王珍珍,黃玲玲,趙婉秋,李志梁,劉銀蘭,詹海琴,石孟達(dá),田 勇,曾 濤,盧立志*
(1.浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江金華 321001;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,浙江杭州 310023;3.福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002;4.新昌縣宮廷黃雞繁育有限公司,浙江紹興 312530)
微衛(wèi)星是一種簡單重復(fù)的2~4 個(gè)核苷酸序列基序,兩側(cè)有獨(dú)特的序列,由于它們是共顯性的,可以檢測到高水平的等位基因多樣性,并且易于用PCR 進(jìn)行分析,因此作為遺傳標(biāo)記是有價(jià)值的[1]。微衛(wèi)星標(biāo)記,又稱STR(Short Tandem Repeat)或SSR(Simple Sequence Repeats),通常用于研究自然種群的遺傳結(jié)構(gòu),關(guān)于遺傳變異在種群間的分配不僅在進(jìn)化生物學(xué)和生態(tài)學(xué)中具有重要意義,而且在保護(hù)生物學(xué)中也具有重要意義[2]。由于其重復(fù)的特征,在DNA 復(fù)制過程中易發(fā)生DNA聚合酶“打滑”現(xiàn)象,導(dǎo)致重復(fù)序列中核心序列重復(fù)次數(shù)的改變而出現(xiàn)突變,因此STRs 也是基因組中變異最快的位點(diǎn)之一[3],所以STRs 通常與遺傳疾病和基因調(diào)控功能有關(guān),也是分析進(jìn)化、遺傳多樣性和法醫(yī)鑒定的遺傳標(biāo)記[4]。
我國是家禽飼養(yǎng)及消費(fèi)大國,雞更是生活中最常見的家禽之一,研究雞的遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)有助于對(duì)其進(jìn)行合理的開發(fā)與利用。宮廷黃雞是我國頗具特色的地方品種,具有獨(dú)特的外貌特征和很高的觀賞價(jià)值,蛋品質(zhì)優(yōu)良,肉質(zhì)濃郁[5]。本研究利用微衛(wèi)星對(duì)宮廷黃雞遺傳多樣性進(jìn)行檢測,并分析其與浙江省不同地方雞品種間的遺傳結(jié)構(gòu),為今后新昌宮廷黃雞種質(zhì)資源的保護(hù)和合理的開發(fā)利用提供科學(xué)的理論支撐。
1.1 樣品采集及DNA 提取 60 只宮廷黃雞來自新昌縣宮廷黃雞繁育有限公司,其他5 個(gè)雞品種為絲羽烏骨雞(浙江合興禽業(yè)發(fā)展有限公司)、龍游麻雞(龍游縣田野山莊)、蕭山雞(杭州蕭山東海養(yǎng)殖有限公司)、仙居雞(仙居雞開發(fā)總公司)、白耳黃雞(江山藍(lán)豐種禽有限公司),各60 只。所有個(gè)體用含有抗凝劑Na2EDTA 或K2EDTA 的抗凝管進(jìn)行翅下靜脈釆血,低溫保存,使用TaKaRa Blood Genome DNA Extraction Kit 提取基因組DNA。
1.2 引物信息及PCR 擴(kuò)增 首先,根據(jù)GenBank 中所提供的雞的SSR 序列利用Primer Premier 5 軟件進(jìn)行引物設(shè)計(jì)或者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)中引物進(jìn)行篩選,最終篩選出核心重復(fù)序列較多,且多態(tài)性豐富的位點(diǎn)。共有26 對(duì)引物擴(kuò)增成功:ADL136,DL166,ADL185,ADL195,ADL210,ADL212,ADL225,ADL123,ADL176,LEI 0166,LEI 0066,MCW 0295,MCW 0014,MCW 67,MCW 0081,MCW 183,MCW 330,MCW 0085,MCW 264,MCW 134,MCW 104,MCW150,MCW32,MCW4,MCW120,MCW174,其 中ADL166、ADL185、MCW0014 和MCW0085 引物序列參考沈立權(quán)[6],MCW264 和MCW4 引物序列參考李紅霞[7],ADL176 引物序列參考陳紅菊等[8],引物由上海英捷生物有限公司合成。
將提取到的基因組DNA 以及合成的引物進(jìn)行PCR反應(yīng),得到的PCR 產(chǎn)物于4℃保存?zhèn)溆?,含熒光?biāo)記的PCR 產(chǎn)物用 ABI-3730XL DNA Analyzer 全自動(dòng)測序儀檢測DNA。PCR 反應(yīng)體系、擴(kuò)增反應(yīng)程序以及檢測程序參照陶爭榮等[9]和劉雅麗等[10]。
1.3 統(tǒng)計(jì)分析 利用POPGENE 1.31 軟件進(jìn)行遺傳多樣性參數(shù)統(tǒng)計(jì),利用GENEPOP 4.2[11]軟件卡方檢驗(yàn)HWE無偏估計(jì)概率值(P);利用Dispan 軟件統(tǒng)計(jì)各群體間Nei 遺傳距離DA[12],并進(jìn)行鄰接法(Neighbor-Joining,NJ)聚類分析,基于群體間遺傳距離參數(shù)用MEGA 4.0[13]軟件,構(gòu)建品種間的系統(tǒng)發(fā)生樹;運(yùn)用Gentix4.02[14]軟件中相關(guān)因子分析基于雞群個(gè)體遺傳差異進(jìn)行成分因子分析。
2.1 遺傳多樣性分析 經(jīng)統(tǒng)計(jì)(表1),去除ADL136、ADL195、ADL210 這3 個(gè)無效等位基因座(文中未呈現(xiàn)具體檢驗(yàn)過程)。宮廷黃雞26 個(gè)微衛(wèi)星座平均等位基因數(shù)(Ne)為4.03 個(gè),在座位MCW32 上檢測到的基因數(shù)最多,在座位LEI0166 上檢測到的基因數(shù)最少。宮廷黃雞26 個(gè)微衛(wèi)星座多態(tài)信息含量(PIC)均值為0.67,大部分位點(diǎn)PIC 大于0.5,部分位點(diǎn)(ADL123、LEI0166、MCW0085)介于0.25~0.5,為中等多態(tài)性微衛(wèi)星座。觀察雜合度(Ho)與期望雜合度(He)均值分別為0.60、0.72,平均Shannon 信息指數(shù)(I)為1.50。利用GENEPOP 進(jìn)行 Hardy-Weinberg 平衡檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過邦佛倫尼[15]校正(Bonferroni correction)(P<0.002),26 個(gè)位點(diǎn)中有11 個(gè)位點(diǎn)處于不平衡狀態(tài)。
表1 26 對(duì)STR 引物信息以及遺傳多樣性參數(shù)
2.2 遺傳距離估計(jì) 宮廷黃雞與其他雞品種間的遺傳距離DA見表2,6 個(gè)雞群體中仙居雞和龍游麻雞的DA遺傳距離最小,僅為0.103 5,絲羽烏骨雞和龍游麻雞的DA遺傳距離也比較小,為0.134 5,而宮廷黃雞與其他群體之間的DA遺傳距離均在0.190 0 以上,其中與絲羽烏骨雞DA遺傳距離最小,為0.190 9,與白耳黃雞的DA遺傳距離最大,為0.342 7,事實(shí)上,白耳黃雞與其他群體之間的遺傳距離均在0.300 以上,比其他群體間任意2 個(gè)群體間的DA遺傳距離都高。
表2 宮廷黃雞與其他品種雞群DA 遺傳距離
2.3 聚類分析 基于遺傳距離DA采用NJ 構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹,結(jié)果見圖1。宮廷黃雞與其他4 個(gè)品種雞群分為一簇,仙居雞先與龍游麻雞聚合再與蕭山雞、絲羽烏骨雞聚合,最終與宮廷黃雞聚合,而白耳黃雞則單獨(dú)作為一簇。
2.4 因子相關(guān)分析(FCA) 基于個(gè)體遺傳差異的FCA 結(jié)果顯示,反映個(gè)體間遺傳差異最主要的3 個(gè)因子(Factor I=37.43%,F(xiàn)actor II=22.37%,F(xiàn)actor III=18.27%)呈現(xiàn)了總變異的78.08%,因而能較好反映群體簇聚情況。從FCA 結(jié)果可知,宮廷黃雞依次與絲羽烏骨雞、龍游麻雞、蕭山雞、仙居雞簇在一起,白耳黃雞單獨(dú)為一簇。
圖1 基于DA 遺傳距離構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)生樹(NJ)
3.1 遺傳多樣性 遺傳多樣性是世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)公認(rèn)的值得保護(hù)的3 種生物多樣性形式之一。保護(hù)種群內(nèi)遺傳多樣性需要基于2 個(gè)論點(diǎn):進(jìn)化發(fā)生的遺傳多樣性的必要性,以及雜合度與種群適應(yīng)性之間的預(yù)期關(guān)系[16]。本研究采用26 個(gè)微衛(wèi)星基因座,對(duì)宮廷黃雞60 個(gè)個(gè)體進(jìn)行了遺傳多樣性分析,發(fā)現(xiàn)宮廷黃雞的26 個(gè)位點(diǎn)的平均PIC 為0.67,其中只有ADL123、LEI0166、MCW0085 3 個(gè)位點(diǎn)為中度多態(tài)(0.25<PIC<0.5),呈現(xiàn)出豐富的多態(tài)性;本研究所選用的26 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的平均雜合度高于0.60,為高度多態(tài)位點(diǎn),表明宮廷黃雞具有豐富的遺傳多樣性,而其Ho(0.60)低于He(0.72),說明其純合子比較多,外界的變化對(duì)于其影響較??;Shannon 信息指數(shù)越大,群體遺傳結(jié)構(gòu)變異性越高,宮廷黃雞26 個(gè)微衛(wèi)星座的平均Shannon 信息指數(shù)I 為1.50,說明該群體遺傳結(jié)構(gòu)變異性比較高。哈代-溫伯格平衡結(jié)果顯示,在26 個(gè)位點(diǎn)中有11 個(gè)位點(diǎn)處于不平衡狀態(tài),說明這11 個(gè)位點(diǎn)的基因頻率在后代中會(huì)發(fā)生改變。
3.2 遺傳距離與系統(tǒng)發(fā)生樹 遺傳距離是衡量2 個(gè)不同種群或親緣關(guān)系較近的物種之間遺傳差異的一種方法,通常是利用2 個(gè)種群不同位點(diǎn)的等位基因頻率數(shù)據(jù)來計(jì)算[17]。遺傳距離測量是種群或物種間親緣關(guān)系的指標(biāo),對(duì)重建種群間的歷史和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系具有重要意義[18]。遺傳距離的大小可以反映出群體間的親緣關(guān)系[19-21]。本研究結(jié)果表明,與另外5 個(gè)品種相比較,宮廷黃雞與絲羽烏骨雞遺傳距離最小,即親緣關(guān)系最近,與白耳黃雞親緣關(guān)系最遠(yuǎn);仙居雞與蕭山雞的遺傳距離大于仙居雞與龍游麻雞的遺傳距離,這一結(jié)果與曾濤等[22]研究結(jié)果一致??傮w來看,仙居雞與龍游麻雞的遺傳距離最小,其次是仙居雞與絲羽烏骨雞,白耳黃雞與其他群體之間的距離均在0.33 以上,屬親緣關(guān)系最遠(yuǎn)。以DA遺傳距離為基礎(chǔ)繪制了NJ 遺傳進(jìn)化樹,宮廷黃雞與其他4 品種雞群分為一簇,仙居雞先與龍游麻雞聚合再與蕭山雞、絲羽烏骨雞聚合,最終與宮廷黃雞聚合,而白耳黃雞則單獨(dú)作為一簇,聚類結(jié)果與DA遺傳距離反映結(jié)果一致。
3.3 FCA FCA 是對(duì)數(shù)據(jù)集的歸納探索,通過將主要性狀的數(shù)量減少到更少的因子中,這些因子是原始變量的組合,是方差最大的因子,消除了原始數(shù)據(jù)集中的冗余,可以發(fā)現(xiàn)性狀之間的真實(shí)關(guān)聯(lián)[23]。本研究結(jié)果顯示,6個(gè)不同雞群間的遺傳結(jié)構(gòu),與基于遺傳距離NJ 系統(tǒng)樹分析結(jié)果一致,白耳黃雞單獨(dú)為一簇,宮廷黃雞與絲羽烏骨雞最近,而龍游麻雞與仙居雞及蕭山雞遺傳距離較近。
本研究利用 26 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)分析宮廷黃雞群體遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)的結(jié)果顯示,新昌宮廷黃雞具有豐富的遺傳多樣性,具有較高的保種價(jià)值;遺傳距離分析和聚類分析顯示,宮廷黃雞與絲羽烏骨雞遺傳距離最近,與白耳黃雞遺傳距離最遠(yuǎn)。