鲤(Cyprinus carpio L.)重要性状的数量性状位点(QTL)测定

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wjh_1201
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由于过度捕捞、人为活动导致的全球气候变化等原因,自然界的水生生物资源急剧减少;另一方面,水产蛋白的需求不断增加。资源缺乏和全球人口的增长是粮食安全面临的重大挑战。因此节约资源和提高产量成为科研人员的重要研究课题。水产养殖是一种发展中的技术,为了满足市场的需求,每年水产品产量达数百万吨。目前水产养殖行业面临着许多问题,如生长速度慢、饲料转化率低和病害严重等,影响了水生生物产量。近几十年来通过常规育种的方法来提高产量,对重要性状有一定的改善。但是传统方法的缺点是费时、费力,影响了育种的效率。随着DNA测序技术的发展,在较短时间内获得分子标记并用于经济性状的改善成为可能,即分子标记辅助选择育种(MAS)。MAS需要预知性状相关的基因或调控该基因的位点和DNA序列。该技术已被应用于许多品种的养殖业,已在鲑鱼和罗非鱼的育种中有了显著的进展。鲤鱼(Cyprinus carpio L.)是一种重要的水产养殖物种,有超过四千年的养殖历史。DNA测序的进步和分子标记的发掘促进了鲤鱼遗传资源的快速发展,特别是遗传连锁图谱的构建。遗传连锁图作为基本的工具,主要是为了解控制重要性状的基因或位点,与经济性状相关的基因组区域被称为数量性状位点(QTL),QTL检测是分子标记辅助育种的基本要求。本论文利用不同的鲤鱼家系,鉴定获得了一些与生长性状相关的QTLs,比如身体体重(BW)、体长(BL)、条件因子(K)、生长率等等,以及和游泳能力相关的QTLs,包括身高(BH)、吻长(SL)、头长(HL)和尾长(TL)。体重和体长都是重要的经济性状,受基因和环境因素的影响。利用鲤鱼回交家系(BC1)获得的86个子代个体,被用来构建初步的QTL的遗传图谱,与体重、体长和K因子相关。遗传图谱构建利用了366个标记,包括175个SSR和191个SNP位点,覆盖50个连锁群,标记间平均距离为18.5cM。在10个连锁群上总共发现14个体重、体长和K因子相关的QTL。这些QTL中,3个QTLs(qBW8,qBL8和qK8)与体重、体长和K因子相关,定位到8号连锁群上。qBW8和qK8接近SNP位点HLJ2394,可以解释14.9%和20.9%的表型变异,而qBL8被确定在位点HLJ571的附近,可以解释表型变异的30.8%。此外,qBW13和qK13两个区间在LG13上,与体重和K因子相关,可以解释25.3%和20.9%的表型变异。qBW19和qBL19位于LG19上的SNP0626附近,与体重和体长相关,解释10.3%和15.6%的表型变异。其他7个与体重和体长相关的QTLs位于不同的连锁群上,置信区间为1.1~10cM。生长率是受QTL影响较大的重要经济性状之一,最近公布的鲤鱼完整的基因图谱有307个标记(包括109个SSR标记,31个EST-SSR标记和167个SNP标记)被用来定位生长率的QTL区间。对10月龄,11月龄和12月龄的鲤鱼进行测量,定位到3个连锁群(LG1,LG6和LG20)的7个QTL上。3个QTL具有显著性(qBW2-6,qBW3-6和qBW3-20,P<0.001),4个QTL是可能关联的区间(qBW1-1,qBW1-6,qBW2-20和qBW3-1,P<0.01)。在BW2和BW3相关的3个重要的QTL在LG6和LG20分别覆盖了18cM和41cM,qBW2-6,qBW3-6和qBW3-20分别可以解释变异的34.4%,32.1%和33.4%。4个可能影响BW1、BW2和BW3的QTL,分别在LG1、LG6和LG20上,解释性状变异的17.9%到26.7%。位于LG6上的影响BW1、BW2和BW3的QTL区间非常相似,表明这些位点可能在生长的早期阶段影响了生长基因的表达。我们确定了与游泳性状相关的QTLs(BH,HL,SL和TL),鲤鱼高密度遗传连锁图覆盖了50个连锁群上的3301cM,平均距离为5.6cM。对190个后代样本的627个分子标记进行基因分型,共获得15个QTL区间,包括4个BH区间(qBH13,qBH30,qBH33和qBH48),4个HL区间(qHL10,qHL18,qHL29和qHL48),3个SL区间(qSL24,qSL27和qSL45)和4个TL区间(qTL15, qTL17, qTL18,qTL44),涵盖了13个连锁群,LG10, LG13, LG15, LG17, LG18, LG24, LG27, LG29,LG30, LG33, LG44, LG45和LG48。表型变异从12.6%至40.6%。5个QTL(qHL48,qSL45, qTL15, qTL18和qTL44)解释性状变异的20%(P值分别是0.047,0.049,0.037,0.025和0.023,其中相邻的位点可能是控制性状的主要区域。位于较小QTL区间的SNP标记对性状有重要的影响。因此,识别遗传图谱上的这些区域,是发现基鲤鱼性状相关基因的主要方式。这些发现将更好的阐述性状的遗传机制,并促进分子标记辅助育种和获得高产量的优良种质。
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