太湖鲂鲌的遗传特征分析及其高密度SNP遗传连锁图谱构建

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztwpc2008
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本研究以经两代群体选育和两代异源雌核发育诱导的翘嘴鲌(Culter alburnus)为母本,连续三代群体选育的三角鲂(Megalobrama terminalis)为父本,通过远缘杂交获得杂交子代,经全国水产原种和良种审定委员会审定为太湖鲂鲌(Culter alburnus♀×Megalobrama terminalis♂)新品种(GS-02-001-2017)。该杂交鱼具有双亲的优良特性,如生长快、饲料转化率高、体型适中、抗逆性强等特点。目前国内外关于鱼类属间杂交品种的遗传育种研究相当有限,而太湖鲂鲌的遗传改良研究更是少有报道。因此,本论文首先对太湖鲂鲌的形态特征及其GH基因进行遗传分析,而后构建太湖鲂鲌的高密度遗传连锁图谱和生长相关性状的QTL定位研究,从而积累该鱼的遗传背景知识,为解析其候选基因和SNPs标记的分子网络调控机制打下坚实基础,对今后该鱼遗传改良具有重要的指导作用,这也为太湖鲂鲌繁养殖业可持续发展提供一定的理论依据。主要研究结果如下:1.太湖鲂鲌的形态特征分析通过对太湖鲂鲌(翘嘴鲌♀×三角鲂♂,正交F1)、反交F1(翘嘴鲌♂×三角鲂♀)及其双亲的形态进行观察和测量,对4个群体的可数性状、可量性状和框架性状比例参数进行多元统计分析。结果表明:(1)太湖鲂鲌与反交F1体型均较长,呈侧扁状,皆与翘嘴鲌相似,但是体高均较翘嘴鲌有明显的增加;肠管都具有两个弯曲,太湖鲂鲌肠管约为体长的1.88倍,反交F1肠管约为体长的2.05倍,均与翘嘴鲌相似;太湖鲂鲌下咽齿3行(2.4.4/5.4.2或2.4.5/4.4.2),齿端呈钩状,与母本翘嘴鲌相似;反交F1代下咽齿3行(2.4.4/5.4.2或2.4.5/4.4.2),齿型与父本翘嘴鲌相似。(2)太湖鲂鲌与反交F1的侧线鳞数、侧线上鳞数均居于各自亲本之间(P<0.05),侧线下鳞数、胸鳍分枝鳍条数、第一鳃耙数(外侧)均明显多于各自亲本(P<0.05);臀鳍分枝鳍条数在四个群体中虽较为相似,但也呈现显著差异(P<0.05);太湖鲂鲌、反交F1及翘嘴鲌的第一鳃耙数(内侧)均明显少于三角鲂(P<0.05)。太湖鲂鲌的14个可数性状的平均杂交系数为87.70,表明太湖鲂鲌的可数性状特征偏向于父本;反交F1的14个可数性状的平均杂交系数为-9.76,表明反交F1的可数性状特征偏向于母本。(3)5个主成分分析结果显示:对不同群体间总变异方差的贡献率分别为49.271%、10.680%、10.512%、7.091%和4.409%,累计贡献率为81.963%。(4)全部29个变量判别分析结果显示:翘嘴鲌、三角鲂、太湖鲂鲌的判别准确率均为100%,反交F1的判别准确率为96.7%,有1个样本误判为太湖鲂鲌,综合判别准确率为99.1%。(5)对翘嘴鲌和三角鲂亲本及其杂交后代的9个可量性状的比例参数和20个框架数据的比例参数使用欧氏距离的最短距离进行聚类分析可知,太湖鲂鲌与反交F1的亲缘关系较近,较翘嘴鲌的距离比三角鲂的距离近,结果表明正反交子代的主要形态特征均接近于翘嘴鲌。2.太湖鲂鲌与亲本及自交F2代GH基因的比较分析采用PCR及T-A克隆技术,从基因组DNA成功克隆三角鲂、太湖鲂鲌和太湖鲂鲌自交F2代含完整阅读框的生长激素基因全序列,经测序拼接获得序列全长分别为6009bp、6042bp和6058bp,转录单元长分别为2049bp、2014bp和2045bp。三种鱼群体GH基因序列均包括五个外显子、四个内含子及5′侧翼区和3′侧翼区;编码氨基酸序列均为633bp,编码210个氨基酸。经序列对比发现,太湖鲂鲌在第5外显子发生的2处差异位点导致其编码的氨基酸发生了改变;在第一、二内含子中,太湖鲂鲌主要遗传于父本三角鲂;在第三、四内含子中,太湖鲂鲌主要遗传于母本翘嘴鲌。同源性比对发现,太湖鲂鲌与亲本及团头鲂(Megalobrama amblycephala)的相似度最高,其次为鲤形目(Cypriniformes)其它鱼类,与鲇形目(Siluriformes)的同源性明显高于鲈形目(Perciformes)。系统进化树发育结果显示,太湖鲂鲌与鲤形目鱼类遗传距离相对最近,其次为鲇形目,以100%的置信度形成完整的一支,鲈形目中的褐石斑鱼(Epinephelus bruneus)单独组成一支,另外三种鱼类组成另一支。3.太湖鲂鲌高密度遗传连锁图谱的构建及生长相关性状的QTL定位首先通过差异SNP聚类分析、系统进化树构建及主成分分析证明太湖鲂鲌自交F2代群体适于用作遗传图谱的构建;然后利用2b-RAD技术构建了太湖鲂鲌的高密度遗传连锁图谱。该遗传图谱总长度为1825.52 c M,平均标记间隔为0.76 c M。比较基因组图谱显示,太湖鲂鲌染色体上唯一映射到团头鲂基因组中的同源标记显著多于与斑马鱼和鲤鱼之间的映射标记。基于遗传图谱,在9个连锁群上检测到27个与生长性状相关的QTLs,并且解释的表型方差(PVE)的贡献值范围为9.4%~24%,LOD得分范围为2.15~5.96。在6个生长相关性状(体长、全长、体重、体高、头长和尾柄长)中,体重相关QTL(LOD=5.4)最为显著,分别映射到1、2、6和18四个连锁群中。以P<0.01和P<0.05作为差异显著性阈值对该6个生长相关性状进行单个SNP位点的关联分析发现,在两种差异显著性阈值下,体重性状所检测得到的SNP位点均为最多,说明该经济性状与鱼类的快速生长密切关联。
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