中华绒螯蟹DNA分子标记开发及其应用

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DNA分子标记是根据生物的基因组存在丰富的多态性、共显性而发展起来的,一种以生物个体之间的核苷酸序列变异为基础的遗传标记技术,它具有众多的优势特点,因此被广泛的应用于生物的遗传研究。尽管先前对于中华绒螯蟹的DNA分子标记已有一些研究报道,但是大多数聚焦于DNA分子标记的开发、种群的遗传多样性评估和DNA分子标记图谱定位研究,并且开发的DNA标记大多基于数据的挖掘预测,实用性有待进一步验证,对于中华绒螯蟹的微卫星多重PCR体系的构建和亲子鉴定技术也鲜有报道,这不利于中华绒螯蟹大规模育种研究进程。本研究对中华绒螯蟹的转录组数据进行深入的发掘,开发验证了大量高度多态性的微卫星标记和SNPs标记。以此同时,本研究利用实验室自主开发的微卫星标记进行了多重PCR体系的构建,最终将优化好的微卫星多重PCR体系用于中华绒螯蟹家系的亲子鉴定研究中,以期为中华绒螯蟹的种质资源评价与保护、资源的可持续发展与利用以及优良品种选育、商业化扩繁等提供基础资料。主要包括下列内容:1.中华绒螯蟹微卫星标记和SNPs标记开发为开发具有多态性和实用性的微卫星标记和SNPs标记,本研究对中华绒螯蟹不同卵巢发育时期的转录组进行了测序,获得了1,521,819个候选微卫星标记,随机设计了其中272对微卫星引物,经过45个中华绒螯蟹个体进行多态性验证,其中205对被验证具有清晰的条带,100对微卫星位点具有高度的多态性。同时在本研究中,我们还对不同投喂模式中华绒螯蟹的肝胰腺进行了转录组测序,筛选得到1,286个与脂质代谢基因相关的SNPs位点,随机设计60对引物,用45个中华绒螯蟹个体进行多态性验证,最终获得42个多态性SNPs位点,横跨17个contigs,42个SNPs位点的最小等位基因频率范围从0.0111至0.4778;观测杂合度和期望杂合度范围从分别从0.0222至0.6000和0.1061至0.5461。这些新开发的DNA分子标记可以用于今后中华绒螯蟹的种质资源评价和分子标记辅助育种等研究和生产应用中。2.中华绒螯蟹微卫星多重PCR体系的构建为了提高中华绒螯蟹微卫星标记的分析效率,同时为了节约成本,从本课题组自主开发的微卫星标记和数据库中挑选多态性较好的标记,经过反复调整优化PCR体系的位点组成和引物相对浓度,最终成功获得8组四重PCR,每组PCR的产物STR分型后条带清晰,能够准确读取等位基因位点。随后本研究将构建的8组微卫星多重PCR体系用于中华绒螯蟹2014年家系的95个个体进行遗传多样性评估,结果显示,等位基因数(Na)范围从5至21,平均等位基因数为10.34375;观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)范围分别从0.2970至0.9697和从0.7240到0.9090,平均期望杂合度为0.8127,平均观测杂合度为0.6884;多态信息含量(PIC)范围从0.6330至0.9000,平均多态信息含量为0.7870,各位点均具有高度的多态性(PIC>0.5)。本研究首次报道了中华绒螯蟹微卫星多重PCR体系,可为今后中华绒螯蟹的亲子鉴定、家系管理和群体遗传多样性评等研究提供便捷的方法,提高工作效率,降低实验成本。3.中华绒螯蟹微卫星多重PCR体系在家系亲子鉴定中的应用对于水产动物来说,亲子鉴定是了解准确的系谱信息、分析种群间或种群内个体的亲缘关系的一种有效途径,可以有效的防止群体内的近交衰退和种质退化,从而保证种质的活力。在本研究中,我们使用CERVUS软件,设置置信度为95%,通过筛选部分构建优化好的4组微卫星四重PCR体系对已知亲缘关系系谱的6个家系的中华绒螯蟹进行了亲子鉴定分析。结果表明:当已知亲本信息时,使用4组微卫星多重PCR体系的实际正确鉴定率分别为70.05%,41.55%,46.38%和36.23%,模拟正确鉴定率分别为79.71%、50.07%、41.55%、54.59%。根据每组多重PCR体系的实际鉴定率由高至低进行累积亲子鉴定,结果表明,使用最高鉴定率的2组多重PCR体系,累积鉴定率超过90.34%;当累积使用3组或者4组微卫星多重PCR体系时,所有子代均能一一找到对应它们的亲本,正确鉴定率达到100%。因此本研究中构建的4组微卫星四重PCR体系,在中华绒螯蟹家系能够获得较高的分析效率,可以快速有效的分清各个家系的对应子代,在中华绒螯蟹遗传育种应用中具有很好的前景。
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