利用,SRAP分子标记研究河川沙塘鳢群体的遗传多样性
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利用,SRAP分子标记研究河川沙塘鳢群体的遗传多样性

2022-11-02 19:00:05 投稿作者:网友投稿 点击:

摘要:利用相关序列扩增多态性SRAP分子标记对 3个河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)自然群体[安徽省当涂(DT)群体、浙江省余姚 (YY)群体、江苏省太湖东西山(DXS)群体]进行了遗传多样性分析。从196对引物组合中筛选出 11 对扩增条带清晰、稳定的引物组合对3个群体进行扩增,共获得71个位点;3个群体内多态位点占比为690%~24.14%,其中DT群体多态位点占比为6.90%,YY群体多态位点占比为24.14%、DXS群体多态位点占比为24.14%;群体的Neis 基因多样性指数(H)为0.033 0~0.093 9[DT(0033 0)

关键词:河川沙塘鳢;相关序列扩增多态性;遗传多样性;多样性指数

中图分类号: S917文献标志码: A文章编号:1002-1302(2014)10-0037-03

收稿日期:2014-01-20

基金资助:国家星火计划(编号:2013GA690166);江苏省科技支撑计划(农业)项目(编号:BE2013441);“江苏省六大人才高峰”高层次人才项目(编号:NY-032);江苏省农业科技自主创新资金[编号:CX(11)1037];南京师范大学科技成果转化基金(编号:2013-02);江苏省扬州市农业科技攻关计划(编号:2012074);。

作者简介:侯新远 (1988—),女,山西阳泉人,硕士研究生,从事鱼类种质资源与遗传育种研究。E-mail:houxinyuan1988@126.com。

通信作者:尹绍武,博士,教授,博士生导师,主要从事鱼类种质资源与遗传育种研究。E-mail:yinshaowu@163.com。河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)属鲈形目(Perciformes)虾虎鱼亚目(Gobioidei)沙塘鳢科(Odontobutidae)沙塘鳢属(Odontobutis),广泛分布在我国长江中下游(湖北荆州至上海江段 )及其沿江各支流、钱塘江水系、闽江水系,为我国小型淡水底栖肉食性鱼类[1-2]。河川沙塘鳢营养价值高,深受人们喜爱,是一种很有开发前景的小型经济鱼类。在2012年世界自然保护联盟(IUCN)红色名录中,河川沙塘鳢被评级为信息缺乏物种。近年来,由于过度捕捞、环境破坏及人类其他活动,导致其自然资源受到极大的破坏,从而对其种群遗传结构产生一定影响。国内外关于河川沙塘鳢的报道多集中在其人工繁殖、生物学特性、病害防治等方面[3-13],关于其种质资源利用和资源保护等方面的报道较少,仅有Hou等采用线粒体DNA(D-loop)序列对河川沙塘鳢的群体进行遗传多样性研究[14],李妍等采用ISSR分子标记对江苏常熟河川沙塘鳢个体大小不一的2个群体遗传差异性进行研究[15]。相关序列扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism,SRAP)是一种新型的旨在扩增开放阅读框(ORFs)的分子标记技术[16],该分子标记具有简单、高效、稳定、重复性高、产率高和多态性较丰富等特点,目前广泛应用于植物种质鉴定、基因定位、遗传多样性分析和图谱构建[17-20]。目前在水产研究中已用于罗氏沼虾[21]、海南沼虾[22]、草鱼[23]、暗纹东方鲀[24]、团头鲂[25]、彩鲤[26]、乌苏里拟鲿[27]、文蛤[28]的遗传多样性研究。本研究采用SRAP分子标记对3个群体的河川沙塘鳢遗传多样性进行分析,以期了解河川沙塘鳢种质资源现状及其种群间的遗传分化情况,为河川沙塘鳢种质资源保护和开发利用提供参考资料。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用样品分别采自安徽省当涂县运粮河流域(简称DT,31°25′37″N,118°42′59″E)、浙江省余姚市姚江流域(简称YY,30°0′16.49″N,121°3′6.33″31°25′37″E)、江苏省太湖靠近东西山侧水域(简称DXS,30°59′58.16″N,120°27′21.02″E),每个种群采集8尾,将尾鳍保存于无水乙醇中(-20 ℃)备用。

1.2基因组DNA提取

采用常规苯酚-氯仿抽提法[29]从鳍条组织中提取基因组DNA。用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA质量,放入 -20 ℃ 冰箱储存备用。

1.3SRAP-PCR 反应

根据已发表的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个(表1),将它们随机配对构成196对不同引物组合,用于PCR扩增,筛选出带型清晰、稳定、多态性较好的引物组合用于进一步试验。25 μL SRAP-PCR反应体系为: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,基因组 DNA 1 μL,不足部分用灭菌双蒸水补齐。PCR反应条件为:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性 1 min,35 ℃ 退火1 min,72 ℃延伸2 min,5个循环;94 ℃ 变性 1 min,53 ℃退火1 min,72 ℃延伸2 min,35个循环;72 ℃延伸7 min。

表1用于河川沙塘鳢遗传多样性分析的SRAP引物序列

引物

1.4数据分析

根据SRAP扩增电泳图谱,将每条带视为1个位点,对每个样品SRAP扩增带的有无进行统计,有带记为1,无带记0,将电泳图谱转换成数字矩阵。采用POPGENE 1.32计算群体的Shannons信息指数(I)、Neis基因多样性(H),统计不同引物组合对不同群体的多态位点百分率(P),计算Neis无偏遗传距离(D)和遗传相似度(S),并根据遗传距离构建3个群体的UPGMA聚类图。

2结果与分析

2.1SRAP引物的筛选及扩增图谱

利用河川沙塘鳢3个群体的DNA对196对SRAP引物组合进行筛选,其中11个引物组合(F2R3、F2R8、F2R12、F3R3、 F3R5、F3R10、 F4R4、F6R9、F9R11、F11R12、F12R8)得到稳定、可重复、多态性好的扩增图谱(图1、图2、表2)。

表2河川沙塘鳢不同SRAP引物组合的多态性位点数

引物组合位点总数

(个)引物组合位点总数

(个)F2R311F4R46F2R86F6R95F2R126 F9R115F3R37F11R126F3R54F12R88F3R107

记录扩增出的在100~750 bp之间的条带数(即位点数),发现每对引物组合扩增的位点数为 4~11 个。扩增位点最多的引物组合是 F2R3,扩增位点数为 11个;扩增位点最少的引物组合是F3R5,扩增位点数为 4个。

2.2群体遗传多样性分析

表2中11对引物组合在 24尾河川沙塘鳢个体中共扩增出71个位点,由表3对各群体遗传参数的比较发现:YY群体和DXS群体多态位点占比最大,为24.14%;DT群体最小,为6.90%。此外还可看出,Neis 基因多样性(H)由大到小依次为DXS群体(0.093 9)、YY群体(0.078 4)、DT群体(0.033 0);Shannons 多样性指数(I)由大到小依次为DXS群体(0136 8)、YY群体(0.120 6)、DT群体(0.046 3)。整体结果可以看出,DXS群体、YY群体的多态位点占比、Neis 基因多样性和 Shannons 多样性指数均稍高于DT群体。

2.3群体遗传距离和遗传相似度

依据Nei的方法由各位点等位基因频率计算河川沙塘鳢3个群体间的Neis无偏遗传距离(D)、遗传相似度(S),结果

表3河川沙塘鳢3个群体SRAP扩增位点的多态性和遗传多样性参数

群体多态位点

占比(%)Neis基因

多样性(H)Shannons

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

见表4。可以看出,DT群体与YY群体间的遗传距离最大(0286 7),遗传相似度最小(0.750 7);DXS 群体与YY群体的遗传距离最小(0.036 3),遗传相似度最大(0.964 4)。UPGMA 聚类图显示,YY群体和DXS群体聚为1支,DT群体单独聚为1支(图3)。

表4河川沙塘鳢群体间的Neis无偏遗传距离D

(对角线下方)和遗传相似度S(对角线上方)

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

3讨论与结论

遗传多样性作为生物多样性的重要组成部分,是物种多样性、生态系统多样性和景观多样性的基础,也是生命进化和适应的基础;种内遗传多样性越丰富,物种对环境变化的适应能力也越大。通常认为多态位点比率、Neis 基因多样指数和 Shannons 信息指数是衡量群体遗传多样性的常用指标。本研究中3个河川沙塘鳢群体的多态位点占比在6.90%~2414%间,Neis 基因多样指数为0.033 0~0.093 9,Shannons信息指数在0.046 3~0.136 8间。与其他水产动物的SRAP数据比较发现,3个群体的多态位点占比低于程长洪等研究的暗纹东方鲀群体(54.98%~58.87%)[24],冉玮等研究的3个地理群体团头鲂(29.07%~58.14%)[25],贾永义等研究的翘嘴红鲌群体(50.00%)、团头鲂群体(4632%)[30],张志伟等研究的江苏南通文蛤(57.81%)[28];周劲松等研究的罗氏沼虾(55.6%~64.1%)[21];张慧研究的大麻哈鱼(7375%)[31],可见河川沙塘鳢的遗传多样性目前仍处于比较低的水平,与Hou等用D-loop基因序列研究不同群体的河川沙塘鳢遗传多样性结果[14]一致。这可能与第四纪冰川有关,冰期使得很多淡水鱼都遭受了灾难性毁灭,河川沙塘鳢也难逃厄运,受到严重的破坏,只有少数幸存下来。除了历史原因,近年来环境恶化、生态栖息地被破坏、水利修建、人类过度滥捕等因素也导致河川沙塘鳢数量锐减。

遗传相似度和遗传距离从一定程度上衡定了种群间遗传差异程度[32]。本研究对各群体进行遗传结构分析结果表明,DT群体与YY群体间的遗传距离最大(0.286 7),遗传相似度最小(0.750 7),DXS 群体与YY群体的遗传距离最小(0036 3),遗传相似度最大(0.964 4),亲缘关系最近,同时UPGMA聚类图显示YY群体和DXS群体聚为1支,DT群体聚为单独的1支,与mtDNA控制区序列分析得出的DXS 群体与YY群体的遗传距离最小的结果一致[14]。从地理位置上看,DXS群体的地理位置与YY群体的地理位置较近,客观上增加了2个群体的遗传相似度。

本研究结果显示,河川沙塘鳢的遗传多样性低,为了恢复河川沙塘鳢渔业资源,在加强对其保护、保护其产卵场和改善水域环境条件的同时,应该严格设立禁捕期、限制捕捞器械规格,同时加强人们对渔业资源保护的意识,在明确遗传结构的基础上,加强河川沙塘鳢人工养殖的研究和推广,从而减轻人类对野生资源的捕捞压力,缓解市场需求。同时应选择等位基因数多、杂合度较高、亲缘关系接近天然个体的群体进行人工放流,从而恢复野生河川沙塘鳢资源。

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