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长吻单核苷酸多态性标记与生长性状关联分析

期刊:渔业科学进展DOI:10.19663/j.issn2095-9869.20210412001

本研究由西南大学水产学院的李哲、李雨、敬庭森、刘小莉、闫卉果、陆安帅、罗辉、叶华以及四川省水产研究所的周剑共同完成,论文《长吻 单核苷酸多态性标记与生长性状关联分析》于2022年8月发表在《渔业科学进展》第43卷第4期。该研究旨在通过单核苷酸多态性(SNP)标记分析长吻(Leiocassis longirostris)的生长性状,为其分子辅助育种提供基础数据。

长吻是一种重要的淡水经济鱼类,因其肉质鲜美、肌间刺少而受到广泛欢迎。然而,由于过度捕捞和生态环境变化,野生长吻资源急剧减少,人工养殖成为保障其资源可持续利用的重要途径。传统的育种方法效率较低,而分子标记辅助育种(Marker-Assisted Selection, MAS)可以显著提高育种效率。SNP标记作为第三代分子标记技术,具有高遗传稳定性、高密度和便于自动化分析等优点,已被广泛应用于群体遗传学、遗传图谱构建和分子标记辅助育种等领域。因此,本研究通过SNP标记与长吻生长性状的关联分析,筛选与生长相关的分子标记,为长吻的遗传改良和选择育种提供科学依据。

研究选取了115尾14月龄的长吻作为研究对象,从其肝脏转录组数据库中随机挑选了57个SNP位点,分析这些位点与长吻的体重、全长、体长和头高等生长性状的关联性。研究的主要流程包括实验材料的获取、SNP标记的开发、基因组DNA提取、SNP分型检测、数据处理和关联分析等步骤。

首先,研究从四川省农科院水产研究所的四川岷江中游珍稀鱼类保护基地获取了115尾同批次人工繁殖的长吻,测定其体重、全长、体长和头高,并剪取部分背鳍保存于无水乙醇中备用。接着,从长吻肝脏转录组数据中随机挑选了57个与氨基酸代谢、发育、内分泌系统、能量代谢、碳水化合物代谢、细胞生长与死亡和消化系统等相关基因的SNP位点进行基因分型。基因组DNA的提取采用上海生工EZup柱式动物基因组DNA抽取试剂盒,并通过1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA质量。SNP分型检测使用Sequenom公司的MassARRAY质谱仪进行,分型结果通过MassARRAY Typer4软件进行分析。

数据处理部分,研究采用PopGene 3.2软件计算观测杂合度、期望杂合度和Hardy-Weinberg平衡(HWE)偏差的p值,多态性信息含量(PIC)由Botstein等提出的公式计算。生长性状的正态分布检验和相关性分析使用SPSS 20.0软件进行,主成分分析按累计贡献率85%提取主成分。最后,通过t检验分析各SNP位点与生长性状的相关性,并用Duncan法进行多重比较分析。

研究结果显示,57个SNP位点中有10个与长吻的生长性状显著相关。其中,3个SNP位点(cluster-65_137265、cluster-65_111833和cluster-65_137642)对体重、全长、体长和头高均有显著影响(p<0.05);3个SNP位点(cluster-65_120392、cluster-65_5592_0和cluster-65_105077)对体重、全长和体长有显著影响(p<0.05);cluster-65_110382对全长、体长和头高有显著影响(p<0.05);cluster-65_19497和cluster-24304_1对全长和体长有显著影响(p<0.05);cluster-65_130153对体长和头高有显著影响(p<0.05)。此外,cluster-65_137265、cluster-65_111833、cluster-65_110382和cluster-65_137642分别与阴离子交换蛋白2样亚型X1(anion exchange protein 2-like isoform X1)、神经突起导向因子4样(netrin-4-like)、酪氨酸蛋白激酶Tec亚型X2(tyrosine-protein kinase Tec isoform X2)和氨甲酰磷酸合成酶1(carbamoyl-phosphate synthase [ammonia], mitochondrial, CPS1)相似度最高,表明这4个基因可能参与了长吻的生长调控。

多态性分析显示,10个SNP位点的平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.537和0.467,平均多态信息含量为0.357,表明这些位点具有中度多态性。研究还发现,部分SNP位点的纯合突变基因型个体在体重、全长、体长和头高的均值均大于杂合突变基因型和未发生突变的个体,表明这些位点的突变可能对长吻的生长产生了显著影响。

本研究的结论是,筛选出的10个SNP位点与长吻的生长性状显著相关,尤其是cluster-65_137265、cluster-65_111833、cluster-65_110382和cluster-65_137642等位点可能通过调控相关基因的表达影响长吻的生长。这些结果为长吻的分子辅助育种和遗传改良提供了重要的基础数据,并首次发现了4个可能与长吻生长相关的功能基因。

本研究的亮点在于,首次通过SNP标记与长吻生长性状的关联分析,筛选出多个与生长显著相关的位点,并推测了相关基因的功能。此外,研究采用了高通量的SNP分型技术,结合转录组数据,为长吻的分子育种提供了新的思路和方法。这些发现不仅对长吻的遗传改良具有重要意义,也为其他水产动物的分子育种研究提供了参考。

本研究通过系统的SNP标记与生长性状的关联分析,揭示了长吻生长的分子调控机制,为其分子辅助育种提供了科学依据。研究结果不仅具有重要的理论价值,也为长吻的养殖产业发展提供了实际应用价值。

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