鲢鳙长江野生群体和养殖群体微卫星的遗传多样性分析

论文摘要

鲢（Hypophthalmichthys molitrix C.et V）和鳙（Aristichthys nobilis Richardson）是我国重要的淡水经济鱼类,广泛分布于我国黑龙江、长江、和珠江流域,就养殖性能而言长江水系的两种鱼最好。近年来,由于长江受到日益增多的污染和大规模的水利建设等剧烈人类活动的影响,从而使长江水系鲢、鳙野生群体的种质资源受到严重干扰。在现有的养殖模式下,由于种种不科学的繁育,也造成养殖鲢、鳙的优良性状严重退化,如:生长缓慢、性成熟早、个体变小以及抗病力差等;再加上人工养殖群体同野生群体的混杂,以及生态环境的恶化,使鲢、鳙种质资源面临更加严重的威胁。因而,对长江水系鲢、鳙的遗传多样性进行研究,正确评估长江水系鲢、鳙野生群体与养殖群体种质资源现状以及它们之间存在的差异显得尤为必要。本研究采用本课题组与中国海洋大学共同开发的鲢微卫星引物中筛选出的22对用于长江水系野生鲢鳙（野生群体）和人工养殖鲢鳙（养殖群体）的遗传多样性分析,研究结果如下:（1）通过对长江野生鲢（Yangtze River wild silver carp,YSC）和养殖鲢（Domesticsilver carp,DSC）群体进行遗传参数统计,结果显示:在22个微卫星标记中,21个为多态标记,1个标记（BL12）在两个鲢群体中均为单态,多态位点百分率均为95.45%。22个微卫星标记在两个群体中共检测到等位基因188个,等位基因数在2～12之间变化。野生鲢和养殖鲢群体所观察微卫星位点的平均观测等位基因数分别为4.409和4.136（P＞0.05）,平均有效等位基因数分别为3.276和3.034（P＞0.05）,平均观测杂合度分别为0.744和0.693（P＞0.05）,平均期望杂合度分别为0.612和0.581（P＞0.05）,平均多态信息含量PIC分别为0.569和0.533（P＞0.05）。2个群体的平均Shannon’s指数分别为1.180和1.100（P＞0.05）,群体间的遗传距离为0.280,两个群体间的遗传相似系数为0.756。所检测位点中,绝大多数位点的基因型都处于Hardy-Weinberg平衡状态,位点BL23在两个群体中均偏离平衡状态,BL90在野生群体中偏离平衡状态,在养殖群体中处于平衡状态;BL5和BL92在养殖群体中偏离平衡状态,在野生群体中处于平衡状态。固定指数Fst表明野生鲢与养殖鲢间7.67%的遗传多样性由群体间的遗传差异造成,大部分的遗传变异来自个体之间。通过研究发现,两个鲢群体都具有较高的遗传多样性,但野生鲢的遗传多样性较养殖鲢高,两者并未达到显著差异的水平（P＞0.05）。（2）通过对长江野生鳙（Yangtze River wild bighead carp,YBC）和养殖鳙（Domestic bighead carp,DBC）群体进行遗传参数统计,结果显示:在22个鲢微卫星标记中,19个为多态标记,3个标记（BL12、BL83和BL90）在两个鳙群体中均为单态,多态位点百分率均为86.36%。22个鲢微卫星标记在两个鳙群体中共检测到等位基因162个,等位基因数在2～12之间变化。野生鳙和养殖鳙群体所观察微卫星位点的平均观测等位基因数分别为3.727和3.636（P＞0.05）,平均有效等位基因数分别为2.927和2.813（P＞0.05）,平均观测杂合度分别为0.780和0.778（P＞0.05）,平均期望杂合度分别为0.550和0.540（P＞0.05）,平均多态信息含量PIC分别为0.500和0.487（P＞0.05）。2个群体的平均Shannon’s指数分别为1.020和0.986（P＞0.05）,群体间的遗传距离为0.067,两个群体间的遗传相似系数为0.936。所检测位点中,绝大多数位点都处于Hardy-Weinberg平衡状态,在野生鳙群体中有1个位点（BL92）偏离平衡状态;在养殖鳙群体中有2个位点（BL82和BL8-1）偏离平衡状态。固定指数Fst表明野生鳙与养殖鳙之间2.64%的遗传多样性由群体间的遗传差异造成,这表明大部分的遗传变异来自个体之间。野生鳙群体只有1个位点杂合子缺失,在养殖鳙群体中所有位点均为杂合子过剩。选用的22对鲢微卫星引物,都能在鳙的两个群体中扩增出稳定的条带,可扩增比例为100%,其中86.36%表现多态性。两个鳙群体都具有丰富的遗传多样性,野生群体的略丰富于养殖群体,但差异并不显著（P＞0.05）。（3）利用微卫星分子标记对长江鲢鳙野生群体和养殖群体的研究发现,鲢、鳙野生和养殖群体均具有较高的遗传多样性。结果表明:虽然人类活动介入影响长江野生鲢鳙的生存环境,造成其生活环境的改变,致使繁殖群体变小,产卵场减少,对野生鲢鳙的遗传多样性有一定的影响,但在本试验中长江野生群体和养殖群体的遗传多样性并未出现明显的分化;本研究的鲢鳙养殖群体各只取了一个点的样,取样本身可能有一定的局限性,同时经历的人工选育周期比较短,因此养殖群体遗传多样性较野生群体没有显著差异。就目前来讲,鲢鳙野生和养殖群体都具有丰富的遗传多样性,均有较好的选育潜力,可以作为良好的育种材料进行鲢、鳙的本品种选育和新品种（系）培育,但在今后的利用和保护中应采取必要的措施来维持其遗传多样性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 前言
• 1.1 群体遗传学和遗传多样性及其研究意义
• 1.2 鲢鳙遗传多样性研究现状
• 2 遗传多样性的研究方法及应用
• 2.1 形态学标记
• 2.2 染色体标记
• 2.3 生化标记
• 2.4 免疫学标记
• 2.5 分子标记
• 2.5.1 限制性片段长度多态性（RFLP）
• 2.5.2 随机扩增片段长度多态性标记（RAPD）
• 2.5.3 扩增片段长度多态性（AFLP）
• 2.5.4 表达序列标签（EST）
• 3 微卫星分子标记及其在水产动物遗传育种中的应用
• 3.1 微卫星的概念及其发展史
• 3.2 微卫星分子标记及特点
• 3.3 遗传多样性和遗传结构分析
• 3.4 微卫星用于构建遗传连锁图谱
• 3.5 亲缘关系鉴定和品系家系鉴别
• 3.6 用于辅助育种及杂交优势预测
• 3.7 数量性状定位
• 3.8 种质资源保护
• 4 本研究的目的和意义
• 5 本研究的总体设计和技术路线
• 第二章 长江鲢和养殖鲢遗传多样性的微卫星分析
• 1 方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 主要实验仪器,试剂及主要溶液的配制
• 1.2.1 主要仪器及产地
• 1.2.2 主要试剂
• 1.2.3 主要溶液的配方
• 1.2.3.1 DNA提取所用到的溶液的配制
• 1.2.3.2 琼脂糖凝胶电泳及检测所用的溶液配制
• 1.2.3.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染过程中所用的溶液配制
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 样品DNA的提取
• 1.3.2 样品DNA的琼脂糖检测
• 1.4 微卫星PCR
• 1.4.1 微卫星位点
• 1.4.2 PCR扩增体系
• 1.4.3 扩增程序
• 1.4.4 PCR产物琼脂糖凝胶电泳检测
• 1.4.5 PCR产物的聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染检测
• 1.4.5.1 10%聚丙烯酰胺凝胶的制备
• 1.4.5.2 银染检测
• 1.5 数据分析
• 1.5.1 有效等位基因数（Effective number of alleles,Ne）
• 1.5.2 杂合度（Heterozygosity,H）
• 1.5.3 遗传距离（Genetic distance,D）
• 1.5.4 遗传相似系数（Genetic identity,I）
• 1.5.5 固定指数（Fixation index.F）
• 1.5.6 Shannon's指数（Shannon's index of phenotypic diversity,S）
• 1.5.7 多态信息含量（Polymorphism Information Content,PIC）
• 1.5.8 Hardy-Weinberg平衡偏离指数D
• 2 结果与分析
• 2.1 长江野生鲢形态学检测数据
• 2.2 微卫星PCR扩增结果检测的部分图谱
• 2.3 遗传多样性分析
• 2.3.1 等位基因数和群体的杂合度
• 2.3.2 Shannon's指数和多态信息含量
• 2.3.3 固定指数
• 2.4 HARDY-WEINBERG平衡偏离指数
• 2.5 NEI'S遗传距离和遗传相似系数
• 3 讨论
• 3.1 两个群体的杂合度和遗传多样性
• 3.2 两个群体多态位点百分率和遗传变异
• 3.3 HARDY-WEINBERG平衡检验
• 4 小结
• 第三章 长江鳙和养殖鳙遗传多样性的微卫星分析
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 样品的采集
• 1.3 主要的仪器、试剂和主要溶液的配制
• 1.4 实验方法
• 1.5 微卫星PCR
• 1.5.1 微卫星位点
• 2 结果与分析
• 2.1 长江野生鳙形态学检测数据
• 2.2 微卫星PCR扩增结果检测图谱
• 2.3 遗传多样性
• 2.3.1 等位基因数和群体杂合度
• 2.3.2 Shannon's指数和多态信息含量
• 2.3.3 固定指数
• 2.4 HARDY-WEINBERG平衡偏离指数
• 2.5 NEI'S遗传距离和遗传相似系数
• 2.6 四个群体之间的比较
• 3 讨论
• 3.1 鲢微卫星引物在鳙群体中的适用性
• 3.2 两个群体的杂合度和遗传多样性
• 3.3 两个群体多态位点百分率与遗传变异
• 3.4 HARDY-WEINBERG平衡检验
• 3.5 四个群体间的遗传差异
• 4 小结
• 参考文献
• 致谢
• 附录