鲤生长性状主效QTL育种潜力评估及其在染色体上的定位

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:m168471863
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鲤(Cyprinus carpio L.)是世界主要水产养殖种之一,全球年产量约370万吨(FAO,2011)。我国是世界最大的鲤养殖国和消费国,以年产量270万吨占世界总产量的70%以上(2011)。同时,鲤也是选育出品种最多的养殖鱼类,并且在体型、体色、鳞被等表型性状上具有广泛的多样性,为开展遗传基础及遗传育种研究提供了丰富的实验材料。鲤是开展分子育种研究较早的鱼类,在基于遗传背景的分子育种技术日臻成熟的情况下,性状相关标记的筛选及QTL定位研究也取得了重要的进展,鉴定了包括体重、体长、体高、体厚等生长性状,乳酸脱氢酶、过氧化物歧化酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶等理化性状,肌纤维密度、脂肪酸含量等肉质性状以及饲料转化率等的QTL上千个。对这些QTL进行遗传潜力评估,发掘家系间、品种间共享QTL,探讨指导分子育种的策略是QTL应用于育种实践的前提。本研究以镜鲤一个全同胞家系为主线,鉴定了12个生长性状的QTL,将这些QTL标记在5个家系中进行验证并发掘共享QTL标记,进而将镜鲤中的QTL标记应用于建鲤群体,发掘2个主养鲤品种共享QTL标记,通过分析大量QTL标记在育种群体中等位基因的分布特征,提出了有效富集鲤优势基因型的策略。最后,用FISH技术将部分QTL区间及连锁群定位在染色体上。主要结果如下:(1)在含68个子代的镜鲤全同胞家系(RR)中,分析了164个BAC末端序列(BAC end sequence, BES)来源的微卫星标记与体重(BW)、全长(FL)、体长(SL)、体高(BH)、体厚(BT)、头长(HL)、吻长(WL)、眼径(ED)、眼间距(EC)、尾柄长(TL)、尾柄高(TH)和尾鳍长(CL)12个生长性状的相关性。164个微卫星标记共检测到401个等位基因,组成456种基因型。利用GLM模型对每个标记与对应的性状做回归分析,Permutation10000次检验结果显示:40个微卫星标记至少与1个性状具有显著相关性(P<0.05),其中8个标记(CA905、CA1175、CA1340、CA1526、CA1737、CA2117、CA2225和CA2334)与4个以上的性状均具有显著相关性(P<0.05)。用SPSS19.0的Duncan’s多重比较找到了每个标记具有显著性状优势的基因型。(2)将这164个BES来源的微卫星标记整合到已有的鲤遗传图谱上,重新构建的鲤遗传连锁图谱有535个标记(249个微卫星标记和286个SNP标记),分布于50个连锁群,图谱总长度为2244.655cM,标记间平均间隔为4.628cM。对12个生长性状进行QTL分析,共检测到65个QTL区间,分布于18个连锁群上,可解释表型变异率为9.9%~60.7%,其中体重(qBW1-2)、体长(qSL8)、体高(qBH1-2)和尾柄高(qTH1-2)4个性状各有1个QTL达到了基因组水平的显著性。进一步评估位于QTL侧翼和峰值的46个微卫星标记与体重、体长、体高和体厚4个主要生长性状的相关性,发现其中17个标记与至少1个性状具有显著相关性(P<0.05),表现出紧密连锁,并获得了17个标记的性状优势基因型。(3)用另外5个家系(AA、BB、CC、DD和EE)对17个主要生长性状的QTL标记进行验证,并挖掘家系间共享的QTL标记,进而评估多个QTL标记优势基因型的富集和聚合效应。结果显示17个QTL标记在至少1个验证家系中表现出与性状的显著相关性,其中HLJ365在4个家系中与性状显著相关,5个标记(CA2117、HLJ401、HLJ668、HLJ404和HLJ322)在3个家系中与性状显著相关;5个标记(CA2117、HLJ1113、HLJ057、HLJ404和HLJE253)的优势基因型在6个家系中表现出一致性,表明其遗传稳定性较好。进一步的研究结果发现17个QTL标记的优势基因型在最大组(体重)个体的平均富集比例为62.94%,而最小组仅为21.76%,差异达到极显著水平;最大组个体聚合了7~14个QTL标记的优势基因型,而最小组仅为0~8个,这一结果提示我们可以通过几个QTL优势基因型的富集和聚合提高目标性状的表型值。(4)用DD镜鲤全同胞家系定位了体重、体长、体高和体厚的QTL区间,从其89个峰值标记和侧翼标记中鉴定了54个QTL标记,评估不同基因型对性状的贡献,共发掘了83个具有优势的基因型;进而用这54个QTL标记及在RR家系中发掘的17个QTL标记分析了一个建鲤的群体,结果28个QTL标记为镜鲤与建鲤共享,23个标记在2个品种与同一个性状具有显著相关性,从中发掘了建鲤性状具有优势的基因型37个,可用于指导建鲤的选育。(5)用累计45个QTL标记和63个非QTL标记分析了连续三代镜鲤选育群体的遗传结构,F0用QTL标记统计的平均观测杂合度(Ho)较非QTL标记降低了5%;F1用QTL标记计算的有效等位基因数(Ne)降低了0.42,期望杂合度(He)和多态信息含量(PIC)分别降低了5%,而F2用QTL标记统计的5项遗传参数均小于非QTL标记的统计结果,说明以生长为目标的人工选择对QTL标记的影响要大于非QTL标记。进而根据QTL标记在单家系和育种群体中的基因型频率及在育种中使用的难易程度,提出了有效富集鲤优势基因型的策略,为QTL在分子育种中的应用提供参考。(6)以含有目标标记的BAC克隆作为探针,用FISH技术将18S rDNA和位于13个连锁群(8个连锁群具有QTL区间)的16个标记成功定位在染色体上,结果18S rDNA被定位在1对亚中部着丝粒染色体(submetacentric chromosome, SM)的短臂;16个标记中9个标记仅观察到1个阳性信号;7个标记检测到2个阳性信号,结合染色体形态判断,CA2218-K02、CA2117-B08、CA1850-P24、CA1623-K17、CA1842-H15和CA2278-L18分别被定位在1对同源染色体上,而CA1757-A12的2个阳性信号分别位于1条端着丝粒染色体(telocentric chromosome, T)的端部和近着丝粒部位,由于两者形态形似,是否是一对同源染色体无法准确判断。LG11、LG12和LG15分别有2个标记能观察到清晰的阳性信号,根据染色体形态判断的阳性信号在染色体上的相对位置与标记在遗传图谱上的相对位置较为相似。
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