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马踏湖鸭群体遗传结构探讨
  

摘要:研究应用5个多态性丰富的微卫星引物,对马踏湖鸭、金定鸭以及巢湖鸭三个家鸭群体进行了遗传多样性检测。5个微卫星位点在3个群体中均呈现高度多态性。等位基因数、多态信息含量和遗传杂合度等数据表明:三个家鸭群体的遗传多样性较为丰富,其中,巢湖鸭各项指标最高。F统计量显示,群体间存在明显的遗传差异,有9.2%的遗传变异来自于群体间。Da和Ds两种遗传距离均将马踏湖鸭和另外两个品种分开,真实反映了其在遗传上的差异,与各鸭种的地理分布基本一致。

马踏湖鸭原产于山东省淄博市恒台县马踏湖地区。至今为止马踏湖鸭尚未受到人们的过多关注,其遗传背景和形成历史也不清楚。本文设计5对多态性丰富的微卫星标记,研究马踏湖鸭的遗传多样性以及与金定鸭和巢湖鸭的群体分化关系,为下一步开展马踏湖鸭的品种资源保护提供科学依据。

1、材料与方法

1.1 试验材料

马踏湖鸭(MT)、金定鸭(JD)、巢湖鸭(CH),均来自各品种原产地,每个品种60个个体。为避免个体间有较近的血缘关系,公母比例设为1∶4,符合遗传多样性研究中的抽样标准,翅静脉采血。血液DNA提取采用酚-氯仿抽提法,参照《现代分子生物学实验技术》。

1.2 微卫星标记选择及PCR检测

筛选5个多态性较好的微卫星引物(APH07、APL2、APL11、APL80、SM06)作为试验位点。所有引物均由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。

1.3 PCR扩增及其产物检测

PCR反应采用25 μL体系:模板DNA 50 ng,10×buffer 2.5 μL,dNTPs 0.2 mmol/L,上下游引物各5 pmol/L,Mg2+ 2.0 mmol/L,Taq DNA聚合酶1 U,加H2O 至25 μL。反应程序:95 ℃预变性4 min;94 ℃变性50 s,50~65 ℃复性50 s,72 ℃延伸1 min,30~35个循环;最后72 ℃延伸10 min,反应产物4 ℃保存。扩增产物95 ℃变性5 min后,立即放入冰水中冷却,吸取6 μL点样于8%变性聚丙烯酰胺凝胶孔中电泳检测,200 V恒压电泳,电泳时间长短依据DNA片段大小确定,电泳结束后硝酸银染色。使用安莱成像系统(LCS.NO.00086)成像。以分子量标准为参考,采用pBR322DNA/MspⅠ Mark?ers作为分子量的标准对照,用ONEDscan软件计算微卫星等位基因大小。

1.4 数据统计

利用Genepop V3.0计算等位基因频率和等位基因数并统计共有等位基因数和特有等位基因数;采用Cervus 3.0计算杂合度、多态信息含量;Popgen 32计算有效等位基因数;根据FSTAT程序计算F统计量的三个固定指数,并检验其显著性;Da和Ds遗传距离以各群体等位基因频率为基础,由软件DISPAN所得。

2、结果

2.1 各个座位遗传变异

本研究检测了3个家鸭共180个个体5对微卫星位点的多态性,共检测到35个等位基因(见表1),平均每个位点约7个等位基因。其中APL80和SM06位点等位基因数最多,达到8个;APL11等位基因数最少,有6个。在相同的微卫星座位上,3个品种的等位基因数及等位基因频率均呈现出不同程度的差异,其中有35个等位基因为26个品种共有等位基因,5个等位基因为各品种所特有。本试验所使用的5个微卫星座位的多态信息含量在0.6801~0.8144 之间,均为高度多态座位(PIC>0.5),其中APL80座位的多态信息含量值最大,达到了0.8144,APH07 座位最小为0.6801,其他座位的等位基因数和多态信息含量见表1。

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2.2 群体遗传多样性

利用5个微卫星座位提供的遗传信息,统计各品种的等位基因数、有效等位基因数、特有等位基因数、杂合度和多态信息含量等(见表2)。

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3个群体中,马踏湖鸭平均等位基因数最大,具有4个特有等位基因,同时,在遗传差异方面,具有较高的杂合度和丰富的多态信息含量。

2.3 F-统计量的估计

从5个微卫星位点在3个群体F-统计量(见表1)可知:对整个群体而言,存在显著的群体遗传分化,分化系数(Fst)为0.092,并且在所有的位点上都呈现显著或极显著性。总群体近交系数(Fit)为-0.046,群体内近交系数为-0.152。

2.4 群体间遗传距离及聚类关系

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三个家鸭群体间遗传距离(见表3)结果表明,无论是Da遗传距离还是Ds遗传距离,马踏湖鸭与另外两个鸭群体金定鸭和巢湖鸭之间遗传距离较大,而金定鸭与巢湖鸭之间遗传距离较小。利用Da遗传距离和Ds遗传距离,运用NJ法进行品种间亲缘关系聚类结果,表明巢湖鸭与金定鸭遗传亲缘关系较近,而这两个群体与马踏湖鸭之间明显存在遗传分化(见图1、2)。

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3、讨论

3.1 群体的遗传多样性

Olufowote 等指出,有效评估不同品种间的异质性至少需要选择4个微卫星标记。本研究所用的5个微卫星标记大部分座位等位基因数至少为4个,有效等位基因数也大部分大于2,因此,这5个微卫星座位提供的遗传信息能准确估计群体内和群体间的遗传变异。

遗传杂合度是反映品种内遗传变异的一个主要指标。群体遗传杂合度越低,表明该群体一致度较高,遗传变异越少,即多样性较差。本研究结果表明,马踏湖鸭、金定鸭和巢湖鸭三个鸭品种的遗传观测杂合度分别为0.828、0.807和0.944,说明这三种鸭遗传多样性较为丰富。包文斌等认为,在条件有限的情况下,研究群体遗传多样性的样本量为20~25较为适宜。本研究每个品种样本量为60,达到遗传多样性研究的要求。Botstein等首先提出用多态信息含量(PIC)指标来衡量基因变异程度。PIC≥0.5时,该座位属于高度多态性;0.25<PIC<0.5时,该座位属于中度多态性;PIC≤0.25时,该座位属于低度多态性。在一个群体中,多态信息含量越大,表明在该座位中杂合子所占的比例越大,该位点能够提供的遗传信息也就越多。本研究所用的微卫星标记结果发现,五个位点的多态信息含量均大于0.5,说明所选用的微卫星标记能够提供较多的遗传信息。马踏湖鸭、巢湖鸭和金定鸭的平均多态信息含量分别为0.692、0.718 和0.691,观测杂合度分别为0.828、0.944和0.807,多态信息含量和观测杂合度在3个品种间的大小顺序一致,两种指标都说明这三种鸭的遗传多样性较为丰富,也表明这3个群体还需进行进一步选育以加强品种内的一致性。赵东伟等利用26个微卫星标记对巢湖鸭群体进行了遗传多样性分析,检测到11个等位基因,结果发现巢湖鸭群体多态信息含量为0.526,杂合度为0.610。李慧芳等报道金定鸭的平均杂合度为0.514。本研究中巢湖鸭和金定鸭的杂合度结果较高,可能与选择群体以及微卫星标记位点有关。

3.2 群体间的遗传距离

群体间的遗传距离可以用来表示各群体之间的遗传关系。微卫星标记具有较高的多态性,目前研究的微卫星标记也非常丰富,因此使用微卫星标记来研究群体间的遗传关系非常合适。遗传距离的估计与使用微卫星标记的多少、每个标记位点多态性的程度以及样本个数密切相关。标记越多,多态性程度越高,样本规模越大,估计的遗传距离就越接近于群体间的真实遗传距离。与物种间的遗传距离相比,品种间的遗传距离较近,因此要较为精确地得到品种间的遗传距离,需要更丰富的遗传信息。本研究使用的微卫星标记都属于高度多态位点,因此作为研究遗传距离的候选标记较为合适。

马踏湖鸭产于山东省淄博市马踏湖地区,其蛋品质好,素以“金丝鸭蛋”闻名,历来为当地群众喜爱,但该品种成因至今尚不明确,也未经过系统选育。金定鸭和巢湖鸭分别产于福建省和安徽省,在地理分布上位于秦岭、淮河以南。本研究发现,马踏湖鸭与巢湖鸭及金定鸭的遗传距离均较远,而巢湖鸭和金定鸭在遗传距离上较近,可能是由于金定鸭和巢湖鸭同处于南方湿润气候区,在历史进化过程中会渐趋相似。

专家介绍
王宝维 

作者介绍:现任青岛农业大学食品科学与工程学院院长,享受国务院特殊津贴,兼任世界家禽学会会员;中国家禽学会副理事长;中国畜牧工程学会副理事长;优质禽育种与生产研究会副理事长。

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