基于牙鲆DH群体的遗传图谱构建及生长相关性状的QTL定位

基于牙鲆DH群体的遗传图谱构建及生长相关性状的QTL定位

论文摘要

在育种研究中,利用分子标记对重要生长性状进行辅助选择,能够提高育种效率。本研究以生长性状优良的野生牙鲆为母本,采用真鲷精子激活卵子,以静水压抑制卵裂,诱导有丝分裂雌核发育,获得165个双单倍体;利用574对SSR引物,首次构建了基于双单倍体的牙鲆遗传连锁图谱,并进行了生长相关性状(体尺相关性状和骨骼相关性状)的QTL定位,并分析克隆系和杂合克隆系的遗传特征,旨在为利用分子标记辅助选育牙鲆优良品种奠定基础。主要研究结果如下:(1)对公共数据中的15268条牙鲆EST序列进行处理和分析。在917条EST序列中查找到SSR,出现频率为12.6%,分布密度为1/5.7kb。优势重复基序为二核苷酸和三核苷酸重复,占63.5%和24.3%,并且分别以(AC)n重复(63.9%)和AGC重复(15%)最多。基序重复次数以6次为最多,占24.0%。运用所得到的EST-SSR序列设计484对引物,经牙鲆群体验证,共获得了357对有效引物,占总引物数73.8%。此研究结果可为后续遗传连锁图谱的构建提供有效的分子标记。(2)对查获和开发的分子标记进行连锁分析,构建了牙鲆遗传连锁图谱。图谱共包含574个分子标记,其中SSR标记446个,EST-SSR标记128个,分布于24个连锁群,平均每个连锁群上有24个标记。图谱总长度为1214.7cM,标记间的平均间隔为2.2cM。图谱实际长度为1248.6cM,预期长度为1320.3cM,图谱的覆盖率为94%。连锁群长度介于1.2cM和94.3cM之间,其中10号连锁群最长,为94.3cM,2号连锁群最短,只覆盖1.2cM。各连锁群平均图距集中在0.88cM8.72cM之间。连锁群上平均标记数为23.9个,1号连锁群包含标记数最多,为45个,2号连锁群标记数最少,仅包含2个标记。该图谱为首个基于双单倍体牙鲆构建的连锁图谱,作图效率更高,利于连续性的资料积累与图谱整合。(3)运用MapQTL4.0中多座位QTL模型对体重及牙鲆体尺相关性状(全长、体长、体高、头长、头高、背鳍基长、腹鳍基长、尾柄长、尾柄高、尾长、尾高和眼间距)共计13个性状进行QTL定位及遗传效应的分析。结果表明:在全部24个连锁群上检测到46个与上述性状相关的QTL,分布在13个连锁群上。其中与体重相关的QTL共4个,可解释的表型变异为4.0%5.9%;全长相关的QTL为3个,可解释的表型变异为7.3%15.0%。与体长相关QTL有4个,拥有最大LOD(3.8)的QTL可解释12.2%。与头长相关的3个中,拥有最大LOD(2.81)的QTL可解释7.1%的表型变异。与体高相关的QTL为3个,可解释的表型变异为4.5%9.0%。与背鳍基长相关的QTL4个,与腹鳍基长相关的QTL3个,与尾柄长相关的QTL7个,与尾柄高相关的QTL4个,与尾长相关的QTL仅有1个,与尾高相关的QTL3个。各QTLs的LOD值在2.014.07,可解释的表型变异为3.7%17.5%。研究发现与全长、体长、头高、尾柄高相关的QTL与尾长的共定位,与体长和尾长相关的的QTL、与体重和体高相关的QTL存在共定位,并且与体长相关QTL和与背鳍基长及腹鳍基长相关的QTL也存在共定位。(4)动物的骨骼发育水平是整体发育成熟度的良好指征。因为骨骼生长受外环境影响小,受遗传因素的影响较大。因此,应用骨骼参数寻找与牙鲆重要经济性状紧密连锁的相关标记具有重要价值。本研究首次运用X射线检测技术对牙鲆骨骼进行成像,从而对脊椎骨长、肋骨长、鳍担骨长等6个性状进行精确测量。共检测到与骨骼性状相关的QTL共计21个,分布于14个连锁群。LG5和LG8两个连锁群上定位地QTL最多,均为8个。各QTL的LOD值在2.023.14之间,可解释从5.4%到17.3%的表型变异。检测到的大部分QTL分布于5号、9号和20号连锁群,控制多个性状的QTL共定位显示出了基因的一因多效性。通过对骨骼性状的QTL分析,可以辅助牙鲆选育,减少由于体型结构不当造成的经济损失。也可以为分离和鉴定影响骨骼主效基因及研究骨骼生长发育机理提供参考。(5)以诱导牙鲆有丝分裂雌核发育获得的纯合双单倍体为亲本,再行诱导减数分裂雌核发育建立克隆系4个,以双单倍体杂交获得杂合克隆系8个。在所构建的遗传连锁图谱在选择位于连锁群端部的24个微卫星标记,通过标记分析比较克隆系与牙鲆普通二倍体、连续两代减数分裂雌核发育二倍体之间的遗传差异及杂合克隆系的遗传特征。结果表明普通二倍体的子代基因型为两亲本等位基因的随机组合,个体之间平均遗传相似系数为0.6359。连续两代减数分裂雌核发育二倍体子代个体之间遗传相似系数接近1.0000,但仍不能达到完全一致。克隆系子代基因型与亲本完全一致且均为纯合,二者的遗传系数达到了1.0000。杂合克隆系个体间遗传似系数为1.0000,证明了个体间基因型的一致性。并初步发现随着基因组杂合位点数量的增加子代全长和体高值呈现升高的趋势。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 引言
  • 1.1 研究背景与科学意义
  • 1.2 双单倍体鱼类研究进展及应用
  • 1.2.1 双单倍体的制备
  • 1.2.2 双单倍体遗传作图和 QTL 定位
  • 1.2.3 克隆系和杂合克隆系的制备
  • 1.3 表达序列标记
  • 1.3.1 ESTs 的功能
  • 1.3.2 EST-SSR 的开发
  • 1.3.3 EST-SSR 的优势
  • 1.3.4 EST-SSR 在水产动物研究中的应用
  • 1.4 遗传图谱构建及其应用
  • 1.4.1 作图群体的建立
  • 1.4.2 作图群体的选择
  • 1.4.3 遗传标记的选择
  • 1.4.4 水产遗传图谱研究进展
  • 1.4.5 遗传图谱在鱼类遗传育种中的应用及前景
  • 1.5 QTL 定位及应用
  • 1.5.1 QTL 定位方法
  • 1.5.2 水产动物 QTL 定位研究进展
  • 1.6 研究目的及意义
  • 2 材料与方法
  • 2.1 基于公共数据库 EST-SSR 标记的开发
  • 2.1.1 实验材料
  • 2.1.2 主要实验仪器和药品
  • 2.1.3 所用试剂及配制方法
  • 2.1.4 EST-SSR 的获得与引物设计
  • 2.1.5 基因组 DNA 提取
  • 2.1.6 PCR 反应及电泳检测
  • 2.2 遗传连锁图谱的构建
  • 2.2.1 实验材料
  • 2.2.2 主要实验仪器和药品
  • 2.2.3 所用试剂及配制方法
  • 2.2.4 标记分析
  • 2.2.5 PCR 扩增及产物检测
  • 2.2.6 数据整理及连锁分析
  • 2.3 生长性状的 QTL 定位分析
  • 2.3.1 试验材料及表型数据测量
  • 2.3.2 性状相关性分析
  • 2.3.3 QTL 定位分析
  • 2.4 牙鲆克隆系、杂合克隆的制备及遗传特征分析
  • 2.4.1 试验材料
  • 2.4.2 微卫星引物
  • 2.4.3 PCR 反应及电泳检测
  • 2.4.4 统计分析
  • 2.4.5 表型值统计
  • 3 结果与分析
  • 3.1 基于公共数据库 EST-SSR 标记的开发
  • 3.1.1 牙鲆 EST-SSR 信息分析
  • 3.1.2 EST-SSR 的发生频率
  • 3.1.3 EST-SSR 重复基序长度分布
  • 3.1.4 EST-SSR 重复基序类型分布
  • 3.1.5 EST-SSR 长度及基序重复次数分布
  • 3.1.6 EST-SSR 引物设计及筛选
  • 3.2 遗传连锁图谱的构建
  • 3.2.1 DNA 提取结果
  • 3.2.2 引物筛选
  • 3.2.3 连锁图谱的构建
  • 3.2.4 连锁图谱特征
  • 3.3 牙鲆体尺性状的 QTL 定位
  • 3.3.1 性状分布及相关性分析
  • 3.3.2 生长性状 QTL 定位结果
  • 3.3.3 QTL 的共定位现象
  • 3.4 骨骼性状 QTL 定位
  • 3.4.1 性状的正态分布检验和相关性分析
  • 3.4.2 骨骼相关性状与体重、体长和体高的相关性分析
  • 3.4.3 骨骼性状 QTL 定位结果
  • 3.4.4 QTL 共定位和聚集分布
  • 3.5 牙鲆克隆系、杂合克隆的制备及遗传特征分析
  • 3.5.1 克隆系遗传特征分析
  • 3.5.2 杂合克隆遗传特征分析
  • 4 讨论
  • 4.1
  • 4.1.1 EST 序列数据库的利用
  • 4.1.2 EST-SSR 的类型和发生频率
  • 4.1.3 牙鲆 EST-SSR 的应用前景
  • 4.2 牙鲆遗传连锁图谱的构建
  • 4.2.1 作图群体选择
  • 4.2.2 标记的选择及在连锁群上的分布
  • 4.2.3 连锁群上的空隙和偏分离标记
  • 4.3 牙鲆体尺性状 QTL 定位
  • 4.3.1 QTL 定位结果
  • 4.3.2 连锁群上 QTL 的聚集分布
  • 4.3.3 存在的问题及应用前景
  • 4.4 骨骼性状 QTL 定位
  • 4.4.1 骨骼性状应用前景
  • 4.4.2 骨骼性状 QTL 位点及可解释的表型变异
  • 4.4.3 QTL 位点的聚集分布
  • 4.5 牙鲆克隆系、杂合克隆的制备及遗传特征分析
  • 4.5.1 微卫星标记的选择
  • 4.5.2 克隆系的遗传特征
  • 4.5.3 杂合位点数与与子代生长性状之间的关系
  • 4.5.4 克隆与杂合克隆群体的应用
  • 5 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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