鸭群体遗传多样性的微卫星标记分析

鸭群体遗传多样性的微卫星标记分析

微卫星dna（微卫星dna）是多态性的，也是短链重复序列（str、shotrand、cotoma）的长度多态性。现在，它被广泛应用于各种胚胎群体的遗传结构和亲水性分析，并取得了许多有价值的研究结果。我国鸭品种资源丰富,有著名的地方品种,有引进的品种和一些近年来新培育的品种,这些品种对我国养鸭生产的发展起了积极的作用。而有关鸭品种的遗传变异研究报道相对较少,已有的报道主要集中在一些生化性状方面,而利用分子遗传标记在鸭方面开展的研究目前仅见用RAPD方法研究的报道。利用微卫星标记进行鸭的遗传多样性的研究国内尚未见报道。本研究运用9个微卫星标记对高邮鸭、金定鸭、荆江麻鸭、龙白鸭、山麻鸭、法国白羽番鸭、苏牧麻鸭、苏牧白羽鸭、苏牧黑羽鸭,黑羽番鸭(纯黑)、黑羽番鸭(白头)这11个鸭品种(系)进行了遗传学检测,从分子水平上研究不同鸭品种的遗传变异,揭示其遗传多样性的现状,探索这些品种的遗传结构及相互关系,为鸭品种资源的保护、开发及利用积累遗传学依据。1材料和方法1.1材料表面1.1.1血液样本的来源1.1.2引用产品1.1.3试剂1.1.4主要设备和设备1.2方法1.2.1提取的dna参照《分子克隆》(第3版),稍加修改。1.2.2dntps-l-pcr反应u2005u/l25μL反应体系:50ng/μLDNA模板1.5μL,10×buffer2.5μL,25mmol/LMgCl21.2～2.0μL(因基因座而异),10mmol/LdNTPs0.5μL,5pmol/μL两侧引物各1μL,5U/μLTaqDNA聚合酶0.2μL,用超纯水补足25μL。扩增反应程序为94℃预变性10min;94℃变性40s,55～58℃退火40s,72℃延伸40s,35个循环;72℃最终延伸5～10min。扩增结束后,先用2%琼脂糖电泳检测。再用8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对扩增产物进行分离,200V电泳2h,银染法检测。利用Kodak成像软件计算其分子量。1.3合度及多态信息含量统计11个鸭品种的等位基因组成,计算9个微卫星座位的基因频率、平均基因杂合度(heterozygosity,H),以及平均多态信息含量(polymorphisminformationcontent,PIC);在此基础上,运用遗传距离计算软件和聚类分析软件进行遗传距离的计算和品种聚类。1.3.1平均遗传因素H=1−∑i=1kP2iΗ=1-∑i=1kΡi2其中:k为等位基因数;Pi为第k个座位第i个等位基因的频率。1.3.2pipj、pj、k-1pj、1pj、11111111111111111111111111111111111k,k111pj、k-111111pipj、1111111111111111111111111111111111111pipj、111111pipj、211pipj、k-11pipj、1111pipj、1111pipj、11111pipj、11111pipj、111111pipj、1111111pipj、1111111pipj、111111pipj、1111111pipj、1111111pipj、11111111pipj、111111111pipj、1111111111pipj、111111111pipj、111111111pipj、11111PIC=1−∑i=1kP2i−∑i=1k−1∑j=i+1k2P2iP2j=2∑i=1k−1∑j=i+1kPiPj(1−PiPj)ΡΙC=1-∑i=1kΡi2-∑i=1k-1∑j=i+1k2Ρi2Ρj2=2∑i=1k-1∑j=i+1kΡiΡj(1-ΡiΡj)其中k是等位基因数目,Pi和Pj分别是表示第i和j个等位基因的频率。1.3.3遗传距离dns的计算公式为Nei氏标准遗传距离:D=-ln[∑xiyi/∑xi2·∑yi2]其中:xi、yi分别为x、y两个群体第i个等位基因的频率。1.3.4基于ylip3.5的遗传距离分析根据Nei氏遗传距离计算结果,采用PHYLIP3.5软件包计算遗传距离Ds,构建NJ系统发生树,进行自展检验(Bootstraptest)并寻找自展一致树。2结果2.1apl27211的多态性11个鸭品种的9个微卫星座位共检测到68个等位基因,其中APL272579、APL272580、CMO272211的多态性最丰富,均各有10个等位基因;APL272577和APL272578最少,只有4个等位基因。9个微卫星座位的平均基因数为7.6个。图1～4为部分微卫星标记扩增结果。2.2鸭的遗传杂合度及多态性11个鸭品种(系)微卫星座位平均基因杂合度、平均多态信息含量见表2、3。由表2可知,平均杂合度在0.5757～0.6948之间,黑羽番鸭(白头)平均基因杂合度最高,荆江麻鸭平均遗传杂合度最低。由表3可知,多态信息含量在0.5131～0.6444之间。黑羽番鸭(白头)多态信息含量为最高,荆江麻鸭多态信息含量为最低。2.3鸭品种系根据遗传距离Ds构建的NJ一致树(见图5)。结合点上的数值为bootstrap值的百分数,称为置信值,是通过模拟1000个重复抽样数所得。由一致树的结果可看出11个鸭品种(系)大致分为3大类。第1类群中包括黑羽番鸭(纯黑)、黑羽番鸭(白头)、白羽番鸭3个品种(系)。第2类群包括山麻鸭、金定鸭、高邮鸭3个麻鸭品种。第3类群包括苏牧麻鸭、苏牧白羽鸭、苏牧黑羽鸭、荆江麻鸭、龙白鸭等5个鸭品种(系)。在构建的一致树中,除苏牧白羽鸭和苏牧黑羽鸭的聚类置信值为100%,3个番鸭品种之间的聚类置信值在90%以上外,其余各支的聚类置信值均低于50%,其中高邮鸭与其它鸭品种聚类时的置信值最低,为22.3%。3讨论3.1鸭种多态性基因的遗传多样性本研究得出,11个鸭品种9个微卫星标记的平均杂合度为0.6599(0.5757～0.6948)。黑羽番鸭(白头)平均基因杂合度最高,为0.6948,说明黑羽番鸭(白头)群体有丰富的遗传多样性,同时也说明,黑羽番鸭(白头)群体还可以进一步纯繁选育,以提高群体的整齐度和生产性能。荆江麻鸭平均遗传杂合度最低,为0.5757,表明荆江麻鸭群体的基因型趋于一致,从而导致了较低水平的群体遗传多样性。多态信息含量(PIC)是衡量等位基因片段多态性的理想指标。多态信息含量越大,在一个群体中,该座位杂合子比例越大,提供的遗传信息就越高。本研究中,11个鸭种9个微卫星座位的平均多态信息含量为0.5966(0.5131～0.6444),为高度多态,平均多态信息含量的高低和群体平均杂合度的研究结果基本一致。上述研究结果表明,无论是地方品种还是培育品系其遗传变异均较大,多态信息含量高。分析其原因可能是本次研究所用的苏牧麻鸭、苏牧白羽鸭、苏牧黑鸭、黑羽番鸭(纯黑)、黑羽番鸭(白头)、龙白鸭均为近年来培育品系。由于各品系的培育时间短,群体遗传一致性不高,需进一步加强新品系的选育工作。地方品种遗传变异大,反映了我国家鸭种质资源基因库是极为丰富的。而相对地方鸡种的保种来说,我国对地方鸭品种资源的保种重视程度不够,保种理论研究较少,在今后的保种工作中应加强地方鸭品种资源的保种研究工作。3.2家鸭品种聚类分析本研究根据DS遗传距离对11个鸭品种(系)进行聚类分析。从一致树的拓扑结构来看,聚类结果将11个鸭品种(系)大致分为3大类。山麻鸭、金定鸭、高邮鸭尽管都是麻鸭品种,但长期以来,人们按生产需要进行定向选育,在生产性能和表型性状已存在一定的差异。山麻鸭又称新岭鸭,属小型蛋用型品种,主产于福建省龙岩县。金定鸭属高产中型蛋用型品种,主产于福建省龙海市紫泥镇金定乡,是优良的蛋用型麻鸭。高邮鸭属较大型蛋肉兼用型品种,主产于江苏省高邮、宝应、兴化等地。苏牧麻鸭、苏牧白羽鸭、苏牧黑羽鸭是利用地方麻鸭和樱桃谷肉鸭杂交后按不同的毛色选育而成的品系,产肉、产蛋性能均较好,龙白鸭产于福建,是生产白羽骡鸭的配套母系,从羽毛颜色上来看,与苏牧白羽鸭羽毛颜色是一致的,荆江麻鸭因产于湖北省荆江两岸而得名,体型较大,产蛋性能好,这几个品种(系)聚为一类。赖垣忠等从血清前白蛋白基因型与基因频率来看,福建蛋鸭品种金定鸭与莆田黑鸭亲缘关系较近,山麻鸭与连城白鸭亲缘关系较近,而福建省的家鸭品种与省外的巢湖麻鸭、绍兴鸭遗传距离相对较远,本研究结果与上述报道较类似。黑羽番鸭(纯黑)和黑羽番鸭(白头)先聚在一起,然后再与白羽番鸭聚为一类。陈弈欣等、肖天放等利用RAPD技术分析鸭亲缘关系时也发现番鸭单独聚为一支。这主要是由于番鸭在分类学上与其它鸭种有种属差异(家鸭属于河鸭属,而番鸭属于栖鸭属),且很少与其它品种进行基因交流,从而导致基因组DNA相似性减小,而遗传距离加大。但总的来说,本聚类结果与种群的育成历史、选育程度和地理环境的事实基本一致。从一致树中家鸭品种的聚类结果可以看出,从上到下逐渐呈现从小到大、从蛋用型到肉用型的分布。从统计学上来说,只有当分支的自展置信值大于95%时,才能认为其统计学差异显著。但在本研究中所得到的系统发生树中,仅有2个分支的自展置信值大于95%,其原因可能是分析的鸭品种数目较少,在聚类的品种间还存在其他过渡的品种,是以不能从图中得到在统计学上具有显著意义的自展置信值,也可能是因为本研究仅使用同一个物种——鸭的基因组多态性进行构树。虽然本研究中系统发生树的自展置信值普遍较低,但这个树仍然是在所用重建算法下所能构建的最完善的树。笔者认为,在用微卫星标记分析品种的遗传变异时,要获得更准确更具普遍性的结论,使之更有效地应用于畜禽的育种和保护中,还需要使用更多的微卫星座位,以更进一步深入了解和获取各个品种内和品种间的遗传信息和遗传关系。采集了11个鸭种(群)的血样,其中高邮鸭、金定鸭、荆江麻鸭、山麻鸭为我国地方品种,白羽番鸭为法国引进品种,苏牧麻鸭、苏牧白羽鸭、苏牧黑鸭、黑羽番鸭(纯