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基于高通量测序的长吻鮠SNP标记开发

期刊:conservation genetics resourcesDOI:10.1007/s12686-019-01084-0

该文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是基于文档内容生成的学术报告:

该研究由Mingsong Xiao、Qinsen Hu、Yan Zhao和Fangyin Bao共同完成,他们均来自安徽科技大学生命与健康科学学院。研究论文于2020年发表在《Conservation Genetics Resources》期刊上,标题为《Development of SNP markers in Leiocassis longirostris Günther using high-throughput sequencing》。

学术背景

Leiocassis longirostris(长吻鮠)是一种半洄游性淡水鱼类,主要分布于长江干流,但由于过度捕捞、环境污染等人为干扰,其种群数量急剧下降,在许多河流系统中几乎消失。了解其种群遗传结构对于有效保护和管理该物种至关重要。单核苷酸多态性(SNP,Single Nucleotide Polymorphism)因其丰富的遗传变异和广泛的基因组分布,逐渐成为遗传研究的重要DNA标记。然而,关于长吻鮠的SNP研究非常有限。因此,本研究旨在通过高通量测序技术开发长吻鮠的SNP标记,以丰富其分子标记库,为种群遗传学和资源保护提供有价值的信息。

研究流程

  1. 转录组测序与组装
    研究首先从长吻鮠的转录组中提取unigene序列,用于开发SNP标记。RNA纯化、反转录、文库构建和测序均在上海迈博生物技术有限公司完成,使用Illumina平台进行高通量测序。测序后,共获得44,153条unigene,平均长度为1,394 bp。

  2. SNP挖掘与筛选
    使用Samtools和VarScan v.2.2.7软件对测序数据进行SNP挖掘,共检测到59,650个潜在的SNP位点。最常见的碱基替换类型为C/T和A/G,转换与颠换的比例约为2.58。为了验证SNP位点的多态性,研究随机选择了100个潜在SNP位点,并在30个来自长江南京段的长吻鮠野生个体中进行评估。

  3. 基因组DNA提取与PCR扩增
    从长吻鮠的背部肌肉中提取基因组DNA,采用标准的酚-氯仿法。使用Primer 5.0软件设计引物,PCR扩增在25 µL的反应体系中进行,包含1.25单位的Taq DNA聚合酶、2.5 µL PCR缓冲液、0.2 mM dNTP混合物、1 mM引物和约100 ng模板DNA。PCR程序包括:95°C初始变性5分钟,随后进行30个循环(94°C变性45秒,58–61.5°C退火45秒,72°C延伸40秒),最后72°C延伸8分钟。

  4. SNP标记的验证与特征分析
    使用PopGene 3.1软件计算观察杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、次要等位基因频率(MAF)和连锁不平衡(LD)。最终,共鉴定出40个多态性SNP标记。Ho的范围为0.0003至1.0000,He的范围为0.3367至0.9390,MAF的范围为0.0167至0.2500。经过Bonferroni校正后,34个SNP位点符合Hardy-Weinberg平衡(p < 0.0013),6个位点显著偏离Hardy-Weinberg平衡。

主要结果

  1. SNP标记的开发与验证
    研究成功开发了40个SNP标记,这些标记在长吻鮠的种群遗传研究中具有潜在的应用价值。SNP标记的多态性分析显示,其Ho和He值范围较广,表明这些标记能够有效反映长吻鮠种群的遗传多样性。

  2. Hardy-Weinberg平衡分析
    34个SNP位点符合Hardy-Weinberg平衡,表明这些位点在长吻鮠种群中处于遗传平衡状态。6个显著偏离Hardy-Weinberg平衡的位点可能受到选择压力或其他因素的影响。

  3. 连锁不平衡分析
    未观察到显著的连锁不平衡现象,表明这些SNP标记在遗传分析中可以独立使用,不会因连锁关系而影响结果的准确性。

结论

本研究首次开发了长吻鮠的SNP标记,为研究其种群遗传结构和资源保护提供了重要的分子工具。这些SNP标记具有广泛的应用前景,可用于评估长吻鮠种群的遗传多样性、基因流动和种群分化,为制定有效的保护策略提供科学依据。

研究亮点

  1. 首次开发长吻鮠的SNP标记
    本研究填补了长吻鮠SNP标记研究的空白,为该物种的遗传学研究提供了新的工具。

  2. 高通量测序技术的应用
    通过高通量测序技术,研究成功挖掘了大量潜在的SNP位点,并验证了其多态性,展示了高通量测序在遗传标记开发中的优势。

  3. 严格的遗传分析
    研究对SNP标记进行了全面的遗传分析,包括Hardy-Weinberg平衡和连锁不平衡分析,确保了标记的可靠性和适用性。

其他有价值的内容

本研究得到了安徽省自然科学基金(1708085MC78)和安徽省重点研发计划项目(1804a07020119)的支持。此外,研究遵循了实验室动物使用和护理的指导原则,并符合安徽科技大学关于动物福利的规定,所有手术均在MS-222麻醉下进行。

通过这项研究,我们不仅为长吻鮠的遗传保护提供了新的工具,也为其他濒危淡水鱼类的遗传研究提供了参考。

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