海湾扇贝壳色性状遗传分析

发布时间：2020-04-08 14:43

【摘要】：海湾扇贝源起于美国东海岸沿线,在二十世纪八十年代到九十年代,其南北方亚种被引进我国,一经推广,迅速成为我国重要的海水养殖贝类,成功掀起了一次海水养殖浪潮。为了更进一步提高提养殖产量,提升产品质量,中国育种学家们采用“壳色——生长性状协同选择”的创新育种方法,成功培育出新品种“中科红”(登录号:GS-01-004-2006),并于2007年通过了全国水产原种和良种审定委员会的新品种审定(张国范和郑怀平,2009)。该新品种不仅存活率提高,生长速度加快,出柱率增加,且拥有醒目的壳色标记,左右壳均为纯正的橙色。为了揭示其橙色遗传机制,为海湾扇贝的育种工作提供理论指导,同时推进海洋贝类壳色研究,在本研究中,采用橙色壳海湾扇贝三个自交家系(来自“中科红”)和白壳色三个自交家系,利用简化基因组技术(2b-RAD)开发SNP分子标签;另外,使用“中科红”一个自交家系,通过转录组测序技术分析成色前后两个阶段的样品差异表达情况,筛查参与海湾扇贝贝壳成色(橙色)过程候选基因。主要结论如下:1.海湾扇贝简化基因组测序分析开发SNP分子标记样品来自于橙色壳(“中科红”)三个自交家系子二代和白色壳三个自交家系子二代,每个家系10个个体,构建文库60个,使用Illumina Hiseq2500平台测序,每个文库获得平均unique标签数目101,413,个体平均测序深度为52X。个体的测序深度能够达到准确分型的标准,SNP标记分型分析得到位点数44,286,通过关联分析发现14个SNP位点与海湾扇贝橙色壳紧密关联。最后,在养殖大群中随机挑取橙色壳和白色壳海湾扇贝各50个个体,使用SNapShot技术进行后期验证,发现有5个位点在80%以上个体中,其验证结果同实验结果一致,它们是ref-2988-22、ref-125669-21、ref-40155-24、ref-40155-26和ref-82377-26。据此认为以上5个SNP位点与海湾扇贝壳色(橙色和白色)这一表型紧密关联。2.海湾扇贝转录组测序分析筛查成色相关候选基因以一个自交了11代的“中科红”家系作为实验材料,在其贝壳成色前后两阶段分别取三个重复样,构建了六个(2×3重复)文库,利用Illumina HiSeq2500平台进行双端测序,得到了289,839,646条reads和70,929个转录本。在SWISSPROT,NR和KOG数据库中比对,最终成功注释到30,896个基因。KEGG和GO注释,富集到了许多与生物矿化和成色相关的基因。在差异表达分析中,我们发现了黑色素和微量金属元素等相关基因在海湾扇贝贝壳成色后显著上调表达。利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对海湾扇贝橙色壳和白色壳棱柱层微量金属(Cu,Fe,Mn,Zn)含量进行测定,发现两种壳色的贝壳之间没有显著差异,据此猜测卟啉代谢等相关基因没有参与贝壳的成色过程,而黑色素的作用需进一步实验加以阐释。
【图文】：

DNA 分子标记和 SNP 分型方法简介.1 DNA 分子标记（1）RFLPDNA 分子标记发起于 20 世纪 80 年代，是一种重要的生物学标记手段环境影响、多态性高、重复性好、结果可靠著称，在人类疾病、物种育种研究等方面得到了广泛的运用。最早的分子标记是限制性片段长度Restriction fragment length polymorphism, RFLP），1980 年由 Botstein 提用此标记在人中进行连锁作图（Botstein et al., 1980）。其原理是，限制会识别特定的酶切位点，而在同种不同个体的基因组 DNA 会有所差异可能来自于 DNA 的点突变、小片段插入和缺失、倒位等情况，导致长度不一，具有出多态性（图 1-1 所示）。

图 1-2 RAPD 基本原理Fig. 1-2 The theory of RAPDHuff DR 采用 RAPD 法对德克萨斯墨西哥海湾的野牛草和墨西哥境内的野牛草的遗传多样性进行研究，发现两地的野牛草（Boutelouadactyloides）因为适应着不同的生态环境，遗传差异较大，相比于野生群体，近交导致了遗传多样性的降低（Huffetal.,1993）。Akopyanz 采用 RAPD 对 64 份来自同一家医院不同病人身上的油门螺旋杆菌（Helicobacterpylori）研究中，，发现 GC 含量大于等于 60%的 10 碱基长度的随机引物较 GC 含量为 50%的引物扩增效果好，其主要的产物有 15 条不同的 DNA 片段，其中有一对引物显示，60 份样品之间具有显著的遗传差异，作者推论（a）在自然界中，该细菌具有广泛的遗传多样性；（b）个体对不同遗传背景的油门螺旋杆菌具有选择性；（c）该细菌在不同个体体内长时间的携带过程中，其遗传背景出现了分化（Akopyanzetal.,1992）。王玉娟等人对 RAPD
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S917.4

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本文编号：2619473