°27′21.02″E),每個(gè)種群采集8尾,將尾鰭保存于無(wú)水乙醇中(-20 ℃)備用。

        1.2基因組DNA提取

        采用常規(guī)苯酚-氯仿抽提法[29]從鰭條組織中提取基因組DNA。用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA質(zhì)量,放入 -20 ℃ 冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

        1.3SRAP-PCR 反應(yīng)

        根據(jù)已發(fā)表的SRAP通用引物,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成正、反向引物各14個(gè)(表1),將它們隨機(jī)配對(duì)構(gòu)成196對(duì)不同引物組合,用于PCR擴(kuò)增,篩選出帶型清晰、穩(wěn)定、多態(tài)性較好的引物組合用于進(jìn)一步試驗(yàn)。25 μL SRAP-PCR反應(yīng)體系為:10×buffer 2.5 μL(含 Mg2+),2 mmol/L dNTPs 2.5 μL,10 mmol/L正/反向引物各 0.5 μL,5 U/μL Taq DNA 酶0.2 μL,基因組 DNA 1 μL,不足部分用滅菌雙蒸水補(bǔ)齊。PCR反應(yīng)條件為:94 ℃預(yù)變性5 min;94 ℃變性 1 min,35 ℃ 退火1 min,72 ℃延伸2 min,5個(gè)循環(huán);94 ℃ 變性 1 min,53 ℃退火1 min,72 ℃延伸2 min,35個(gè)循環(huán);72 ℃延伸7 min。

        表1用于河川沙塘鱧遺傳多樣性分析的SRAP引物序列

        引物

        1.4數(shù)據(jù)分析

        根據(jù)SRAP擴(kuò)增電泳圖譜,將每條帶視為1個(gè)位點(diǎn),對(duì)每個(gè)樣品SRAP擴(kuò)增帶的有無(wú)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),有帶記為1,無(wú)帶記0,將電泳圖譜轉(zhuǎn)換成數(shù)字矩陣。采用POPGENE 1.32計(jì)算群體的Shannons信息指數(shù)(I)、Neis基因多樣性(H),統(tǒng)計(jì)不同引物組合對(duì)不同群體的多態(tài)位點(diǎn)百分率(P),計(jì)算Neis無(wú)偏遺傳距離(D)和遺傳相似度(S),并根據(jù)遺傳距離構(gòu)建3個(gè)群體的UPGMA聚類圖。

        2結(jié)果與分析

        2.1SRAP引物的篩選及擴(kuò)增圖譜

        利用河川沙塘鱧3個(gè)群體的DNA對(duì)196對(duì)SRAP引物組合進(jìn)行篩選,其中11個(gè)引物組合(F2R3、F2R8、F2R12、F3R3、 F3R5、F3R10、 F4R4、F6R9、F9R11、F11R12、F12R8)得到穩(wěn)定、可重復(fù)、多態(tài)性好的擴(kuò)增圖譜(圖1、圖2、表2)。

        表2河川沙塘鱧不同SRAP引物組合的多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)

        引物組合位點(diǎn)總數(shù)

        (個(gè))引物組合位點(diǎn)總數(shù)

        (個(gè))F2R311F4R46F2R86F6R95F2R126 F9R115F3R37F11R126F3R54F12R88F3R107

        記錄擴(kuò)增出的在100~750 bp之間的條帶數(shù)(即位點(diǎn)數(shù)),發(fā)現(xiàn)每對(duì)引物組合擴(kuò)增的位點(diǎn)數(shù)為 4~11 個(gè)。擴(kuò)增位點(diǎn)最多的引物組合是 F2R3,擴(kuò)增位點(diǎn)數(shù)為 11個(gè);擴(kuò)增位點(diǎn)最少的引物組合是F3R5,擴(kuò)增位點(diǎn)數(shù)為 4個(gè)。

        2.2群體遺傳多樣性分析

        表2中11對(duì)引物組合在 24尾河川沙塘鱧個(gè)體中共擴(kuò)增出71個(gè)位點(diǎn),由表3對(duì)各群體遺傳參數(shù)的比較發(fā)現(xiàn):YY群體和DXS群體多態(tài)位點(diǎn)占比最大,為24.14%;DT群體最小,為6.90%。此外還可看出,Neis 基因多樣性(H)由大到小依次為DXS群體(0.093 9)、YY群體(0.078 4)、DT群體(0.033 0);Shannons 多樣性指數(shù)(I)由大到小依次為DXS群體(0136 8)、YY群體(0.120 6)、DT群體(0.046 3)。整體結(jié)果可以看出,DXS群體、YY群體的多態(tài)位點(diǎn)占比、Neis 基因多樣性和 Shannons 多樣性指數(shù)均稍高于DT群體。

        2.3群體遺傳距離和遺傳相似度

        依據(jù)Nei的方法由各位點(diǎn)等位基因頻率計(jì)算河川沙塘鱧3個(gè)群體間的Neis無(wú)偏遺傳距離(D)、遺傳相似度(S),結(jié)果

        表3河川沙塘鱧3個(gè)群體SRAP擴(kuò)增位點(diǎn)的多態(tài)性和遺傳多樣性參數(shù)

        群體多態(tài)位點(diǎn)

        占比(%)Neis基因

        多樣性(H)Shannons

        信息指數(shù)(I)DT6.900.033 00.046 3YY24.140.078 40.120 6DXS24.140.093 90.136 8

        見(jiàn)表4??梢钥闯?,DT群體與YY群體間的遺傳距離最大(0286 7),遺傳相似度最小(0.750 7);DXS 群體與YY群體的遺傳距離最?。?.036 3),遺傳相似度最大(0.964 4)。UPGMA 聚類圖顯示,YY群體和DXS群體聚為1支,DT群體單獨(dú)聚為1支(圖3)。

        表4河川沙塘鱧群體間的Neis無(wú)偏遺傳距離D

        (對(duì)角線下方)和遺傳相似度S(對(duì)角線上方)

        群體DTYYDXSDT0.750 70.765 7YY0.286 70.964 4DXS0.267 00.036 3

        3討論與結(jié)論

        遺傳多樣性作為生物多樣性的重要組成部分,是物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性的基礎(chǔ),也是生命進(jìn)化和適應(yīng)的基礎(chǔ);種內(nèi)遺傳多樣性越豐富,物種對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力也越大。通常認(rèn)為多態(tài)位點(diǎn)比率、Neis 基因多樣指數(shù)和 Shannons 信息指數(shù)是衡量群體遺傳多樣性的常用指標(biāo)。本研究中3個(gè)河川沙塘鱧群體的多態(tài)位點(diǎn)占比在6.90%~2414%間,Neis 基因多樣指數(shù)為0.033 0~0.093 9,Shannons信息指數(shù)在0.046 3~0.136 8間。與其他水產(chǎn)動(dòng)物的SRAP數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),3個(gè)群體的多態(tài)位點(diǎn)占比低于程長(zhǎng)洪等研究的暗紋東方鲀?nèi)后w(54.98%~58.87%)[24],冉瑋等研究的3個(gè)地理群體團(tuán)頭魴(29.07%~58.14%)[25],賈永義等研究的翹嘴紅鲌群體(50.00%)、團(tuán)頭魴群體(4632%)[30],張志偉等研究的江蘇南通文蛤(57.81%)[28];周勁松等研究的羅氏沼蝦(55.6%~64.1%)[21];張慧研究的大麻哈魚(yú)(7375%)[31],可見(jiàn)河川沙塘鱧的遺傳多樣性目前仍處于比較低的水平,與Hou等用D-loop基因序列研究不同群體的河川沙塘鱧遺傳多樣性結(jié)果[14]一致。這可能與第四紀(jì)冰川有關(guān),冰期使得很多淡水魚(yú)都遭受了災(zāi)難性毀滅,河川沙塘鱧也難逃厄運(yùn),受到嚴(yán)重的破壞,只有少數(shù)幸存下來(lái)。除了歷史原因,近年來(lái)環(huán)境惡化、生態(tài)棲息地被破壞、水利修建、人類過(guò)度濫捕等因素也導(dǎo)致河川沙塘鱧數(shù)量銳減。

        遺傳相似度和遺傳距離從一定程度上衡定了種群間遺傳差異程度[32]。本研究對(duì)各群體進(jìn)行遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明,DT群體與YY群體間的遺傳距離最大(0.286 7),遺傳相似度最?。?.750 7),DXS 群體與YY群體的遺傳距離最?。?036 3),遺傳相似度最大(0.964 4),親緣關(guān)系最近,同時(shí)UPGMA聚類圖顯示YY群體和DXS群體聚為1支,DT群體聚為單獨(dú)的1支,與mtDNA控制區(qū)序列分析得出的DXS 群體與YY群體的遺傳距離最小的結(jié)果一致[14]。從地理位置上看,DXS群體的地理位置與YY群體的地理位置較近,客觀上增加了2個(gè)群體的遺傳相似度。

        本研究結(jié)果顯示,河川沙塘鱧的遺傳多樣性低,為了恢復(fù)河川沙塘鱧漁業(yè)資源,在加強(qiáng)對(duì)其保護(hù)、保護(hù)其產(chǎn)卵場(chǎng)和改善水域環(huán)境條件的同時(shí),應(yīng)該嚴(yán)格設(shè)立禁捕期、限制捕撈器械規(guī)格,同時(shí)加強(qiáng)人們對(duì)漁業(yè)資源保護(hù)的意識(shí),在明確遺傳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)河川沙塘鱧人工養(yǎng)殖的研究和推廣,從而減輕人類對(duì)野生資源的捕撈壓力,緩解市場(chǎng)需求。同時(shí)應(yīng)選擇等位基因數(shù)多、雜合度較高、親緣關(guān)系接近天然個(gè)體的群體進(jìn)行人工放流,從而恢復(fù)野生河川沙塘鱧資源。

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        [27]徐汗福. 烏蘇里擬鲿(Pseudobagrus ussuriensis)不同群體間的遺傳多樣性比較研究[D]. 蘇州:蘇州大學(xué),2011.

        [28]張志偉,陳愛(ài)華,姚國(guó)興,等. 我國(guó)沿海不同地理原種文蛤的 SRAP 分析[J]. 海洋與湖沼,2010,41(3):429-434.

        [29]Sambrook J,F(xiàn)ritsch E F,Maniatis T. Molecular cloning:a laboratory manual[M]. 2nd ed. New York:Cold Springharbor Laboratory Press,1989.

        [30]賈永義,顧志敏,葉金云,等. 翹嘴紅鲌(♀)×團(tuán)頭魴(♂)雜種F1的SRAP標(biāo)記分析[J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2011,20(2):198-203.

        [31]張慧. 大麻哈魚(yú)SRAP體系建立及其遺傳多樣性研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2011.

        [32]張永明,金 洪,馬萬(wàn)里,等. 瀕危植物綿刺8個(gè)種群遺傳多樣性的AFLP分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(5):2686-2693.

        [21]周勁松,曹哲明,楊國(guó)梁,等. 羅氏沼蝦緬甸引進(jìn)種和浙江本地種及其雜交種的生長(zhǎng)性能與SRAP分析[J]. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),2006,13(4):667-673.

        [22]傅洪拓,喬慧,姚建華,等. 基于SRAP分子標(biāo)記的海南沼蝦種群遺傳多樣性[J]. 生物多樣性,2010,18(2):145-149.

        [23]丁煒東,曹麗萍,曹哲明.草魚(yú)種質(zhì)相關(guān)SRAP及SCAR的分子標(biāo)記[J]. 動(dòng)物學(xué)報(bào),2008,54(3):475-481.

        [24]程長(zhǎng)洪,張敏瑩,劉凱,等. 利用SRAP標(biāo)記研究四個(gè)暗紋東方鲀?nèi)后w的遺傳多樣性[J]. 水生生物學(xué)報(bào),2012,36(5):858-865.

        [25]冉瑋,張桂蓉,王衛(wèi)民,等. 利用SRAP標(biāo)記分析3個(gè)團(tuán)頭魴群體的遺傳多樣性[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(5):601-606.

        [26]Hu Z H,Lv Y P,Wang C H,et al. Analysis on ‘Whole Red of patterns Oujiang colour carp (Cyprinus carpio var. Color) by SRAP and SCAR markers[J]. Aquaculture Research,2012,43(4):588-594.

        [27]徐汗福. 烏蘇里擬鲿(Pseudobagrus ussuriensis)不同群體間的遺傳多樣性比較研究[D]. 蘇州:蘇州大學(xué),2011.

        [28]張志偉,陳愛(ài)華,姚國(guó)興,等. 我國(guó)沿海不同地理原種文蛤的 SRAP 分析[J]. 海洋與湖沼,2010,41(3):429-434.

        [29]Sambrook J,F(xiàn)ritsch E F,Maniatis T. Molecular cloning:a laboratory manual[M]. 2nd ed. New York:Cold Springharbor Laboratory Press,1989.

        [30]賈永義,顧志敏,葉金云,等. 翹嘴紅鲌(♀)×團(tuán)頭魴(♂)雜種F1的SRAP標(biāo)記分析[J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2011,20(2):198-203.

        [31]張慧. 大麻哈魚(yú)SRAP體系建立及其遺傳多樣性研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2011.

        [32]張永明,金 洪,馬萬(wàn)里,等. 瀕危植物綿刺8個(gè)種群遺傳多樣性的AFLP分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(5):2686-2693.

        [21]周勁松,曹哲明,楊國(guó)梁,等. 羅氏沼蝦緬甸引進(jìn)種和浙江本地種及其雜交種的生長(zhǎng)性能與SRAP分析[J]. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),2006,13(4):667-673.

        [22]傅洪拓,喬慧,姚建華,等. 基于SRAP分子標(biāo)記的海南沼蝦種群遺傳多樣性[J]. 生物多樣性,2010,18(2):145-149.

        [23]丁煒東,曹麗萍,曹哲明.草魚(yú)種質(zhì)相關(guān)SRAP及SCAR的分子標(biāo)記[J]. 動(dòng)物學(xué)報(bào),2008,54(3):475-481.

        [24]程長(zhǎng)洪,張敏瑩,劉凱,等. 利用SRAP標(biāo)記研究四個(gè)暗紋東方鲀?nèi)后w的遺傳多樣性[J]. 水生生物學(xué)報(bào),2012,36(5):858-865.

        [25]冉瑋,張桂蓉,王衛(wèi)民,等. 利用SRAP標(biāo)記分析3個(gè)團(tuán)頭魴群體的遺傳多樣性[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(5):601-606.

        [26]Hu Z H,Lv Y P,Wang C H,et al. Analysis on ‘Whole Red of patterns Oujiang colour carp (Cyprinus carpio var. Color) by SRAP and SCAR markers[J]. Aquaculture Research,2012,43(4):588-594.

        [27]徐汗福. 烏蘇里擬鲿(Pseudobagrus ussuriensis)不同群體間的遺傳多樣性比較研究[D]. 蘇州:蘇州大學(xué),2011.

        [28]張志偉,陳愛(ài)華,姚國(guó)興,等. 我國(guó)沿海不同地理原種文蛤的 SRAP 分析[J]. 海洋與湖沼,2010,41(3):429-434.

        [29]Sambrook J,F(xiàn)ritsch E F,Maniatis T. Molecular cloning:a laboratory manual[M]. 2nd ed. New York:Cold Springharbor Laboratory Press,1989.

        [30]賈永義,顧志敏,葉金云,等. 翹嘴紅鲌(♀)×團(tuán)頭魴(♂)雜種F1的SRAP標(biāo)記分析[J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2011,20(2):198-203.

        [31]張慧. 大麻哈魚(yú)SRAP體系建立及其遺傳多樣性研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2011.

        [32]張永明,金 洪,馬萬(wàn)里,等. 瀕危植物綿刺8個(gè)種群遺傳多樣性的AFLP分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(5):2686-2693.

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