罗非鱼 MC4R 基因克隆及与其生长相关的 SNPs 位点

黑素皮质素受体-4(Melanocortin receptor-4,MC4R)是5种已发现的黑素皮质素受体家族成员之一,属于跨膜G-蛋白耦联受体超级家族,对于调节动物的采食量、体质量及能最稳态有着重要的作用.本研究采用基因组步移技术获得了尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)MC4R基因组DNA序列.该基因全长2547 hp,其中5'侧翼序列长为1481 bp,3'侧翼序列长为82 bp,编码区序列长为984 bp,只有1个外显子.采用PCR产物直接测序法、PCR-RFL和CRS-PCR技术对尼罗罗非鱼MC4R基因启动子和外显子区域进行了SNPs位点的检测和分犁,结果共检测到5个SNPs位点(-G1000C、-T974A、C276T、C561T和C708T),其中外显子上的3个SNPs位点均为同义突变.利用一般线性模型分析5个SNPs位点与尼罗罗非鱼生长性状的关系,结果表明,5个SNPs位点不同基因型之间体质量均值差异最大值分别为9.5%、23.2%、14.4%、18.6%和13.5%,没有达到显著水平(P＞0.05).将5个SNPs位点不同基因型组合成7种双倍型(去掉频率小于3%的组合),关联分析表明,在体质量和体长这2个主要生长性状方面,双倍型D4与D1、D3、D6存在显著性差异(P＜0.05),双倍型D2与D3、D6也存在显著性差异(P＜0.05).因而可以考虑将MC4R基因作为影响罗非鱼体质量等生长性状的候选基因,应用于罗非鱼分子标记辅助育种.     

草鱼醛缩酶A3'-UTR突变与生长性状相关研究

采用直接测序法筛选草鱼(Ctenopharyngodon idella)醛缩酶A 3'-UTR突变位点,发现其转录终止密码子后58 bp处存在17 bp的插入片段。对草鱼养殖群体的插入突变进行分型,检测到该群体有AA、BB、AB三种基因型,等位基因B在群体中的频率为0.723,处于Hardy-weinberg平衡,多态信息含量是0.32,此突变在所测群体中属于中等遗传变异。利用一般线性模型分析基因型与草鱼群体生长性状(体重、体长、体高、体宽)的相关性,结果表明:醛缩酶A 3'-UTR突变与草鱼体宽和吻长2个生长性状达到显著相关(P<0.05),BB基因型个体比AA基因型个体的体重增加8.37%,在全长、体长、体高、尾柄长等生长性状也表现出比AA和AB基因型个体好。可将醛缩酶A 3'-UTR上的这段插入突变位点作为草鱼生长性状的候选分子标记用于草鱼的选育。     

草鱼GH基因3''部分序列多态性与生长性状及肌肉成分的相关性分析

为了解草鱼GH基因多态性与早期生长性状及肌肉成分的相关性,实验利用直接测序法从156尾草鱼GH基因的3′部分序列中共筛选到9个变异位点(分别命名为SNP1~SNP9:G2825A、G2914T、T2966G、A3002T、T3022C、A3301G、C3463T、C3547T、C3620T)。卡方检验结果显示,9个位点均未显著偏离Hardy-Weinberg平衡,且均表现为中等多态性(0.25PIC0.5);经连锁不平衡分析发现,SNP3、SNP4和SNP5位点为一组完美连锁不平衡,SNP2、SNP7、SNP9位点为一组完美连锁不平衡;GH基因3′部分序列5个位点单倍型分析共发现6种单倍型,其中Hap1(30.4%)所占的比例最高,Hap6(4.8%)所占比例最低。利用GLM及多重比较对草鱼GH基因中9个SNPs多态性与早期生长性状和肌肉成分进行相关性分析,发现SNP2和SNP3位点的纯合突变型在体质量、体长和粗脂肪性状上均显著高于野生型和杂合突变型;在双倍型分析时得出了相似的结果,同时含有SNP2和SNP3位点纯合突变的双倍型组合在生长和粗脂肪性状上均显著性高于其他组合。研究表明,草鱼GH基因中SNP2和SNP3位点与早期生长性状及肌肉成分存在显著性相关,可作为草鱼生长及肉质改良的候选辅助分子标记,并且为进一步对相关变异位点的功能验证奠定研究基础。     

牙鲆GH基因的SNPs与生长性状关系的初步研究

以雌核发育牙鲆(Paralichthys olivaceus)为对象,根据Gen Bank收录的牙鲆生长激素基因序列(Gen Bank登录号:D29737)设计9对引物,采用直接测序的方法对50尾雌核发育牙鲆生长激素基因编码区和启动子进行了单核苷酸多态位点(SNPs)筛选,共获得有效序列1 838 bp,启动子区117 bp,内含子区1 050 bp,外显子区671 bp,覆盖牙鲆生长激素基因78.3%的序列。共检测到7个SNPs,平均发生频率为0.38/100个碱基,其中颠换型3个,插入型2个,缺失型2个;内含子区4个(Intron I:C477T、1 091~1 092/insert T、1 129~1 130/insert A;Intron IV:1 906A/-del),外显子区3个(Exon V:2067T/-del、A2006C、A1974G);SNPs与生长性状相关分析结果显示:C477T和2 067T/-del两个位点对牙鲆的体重、体长、体高等生长性状均有显著影响(P0.05),其他5个SNPs对牙鲆生长性状均无显著影响(P0.05)。研究结果可为牙鲆生长性状的SNPs标记辅助选育提供基础数据。     

大口黑鲈肌肉生长抑制素基因单核苷酸多态性位点的筛选及其与生长性状关联性分析

采用PCR-SSCP和PCR-RFLP技术对大口黑鲈肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因全序列进行了SNPs位点筛选和分型,共筛选到2个单核苷酸多态性(SNPs)位点(C-1453T和T+33C),其中C-1453T位于启动子E8 box和Octamer(＋)调控元件之间的区域,T+33C的突变位于第一外显子区域,属于同义突变,氨基酸没有发生变化;利用一般线性模型分析单标记位点与大口黑鲈生长性状(体重、体长、体高、体宽和眼间距)相关性,均未达到显著水平(P>0.05)。将2个SNPs位点不同基因型组合成6种双倍型(去掉频率小于3%的组合),关联分析表明,双倍型D2在体重、体长、体高、体宽和眼间距的均值均高于其它双倍型,而双倍型D5在体重、体长、体高、体宽和眼间距的均值均低于其它双倍型,双倍型D2与D5之间在5个主要生长性状均存在差异显著(P＜0.05),推测双倍型D2对生长性状起正相关,而双倍型D5与大口黑鲈的生长性状呈负相关,因此推断MSTN基因突变位点双倍型D2与D5可作为大口黑鲈生长性状的两个标记位点,用其分子标记位点来辅助大口黑鲈育种工作以期加快育种进程。     

ENU诱变草鱼家系生长特性及肌肉生长抑制素基因SNP筛选的研究

经过175 d养殖,对4个N-乙基-N-亚硝基脲(ENU)诱变草鱼家系进行生长对比,采用显著性比较,偏相关分析和因子分析统计方法对草鱼体质量、全长、体长、头长、体高、尾柄长、尾柄高、体厚性状进行分析,进而运用双向测序法对MSTN1、MSTN2基因在具有明显差异家系中进行SNP位点筛选。试验结果显示,家系4的生长速度明显大于家系3,家系4的8个性状明显大于其他3个家系;家系1中体长、尾柄长、体厚与体质量密切相关,家系2中体长、头长、体厚与体质量密切相关,家系3中全长、体长、尾柄高与体质量密切相关,家系4中全长、体长、体厚与体质量密切相关。由此可知,家系4和家系3具有明显的生长差异。对于MSTN1基因,家系3在465位点C/G、467位点G/A,家系4在465位点C/G均发生错义突变;对于MSTN2基因,家系3和4在912位点C/T均发生同义突变,家系3在1027位点G/A、家系4在366位点A/G均产生错义突变,位于非编码区1390位点A/T和1401位点G/A在两个家系均发现SNP位点。试验结果表明,MSTN1、MSTN2基因的不同SNP位点与ENU诱变草鱼的生长性状存在紧密联系。     

大口黑鲈ghrelin基因SNPs的筛选及与生长性状关联性分析

ghrelin是脊椎动物的一种脑肠肽,有促进摄食的功能,并能促进生长激素(GH)释放,参与能量平衡调控和糖类代谢。为探索ghrelin基因多态性与大口黑鲈生长性状的相关性,针对大口黑鲈ghrelin基因的启动子序列,实验采用直接测序法获得了2个SNPs位点:S1(A-642C)和S2(A-639C)。随机选取同批繁殖、同塘养殖的大口黑鲈采用Sna Pshot方法进行SNPs位点检测和分型。结果显示,实验群体在ghrelin基因2个SNPs位点上基本处于哈温平衡,S1和S2共组成5种双倍型(D1、D2、D3、D4和D5)。基因型与生长性状的相关性分析结果表明,S1位点AC型个体在体高与全长上显著高于CC型个体,S2位点AA型个体在头长上显著高于AC型个体。双倍型D1在体质量、全长和体高方面显著高于双倍型D3,在体质量、体宽和体高方面显著高于双倍型D4。本研究在大口黑鲈ghrelin基因启动子区域获得的与生长性状相关的SNPs标记,可为大口黑鲈分子标记辅助育种提供帮助。     

大口黑鲈组织蛋白酶B基因SNP筛选及其与生长性状关联分析

在动物体内组织蛋白酶B(cathepsin B,CTSB)是以酶原形式存在于溶酶体中,能水解多种蛋白,是调控动物生长发育的重要候选功能基因。为开发与大口黑鲈(Micropterus salmoides)生长性状相关的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记,本研究对大口黑鲈EST-SNP库中CTSB基因上的SNP位点进行筛选。经PCR扩增和测序分析,从该基因中筛选到1个SNP位点(命名为C+598G),该位点属于错义突变位点,编码的甘氨酸突变成为精氨酸。采用Sna Pshot方法对C+598G位点在165尾大口黑鲈养殖样本中的基因型进行检测,并分析其在群体中的遗传多样性。结果显示,C+598G位点在养殖群体中存在CC、GC和GG3种基因型,其频率分别是40.6%、47.3%和12.1%,C和G等位基因频率分别是64.2%和35.8%;该位点在群体中的观测杂合度(Ho)和多态信息含量(PIC)分别为0.473和0.354,符合哈代-温伯格平衡定律。进一步分析不同基因型与大口黑鲈生长性状相关性,结果表明,3种基因型个体的体质量、全长、体高、尾柄长和尾柄高性状平均值从小到大依次为GG型、GC型和CC型,其中GG型个体在体质量上显著小于CC型个体(P<0.05)。本研究获得的C+598G标记与大口黑鲈生长性状显著相关,可作为大口黑鲈分子标记辅助育种研究中的生长标记。     

大口黑鲈HSC70-1基因多态性及其双倍型与生长性状的关联分析

为了探讨HSC70-1基因对大口黑鲈(Micropterus salmoides)生长性状的影响作用,开发与生长性状相关的分子标记,该研究采用PCR技术扩增得到HSC70-1基因的cDNA和DNA全序列,编码区cDNA序列长1 953 bp,编码650个氨基酸,其DNA全序列长3 390 bp,包含8个外显子和7个内含子。采用直接测序法在该基因上筛选到4个单核苷酸多态性(SNP)位点,分别位于核苷酸序列中的第821、第1 105、第1 200和第2 804碱基处,且处于内含子上。SNP标记与性状的关联分析结果表明,C-821G位点上CC基因型个体的体质量和全长均显著高于CG和GG基因型(P0.05)。A-2804T位点上TT基因型个体的体质量和全长均显著高于AT和AA基因型(P0.05)。其他位点不同基因型个体间的生长性状均不存在显著差异(P0.05)。通过合并基因型发现,双倍型D1 (CC--CCTT)的各个生长性状表现最优,在体高和全长上显著高于D5。C-821G、A-2804T和D1与生长性状显著相关,可作为大口黑鲈分子标记辅助育种的候选标记。     

缢蛏α-淀粉酶基因外显子区域SNPs筛选及其与生长性状关联性

α-淀粉酶是广泛存在于生物体内的消化酶,主要参与生物体内碳水化合物的代谢,为生物体提供维持生命、生长发育和繁殖所需的能量。为研究α-淀粉酶基因外显子与缢蛏(Sinonovacula constricta)生长性状的相关性,实验采用PCR产物直接测序法对其进行筛选比对,共获得18个候选SNPs位点,分别为:Rs-1:48G/C、Rs-2:247 C/A、Rs-3:420 A/G、Rs-4:441C/T、Rs-5:537 G/T、Rs-6:837 G/T、Rs-7:936 A/G、Rs-8:952A/C、Rs-9:1047 T/G、Rs-10:1062 C/T、Rs-11:1287C/T、Rs-12:1350 A/C、Rs-13:1362 C/T、Rs-14:1371 C/T、Rs-15:1503T/C、Rs-16:1536 T/C、Rs-17:1737T/C、Rs-18:1788 C/T。随机选取同批繁殖、同塘养殖的缢蛏快长新品种"申浙1号"群体,运用MassARRAY质谱检测方法进行SNPs位点的分型,结果显示:除Rs-13位点外,其余位点均处于Hardy-Weinberg平衡(P> 0.05),Hardy-Weinberg平均值为0.581;多态信息含量平均值为0.237。基因型与生长性状的关联性分析结果表明:Rs-5:537 G/T与Rs-10:1062 C/T位点基因型个体之间部分性状存在显著性差异(P <0.05)。13个位点组成的双倍型与生长性状的关联性分析显示:双倍型S6的壳高高于S3、S5、S7(P <0.05),S6的总重大于S7(P <0.05);另外,S6各个生长性状值在所有双倍型中最高。获得的缢蛏α-淀粉酶编码区外显子与生长性状相关的SNPs标记,可为缢蛏遗传改良特征标记筛选及定制培育提供有益参考。     

草鱼MSTN-1基因多态性及与早期生长性状和肌肉成分关联分析

为研究草鱼MSTN-1基因多态性及与早期生长性状和肌肉成分的相关性,本研究扩增出全长为3824 bp的草鱼MSTN-1基因,用长江选育草鱼群体对MSTN-1基因多态性进行筛选和验证。结果共发现3个多态性位点(Locus 1:C1799T,野生型EE/突变型EF;Locus2:C1842T,野生型HH/突变型HI;Locus 3:TGAAGCGCTGGTTCT/2585-,野生型BB/缺失型BD)。利用一般线性模型分析3个位点及其组合型(剔除个体数少于3的组合)与生长性状和肌肉成分的相关性,发现2个位点对幼鱼生长性状表型差异有显著影响,但3个位点对肌肉成分差异均无显著影响。多重比较发现,单倍型HI突变组的体长和体质量显著高于HH野生组,BD突变组的体长和体质量显著性低于BB野生组;多倍型中存在HI突变组合的体长、体质量均显著高于其他组,存在BD突变的组合在体长性状方面显著低于其他组。表明草鱼MSTN-1基因3个SNPs中,HI突变是对草鱼生长性状的有利突变,BD突变是不利突变,而EF突变无显著影响,可将MSTN-1基因作为分子标记辅助草鱼选育的候选基因。     

草鱼生长相关的微卫星标记在选育群体中的验证

生长性状是水产动物遗传育种中的重要经济性状,利用与性状相关的分子标记与育种相结合的手段,可以大大加速育种进程。在对草鱼生长性状的前期研究中,采用数量性状位点(QTL)定位的方法,在1号连锁群中发现了2个与生长相关的QTL。在此基础上,实验利用这2个QTL侧翼的2对微卫星标记(CID391_2、CID1512、CID973_1和CID254_1),对长江草鱼选育群体的480个个体进行分析,以期基于草鱼QTL定位结果,对草鱼生长相关的微卫星标记在选育群体中进行验证。结果显示:(1)4个微卫星标记在该群体中均具有高度多态性,其中各位点观测等位基因数(N_a)为12～23个,有效等位基因数(N_e)为4～12个,观测杂合度(H_o)为0.607～0.904,期望杂合度(H_e)为0.751～0.902;(2)利用方差分析及多重比较对4个多态性的微卫星标记与选育草鱼群体的生长性状(体质量和体长)进行关联分析,发现CID391_2在雌性个体中,各基因型与体质量和体长之间均无显著差异;而在雄性个体中,各基因型与体质量和体长之间差异显著。CID1512、CID973_1和CID254_1在雌性或雄性个体中,各基因型与体质量和体长之间均具有显著差异。研究表明,对草鱼生长相关的微卫星标记在选育群体中的验证结果,为进一步开展草鱼生长性状QTL定位研究和基于QTL结果的分子标记辅助育种(MAS)实践奠定理论基础。     

Comparative Study on Physical–Chemical and Biological Characteristics of Grass Carp Reovirus From Different Genotypes

Grass carp reovirus (GCRV) was first isolated in 1983. In China, the virus caused severe hemorrhagic disease with significant losses of fingerling and yearling grass carp, Cyenopharyngodon idellus. Clade analysis of the different GCRV isolates from China indicates there are three distinct branches, which represent genotypes I, II, and III. However, little is known about the physical–chemical and biological characteristics of viruses from these three genotypes. In this study, the morphologic characteristics of JX‐0901 (genotype I), HZ08 (genotype II), and Hubei grass carp disease reovirus (genotype III) were determined using electron microscopy which revealed morphological similarities but viral particles of the isolates arrayed in different ways. A comparison of selected viruses was performed for physical and chemical properties, including stability under different pH conditions, treatment with ether and trypsin, and repeated freeze–thaw cycles. Three isolates showed similar resistance to treatment with ether or trypsin and were stable between pH 3 and pH 10. The viruses exhibited different proliferation curves in the Grass carp swimming bladder cell. No postinfection mortalities or histological lesions were observed in infected rare minnow. Furthermore, cross‐protection assays revealed low cross protection between different genotype viruses. This study contributes to the body of knowledge concerning disease control and vaccine development for grass carp hemorrhagic disease.     

草鱼体脂性状的变异特征及相关性

为探究草鱼体脂性状的变异特征及相关性,采用数理统计方法对296尾17月龄草鱼的15个数量性状指标进行综合分析评价。结果显示,草鱼体脂性状(腹脂指数IPF、肝胰脏粗脂肪含量HLC、肌肉粗脂肪含量MLC)具有丰富的变异特征,变异系数范围为21.30%～47.04%。相关分析发现,草鱼3个体脂性状之间呈现显著正相关,表明草鱼脂质沉积在不同组织中具有一定的同步性。进一步的因子与聚类分析显示,观测的15个草鱼数量性状大致分为4类,包括体型因子、体尺因子、脏器指数因子和体脂含量因子,其中IPF归属于脏器指数因子,HLC和MLC二者组成体脂含量因子。多元统计分析发现,草鱼形态性状对3个体脂性状变异的解释量范围为7.45%～24.83%,相较而言,矢状面体型SS可在一定程度上预测体脂性状。研究表明,草鱼体脂性状具备较大的选育潜力,其中IPF整体显示出较好的关联性,可作为代表性目标性状用于育种实践。本研究为草鱼体脂性状选择育种提供了重要参考依据。     

大口黑鲈肌球蛋白重链基因SNPs的筛选及与生长性状的关联

肌球蛋白是肌肉细胞的重要组成成分,影响肌纤维的组成和肌肉生长。为了研究肌球蛋白重链(MYH)基因多态性与大口黑鲈生长性状的相关性,本研究采用PCR技术扩增得到编码区序列全长为9759 bp的大口黑鲈MYH基因,该基因包含37个外显子和36个内含子,编码1940个氨基酸。采用直接测序法在MYH基因上筛选到8个单核苷酸多态性标记(SNP)位点(A-305G、G-558C、A-2784C、A-2816G、T-4765A、C-6206T、C-6811T和G-6935T),有4个位于外显子上,其中2个属于同义突变。用SNa Pshot方法对从同批繁殖、同塘养殖的大口黑鲈"优鲈1号"群体中随机选取的430尾个体中各位点的基因型进行检测。结果显示,内含子上的A-2784C和A-2816G位点完全连锁,所有位点在大口黑鲈"优鲈1号"群体中的平均有效等位基因数、平均观测杂合度和平均期望杂合度分别为1.635、0.406和0.373,仅C-6206T、C-6811T和T-4765A位点的基因型频率分布符合Hardy-Weinberg定律。采用一般线性模型分析各位点与大口黑鲈生长性状之间的相关性,研究发现,C-6811T位点CC基因型个体的体质量和全长显著大于TT基因型,CC基因型个体的体高和尾柄长显著大于CT和TT基因型,其余位点不同基因型个体间的生长性状均不存在显著差异。C-6811T位点与生长性状显著相关,可作为大口黑鲈分子标记辅助育种的候选标记。     

草鱼PRL基因多态性与幼鱼生长性状和肌肉成分的关联分析

为了探索草鱼(Ctenopharyngodon idella)PRL(prolactin)基因多态性与草鱼生长性状和肌肉成分的关联性,通过测序法从10尾草鱼的PRL基因中筛选到6个突变率高于30%的变异位点,包括5个单核苷酸变异位点和1个插入型突变(–/CACTCACTA),分别命名为2551GA、2639GC、3247AG、5197TG、5897GA和3391–+。利用AS-PCR(allele-specific PCR)和基因分型技术对192尾4月龄草鱼的PRL基因变异位点进行检测;基于一般线性模型对变异位点多态性与草鱼生长性状和肌肉成分进行相关性分析。研究发现,2639GC、3391–+和5197TG对体长和体重具有显著影响(P0.05),2639GC对肌肉粗蛋白含量具有显著影响(P0.05)。单个位点基因型比较发现,3391–+的突变型(–+和++)个体的体长和体重均显著高于野生型(––)个体(P0.05);2639GC的GC及5197TG的突变型(TG和GG)个体的体长和体重分别显著低于2639GC的GG和5197TG的TT野生型(P0.05);2639GC突变型(CC)个体的粗蛋白含量显著高于2639GC其他基因型(GG和GC)个体(P0.05)。两位点组合比较发现,含3391–+突变型(–+和++)的组合对应体长和体重普遍高于其他组,含2639GC的CC突变型的组合对应粗脂肪含量和粗蛋白含量普遍较高,其中粗蛋白含量显著高于其他组(P0.05)。研究表明,草鱼PRL基因多态性与草鱼生长性状和肌肉成分间存在显著关联,推测相关变异位点可作为草鱼生长和肉质改良的候选辅助标记。