黃河鯉野生和人工養(yǎng)殖群體遺傳多樣性分析

張芹　宋威　侯志鵬　馮建新

摘要 采用微衛(wèi)星技術(shù)對(duì)黃河鯉選育群體和河南省境內(nèi)2個(gè)野生群體進(jìn)行遺傳多樣性分析。在12個(gè)微衛(wèi)星座位上共檢測(cè)出48個(gè)等位基因，3個(gè)群體在12個(gè)位點(diǎn)的平均遺傳分化指數(shù)（Fst）為0.04，表明群體分化造成的變異占4%，而96%的變異來源于群體內(nèi)部。結(jié)果顯示，3個(gè)群體間差異不明顯，一方面說明養(yǎng)殖群體在科學(xué)的人工選育條件下能夠保留一定水平的多樣性，另一方面也說明不斷惡化的自然環(huán)境對(duì)野生黃河鯉群體造成的影響是巨大的。

關(guān)鍵詞 黃河鯉;微衛(wèi)星;種質(zhì)資源;野生群體;人工養(yǎng)殖群體

中圖分類號(hào) Q 31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2020）16-0091-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.024

Genetic Diversity Analysis of Wild and Cultured Population of Cyprinus carpio

ZHANG Qin1， SONG Wei2， HOU Zhi-peng2 et al

（1.Henan Academy of Fishery Science， Zhengzhou，Henan 450044;2.School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou，Henan 450001）

Abstract The genetic diversity of breeding population and 2 wild populations in Henan of Cyprinus carpio were studied by using microsatellite marker technology.? A total of 48 alleles were detected for 12 microsatellite loci. Average Fst of 3 populations at 12 microsatellite loci was 0.04， which showed that the variation caused by group differentiation accounted for 4%， and the internal variation was 96% of the total variation. The results demonstrated that there was no significant difference among three populations. On the one hand， the germplasm resource and the genetic diversity were better in the cultured population， and on the other hand， the worsening environment had great influences on the wild population of C. carpio.

Key words Cyprinus carpio; Microsatellite;Germplasm resources;Wild population;Cultured population

基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-45-45）;河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（S2020-10）;國家水產(chǎn)種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目（2020DKA30470）;農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性科技工作項(xiàng)目（ZX08S172064）;河南省科技創(chuàng)新體系建設(shè)專項(xiàng)。

作者簡介 張芹（1980—），女，河南新鄉(xiāng)人，高級(jí)水產(chǎn)師，碩士，從事魚類遺傳育種研究。

收稿日期 2019-12-10

黃河鯉是我國著名的四大淡水魚類之一，有著比較成熟的人工養(yǎng)殖技術(shù)。近年來，在河道中捕撈的黃河鯉個(gè)體以低齡化、小型化為主，說明酷魚濫捕現(xiàn)象十分嚴(yán)重，黃河鯉野生資源遭到嚴(yán)重破壞。為了保護(hù)黃河鯉的種質(zhì)資源，開展黃河鯉良種保護(hù)和最優(yōu)線性無偏預(yù)測(cè)（BLUP）育種工作，需要在物種遺傳多態(tài)性水平上進(jìn)行分析。目前關(guān)于黃河鯉群體遺傳多樣性的研究較多[1-7]，而黃河鯉遺傳圖譜的構(gòu)建工作已經(jīng)開展[8-9]，但黃河鯉野生種質(zhì)資源還未得到充分開發(fā)。微衛(wèi)星標(biāo)記在魚類遺傳育種研究中有著廣泛應(yīng)用[10-11]。筆者運(yùn)用微衛(wèi)星技術(shù)對(duì)河南省境內(nèi)野生和人工養(yǎng)殖的黃河鯉群體進(jìn)行遺傳變異研究，旨在對(duì)黃河鯉的種質(zhì)狀況進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，利用分子生物學(xué)技術(shù)充分挖掘黃河鯉的野生種質(zhì)資源，為黃河鯉良種的選育提供重要參考，從而對(duì)該種質(zhì)資源進(jìn)行合理開發(fā)、利用與保護(hù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

野生群體1，采集于河南省長垣縣天然文巖渠（屬于黃河一級(jí)支流），30尾，以下簡稱“W”群體;野生群體2，取自河南省鞏義市伊洛河口，27尾，以下簡稱“L”群體;人工養(yǎng)殖群體，采自河南黃河鯉魚良種場，30尾，以下簡稱“Y”群體。樣本剪尾鰭，乙醇保存，提取DNA后-70 ℃下低溫保存。

1.2 PCR反應(yīng)

DNA的提取使用樹脂型基因組DNA提取試劑盒（北京賽百勝基因技術(shù)有限公司）。12對(duì)微衛(wèi)星引物[12-14]，均由北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司合成，具體信息見表1。

PCR反應(yīng)體系：10 mmol/L 4×dNTPs 200 μmol/L，Mg2+ 1.5 mmol/L，引物 0.5 μmol/L，Taq酶 1 U，模板DNA 0.5 μL。PCR反應(yīng)程序：94 ℃ 3 min;94 ℃ 30 s、55～60 ℃ 30 s、72 ℃ 30 s，30個(gè)循環(huán);72 ℃延伸5 min。PCR產(chǎn)物檢測(cè)：利用2%瓊脂糖凝膠（含Gold view）電泳對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，緩沖液為0.5×TBE，使用凝膠成像系統(tǒng)觀測(cè)并拍照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用POPGENE軟件計(jì)算各位點(diǎn)等位基因數(shù)（Na）、有效等位基因數(shù)（Ne）、觀測(cè)雜合度（Ho）、期望雜合度（He）和群體Hardy-Weinberg 平衡偏離[2]，根據(jù)Botstein 等[15]公式計(jì)算多態(tài)信息含量（PIC），采用UMGMA法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃河鯉群體的遺傳多樣性分析

除了引物M24外，其他11組引物均在3個(gè)群體中擴(kuò)增出多態(tài)性條帶。在11個(gè)多態(tài)位點(diǎn)上共檢測(cè)到47個(gè)等位基因，不同位點(diǎn)的等位基因數(shù)從2個(gè)到6個(gè)不等，大小為80～345 bp。圖1為引物HLJ044對(duì)W群體擴(kuò)增結(jié)果的電泳圖，表2為3個(gè)黃河鯉群體的遺傳變異參數(shù)。

等位基因分布頻率的相對(duì)穩(wěn)定是群體處于Hardy-weinberg平衡的一個(gè)表現(xiàn)，平衡群體的觀測(cè)雜合度和期望雜合度不存在顯著差異。但是，在實(shí)際的野生或養(yǎng)殖群體中[16-20]，等位基因頻率或多或少都會(huì)偏離Hardy-Weinberg平衡，黃河鯉W和Y 2個(gè)群體中有1/3的位點(diǎn)偏離了Hardy-Weinberg平衡。20世紀(jì)七八十年代，全國范圍內(nèi)不同品系的鯉魚間相互引種和雜交現(xiàn)象普遍存在，多種雜交鯉通過各種渠道混入了黃河干支流，河道內(nèi)野生黃河鯉與其他品種鯉魚進(jìn)行雜交，使得野生黃河鯉的種質(zhì)資源遭到了嚴(yán)重破壞，從而導(dǎo)致黃河鯉品質(zhì)的下降。Y群體只有一個(gè)位點(diǎn)未偏離Hardy-Weinberg平衡，說明高強(qiáng)度的人工選擇對(duì)這些位點(diǎn)產(chǎn)生了較大的選擇壓力。該研究中豫選黃河鯉人工選育群體（即Y群體）的遺傳變異參數(shù)低于魯翠云等[5]、李超等[6]、李建林等[7]的研究結(jié)果，可能是該試驗(yàn)中取樣數(shù)量較少導(dǎo)致的偏差。

黃河鯉3個(gè)群體間遺傳距離很小，反映出群體間的差異不大，差異主要來自群體內(nèi)部的多樣性。數(shù)據(jù)顯示3個(gè)群體在12個(gè)位點(diǎn)的平均遺傳分化指數(shù)（Fst）為0.04，表明4%的變異是由于群體分化造成的，而96%的變異則來源于群體內(nèi)部，顯示了群體內(nèi)部還存在一定的多樣性。顧穎等[1]和王新華等[21]的研究也表明雖然選育群體中大部分位點(diǎn)極顯著偏離Hardy-Weinberg平衡，但黃河鯉種內(nèi)仍保持了較高的遺傳雜合度，與該研究結(jié)論相一致。該試驗(yàn)結(jié)果顯示Y黃河鯉群體的多態(tài)性略低于其他2個(gè)群體，差異并不明顯，說明經(jīng)過多年的人工選擇，Y黃河鯉群體仍然保留了一定的多樣性。該試驗(yàn)結(jié)果顯示群體之間基因流大于6，說明黃河鯉野生種群和人工養(yǎng)殖群體之間存在大量基因流，這可能與多年來持續(xù)不斷的人工放流以及市民的放生行為有關(guān)。

伊洛河為黃河的支流，水量豐沛，環(huán)境相對(duì)開放;天然文巖渠雖然也是黃河的支流，但只有在上游水量大時(shí)，其徑流才流入黃河，當(dāng)上游水量小時(shí)天然文巖渠就形成了一個(gè)半封閉的水域。2個(gè)野生群體的種質(zhì)資源除了要面臨自然選擇外，還要受到諸多人為因素

（比如水質(zhì)污染、酷漁濫捕、天然繁殖場隔離等）的影響，養(yǎng)殖群體混入天然群體后對(duì)種質(zhì)的影響也不容忽視。Y群體是一個(gè)經(jīng)過長達(dá)20多年人工定向選擇的群體，其面臨的選擇壓力遠(yuǎn)大于2個(gè)自然群體。該試驗(yàn)結(jié)果顯示雖然3個(gè)群體間存在差異，但差異不明顯，一方面說明了養(yǎng)殖群體在科學(xué)的人工選育條件下能夠保留一定水平的多樣性，另一方面也說明不斷惡化的自然環(huán)境對(duì)野生黃河鯉群體造成的影響是巨大的。

2.2 系統(tǒng)發(fā)生樹分析和黃河鯉育種的選擇

所有個(gè)體的系統(tǒng)發(fā)生樹分析如圖2所示。Y18作為一個(gè)獨(dú)立分支，遺傳距離與其他個(gè)體較遠(yuǎn)，在育種中可以單獨(dú)使用。Y25～Y29遺傳距離較近，屬于一個(gè)分支。L4、L26、W22、W23、Y2、Y3等不同種群中的個(gè)體在同一個(gè)分支中出現(xiàn)，可考慮作為近交時(shí)親本使用。W24～W27、W18、W11等文巖渠群體遺傳距離較近，屬于一個(gè)分支。未出現(xiàn)L群體集中出現(xiàn)的分支，筆者認(rèn)為伊洛河群體是3個(gè)群體中個(gè)體間遺傳距離最遠(yuǎn)的一個(gè)。Y群體為人工繁殖群體，較多個(gè)體可以集聚在一起，說明該群體親緣關(guān)系較近。

3 結(jié)論

Spitzweg等[22]運(yùn)用微衛(wèi)星技術(shù)為北河水龜建立了育種方案;Wang等[23]運(yùn)用微衛(wèi)星技術(shù)對(duì)河川沙塘鱧進(jìn)行了親本鑒定。該試驗(yàn)采用微衛(wèi)星技術(shù)對(duì)不同來源的黃河鯉進(jìn)行遺傳背景分析，以期建立更加合理的制種策略。目前人工選擇育種中一方面需要制備純種，要利用遺傳距離較近的個(gè)體做近交;另一方面要減少近交引起的衰退，可以考慮選擇親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的不同來源的黃河鯉作為親本，用來改善人工繁育群體中出現(xiàn)的衰退現(xiàn)象。

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