海湾扇贝微卫星标记开发及其分离方式分析

利用尼龙膜吸附杂交法构建了海湾扇贝的(AC)_(15)、(AG)_(15)微卫星富集文库,随机挑取3 000个克隆,经菌落原位杂交二次筛选共获得阳性克隆1 268个(42.3%).经序列测定和生物信息学分析后得到521个独立的阳性克隆,其中微卫星506个,小卫星15个.微卫星中,完美型248个,占总数的49.0%;非完美型216个,占42.7%;复合型42个,占8.3%;其中AG/TC重复占70.4%(356个),AC/TG重复29.6%(150个).选择其中的55条序列设计引物,筛选出其中的20对引物检测它们在海湾扇贝CC10家系的双亲和94个子代个体中的分离情况,结果表明:(1) 其中6个位点在母本和子代中发生分离,10个位点在父本和子代中发生分离,4个为双亲共享位点;(2) 2个位点存在无效等位基因;(3) 16个位点符合孟德尔遗传定律,4个位点的子代个体基因型频率偏离孟德尔遗传定律.上述结果表明,这些微卫星引物可以用于构建海湾扇贝的遗传连锁图谱,并且所构建的富集文库适用于微卫星标记的大规模开发.     

紫扇贝和海湾扇贝杂交家系的生长和通径分析

以紫扇贝(Argopecten purpuratus)和海湾扇贝(Argopecten irradians irradians)为亲本,建立了紫扇贝自交(ZZ)、海湾扇贝自交(HH)、紫扇贝(卵)×海湾扇贝(精)(ZH)和海湾扇贝(卵)×紫扇贝(精)(HZ)共4个试验家系.在养殖60、127 d时测定壳高、壳长、壳厚和体质量,并分析各养殖时期影响体质量的主要因素.结果表明:在各养殖时期,2杂交家系子代的壳高、壳厚以及体质量均表现出生长优势(P＜0.01),因此认为通过紫扇贝和海湾扇贝杂交方式是改善扇贝的良好方法.通径分析的结果表明,对于自交家系,壳长是影响体质量的主要影响因素,但对于杂交家系HZ来说,壳长(60 d)和壳厚(127 d)对体质量的决定作用最大;在杂交家系ZH,60 d时壳长和壳厚的协同作用对体质量的决定作用最大,127d时壳高的决定作用最大.因此对于两个杂交家系的选育,应按照不同性状对体质量的决定系数选择各时期的优势性状,以使子代的杂种优势充分表现.     

长牡蛎(Crassostrea gigas)多代近交与自交家系遗传差异及生长性状比较

在良种选育过程中,为了尽快得到稳定可遗传的优良性状,常采用近交方式进行纯系选育,而近交会导致群体的遗传多样性下降。为了解长牡蛎(Crassostrea gigas)多代近交和自交家系的遗传多样性、遗传结构和生长情况,本实验选用长牡蛎近交4代(F4代)、近交5代(F5代)家系和雌性同体自交1代(自交1代)家系,采用8对多态性高的微卫星序列进行分析,同时对其成体的三个时间点生长数据进行了显著性差异分析。实验结果表明,8对微卫星位点在野生对照组中表现出较高的多态性,F4代、F5代和自交1代3个家系的遗传多样性明显下降,平均等位基因数(Na)由17.00下降到2.00,平均观测杂合度(Ho)由0.538下降到0.449,平均多态信息含量(PIC)由0.826下降到0.297;哈迪-温伯格平衡(HWE)检验结果显示,8个位点在三个家系和野生对照组中均不同程度偏离HWE平衡(P0.0062)。F4代、F5代、自交1代和野生对照的生长性状指标分析表明,和野生对照相比,三个家系生长指标明显提高,对于自交一代而言,与自交实验组亲本选择的偶然性有关。同时,三个家系三个时间点的壳长、壳宽生长性状没有显著性差异(除330日龄壳宽和630日龄壳长),F5代生长性状指标壳高和湿重均大于F4代和自交1代,且差异显著;但F4代和自交1代之间没有显著性差异。通过本研究发现,F5代可以继续用来进行生长性状新品系的选育,自交1代多样性降低程度相当于F5代,但多样性的降低对成体的生长性状影响不明显,仍可以用做相关实验材料。     

利用微卫星标记技术对红鳍东方鲀(Takifugurubripes)家系系谱认证的研究

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)是我国北方地区的一种经济型海水鱼类,但目前对其群体遗传多样性和系谱信息研究成果较少。本文研究了目前红鳍东方鲀养殖群体的遗传多样性情况和系谱信息,为其提供遗传改良的理论基础。从2015年所建的12个红鳍东方鲀家系中随机选取5个家系,采用8个微卫星标记对其遗传多样性进行分析和系谱认证。8个位点共检测得到32个等位基因,每个位点等位基因数为36个,平均值为4个。平均观测杂合度(A)范围为0.453 30.953 3,平均期望杂合度(He)范围为0.490 80.790 1,平均多态信息含量(PIC)范围为0.455 50.754 6。不同位点共发现8个特异性等位基因,7#家系发现3个,3#和11#家系各发现2个,12#家系发现1个,10#家系未发现特异性等位基因。根据子代基因型成功推断出5个家系的亲本基因型,据此鉴别各个家系。在fms15位点,可将3#和11#家系与其他家系相区别;TOG01位点可将7#家系与其他家系相区别;f1497位点可将12#家系相区别。因此,fms15,TOG01,f1497这3个标记可以作为鉴别5个家系的特异性标记。结果说明,所选的8个微卫星标记在这5个家系中多态信息含量较高,且在已选用的8个微卫星标记中,最少用3个标记可鉴别5个红鳍东方鲀家系。综合分析表明微卫星标记能有效地为红鳍东方鲀群体的系谱分析提供技术支持,为今后红鳍东方鲀开展分子标记辅助育种提供了可靠的理论依据。     

基于RNA-Seq技术的海湾扇贝闭壳肌近交衰退的分子机理研究

了解近交效应对评估贝类长期育种的可行性及分析自交和全同胞交配子代的近交衰退有重要意义。海湾扇贝是典型的性腺雌区与雄区严格分开的雌雄同体型海洋贝类，行体外受精。它是研究贝类遗传近交衰退和交配系统进化的一个模式物种。目前双壳贝类的近交衰退研究多集中在表型和分子标记等方面，但基因组表达层面的研究较少。本研究比较了亲本遗传背景相同的海湾扇贝近交系F=0.5和杂交系闭壳肌组织的基因表达。表型方面：近交系和杂交系在某些生长性状有差异，其中近交系的壳长和总重低于杂交系。基因表达方面：自交系有1175个基因表达量上调，1390个基因表达量下调。差异表达基因主要集中在肌原纤维、收缩纤维和细胞质膜等。GO功能富集主要集中在转移酶、磷酸酶、蛋白激酶和活性肽等方面。差异明显的通路主要集中在氧化磷酸化通路和细胞凋亡通路。利用独立亲本的近交系和杂交系采用qRT-PCR技术，验证了近交系的差异表达基因主要参与氧化磷酸化通路和细胞凋亡通路， 说明自交能影响能量代谢和自稳态。     

蟹类微卫星DNA标记的筛选及其在遗传学研究中的应用

微卫星DNA标记是近年来最受研究者青睐的分子标记之一.由于其具有高度多态性、共显性遗传、基因组中含量丰富且随机分布等特点,已被应用于种群分化研究、亲缘分析、基因连锁分析、进化以及生态学研究等许多领域.近年来,蟹类微卫星的研究报道日益增多.文中对蟹类微卫星分离方法、引物设计、遗传学特性以及在种群遗传、家系分析、遗传多样性评价等方面的最新研究进展进行综述,并分析微卫星分析中无效等位基因(null allele)、"结巴"带(stutter bands)和上游等位基因"扩增丢失"现象(upper allelic dropout)的产生原因以及对微卫星基因型判读带来的影响.     

基于微卫星标记的三疣梭子蟹家系系谱认证

用6个微卫星标记对三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)的6个家系进行系谱鉴别和遗传多样性研究。6个微卫星标记在6个家系中显示了高度的遗传差异,6个位点的多态信息含量(PIC)分别为Pot09位点0.6045,Pot14位点0.6072,Pot17位点0.8130,Pot18位点0.6870,Pot25位点0.7839,Pot42位点0.6330。6个多态性位点共发现了32个等位基因,每个位点的等位基因数在4～8个之间。不同位点共发现7个家系特异性等位基因,2#和3#家系中各发现2个,1#、5#、6#家系中各发现1个,4#家系未发现特异性等位基因。根据已知亲本及子代基因型,可推断出6个家系中全部亲本的基因型,据此鉴别各家系。在Pot18位点可将1#家系和6#家系与其他家系相区别;Pot14位点和Pot17位点可将3#家系与其他家系相区别;Pot42位点可将5#与其他家系相区别;Pot17位点和Pot25可将2#家系与其他家系相区别。因此,Pot18位点、Pot14位点和Pot17位点、Pot42位点、Pot17位点和Pot25位点可分别用于鉴别1#和6#家系、3#、5#、2#家系的特异性标记。研究表明,在选用的6个微卫星标记中,最少选用3个标记可鉴别6个三疣梭子蟹家系。     

大菱鲆亲子鉴定的微卫星多重PCR技术建立及应用

用8个微卫星标记组合建立了2个微卫星多重PCR体系,对大菱鲆7个人工选育家系进行了系谱认证、亲子鉴定和遗传多样性研究.2个多重PCR体系中8个微卫星位点共检测到等位基因49个,每个位点等佗基因数为3～8个.根据已知亲本及子代基因型,成功推断出了3个缺失亲本的基因型.在双亲未知的情况下2个多重PCR的8个微卫星位点累积排除概率是96.58%,已知1个亲本时累积排除率为99.71%,亲子鉴定准确率为96.42%.采用70个个体进行双盲验证,利用UPGMA法对7个家系的70个体进行了聚类分析,同一家系95.71%的个体聚类分析结果与系谱来源一致.Cervus 2.0软件亲子鉴定结果表明亲子鉴定准确率为92.86%.2个多重PCR体系的建立为大菱鲆不同家系混养后的亲子鉴定、系谱分析和分子辅助家系管理提供了技术手段.     

不同近交系数的虾夷扇贝近交衰退研究

在虾夷扇贝中通过自体受精构建了近交系数为0.5的自交家系,同时构建了近交系数为0.25的F2代近交家系和杂交对照家系,对生活史不同时期的生长和存活等适应性性状进行了近交效应的研究。研究发现不同的近交系数对不同性状的衰退影响不同:幼虫期生长性状的近交负荷为0.158~0.279,而存活率的近交负荷为0.915~1.101,存活率受近交的影响更大。两种性状的近交衰退从幼虫第16天才开始明显显现,并且近交负荷随着时间都有增大的趋势,到成体时分别增长为0.348~0.588和1.485~3.277。本研究表明,在虾夷扇贝中近交系数越高衰退越严重,存活率性状的衰退相比生长性状更严重,并且近交负荷都随着时间显著增大。     

4种养殖扇贝的群体遗传多样性及特异性AFLP标记研究

应用AFLP技术对我国4种主要养殖扇贝进行了遗传分析.虾夷扇贝、海湾扇贝、华贵栉孔扇贝、栉孔扇贝4种养殖扇贝群体中,种内遗传相似度依次分别为0.841 5,0.786 3,0.719 0和0.673 1,香侬氏指数分别为43.52,58.87,80.16和92.83,栉孔扇贝和华贵栉孔扇贝的遗传多样性水平明显高于海湾扇贝和虾夷扇贝;AFLP标记共享位点分布表明,在4种扇贝中栉孔扇贝与华贵栉孔扇贝之间的共享位点最多,同时4种扇贝的种间遗传相似度也以栉孔扇贝和华贵栉孔扇贝之间为最高(0.769 5),海湾扇贝和虾夷扇贝之间为最低(0.662 6),揭示所研究的几种扇贝中栉孔扇贝和华贵栉孔扇贝的遗传关系最近(遗传距离为0.262 1);找到了21个种内特异性AFLP标记和种间共享标记,可用于种质鉴定和分子辅助分类.     

近交对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长、存活及抗逆性的影响

通过设计交配组合,建立中度近交组GM(近交系数大于0.25,家系G1,G2,G3,G4)、轻度近交组GL(近交系数0.0625—0.25,家系Z1,Z2,Z3,Z4),非近交组GN(近交系数为0,家系F1,F2,F3,F4),比较共同环境养殖90d不同近交程度凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)家系体质量(BW)、存活率(SR)、高氨氮耐受存活率(SRA)及低溶氧耐受存活率间(SRH)的差异性,计算近交家系相关性状的近交衰退系数,评价近交对凡纳滨对虾生长、存活和抗逆性的影响。结果显示:GN组BW为7.66±2.86g,显著高于GM组BW(P0.05);GL组SR、SRA、SRH间差异近交衰退系数为–6.41%、–13.63%、–11.84%;GM组的SR、SRA、SRH的近交衰退系数为5.30%、–4.73%、–4.77%;Z2的BW最大为8.59±3.85g,G3的BW高于GN组均值;G2家系SR为84.81%±10.37%,显著高于其它家系(P0.05);75%的近交家系表现出SR近交衰退,62.5%的近交家系表现出SRH近交衰退。结果表明:近交导致凡纳滨对虾生长、高氨氮耐受性及低溶氧耐受性的衰退普遍存在,应避免高度近交个体的产生,近交系数应控制在0.25以下;少数近交家系的生长、存活、高氨氮耐受性或低溶氧耐受性优于非近交家系,推测选择合理亲缘选配方案可加快凡纳滨对虾遗传改良进程。     

近交对壳金长牡蛎(Crassostrea gigas)幼虫期与稚贝期生长和存活的影响

以2014年构建的壳金长牡蛎(Crassostrea gigas)全同胞家系为亲本,通过近交和设置对照组的方法,研究了近交对壳金长牡蛎家系幼虫期与稚贝期生长和存活的影响。结果表明,在整个实验期间,壳金F1家系的壳高、壳长和存活率均小于对照组。壳金F1家系的壳高和壳长仅在1日龄、190日龄与对照组差异不显著(P0.05),存活率仅在20日龄时与对照组差异显著(P0.05)。幼虫期,壳金F1家系壳高的近交衰退率范围为0.85%—13.70%,壳长的近交衰退率范围为0.75%—10.83%,存活率的近交衰退范围为4.24%—27.44%。稚贝期,壳金F1家系壳高的近交衰退率范围为6.16%—9.90%,壳长的近交衰退率范围为1.76%—14.21%,存活率的近交衰退范围为1.92%—4.18%。     

基于微卫星(SSR)分子标记的中国对虾渤海湾增殖亲虾群体及回捕群体的遗传多样性分析

Eight microsatellite markers were used to analyze genetic diversity, level of inbreeding, and effective population size of spawner and recaptured populations of Chinese shrimp(Fenneropenaeus chinensis) during stock enhancement in the Bohai Bay in 2013. A total of 254 and 238 alleles were identified in the spawner and recaptured populations, respectively, and the numbers of alleles(N_a) were 8–63 and 6–60, respectively. The numbers of effective alleles(N_e) were 2.52–21.60 and 2.67–20.72, respectively. The polymorphism information content ranged from 0.529 to 0.952. The observed heterozygosity(H_o) values(0.638–0.910 and 0.712–0.927) were lower than the expected heterozygosity(H_e) values(0.603–0.954 and 0.625–0.952), which indicated that the two populations possessed a rich genetic diversity. In 16 tests(2 populations×8 loci), 13 tests deviated from the HardyWeinberg equilibrium. F_(is) values were positive at seven loci and the inbreeding coefficients(F) of the two populations estimated by trio ML were 13.234% and 11.603%, suggesting that there was a relatively high degree of inbreeding. A certain level of inbreeding depression had occurred in the Chinese shrimp population. F_(st) values ranged from 0 to 0.059, with a mean of 0.028, displaying a low level of genetic differentiation in the two populations. Effective population sizes(3 060.2 and 3 842.8) were higher than the minimum number suggested for retaining the evolutionary potential to adapt to new environmental conditions. For enhancement activity in 2014,the ideal number of captured shrimp spawners should have ranged from 7 686 to 19 214 to maintain genetic diversity and effective population size. Further strategies to adjust the balance of economic cost, fishing effort and ideal number of shrimp spawners to maintain a satisfactory effective population size for ensuring the sustainability of Chinese shrimp are proposed.     

马氏珠母贝家系遗传结构的微卫星分析

利用6个微卫星位点研究了9个马氏珠母贝(Pinctada fucata)养殖家系的遗传结构,为后续育种工作提供了指导。从60对引物中筛选出6对能够稳定扩增且多态性较好的引物。6个微卫星位点在9个家系中共检测到17个等位基因,每个位点等位基因数(A)为2~4个,平均2.833个。6个位点在9个家系上的有效等位基因数(Ne)平均值为2.030~2.632,平均杂合度观测值(Ho)为0.4306~0.6354,平均杂合度期望值(He)为0.4380~0.5962。家系间遗传分化系数(FST)为0.0749。采用NJ法进行聚类分析显示,9个家系分为明显的两支,根据遗传距离计算结果, F7和F9家系之间的遗传距离最近, F11与F12家系遗传距离最远。结果表明,9个家系的遗传多样性和遗传分化处于中等水平,可以考虑F11与F12家系杂交,以期获得较好的杂种优势, F11自交培育出遗传稳定的优良家系。     

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)选育家系构建与早期标准化培育

采用巢式设计方法和人工受精技术, 对红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)选育家系的构建与标准化培育技术进行研究。按照1雄配2雌的原则, 选取养殖、野生和日本3个群体的红鳍东方鲀进行定向交配, 并对红鳍东方鲀早期阶段苗种进行了环境标准化和一、二、三、四级数量标准化培育。结果表明, 红鳍东方鲀亲鱼产卵量大, 对构建父系半同胞家系十分有利; 从4次数量标准化看, 每次各家系内鱼苗数量都较为集中, 各阶段各家系的成活率也较高, 但存在部分家系间数量差异显著; 经过4次数量标准化, 成功构建22个父系半同胞家系, 48个母系全同胞家系。对早期阶段家系构建和培育存在的问题, 进行了探讨并提出拟解决方法, 为大规模建立红鳍东方鲀家系提供参照。     

三疣梭子蟹低盐适应相关的SNP开发

盐度是影响三疣梭子蟹人工繁育非常重要的一个环境因素，抗低盐品系的三疣梭子蟹受到水产养殖界的广泛喜爱。分子标记辅助育种可以大大加快良种选育和性状改良的的过程，目前作为第三代的分子标记技术的SNP，广泛应用到三疣梭子蟹耐低盐品系选育过程中。本实验室已有的研究中，通过不同群体分别在盐度11和33下的基因表达差异，构建的比较转录组学数据中总共包含了615条与低渗调节相关的基因片段。为了发掘三疣梭子蟹与低盐适应相关SNP，本研究基于三疣梭子蟹比较转录组学数据研究结果，筛选出低盐调节相关候选基因片段50条，设计引物进行PCR扩增，共得到总长为18511 bp的DNA片段。通过直接测序法在低盐相关片段上发现了85个SNP位点，分布频率为0.46/100 bp，其中转换突变的比例为81%，颠换突变的比例为19%，转换的比例远远大于颠换，符合“transition bias”原理。C/T或G/A突变所占比例为55%；G/T或C/A比例为26%，A/T突变所占比例为12%，G/C突变比例为7%。通过飞行质谱法，在三疣梭子蟹低盐适应性状分离群体中各成功分型了23个SNP位点。通过卡方检验分析发现，8个SNPs与低盐适应显著相关（P<0.05）。其中有三个关联性SNP位点位于表皮蛋白基因上，有三个SNP位点位于三个新基因上，其他两个SNP位点分别位于水通道蛋白和氯离子通道蛋白基因上。这些标记的开发为三疣梭子蟹耐低盐新品种选育方法的建立奠定了良好的基础。     

海湾扇贝混交家系中优先受精以及自然选择压力下杂合子过剩的研究

以中国海湾扇(Argopecten irradians)贝养殖群体为亲本分别构建了5个配对混交的海湾扇贝混交系,通过5对微卫星分子标记为手段对海湾扇贝卵子在同一个体和不同个体精子间的优先受精问题和不同生命阶段的海湾扇贝混交系杂合子比例的变化进行了研究。结果发现在受精后6 h的担轮幼虫期3个混交系中有2个混交系杂合子显著过剩。5个混交系的1d D形幼虫、20d稚贝、40d稚贝、3个月稚贝以及成贝在自然选择压力下杂合子比例逐渐上升,以壳长计算的杂交优势率也呈逐渐上升趋势,并且各个阶段的杂合子比例同杂交优势率的变化成显著正相关。