华东中华蜜蜂生产性状GWAS分析及形态多样性研究

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本研究使用我国华东等19个地区6344余只工蜂,使用全基因组关联研究(GWAS)方法及国际通用的42项形态指标测量方法进行测量,寻找中华蜜蜂反映生产性能指标的潜在基因,使用形态指标及反映生产性能的指标分别对中华蜜蜂进行分类,了解不同地区间中华蜜蜂遗传分化和形态多样性状况。结果如下:1、检测到的8200个SNPs存在28787个变异类型,(其中内含子区域包含有15736个变异,占总变异数量的54.66%),共注释到28787条信息(其中对蛋白质有高破坏性)、中、低影响的分别2条、380条和2712条,25693条注释信息为修饰基因),检测到2663个突变位点(其中同义、错义和无义突变分别为2632、380和1个);共筛选到19个与生产性状显著相关SNPs位点,其中有9个位点属于内含子突变,3个位点在基因间区,2个位点发生在上游基因,其余5个位点在其他区域。2、与生产性状相关的位点一共有19个,有9个SNPs位点同时与2种表型指标显著相关。2个位点同时与前翅长度、第三腹板蜡镜长达到显著性相关,7个位点同时与前翅长度、吻长显著相关,而第三腹板蜡镜长与吻长两个表型间未发现共有的显著性相关SNP位点,其余10个位点与单个性状显著相关。3、关联到12个可能参与吻长,前翅长度和第三腹板蜡镜长蛋白质合成和代谢的潜在候选基因。3个基因(LOC107999876,LOC107996339、LOC107994844)均为蛋白质编码基因,调控多个性状(如吻长和前翅长度第三腹板蜡镜长等);6个基因调控单个性状,分别为LOC108002765、LOC107996307、LOC107995488、LOC107994632、LOC107995667、LOC108004380;候选基因主要涉及细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂,球蛋白,ryanodine受体,海绵素,蛋白质TANC2,粘蛋白5AC,甘露糖寡糖1,2-α-甘露糖苷酶等。4、进化树显示,19个地区中华蜜蜂可分为三类,山东临朐和山东济宁单独聚为一类,说明其种群较稳定,与其它地区种群遗传关系不紧密;四川青川、山东沂源、山东青岛、重庆武隆、山东费县、广州惠州和海南文昌,聚为一类;山东枣庄、山东海阳、山东栖霞和四川绵阳聚为一类,其余地区聚为一大类。但主因子图中海南与蒙阴两地中华蜜蜂分属两处,与其他地区中华蜜蜂分布较远。5、中华蜜蜂的形态学研究表明,42项形态指标提出4个特征值较高的主因子,聚为3类,广州惠州、江西宜春、四川绵阳总是聚为一类,安徽六安单独聚为一类,烟台、海南文昌、四川青川聚为一类,其余地区聚为一类;利用采集、飞行和泌蜡性状聚类的结果与上述方法聚类相似度较小。6、单因素方差分析发现,吻长,色型指标(如上唇,唇基,K区,SC区)和体型指标(后足股节长,后足胫节长,后足基跗节长,后足基跗节宽,第二背板长,第三背板长等)变化较大(P<0.01)。翅的指标(后翅分支中脉长度,翅脉角等)的变化不大,蜜蜂的飞行能力变化不大(P<0.01),肘脉指数显著差异(P<0.05)。中华蜜蜂研究中使用与生产性能相关的性状的聚类分析和GWAS分析,发现了可能与生产指标对应的蛋白质编码基因,其分析结果可以为中华蜜蜂种群的遗传分化评估提供基础数据,为进一步研究蜜蜂种群间生态地理型的分类提供参考。
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