摘要利用10對(duì)微衛(wèi)星分析廣西欽州市(QZ)、河池市(HC)及柳州市(LZ)沙塘鱧群體遺傳多樣性,結(jié)果表明:3個(gè)沙塘鱧群體樣本均能獲得清晰穩(wěn)定的擴(kuò)增條帶,顯示出不同程度的多態(tài)性。10個(gè)位點(diǎn)有效等位基因數(shù)量為0.9266~4.2130,平均為2.1621,期望雜合度為0.1068~0.8431,平均為0.4751,觀測(cè)雜合度在0.1491~0.8034,平均為0.4868,多態(tài)性信息含量在0.0811~0.5984,平均為0.3310。3個(gè)群體的有效等位基因數(shù)量表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ,觀測(cè)雜合度表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ,群體期望雜合度表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ,群體多態(tài)信息含量表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。HC、LZ、QZ3個(gè)不同群體存在中等遺傳分化,平均基因分化系數(shù)為0.1003,表明有10.03%的遺傳分化來(lái)自3個(gè)不同地理群體之間,89.97%的遺傳分化來(lái)自沙塘鱧內(nèi)部個(gè)體之間。
關(guān)鍵詞沙塘鱧;微衛(wèi)星;遺傳多樣性分析;遺傳分化
中圖分類號(hào)S917.4"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A
文章編號(hào)0517-6611(2024)24-0072-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.017
開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
MicrosatelliteAnalysisofGeneticDiversityinthePopulationofOdontobutisobscurusinGuangxi
CHENZi-gui,LIHua,ZHOUDa-yanetal
(GuangxiAquacultureIntroductionandBreedingCenter,Nanning,Guangxi530031)
AbstractThisstudyused10pairsofmicrosatellitestoanalyzethegeneticdiversityoftheOdontobutisobscuruspopulationinGuangxi.ClearandstableamplifiedbandswereobtainedinsamplesfromthreeOdontobutisobscuruspopulationsinQinzhouCity(QZ),HechiCity(HC),andLiuzhouCity(LZ),showingvaryingdegreesofpolymorphism.Theeffectiveallelesfor10locirangefrom0.9266to4.2130,withanaverageof2.1621andanexpectedheterozygosityof0.1068to0.8431,withanaverageof0.4751,theobservedheterozygosityisbetween0.1491and0.8034,withanaverageof0.4868.Thepolymorphisminformationcontentisbetween0.0811and0.5984,withanaveragepolymorphisminformationcontentof0.3110.ThenumberofeffectiveallelesinthethreepopulationsisHCgt;LZgt;QZ,theobservedheterozygosityvalue"isHCgt;LZgt;QZ,theexpectedheterozygosityvalue"isHCgt;LZgt;QZ,andthepopulationpolymorphisminformationcontentisHCgt;LZgt;QZ.ThereismoderategeneticdifferentiationamongthethreedifferentpopulationsofHC,LZ,andQZ,withanaveragegenedifferentiationcoefficientof0.1003,indicatingthat10.03%ofgeneticdifferentiationcomesfromamongthethreedifferentpopulationsinthefield,and89.97%ofgeneticdifferentiationcomesfromwithinindividualsoftheOdontobutisobscurus.
KeywordsOdontobutisobscurus;Microsatellites;Geneticdiversityanalysis;Geneticdifferentiation
沙塘鱧屬鱸形目,沙塘鱧科,沙塘鱧屬,俗稱土憨巴,呆虎魚(yú),是分布我國(guó)福建、廣西、浙江等地特有的小型肉食性經(jīng)濟(jì)魚(yú)類。因其肉質(zhì)細(xì)嫩、營(yíng)養(yǎng)豐富,深受百姓的喜愛(ài)。沙塘鱧生長(zhǎng)一齡性成熟,每年4—6月為產(chǎn)卵季節(jié),產(chǎn)卵地多數(shù)選擇靜止、隱蔽性很強(qiáng)的水域底層。中華沙塘鱧為名特優(yōu)品種,在廣西主要分布在柳州、河池、欽州等自然水域。
微衛(wèi)星分子標(biāo)記(SSR)因共顯性具有遺傳性、可重復(fù)性好、高度多態(tài)性的特點(diǎn),在魚(yú)類種質(zhì)分析中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,最早應(yīng)用于畜牧遺傳育種方面,近年來(lái),微衛(wèi)星分子標(biāo)記在水產(chǎn)分子輔助育種方面得到了迅速發(fā)展。Reid等[1]利用SSR分析了虹鱒群體的遺傳多樣性,魯翠云等[2]利用SSR技術(shù)進(jìn)行鏡鯉家系構(gòu)建,孫效文等[3]對(duì)鏡鯉的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并確定了與性狀相關(guān)的等位基因,邢新梅等[4]對(duì)鏡鯉的體形性狀的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析,其他研究人員對(duì)SSR技術(shù)在魚(yú)類遺傳結(jié)構(gòu)上也做了諸多研究[5-9]。
中華沙塘鱧野生資源的枯竭和消費(fèi)市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng),市場(chǎng)對(duì)中華沙塘鱧苗種需求非常旺盛,而隨著近年來(lái)?xiàng)⒌厣鷳B(tài)位的破壞和人為捕撈等因素的影響,中華沙塘鱧種群的種質(zhì)資源日趨減少,遺傳多樣性喪失。為進(jìn)一步了解廣西相對(duì)封閉自然水體沙塘鱧遺傳結(jié)構(gòu),合理開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)廣西沙塘鱧種質(zhì)資源,筆者基于微衛(wèi)星技術(shù)探討廣西沙塘鱧不同地理群體遺傳參數(shù)與遺傳分化水平,以期為群體遺傳研究、種質(zhì)資源保護(hù)及開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
該研究所用的沙塘鱧試驗(yàn)材料來(lái)自廣西欽州市(QZ)、河池市(HC)和柳州市(LZ)。試驗(yàn)材料于2023年7月分別從以上3個(gè)地區(qū)的天然水域采集群體樣本進(jìn)行研究,每個(gè)群體取30尾魚(yú)作為試驗(yàn)樣本。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1DNA的提取。
從沙塘鱧魚(yú)尾柄抽取50μL/尾血液,利用ACD快速抗凝,用上海生工生產(chǎn)的DNA試劑盒提取DNA,用核酸蛋白分析儀測(cè)定沙塘鱧血液DNA濃度,通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的完整性,再次稀釋DNA至50ng/μL,并置于-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2微衛(wèi)星引物。
試驗(yàn)所用微衛(wèi)星引物為江蘇省生物多樣性與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自行開(kāi)發(fā),由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成,從25對(duì)引物中篩選出多態(tài)性較好的10對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行遺傳多樣性分析。10對(duì)引物序列以及退火溫度見(jiàn)表1。
1.2.3PCR擴(kuò)增反應(yīng)、電泳及檢測(cè)。
PCR包括dNTP(10mmol/L)0.2μL、10×EasyTaqBuffer緩沖液1.0μL,F(xiàn)/R引物(20mmol/L)各0.2μL,模板1.2μL(50ng/μL),EasyTaqDNA聚合酶0.1μL,其余以去離子水補(bǔ)至10μL,總反應(yīng)體系為10μL。PCR反應(yīng)程序?yàn)?4℃預(yù)變性5min,94℃變性30s,退火溫度30s,72℃延伸30s,30個(gè)循環(huán),最后72℃延伸5min。用8.0%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,電泳儀功率20W,電泳電流80mA,電壓220V,PAGE電泳采用雙垂直電泳槽,用0.1%硝酸銀染色15min,用主要成分為NaOH、Na2CO3、甲醛等混合顯色液對(duì)凝膠顯色。
1.3數(shù)據(jù)分析處理
用PopGene1.32分析計(jì)算出各群體各位點(diǎn)有效等位基因數(shù)(Ne),等位基因數(shù)(A),平均觀測(cè)雜合度,實(shí)際觀測(cè)到的雜合子在樣本中所占比例的平均值(Ho),期望雜合度(He),平均多態(tài)信息含量(PIC),用populations計(jì)算群體間遺傳距離(geneticdistance,D)。
2結(jié)果與分析
2.1遺傳參數(shù)
等位基因控制著數(shù)量性狀,豐度越高,多樣性越豐富,根據(jù)Barker等微衛(wèi)星選擇標(biāo)準(zhǔn),等位基因數(shù)大于4才能較好地用于群體遺傳多樣性的評(píng)估[10]。10對(duì)微衛(wèi)星的電泳圖結(jié)果顯示,樣本個(gè)體能夠獲得清晰穩(wěn)定的擴(kuò)增條帶,顯示出不同程度的多態(tài)性。由表2可知,10個(gè)位點(diǎn)有效等位基因?yàn)?.926 6~4.213 0 ,平均為2.162 1,期望雜合度為0.106 8~0.843 1,平均為0.475 1,觀測(cè)雜合度為0.149 1~0.803 4,平均為0.486 8,多態(tài)信息含量(PIC)為0.081 1~0.598 4,平均為0.331 0。
QZ群體平均等位基因數(shù)量平均3.8,HC群體平均為5.0,LZ群體平均為4.5,可見(jiàn),10對(duì)微衛(wèi)星在3個(gè)群體的檢測(cè)等位基因數(shù)量表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。HC有效等位基因在2.1675~4.2130,平均為2.8126,LZ有效等位基因在1.5462~2.5264,平均為1.9756,QZ有效等位基因在0.9266~2.5684,平均為1.6982,3個(gè)群體的有效等位基因數(shù)量大小表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。
HC群體觀測(cè)雜合度(H0)在0.4257~0.7974,平均為0.5911,LZ群體觀測(cè)雜合度(H0)在0.2432~0.8034,平均為0.5140,QZ群體觀測(cè)雜合度(H0)在0.1491~0.5869,平均為0.3553。3個(gè)群體的觀測(cè)雜合度(H0)數(shù)量大小表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。
HC群體期望雜合度(He)在0.3364~0.6870,平均為0.5023,LZ群體期望雜合度(He)在0.3176~0.8431,平均為0.5741,QZ群體期望雜合度(He)在0.1068~0.6537,平均為0.3491。群體期望雜合度(He)數(shù)量大小表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。
HC群體多態(tài)信息含量(PIC)在0.3089~0.5984,平均為0.4558,LZ群體多態(tài)信息含量(PIC)在0.1102~0.5679,平均為0.3074。QZ群體多態(tài)信息含量(PIC)在0.0811~0.5103,平均為0.2300。可見(jiàn),群體多態(tài)信息含量(PIC)數(shù)量大小表現(xiàn)為HCgt;LZgt;QZ。結(jié)果表明,3個(gè)群體沙塘鱧的群體遺傳變異度較高,遺傳多樣性豐富,為中度多態(tài)性。
2.2遺傳分化
群體間遺傳分化系數(shù)(GST)被認(rèn)為是度量群體間基因分化相對(duì)大小的較好指標(biāo)[11],該研究通過(guò)對(duì)3個(gè)不同地理群體遺傳多樣性研究,檢測(cè)分析3個(gè)群體的基因分化系數(shù)和基因流,旨在了解廣西沙塘鱧野外生存群體間遺傳結(jié)構(gòu)。由表3可知,10個(gè)位點(diǎn)中,基因分化系數(shù)(GST)大于0.1的有3個(gè)位點(diǎn),其中有2個(gè)位點(diǎn)為顯著遺傳分化,1個(gè)為極顯著遺傳分化,HC、LZ、QZ 3個(gè)不同群體平均基因分化系數(shù)為0.100 3,表明有10.03%的遺傳分化來(lái)自3個(gè)不同地理群體之間,89.97%的遺傳分化來(lái)自沙塘鱧內(nèi)部個(gè)體之間?;蛄髌骄鶠?.202 7,表明HC、LZ、QZ 3個(gè)不同群體之間有明顯的遺傳分化,基因流(Nm)和基因分化系數(shù)(GST)是負(fù)相關(guān)的。
2.3遺傳距離
HC、LZ、QZ3個(gè)群體的遺傳相似性系數(shù)及遺傳距離見(jiàn)表4,HC與LZ的遺傳相似度最高,為0.8034,LZ與QZ的遺傳相似度最低,為0.6631;HC與LZ的遺傳距離最小,為0.2367,LZ、QZ的遺傳距離最大,達(dá)0.3416。
3討論
3.1群體遺傳特征
微衛(wèi)星DNA標(biāo)記多態(tài)性高,呈共顯性遺傳, 在許多物種遺傳多樣性的研究中廣泛應(yīng)用,如用來(lái)鑒定種群間遺傳分化及親緣關(guān)系等遺傳特征。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)[12-14];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,物種越能夠抵抗環(huán)境變化帶來(lái)的變化。等位基因數(shù)量是群體的遺傳多樣性衡量指標(biāo)之一,數(shù)量越多即表明遺傳多態(tài)性越高,控制不同性狀的基因座位越豐富。研究表明,10個(gè)位點(diǎn)中等位基因數(shù)呈拋物線分布,3個(gè)群體的平均等位基因數(shù)為4.43,廣西區(qū)內(nèi)沙塘鱧3個(gè)群體表現(xiàn)出等位基因位點(diǎn)的豐富性;群體基因位點(diǎn)雜合程度可以反映出群體的遺傳近交情況,3個(gè)群體期望雜合度值(He)平均為0.475 1,3個(gè)群體由于地理隔離因素沒(méi)有產(chǎn)生近交衰退趨向。多態(tài)信息含量(PIC)是衡量一個(gè)群體基因豐富程度的指標(biāo),有效種群群體容量和地理生殖隔離是影響多態(tài)性信息含量的重要因素,有效群體小,極易發(fā)生遺傳漂變,增加某些性狀基因頻率,同時(shí)也使其他優(yōu)良基因容易喪失。該研究中,85%位點(diǎn)具有高度多態(tài)性,群體多態(tài)信息含量(PIC)平均為0.331 0,3個(gè)群體沙塘鱧的群體遺傳變異度較高,遺傳多樣性豐富,為中度多態(tài)性。這表明群體的生存力強(qiáng),能適應(yīng)環(huán)境的變化。遺傳距離的大小反映了不同群體間的血緣關(guān)系的遠(yuǎn)近,3個(gè)群體間遺傳距離小,相似系數(shù)大,說(shuō)明群體間遺傳結(jié)構(gòu)更具有相似性。
3.2群體遺傳分化
Wright研究認(rèn)為,當(dāng)基因分化系數(shù)(GST)lt;0.05時(shí),種群無(wú)遺傳分化;當(dāng)0.05≤GSTlt;0.15 時(shí),種群發(fā)生中等水平遺傳分化;而GST≥0.15,則說(shuō)明種群發(fā)生了高度的遺傳分化。生殖隔離是種群分化的必要條件,3個(gè)群體出現(xiàn)分化的外在因素是地理分布的隔絕,由于沙塘鱧屬于底棲性魚(yú)類,在廣西主要分布在不同水系的河流山溪,活動(dòng)能力較弱,同時(shí)其生存環(huán)境變化,棲息地破碎化[15-16],有效群體變小,在遺傳漂變的壓力下導(dǎo)致基因頻率的改變,從而產(chǎn)生了群體間分化的現(xiàn)象。該研究顯示,10個(gè)位點(diǎn)中,80%的基因位點(diǎn)基因分化系數(shù)大于0.05,3個(gè)群體存在較低水平遺傳分化。其中基因分化系數(shù)(GST)大于0.1的有3個(gè)位點(diǎn),只有2個(gè)位點(diǎn)為顯著遺傳分化。3個(gè)群體相互間所處生活環(huán)境的地貌、地形較為復(fù)雜,位點(diǎn)基因可能來(lái)自欽州群體,由于與其他群體地理位置較遠(yuǎn)而缺少交流。
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