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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
    關(guān)鍵詞:遺傳多樣性

    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 3個河川沙塘鱧(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對引物組合中篩選出 11 對擴(kuò)增條帶清晰、穩(wěn)定的引物組合對3個群體進(jìn)行擴(kuò)增,共獲得71個位點;3個群體內(nèi)多態(tài)位點占比為690%~24.14%,其中DT群體多態(tài)位點占比為6.90%,YY群體多態(tài)位點占比為24.14%、DXS群體多態(tài)位點占比為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: S917文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2014)10-0037-03

    收稿日期:2014-01-20

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

    作者簡介:侯新遠(yuǎn) (1988—),女,山西陽泉人,碩士研究生,從事魚類種質(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)蝦虎魚亞目(Gobioidei)沙塘鱧科(Odontobutidae)沙塘鱧屬(Odontobutis),廣泛分布在我國長江中下游(湖北荊州至上海江段 )及其沿江各支流、錢塘江水系、閩江水系,為我國小型淡水底棲肉食性魚類[1-2]。河川沙塘鱧營養(yǎng)價值高,深受人們喜愛,是一種很有開發(fā)前景的小型經(jīng)濟(jì)魚類。在2012年世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)紅色名錄中,河川沙塘鱧被評級為信息缺乏物種。近年來,由于過度捕撈、環(huán)境破壞及人類其他活動,導(dǎo)致其自然資源受到極大的破壞,從而對其種群遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。國內(nèi)外關(guān)于河川沙塘鱧的報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)等方面的報道較少,僅有Hou等采用線粒體DNA(D-loop)序列對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)記對江蘇常熟河川沙塘鱧個體大小不一的2個群體遺傳差異性進(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)增開放閱讀框(ORFs)的分子標(biāo)記技術(shù)[16],該分子標(biāo)記具有簡單、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,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[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3個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)和開發(fā)利用提供參考資料。

    1材料與方法

    1.1試驗材料

    試驗所用樣品分別采自安徽省當(dāng)涂縣運糧河流域(簡稱DT,31°25′37″N,118°42′59″E)、浙江省余姚市姚江流域(簡稱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(簡稱DXS,30°59′58.16″N,120°27′21.02″E),每個種群采集8尾,將尾鰭保存于無水乙醇中(-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DNA質(zhì)量,放入 -20 ℃ 冰箱儲存?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(表1),將它們隨機配對構(gòu)成196對不同引物組合,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。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個循環(huán);94 ℃ 變性 1 min,53 ℃退火1 min,72 ℃延伸2 min,35個循環(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個位點,對每個樣品SRAP擴(kuò)增帶的有無進(jìn)行統(tǒng)計,有帶記為1,無帶記0,將電泳圖譜轉(zhuǎn)換成數(shù)字矩陣。采用POPGENE 1.32計算群體的Shannons信息指數(shù)(I)、Neis基因多樣性(H),統(tǒng)計不同引物組合對不同群體的多態(tài)位點百分率(P),計算Neis無偏遺傳距離(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個群體的DNA對196對SRAP引物組合進(jìn)行篩選,其中11個引物組合(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)性位點數(shù)

    引物組合位點總數(shù)

    (個)引物組合位點總數(shù)

    (個)F2R311F4R46F2R86F6R95F2R126 F9R115F3R37F11R126F3R54F12R88F3R107

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

    2.2群體遺傳多樣性分析

    表2中11對引物組合在 24尾河川沙塘鱧個體中共擴(kuò)增出71個位點,由表3對各群體遺傳參數(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的方法由各位點等位基因頻率計算河川沙塘鱧3個群體間的Neis無偏遺傳距離(D)、遺傳相似度(S),結(jié)果

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

    群體多態(tài)位點

    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?。?.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群體單獨聚為1支(圖3)。

    表4河川沙塘鱧群體間的Neis無偏遺傳距離D

    (對角線下方)和遺傳相似度S(對角線上方)

    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,物種對環(huán)境變化的適應(yīng)能力也越大。通常認(rèn)為多態(tài)位點比率、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個河川沙塘鱧群體的多態(tài)位點占比在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)動物的SRAP數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),3個群體的多態(tài)位點占比低于程長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(7375%)[31],可見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都遭受了災(zāi)難性毀滅,河川沙塘鱧也難逃厄運,受到嚴(yán)重的破壞,只有少數(shù)幸存下來。除了歷史原因,近年來環(huán)境惡化、生態(tài)棲息地被破壞、水利修建、人類過度濫捕等因素也導(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),親緣關(guān)系最近,同時UPGMA聚類圖顯示YY群體和DXS群體聚為1支,DT群體聚為單獨的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,在加強對其保護(hù)、保護(hù)其產(chǎn)卵場和改善水域環(huán)境條件的同時,應(yīng)該嚴(yán)格設(shè)立禁捕期、限制捕撈器械規(guī)格,同時加強人們對漁業(yè)資源保護(hù)的意識,在明確遺傳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,加強河川沙塘鱧人工養(yǎng)殖的研究和推廣,從而減輕人類對野生資源的捕撈壓力,緩解市場需求。同時應(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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