申金鈺,陳 實,趙 斌,李佳麗,盧婷婷,翁巧琴,鮑國連,陳 陽,吳信生*
(1.揚州大學動物科學技術(shù)學院,農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國際合作聯(lián)合實驗室,江蘇揚州 225009;2.浙江省余姚市欣農(nóng)兔業(yè)有限公司,浙江寧波 315400;3.浙江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所,浙江杭州 310021)
獺兔,又名力克斯兔,意為“兔中之王”,是皮肉兼用型兔,因其皮毛酷似珍貴的毛皮獸水獺而得名。獺兔具有外貌勻稱,耳朵長,須眉卷曲,毛絨短、平、密、細、美、牢等特征[1-2],其毛色天然純正,手感柔軟滑爽,在國際、國內(nèi)市場上銷售前景廣闊,特別是青紫藍獺兔,被毛為藍灰色,吹開被毛呈現(xiàn)彩色輪狀漩渦,十分美觀,頗受消費者青睞[3-4]。我國現(xiàn)存的青紫藍獺兔數(shù)量甚少,本團隊經(jīng)過長期進行遺傳資源的搜集與選育工作,已經(jīng)建立了青紫藍獺兔的資源群體,為本研究的開展提供了研究素材[5-6]。
分子標記技術(shù)誕生于20 世紀80 年代,實現(xiàn)了從表型選擇到基因型選擇的飛躍。其中由liit 和luty 命名的微衛(wèi)星標記具有分布均勻、保守性高、多態(tài)性豐富、突變率較低、簡易性、呈共顯性遺傳特點,目前在家兔的遺傳多樣性評估上已有一些應用。朱玉峰等[7]利用微衛(wèi)星標記等分析Vc 獺兔的群體遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳穩(wěn)定性。申幸嬌等[8]采用18 個微衛(wèi)星位點(Sat2、Sat5、Sat8、Sat12、Sol33、Sol44、6L1F10 等)檢測國內(nèi)日本大耳白兔、青紫藍兔等的遺傳背景及遺傳結(jié)構(gòu),研究表明這18 個微衛(wèi)星位點遺傳多樣性較高,種群間分化明顯。微衛(wèi)星標記已被廣泛應用于家兔遺傳育種,但其在家兔分子研究中應用較少,尚無實質(zhì)性突破。相對于國外的家兔領(lǐng)域研究,微衛(wèi)星標記的推廣起步晚,研究也較淺。目前我國彩色獺兔數(shù)量少,品種質(zhì)量差,毛色遺傳不穩(wěn)定等,很難形成高規(guī)格批量供貨,成為我國彩色獺兔發(fā)展的主要限制因素。本研究基于已有的青紫藍獺兔資源群體,研究多個世代保種后的群體遺傳多樣性的變化,篩選出23 個微衛(wèi)星位點,分別統(tǒng)計1、4、5 世代的遺傳多樣性參數(shù),建立起青紫藍獺兔保種選育的數(shù)據(jù)庫。
1.1 實驗動物 本實驗取用青紫藍獺兔3 個世代的耳組織樣,分別選取1、4、5 世代獺兔群體,每代各取60 只,共計180 只,所采耳組織樣均來源于余姚欣農(nóng)兔業(yè)有限公司。
1.2 實驗試劑與儀器
1.2.1 實驗試劑 總RNA 提取試劑盒(DP419),購于天根生化科技(北京)有限公司;Tris 飽和酚、異丙醇均購于北京鼎國生物技術(shù)公司;瓊脂糖購于SIGMA 有限責任公司;脫氧核糖核苷三磷酸、Taq DNA 聚合酶均購于Invitrogen 有限責任公司;Tris base、DL2000、SDS、EDTA、去離子甲酰胺、硝酸銀、亞甲基雙丙烯酰胺等均購于上海生物工程有限責任公司。
1.2.2 實驗儀器 ND-1000 濃度測定儀、BD-255LTB型低溫冷凍柜、制冰機、Eppendorf 移液槍、DYCZ-21 型電泳槽、AB1-3730XL DNA Analyzer 測序儀、小型Eppendorf AG-22331Mini 式高速離心機、電泳槽DYCZ-24A、Image Quant Capture3000 成像系統(tǒng)、DK-600 型電熱恒溫水槽、高壓滅菌鍋、Eppendorff Centr5ge5415R 冷凍離心機等。
1.3 實驗方法
1.3.1 青紫藍獺兔耳樣采集 用剪刀取1 cm3兔耳組織,放入1.5 mL 離心管中,置于-20℃下冷凍保存、備用。
1.3.2 青紫藍獺兔基因組DNA 提取 根據(jù)試劑盒操作說明來提取青紫藍獺兔基因組總DNA。DNA 提取后,用NanodropND-1000 全波長的分光光度計測定溶解后原液的DNA 濃度,根據(jù)測定結(jié)果取部分原液統(tǒng)一稀釋至100 ng/ L,4℃保存?zhèn)溆?,剩余原液?20℃保存。
1.3.3 篩選微衛(wèi)星引物及PCR 擴增 查閱相關(guān)參考文獻[9-12]發(fā)現(xiàn)SSR 標記位點數(shù)較少,本實驗從中篩選23 個具有代表性的SSR 標記位點,分別分布在19 個不同染色體上,由上海生工生物技術(shù)服務有限責任公司合成引物。PCR 反應程序為在冰浴中,將PCR 所需成分依次加入無菌0.5 mL 離心管。調(diào)整PCR 儀反應程序,將上述混合液稍加離心,立即置于PCR 儀進行擴增。PCR 擴增程序:95℃預變性5 min,94℃變性45 s,50~64℃退火40 s(因位點而異),72℃延伸40 s,共34 個循環(huán),72℃延伸l0 min 至4℃保存。PCR 反應總體系為20 μL:l0×PCR(Mg2+free)Buffer 2 μL,25 mmol/L MgC120.8~1.2 μL,2.5 mmol/L dNTPs l.0 μL,10 μmol/μL上、下游引物各1 μL,Taq DNA 聚合酶1.0 U,100 ng/μL DNA 模板1.0 μL,雙蒸水補至20 μL。通過1%的瓊脂糖凝膠電泳和SDS 聚丙烯酰胺凝膠電泳對PCR 擴增產(chǎn)物進行檢測,從而篩選出符合條件的引物。
1.3.4 熒光標記引物PCR 擴增 通過聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)得到青紫藍獺兔基因型圖,根據(jù)GenBank數(shù)據(jù)庫公布的微衛(wèi)星位點目的片段長度,以等位基因大小為參數(shù),當產(chǎn)物相差20 bp 以上,在測序時等位基因片段長度區(qū)別比較大,信號容易區(qū)分,因此把相差20 bp 以上的SSR 位點進行組合,每3 個位點一組;用FAM(藍色)、TAMRA(黃色)、HEX(綠色)3 種熒光染料分別對上游引物5’端進行熒光標記,共計15個標記組合,由上海生工生物技術(shù)服務有限責任公司進行合成(表1)。對23 個熒光SSR 標記引物進行單一PCR 擴增處理后,再對不同的PCR 產(chǎn)物混合樣進行STR 分型檢測,獲得STR 電泳圖譜。
1.3.5 統(tǒng)計分析 使用微衛(wèi)星序列分析軟件Genemapper 4.0,選擇Microsatellite 為分析方法,建立Genemapper分析項目,導入獺兔混合樣的電泳結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析,分析完成后導出每個微衛(wèi)星位點的峰圖,根據(jù)每個樣本的測序圖譜結(jié)果自動連續(xù)地讀出對應的擴增產(chǎn)物濃度、片段大小等數(shù)據(jù),通過峰圖判斷同一位點上的2 個等位基因是否相同,單峰表示相同,代表純合子,雙峰表示雜合子,用Excel 表記錄每個位點的不同樣本峰圖,青紫藍獺兔第1 世代的23 個SSR 位點在個體中的分布位置;利用PopGene 軟件對青紫藍獺兔各遺傳多樣性參數(shù)進行統(tǒng)計分析;采用SPSS 20.0 軟件進行不同世代青紫藍獺兔各遺傳多樣性參數(shù)分析,具體包括等位基因數(shù)(A)、有效等位基因數(shù)(Ae)、期望雜合度(He)、觀測雜合度(Obs He)和多態(tài)信息含量(PIC),以P<0.05 作為差異顯著標準。
2.1 DNA 提取及PCR 產(chǎn)物結(jié)果檢測 提取青紫藍獺兔全基因組DNA,使用Nanodrop ND-1000 濃度測定儀測定所提取DNA 的純度和濃度,并記錄數(shù)據(jù)。此外,檢驗所得的PCR 擴增產(chǎn)物與預期結(jié)果一致,約為250 bp。
2.2 SSR 熒光標記毛細管電泳檢測 檢測結(jié)果表明等位基因的片段長度在88~456 bp,均小于500 bp(圖1)。圖1 是INRACCDDV0313(HEX)、6L2H3(FAM)和INRACCDDV0309(TAMRA)3 個SSR 位點的毛細管凝膠電泳結(jié)果。
2.3 3 個世代的遺傳多樣性分析 由表2 可知,青紫藍獺兔3 個世代的A 分別為3.173 9、3.087 0 和3.173 9,Ae 分別為2.104 3、1.984 7 和1.877 1,遺傳多樣性較為豐富。1 世代Obs He 為0.517 4(Obs He>0.5),遺傳變異程度較高,表明兔群對環(huán)境的適應能力強;3 個世代的PIC 在0.357 4~0.387 8,呈中度多態(tài),說明兔
群遺傳變異程度較高,其中多態(tài)性最高的是1 世代,多態(tài)性最低的是5 世代。各世代保種群Obs He 較高,均在0.493 5~0.542 0。其中4 世代保種群Obs He 最高,5 世代保種群最低,但3 個世代之間無顯著差異。
表1 熒光標記SSR 引物23 個位點組合及反應條件
圖1 SSR 位點毛細管凝膠電泳結(jié)果
青紫藍獺兔3 個世代的各遺傳參數(shù)差異不顯著,浙江余姚保種場的保種效果良好。
表2 23 個微衛(wèi)星位點下青紫藍獺兔3 個世代各遺傳多樣性參數(shù)統(tǒng)計
家兔保種是指保存一切與特定生態(tài)條件相聯(lián)系的基因及基因組合體系,使家兔品種基因庫中的每一優(yōu)良基因都不丟失。家兔品種保存方法包括凍精、凍胚和活畜相結(jié)合等,目前以活畜保種為主。通過基因庫活體保存技術(shù)對優(yōu)良家兔種質(zhì)資源集中保存?zhèn)浞?,以便利用基因庫開展相關(guān)研究。
本研究利用篩選出的23 個SSR 位點組合對青紫藍獺兔基因庫保種群體的遺傳變異情況進行相關(guān)檢測,可為日后在家兔保種領(lǐng)域的研究提供一定依據(jù)。遺傳多樣性一般指種內(nèi)個體間或一個群體內(nèi)不同個體的遺傳變異總和。Ae 反映某等位基因分布的均勻程度,其數(shù)值越接近所檢測到的等位基因的絕對數(shù),表明等位基因在群體中分布越均勻[13]。雜合度即基因的多樣性。群體雜合度(Heterozygosity)指隨機抽取的2 個樣本的等位基因不相同的概率,可作為檢測品種遺傳變異的指標[14-15]。PIC 表示一個后代所獲得某個等位標記來自于父親(或母親)的同一個等位標記的可能性,是表示DNA 變異程度高低的一個指標。高度多態(tài)位點PIC 在0.5 以上,中度多態(tài)位點PIC 在0.25~0.5,低度多態(tài)位點PIC 低于0.5。
很多學者基于相關(guān)原理對群體間的遺傳變異情況進行判斷。陳民利等[16]對大耳白黑眼兔封閉群與日本大耳白兔、新西蘭兔的微衛(wèi)星多態(tài)性進行對比,發(fā)現(xiàn)了區(qū)分大耳白黑眼兔與其他品系的特有等位基因。俞春英等[17]檢測了25 只福建黃兔在15 個微衛(wèi)星位點上的遺傳變異情況,比較Ae、He 和PIC 等遺傳參數(shù),對福建黃兔遺傳多態(tài)性進行了分析。謝喜平等[18]選擇了16個微衛(wèi)星標記,統(tǒng)計了Ae、PIC、He 等遺傳參數(shù),從DNA 分子水平揭示了福建黃兔群體遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)對青紫藍獺兔保種效果相關(guān)的微衛(wèi)星標記研究較少,本研究選擇了23 個微衛(wèi)星位點研究青紫藍獺兔的遺傳多樣性,表明了青紫藍獺兔群體的遺傳多樣性較為豐富,3 個世代之間無顯著差異。此外,實驗還需擴大樣本量,進一步提高樣本的代表性及各遺傳多樣性參數(shù)穩(wěn)定性。
本研究使用的23 個微衛(wèi)星位點(So144、12L4A1、6L1F10、6L3F8、D3Utr2、7L1B10、19L1C5、So133、So103、12LIE11、L8B5、D7Utr5、So162、Sat2、INRA CCDDV0007、INRACCDDV0087、INRACCDDV0185、INRACCDDV0190、INRACCDDV0192、INRACCDDV 0256、INRACCDDV0346、INRACCDDV0160、INRACCDDV0157)具有中度多態(tài)性,可用作遺傳多樣性分析有效遺傳標記,兔群3 個世代的Obs He 都高于He,均在0.5 左右,表明青紫藍獺兔群體有較豐富的遺傳多樣性,同時,浙江余姚欣農(nóng)兔業(yè)有限公司的保種模式和方案得當,保種效果良好。