建水黃褐鴨線粒體D-loop區(qū)遺傳多樣性分析

李昕鵬 展亞楠 信愛國 黃艷 黃合特 張雪偉 孔小艷

摘要 [目的]了解建水黃褐鴨系統(tǒng)發(fā)育、遺傳分化和遺傳多樣性。[方法]選取18只建水黃褐鴨、4只北京鴨、6只揭陽鴨和6只克里莫M18，利用PCR技術(shù)對其mtDNA D-loop區(qū)序列進行擴增，結(jié)合NCBI部分野鴨和家鴨序列，利用MEGA、DNAsp、Arlequin軟件進行聚類分析、遺傳分化和遺傳多樣性分析。[結(jié)果]建水黃褐鴨與綠頭鴨及斑嘴鴨2種野鴨親緣關(guān)系更近；遺傳分化指數(shù)和遺傳距離均以建水黃褐鴨和北京鴨之間最大；建水黃褐鴨、北京鴨、揭陽鴨和克里莫M18這4個群體中建水黃褐鴨群體遺傳多樣性最低。[結(jié)論]建水黃褐鴨可能有綠頭鴨和斑嘴鴨

2個母系起源；建水黃褐鴨群體遺傳多樣性偏低，為今后更好地利用地方畜禽資源，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護其遺傳多樣性。

關(guān)鍵詞 建水黃褐鴨；D-loop；遺傳分化；遺傳距離；遺傳多樣性

中圖分類號 S834 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）02-0083-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.017

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Analysis of Genetic Diversity in the Mitochondrial D-loop Region of Jianshui Yellow Brown Duck

LI Xin-peng，ZHAN Ya-nan，XIN Ai-guo et al

（1.College of Animal Science and Technology，Yunnan Agricultural University，Kun ming，Yunnan 650201;2.Institute of Poultry and Poultry Diseases，Yunnan Academy of Animal Husbandry and Veterinary Sciences，Kunming，Yunnan 650224）

Abstract [Objective]To understand the phylogeny，genetic differentiation and genetic diversity of Jianshui yellow brown duck.[Method]18 Jianshui yellow brown ducks，4 Pekin ducks，6 Jieyang ducks and 6 Cremo M18 were selected for the experiment.The mtDNA D-loop region sequences were amplified by PCR technology.Combined with some NCBI wild ducks and domestic ducks，MEGA，DNAsp，Arlequin software were used for cluster analysis，genetic differentiation and genetic diversity analysis.[Result]The results showed that Jianshui yellow brown duck was more closely related to two wild ducks，namely，mallard duck and spotted billed duck;the genetic differentiation index and genetic distance between Jianshui yellow brown duck and Beijing duck were the largest;Jianshui yellow brown duck population has the lowest genetic diversity among the four populations of Jianshui yellow brown duck，Beijing duck，Jieyang duck and Kerimo M18.[Conclusion]Jianshui yellow brown duck may have 2 matrilineal origins，originating from mallard duck and spotted billed duck;the genetic diversity of Jianshui yellow brown duck population is relatively low.In order to make better use of local livestock and poultry resources in the future，corresponding measures should be taken to protect its genetic diversity.

Key words Jianshui yellow brown duck;D-loop;Genetic differentiation;Genetic distance;Genetic diversity

基金項目 云南省重大科技專項（202102AE090029）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)（水禽）體系資助項目（CARS-42-54）。

作者簡介 李昕鵬（1998—），男，云南昆明人，碩士研究，研究方向：動物遺傳資源挖掘與利用。*通信作者，講師，博士，從事動物遺傳資源挖掘與利用和動物營養(yǎng)方面的研究。

收稿日期 2023-01-01

中國養(yǎng)鴨歷史悠久，最早可以追溯到2 228年前。在長期飼養(yǎng)過程中，不同的自然環(huán)境、氣候、文化等孕育了我國豐富的鴨資源，據(jù)統(tǒng)計，我國鴨品種數(shù)量約占世界的48%。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)大量引進國外商業(yè)品種，同時對地方畜禽資源的認識和管理不夠充分，致使我國地方水禽品種遭到嚴重破壞，遺傳多樣性降低，保護我國水禽遺傳資源迫在眉睫。

建水黃褐鴨又稱醬色鴨、牛屎鴨，原產(chǎn)于云南省建水縣，中心產(chǎn)區(qū)為建水縣臨安鎮(zhèn)、南莊鎮(zhèn)、西莊鎮(zhèn)、面甸鎮(zhèn)、曲江鎮(zhèn)等地，以機警靈活易放牧、耐粗飼、適應(yīng)性強、產(chǎn)蛋量高、肉質(zhì)香嫩而聞名，2009年通過國家畜禽遺傳資源委員會鑒定。在外來鴨種的沖擊下，黃褐鴨數(shù)量逐漸減少。作為一個地方品種，目前關(guān)于建水黃褐鴨的研究僅見生產(chǎn)性能、屠宰性能的報道，未見其分子水平方面的研究報道。線粒體DNA D-loop區(qū)廣泛應(yīng)用于探究各品種間遺傳分化、親緣關(guān)系和遺傳多樣性等。該試驗基于mtDNA D-loop部分序列分析建水黃褐鴨群體的遺傳多樣性，探究其遺傳起源，為建水黃褐鴨種質(zhì)資源保護、選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及材料

建水黃褐鴨采自云南省建水縣黃褐鴨保種場，北京鴨、揭陽鴨、克里莫M18（也稱奧白星M18，法國克里莫公司選育）采自云南畜牧獸醫(yī)科學(xué)院鴨場，使用含EDTA抗凝劑的真空采血管從鴨翅靜脈采血5 mL，冰袋低溫保存帶回實驗室，-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?，樣本信息見?。

1.2 基因組DNA提取

用天根DNA提取試劑盒提取血液基因組DNA，1％瓊脂糖凝膠檢測DNA的質(zhì)量和濃度。

1.3 PCR擴增、測序 參照李慧芳等的引物，引物由北京擎科生物科技有限公司昆明分公司合成，具體為：

正向引物，GTTATTTGGTTATGCATATCGTG；反向引物，CCATATACGCCAACCGTCTC。

PCR反應(yīng)體系為： 2×Taq Mix 12.5 μL，上游引物和下游引物各1.0 μL，模板2.0 μL，ddHO 8.5 μL，總體積25.0 μL。反應(yīng)程序為：95 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性30 s，54.4 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，35個循環(huán)，72 ℃后延伸10 min，4 ℃保存。PCR產(chǎn)物送北京擎科生物科技有限公司昆明分公司測序。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將測序數(shù)據(jù)中的ab1文件用Chromas v2.6.5軟件打開，刪除前端和末端測序不準確序列，對每條序列進行矯正與核對。利用Mega X軟件Clustal模塊進行多序列比對，計算群體間的遺傳距離，采用NJ法（Neighbor-Joining）Kimura 2-parameter模型重復(fù)抽樣1 000次構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。利用DNAsp6軟件統(tǒng)計單倍型數(shù)量，計算單倍型多樣度、核苷酸多樣度、平均核苷酸差異數(shù)。利用Arlequin 3.5計算種群遺傳變異、遺傳分化等參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 mtDNA D-loop區(qū)單倍型分析

利用DNAsp軟件對4個群體共34個個體D-loop區(qū)進行單倍型分析，共分析到16個單倍型（表2），其中共享單倍型2個（hap1和hap3）（表3），特有單倍型14個，建水黃褐鴨有7種（hap8、hap9、hap10、hap11、hap12、hap13、hap14）。hap1、hap8是黃褐鴨群體的優(yōu)勢單倍型。多態(tài)性分析顯示，34條序列檢測到的單堿基突變位點49個，其中單一多態(tài)位點25個，簡約信息位點24個。

2.2 聚類分析

從NCBI網(wǎng)站下載四川麻鴨（登記號：KX592536）、金定鴨（登記號：MF069248）、建昌鴨（登記號：FJ167857）3種家鴨和綠頭鴨（登記號：AY506877）、斑嘴鴨（登記號：AY506871）、赤膀鴨（登記號：AY112944）、綠翅鴨（登記號：KC771255）、花臉鴨（登記號：JF730435）、針尾鴨（登記號：AY112939）6種野鴨，采用NJ法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹（圖1），25條序列明顯分為2支，花臉鴨、赤膀鴨、針尾鴨和綠翅鴨聚成了一支，建水黃褐鴨、建昌鴨、金定鴨、四川麻鴨、綠頭鴨、斑嘴鴨聚為一支，在GroupA中hap6、hap7、hap2、hap4、hap14、hap15這6個單倍型可以聚為一個小的亞簇（圖1中紅色線條標出）。

2.3 群體遺傳分化分析

遺傳分化指數(shù)可以反映各群體間遺傳分化程度。從4個品種的群體間遺傳分化指數(shù)可以看出，建水黃褐鴨與北京鴨、克里莫M18，北京鴨與揭陽鴨存在顯著的遺傳分化（表4）。種群間的遺傳距離大小也能體現(xiàn)兩兩群體間親緣關(guān)系的遠近，4個品種中，建水黃褐鴨與北京鴨遺傳距離最遠，建水黃褐鴨與揭陽鴨遺傳距離最近（表4）。

2.4 遺傳多樣性分析

4個家鴨品種遺傳多樣性結(jié)果見表5。由表5可看出，單倍型多樣性從高到低依次是北京鴨、克里莫M18、黃褐鴨、揭陽鴨；核苷酸多樣性最高是北京鴨，其次是克里莫M18、揭陽鴨，最低的是建水黃褐鴨；平均核苷酸差異數(shù)最大的是北京鴨，其次是克里莫M18，揭陽鴨和建水黃褐鴨較小。

2.5 變異來源分析

AMOVA分析可以探究變異的主要來源。由表6可以看出，4個品種中，品種內(nèi)變異占80.91%，品種間變異占19.09%，表明這4個群體中的遺傳變異主要來自群體內(nèi)部。

3 討論

3.1 家鴨和野鴨mtDNA D-loop區(qū)單倍型聚類分析

我國家鴨的起源長期處于“一元論”和“二元論”的爭議中，“一元論”認為家鴨由綠頭鴨馴化而來，“二元論”則認為家鴨起源于綠頭鴨和斑嘴鴨或是兩者雜交后代。該研究結(jié)果可看出，4種野鴨（花臉鴨、赤膀鴨、綠翅鴨、針尾鴨）聚為一支，金定鴨、建昌鴨、四川麻鴨和該研究中的4種家鴨（建水黃褐鴨、北京鴨、揭陽鴨、克里莫M18）及綠頭鴨、斑嘴鴨2種野鴨聚為一支，印證了家鴨與綠頭鴨親緣關(guān)系更近的結(jié)論。在GroupA中，hap6、hap7、hap2、hap4、hap14和hap15聚為一個小亞簇，其中單倍型hap6、hap7僅在北京鴨中存在，克里莫M18群體中檢測出的單倍型包括hap2、hap4；克里莫M18屬于騾鴨，是用棲鴨屬的公番鴨與河鴨屬的母鴨雜交后選育而成，由于線粒體遺傳遵循母系遺傳的特點，克里莫M18與北京鴨關(guān)系更近，推測該品種選育時選擇的母鴨品種與北京鴨親緣關(guān)系近。

3.2 建水黃褐鴨群體遺傳分化

遺傳分化指數(shù)可以反映兩個種群之間的遺傳分化程度，通常用Fst（fixation index）來衡量。Fst值越大，說明遺傳距離越遠；Fst為1說明兩個群體完全獨立；Fst值越低，說明大多數(shù)的遺傳變異發(fā)生在同一個群體內(nèi)。該研究結(jié)果表明，建水黃褐鴨與北京鴨之間遺傳分化指數(shù)最大，與揭陽鴨群體之間遺傳分化指數(shù)最小。遺傳距離可以反映物種之間遺傳差異的程度，該研究的4個群體中，黃褐鴨群體與北京鴨群體之間遺傳距離最大，與揭陽鴨之間遺傳距離最小。遺傳分化指數(shù)和遺傳距離均表明黃褐鴨群體與北京鴨群體之間分化程度大，親緣關(guān)系遠。北京鴨是世界知名肉鴨品種，是大型白羽肉鴨的一種，具有飼料轉(zhuǎn)化率高，生長發(fā)育快的特點，56日齡的黃褐鴨與42日齡北京鴨屠宰性能結(jié)果顯示，黃褐鴨屠宰率和全凈膛率低于北京鴨，說明黃褐鴨產(chǎn)肉性能有待進一步提升。劉孟超等利用全基因組重測序技術(shù)挖掘與北京鴨品質(zhì)特征相關(guān)的候選基因，發(fā)現(xiàn)北京鴨生長、繁殖等性狀受到了明顯的選擇，解釋了北京鴨肉質(zhì)鮮嫩的原因。脂肪沉積能力強的北京鴨是北京烤鴨的重要原材料，也是北京烤鴨味道醇厚的原因之一。建水黃褐鴨是建水當?shù)孛浴扒绝啞钡脑牧希渑c北京鴨相比在生長速度、脂肪沉積能力等方面都有待進一步提高。該研究基于mtDNA D-loop區(qū)序列差異發(fā)現(xiàn)，北京鴨和建水黃褐鴨遺傳分化程度較大，以后可用北京鴨為參考背景，基于Fst和核苷酸多樣性比值在全基因組范圍內(nèi)挖掘影響建水黃褐鴨與北京鴨生長性狀、脂肪沉積和肉品質(zhì)相關(guān)功能基因，為加速今后建水黃褐鴨品種選育和肉品質(zhì)提高提供新的分子標記。

3.3 建水黃褐鴨遺傳多樣性

物種遺傳多樣性越豐富，物種適應(yīng)環(huán)境和應(yīng)對環(huán)境變化的能力也越強。單倍型多樣度（Hd）與核苷酸多樣度（Pi）是衡量mtDNA突變和品種（群體）遺傳多樣性的主要參數(shù)，數(shù)值的高低可以體現(xiàn)一個群體遺傳多樣性的高低。該研究的4個品種中，建水黃褐鴨群體單倍型多樣性高于揭陽鴨，低于北京鴨和克里莫M18。采用核苷酸多樣度比較4個群體間的遺傳多樣性，北京鴨遺傳多樣性最豐富，其次是克里莫M18和揭陽鴨，建水黃褐鴨遺傳多樣性最低。根據(jù)卞友慶等的研究，建水黃褐鴨是云南本地麻鴨的一種，其遺傳多樣性高于大于麻鴨、廣西小麻鴨、荊江麻鴨、山麻鴨而低于攸縣麻鴨。該研究結(jié)果與卞友慶等的研究結(jié)果差異較大，可能原因是近年來對建水黃褐鴨缺乏系統(tǒng)有效的保護，致使其遺傳多樣性降低，今后應(yīng)加強對建水黃褐鴨的保護，保護其遺傳多樣性。

4 結(jié)論

同大部分家鴨一樣，建水黃褐鴨與綠頭鴨和斑嘴鴨2種野鴨之間親緣關(guān)系更近。遺傳分化指數(shù)和遺傳距離均說明，在該研究的4個群體中，北京鴨和建水黃褐鴨分化程度最大且親緣關(guān)系遠，建水黃褐鴨遺傳多樣性偏低。為保護地方畜禽遺傳資源以便今后更好地利用，應(yīng)采取相應(yīng)措施來保護建水黃褐鴨的遺傳多樣性。

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