分子群体遗传学方法处理鲤形态学数据的适用性

在鱼类形态学性状的数据处理分析中,主要利用数理统计分析软件进行形态学数据的聚类分析、主成分分析和判别分析,而随着现代分子生物学技术的发展,一系列分子群体遗传学数据分析方法和处理软件应运而生。为研究分子群体遗传学方法对鱼类形态学数据分析的适用性,实验以兴国红鲤、玻璃红鲤、荷包红鲤完全双列杂交产生的9个群体形态学数据为对象,比较了传统形态学方法与分子群体遗传学方法对鱼类形态学性状的分析效果。结果发现,两类方法的聚类分析结果一致;主成分分析的结果表明,传统形态学分析方法能反映个体间的形态差异,而分子群体遗传学方法则能更好地反映群体间的形态差异;判别分析结果显示,两类方法的综合判别率相当;利用STRUCTURE软件进行的遗传聚类分析结果也发现,两类方法所得的结果一致。研究表明,应用传统形态学方法与分子群体遗传学方法分析鲤形态学性状是一致的,分子群体遗传学方法处理鲤科鱼类形态学数据是可行的。     

亚洲草鱼群体的差异甲基化分析

为探究水产养殖过程中DNA甲基化对亚洲草鱼群体人工驯化与环境选择适应的影响,本实验对亚洲范围内8个地区的养殖和野生草鱼群体进行了全基因组甲基化测序,测序序列经质控后比对到草鱼参考基因组上,并进行差异甲基化分析和功能富集分析。结果显示,甲基化测序共获得308.15 Gbp测序数据,平均测序深度31×,平均比对率62.97%。对5个养殖群体分别与野生背景群体间进行差异甲基化分析,共发掘出76 422个差异甲基化位点、3 737个差异甲基化区域、1 950个差异甲基化基因。功能分析发现,差异甲基化基因被注释到血管生成、神经嵴细胞迁移、T细胞分化、颅骨系统发育、肌肉细胞发育等GO功能分类中。KEGG代谢途径富集分析的结果显示,差异甲基化基因主要参与细胞黏附连接、Notch信号通路和Wnt信号通路等代谢途径。在这些功能注释的基因中,有许多与神经、免疫、骨骼和肌肉等组织发育相关的重要基因,如sema3d、sema5bb和nrg2a等。本研究进一步对表观遗传修饰在草鱼人工驯化和环境选择适应作用机制的探究奠定了基础,为保存和科学利用草鱼种质资源提供了有价值的遗传基础数据。     

水产生物基因组研究进展与趋势

本文综述了水产生物基因组研究相关技术的发展历程和关键技术的应用。以二代测序技术的出现为分界点,首先回顾了早期水产养殖生物在遗传学和分子生物学方面的研究结果,以及为开展全基因组测序所做的相关基础研究,然后重点介绍了二代测序技术应用于水产生物全基因组测序和经济性状遗传基础解析的研究进展,最后展望了水产生物基因组研究发展趋势。水产生物经济性状遗传机制高度复杂,从全基因组角度阐明其遗传机制仍有很多难题,但基因决定性状是生物学法则之一,探索这一过程的奥秘引人入胜。     

基于简化基因组测序的中国明对虾3个选育世代遗传多样性分析

本研究基于简化基因组测序(2b-RAD)技术,对中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis) “黄海2号” 2015~2017年3个连续选育世代(G9~G11)的亲本群体、共649个个体进行了简化基因组测序,并对这3个亲本群体进行了遗传结构和遗传多样性分析。实验在3个选育世代中共获得66985个SNP位点。遗传分析的结果显示,G9~G11平均核苷酸多样性(Pi)分别为0.1439、0.1587和0.1674,平均观测杂合度(Ho)分别为0.1388、0.1515和0.1609,多态信息含量(PIC)分别为0.1241、0.1360和0.1430。G9~G11亲本群体的遗传多样性整体呈现一定的上升趋势,但差异不显著。F检验显示, 3个世代总的Fst值为0.0061,G9~G11相邻世代群体间遗传分化程度较弱(G9~G10为0.0029, G10~G11为0.0026),表明相邻世代的遗传距离逐渐减小。3个世代间基因交流充分,基因流为62.91~94.63。本研究表明,人工定向选育工作的推进对中国明对虾选育群体遗传多样性和遗传结构产生了一定的影响：在固定的选择压力下(4%~5%),亲本群体的遗传多样性并无降低的趋势,中国明对虾选育群体遗传分化小,遗传结构趋向稳定。研究结果为进一步制定中国明对虾选育计划提供基础遗传数据和科学的理论指导。     

鱼类和水生动物基因组作图研究的现状及前景

鱼类和水生动物基因组作图（ｇｅｎｏｍｅ ｍａｐｐｉｎｇ）研究落后于陆生动物。水生经济动物的遗传图谱只是最近二、三年才有报道［１－３］。虽然起步晚，但以鱼类为代表的水生动物的基因组研究已经有了可观进展。本文试图从如下几个方面作一综述：１．分子遗传标记及其在基因组作图研究中的应用，２．水生动物基因组研究的现状，３．水生动物基因组作图的前景。１ 分子遗传标记及其在基因组作图研究中的应用１．１ 分子遗传标记 遗传标记一般可分为形态学标记、细胞学标记、生化标记和ＤＮＡ分子标记。其中只有ＤＮＡ分子标记是核苷酸水…     

RAD测序技术及其在水生生物研究中的应用

正RAD测序技术是利用限制性内切酶消化降低基因组的复杂度,对特定的酶切片段进行高通量测序,实现基因分型的技术。RAD测序技术操作简便,能够不依赖参考基因组序列进行大规模SNP位点的开发,成为非模式生物尤其是水生生物最为有效、经济的SNP开发方法,RAD测序技术已经应用于群体进化、遗传图谱构建、QTL定位、性状关联和系统发生分析等研究领域,提供了解析重要的复杂性状分子机制的有效途径。与此同时,在RAD测序基础上发展起来了多种新型的RAD测序技术为     

泥东风螺线粒体基因组及其遗传多样性分析

为研究泥东风螺线粒体基因组遗传进化和遗传多样性,采用PCR扩增和直接测序技术,对泥东风螺线粒体基因组全序列及3个野生群体线粒体基因测序,并用生物软件进行分析。研究结果表明,泥东风螺线粒体基因组上的tRNA-Met、tRNA-Tyr、tRNA-Cys、tRNA-Trp、tRNA-GLn、tRNA-Gly、tRNA-Glu和tRNA-Thr位于环形线粒体L链上;18种腹足纲动物线粒体全长基因相似性为70.1%～92.9%,种间的12SRNA和16SRNA相似性与线粒体基因组全长相似性相当;12SRNA的391～491bp区域和16SRNA的1～106bp和361～481bp区域为高度变异区,而16SRNA的1191～1317bp区域为高度保守区;以F5引物扩增测序3个野生群体,共检测到由40个多态位点组成的26个单倍型,野生群体单倍型多样性为(0.406±0.112)～(0.532±0.113),野生群体核苷酸多样性为(0.00094±0.00124)～(0.00111±0.00123);北海野生群体与连江和长乐野生群体之间的遗距离分别为0.00094和0.00099。其结果可以为泥东风螺遗传进化、人工增殖和种质资源保护评估提供参考。     

基于两种对虾参考基因组的中国明对虾性别分化区域初步探查

中国明对虾是我国最重要的养殖虾类之一。性成熟后的中国明对虾在生长和体色上表现出性别二态性。为了探查基因组上潜在的性别分化相关区域,对中国明对虾进行了全基因组重测序研究。分别使用中国明对虾基因组和其近缘物种凡纳滨对虾的基因组作为参考基因组,计算了雌雄中国明对虾之间的遗传分化指数F_st,以筛查基因组上的性别分化相关区域。当使用中国明对虾参考基因组时,有约89%的中国明对虾测序读段全部或部分比对到中国明对虾参考基因,覆盖度大约为84%。基因组上F_st出现较多杂乱的峰,其中LG5的F_st值整体呈升高的趋势,另外LG13、LG17及LG35均有F_st指数相对较高的区域。而当使用凡纳滨对虾参考基因组时,有约60%的中国明对虾测序读段全部或部分比对到凡纳滨对虾参考基因,覆盖度约为52%。Scaffold 2550和Scaffold 3683上分别有2个最显著的峰。将雌雄中国明对虾转录组测序数据与凡纳滨对虾的参考基因组比对后,获得了中国明对虾的粗略表达谱,挖掘出了丰富的差异表达基因。分析了前述2个Scaffold上...     

微卫星标记及其在贝类中的应用

微卫星广泛存在于真核生物基因组中,具有多态性高、共显性遗传、实验操作简单和结果稳定可靠等优点。微卫星标记是一种DNA分析手段,是种群遗传学研究中广泛应用的分子遗传标记。微卫星标记技术已经应用于贝类遗传多样性评估、种质资源保护、群体遗传结构分析以及遗传连锁图谱的构建等方面。     

快速高效miRNA分析流程在黄颡鱼中的应用

高通量测序技术速度快、成本低、通量高,广泛应用于miRNA领域研究。本研究基于高通量测序技术所产生的海量小RNA数据,结合已有的数据分析软件,开发了一套快速高效一键化的miRNA分析流程。该流程整合多个生物信息学数据分析软件,对多个miRNA高通量测序数据集进行标记、整合和去冗余分析,只需运行一次核心程序就可以实现对多个miRNA高通量测序数据的分析,避免每个样本单独数据分析的技术重复,精简后的数据集能大幅度减少软件计算量,显著提高软件运行效率。本研究利用快速高效miRNA分析流程分析黄颡鱼性腺XX卵巢、XY精巢、YY精巢的miRNA高通量测序数据,获得一批准确的黄颡鱼保守miRNA。在相同参数设置下,miRNA分析流程可以显著节约分析时间。该流程最终输出结果为多样本整合后的miRNA表达数据,便于研究者直接进行样本之间的比较和miRNA的表达差异,减少研究者手动整合分析结果的操作步骤。miRNA分析流程针对多样本miRNA测序数据具有明显的优势,样本越多测序量越大,软件运行效率越高。针对日益积累的海量小RNA测序数据,miRNA分析流程高效快速一键化数据处理优势将会越来越明显。     

中国五大湖三角帆蚌群体遗传多样性及亲缘关系的SSR分析

采用微卫星技术，将9对微卫星引物用于我国五大淡水湖三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）群体，即鄱阳湖（PY）、洞庭湖（DT）、太湖（TH）、巢湖（CH）、洪泽湖（HZ ）群体的遗传多样性及亲缘关系的研究。数据经TFPGA软件估算，分别完成不同群体位点的杂合度值、群体间遗传距离和相似指数计算及聚类分析，确立了5个群体间的亲缘关系。研究结果表明：（1）三角帆蚌5个群体的平均表观杂合度0.4964～0.5621，期望杂合度0.5540～0.6270，多态信息含量0.4061～0.4665，其中鄱阳湖群体遗传多样性最高，而洪泽湖群体最低。（2）五个群体遗传相似度在0.8947以上，遗传距离在0.0267～0.1113。聚类分析结果显示，鄱阳湖、巢湖与太湖聚在一起，亲缘关系较近，而洞庭湖群体与洪泽湖群体亲缘关系较近。（3）鄱阳湖三角帆蚌种质最好，并具有很好的育种潜力。     

大泷六线鱼放流群体与野生群体遗传多样性比较

基于线粒体DNA控制区高变区部分序列和4对微卫星标记,对大泷六线鱼放流群体及自然海域群体的遗传多样性与遗传差异进行了比较分析。线粒体DNA控制区序列分析的结果显示,413尾个体共检测到单倍型117种,其中仅Hap_3、Hap_7和Hap_17为共享单倍型,占总单倍型数目的2.5%;放流、野生群体特有单倍型分别为20种和66种,分别占总单倍型数的17.09%和56.41%,放流群体特有单倍型数明显低于野生群体;放流群体和野生群体核苷酸多样性分别为0.005 1~0.006 7和0.005 8~0.007 5,单倍型多样性分别为0.856 7~0.949 9和0.883 1~0.954 9,遗传多样性均较高。微卫星标记分析结果显示,放流、野生群体平均等位基因数(N_a)分别为13~44和13~27,平均多态信息含量为0.885 6和0.874 0,均具较高的遗传多态性;群体遗传结构分析结果表明,放流、野生群体间遗传分化水平较低。研究表明,山东近海大泷六线鱼放流群体与野生群体均具有较丰富的遗传多样性,且遗传结构未存在显著的群体分化。     

中国达氏鳇野生群体和两个养殖群体的线粒体遗传多样性分析

达氏鳇(Huso dauricus)是黑龙江流域土著鲟,近几十年来野生资源急剧下降,被确定为濒危物种之一。本研究采用线粒体DNA的Cyt b基因和D-loop区域的多态性信息评估了黑龙江抚远段野生群体、北京房山国家级鲟鱼原种场的保种群体及浙江衢州国家级鲟鱼良种场的繁殖群体等3个达氏鳇群体的遗传多样性水平。所有测试个体在Cyt b基因位点的核苷酸水平上没有检测到多样性,均具有相同的Cyt b单倍型,而在D-loop区域中发现了9种单倍型,对于D-loop区,单倍型多样性(H_d)达到0.593,但核苷酸多样性(π)仅为0.00213。在8尾野生个体中检测到6种D-loop单倍型,2个养殖群体共计58尾个体共计检出5种D-loop单倍型个体。分析结果显示:野生达氏鳇群体遗传多样性极低,历史上可能经历过严重的遗传瓶颈,同时达氏鳇人工繁殖过程中每批次可能只有极少个体参与了繁殖。此外,基于Cyt b基因部分序列的分析结果提示,达氏鳇与其他太平洋鲟类的亲缘关系较近,而与欧鳇(Huso huso)关系较远,传统上鳇属(Huso)的分类地位得不到有效的分子生物学数据支持。     

Loss of genetic variability in the captive stocks of tambaqui,Colossoma macropomum (Cuvier, 1818), at breeding centres in Brazil,and their divergence from wild populations

The loss of variability in farmed populations and the risks of interactions with wild populations support the need for the genetic monitoring of species farmed throughout the world. In Brazil, the tambaqui is the most widely farmed native fish species. Despite this, there are no data on the pedigree of the farmed stocks, and the potential for interactions with wild populations in the Amazon basin has raised concerns with regard to the genetic variability of these stocks. The present study analysed sequences of the mitochondrial Control Region and 12 microsatellites to characterize the genetic variability of seven historically important commercial tambaqui breeding centres located in four different regions of Brazil, and compared these sequences with those obtained from individuals collected from a wild population. High levels of genetic diversity were found in the wild population, whereas genetic diversity was reduced in both markers in most captive populations, except for the broodstock located near the Amazon River. High F_ST and D_EST indices were recorded between the wild population and most of the captive stocks analysed. The drastic reduction in genetic diversity found in most captive stocks and the difference between these stocks and the wild population may have been the result of the small size of the founding populations and the absence of breeding management. The renewal of the broodstocks and the application of breeding management techniques are recommended. In the Amazon region, in addition, the use of broodstocks that are genetically very different from local wild populations should be avoided.     

基于SSR标记的长江下游原良种场鳙亲本和后备亲本种质资源现状分析

分析长江下游原良种场鳙(Aristichthys nobilis)亲本和后备亲本的遗传多样性和遗传结构,评估鳙育种群体的种质资源现状,可为鳙的种质资源管理和活体资源库建设提供科学的参考依据。本研究利用已发表的10对SSR荧光引物结合毛细管电泳技术,对7个亲本群体和1个后备亲本群体共638份DNA进行基因分型。主要应用GenAlEx 6.501、Cervus 3.0和Structure 2.3.4等软件进行遗传多样性参数计算和群体遗传结构分析。结果表明,8个群体总体遗传多样性水平较高,但存在一定程度的近亲繁殖风险。其平均等位基因数(N_a)为14.83±1.45,观测杂合度(H_o)和期望杂合度(H_e)分别为0.76±0.05、0.82±0.02,Shannon's信息指数(I)为2.08±0.09,近交系数(F)为0.08±0.05。各亲本群体之间遗传多样性水平存在差异,后备亲本遗传多样性水平最高。鳙的贝叶斯群体遗传结构分析图(Structure)与主坐标分析(PCoA)结果具有一致性,将所有样本划分为两个类群,大部分亲本群体之间并无明显的遗传分化,而后备亲本和亲本之间则表现明显的遗传分化。分子方差分析(AMOVA)显示,11%的遗传变异来自群体间,群体间的遗传分化处于中等水平,而89%的遗传变异来自群体内。本研究探究了鳙亲本和后备亲本的遗传差异性,对野生原种引进和保护提供了建议,以期为构建健康负责的增殖放流种苗繁育体系提供理论支持和数据参考。     

草鱼野生与选育群体遗传变异微卫星分析

为探究经过2个选育世代后选育群体遗传多样性和遗传结构的变化,实验采用多重PCR技术对4个野生草鱼群体(邗江、九江、石首、吴江)和2个选育群体(F1和F2)进行了微卫星序列遗传变异分析。结果显示,6个草鱼群体遗传多样性水平较高,2个选育群体除了平均等位基因数外,其他遗传多样性参数均小于4个野生群体。哈迪—温伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium)检测显示,在120个群体—位点组合中有62个位点显著偏离哈迪—温伯格平衡,62个群体—位点组合中只有11个组合其近交系数值为负值,其余的51个组合的Fis均为正值。6个草鱼群体AMOVA分析结果显示,3.75%的变异来自于群体间,96.25%的变异来自于群体内,整体的遗传分化指数值为0.038。进一步分析各个群体间Fst,只有石首群体与F1、F2群体之间的Fst大于0.05,处于中等分化,其余群体间分化程度较低,且F2群体与4个野生群体之间Fst比F1群体与4个野生群体之间的Fst大。奈氏标准遗传距离分析结果显示,2个选育群体与野生群体之间的遗传距离大于野生群体之间的遗传距离。基于Dn建立的UPGMA系统发育树得出了相同的结果,即2个选育群体与野生群体之间的亲缘关系比4个野生群体之间的亲缘关系要远。研究表明,经过2个世代选育后,相比4个野生群体,2个选育群体遗传多样性虽有部分下降,但仍处于较高的水平,2个选育群体的遗传结构已发生变化,但其遗传分化程度尚不明显。本研究结果为制定出更加完善有效的选育方案提供了重要参考。     

基于CO I和Cyt b序列的丹江口水库鲢群体遗传结构特征分析

有效的人工增殖放流应监控放流群体和野生群体的遗传结构特征,以避免放流群体对天然群体遗传多样性的负面影响。本研究利用线粒体CO I和Cyt b基因分析了丹江口鲢库区、鲢亲本和鲢子代3 个群体的遗传结构特征。分析结果显示,104 条646 bp线粒体CO I序列中共检测到多态位点15 个,简约信息位点5 个,单一变异位点10 个,定义了7 个单倍型,单倍型多样性为0.544~0.676,核苷酸多样性为0.00221~0.00254;103 条1058 bp线粒体Cyt b序列中共检测到多态位点19 个,简约信息位点13 个,单一变异位点6 个,定义了14 个单倍型,单倍型多样性为0.609~0.714,核苷酸多样性为0.00262~0.00424,总体上处于较高单倍型多样性和较低核苷酸多样性。CO I和Cyt b序列遗传距离、遗传分化指数以及基因流分析结果显示,群体间遗传距离为0.002（CO I）、0.003~0.004（Cyt b）,总的遗传分化指数为-0.00468（P>0.05）（CO I）、0.03180（P>0.05）（Cyt b）,差异均不显著,群体间基因流为14.69～41.47（CO I）、5.49～40.47（Cyt b）,分子方差分析（AMOVA）结果表明群体的遗传变异主要来自群体内。单倍型聚类关系树表明,3 个鲢群体间均存在共享单倍型,不同地理群体间单倍型散乱分布于各支,未形成地理群体的聚集。以上分析结果显示,3 个鲢群体间不存在明显的遗传分化,表明增殖放流鲢群体与丹江口库区野生群体的遗传多样性和遗传结构相近,可开展增殖放流。本研究结果可为丹江口鱼类增殖站鲢群体的增殖放流提供科学依据。     

人工雌核发育鲢近交F_2微卫星DNA变异分析

采用17对鲢微卫星引物,以野生鲢、养殖鲢、雄鲤作对照对人工雌核发育鲢近交F2及其亲本进行了微卫星分析。结果表明:人工雌核发育鲢近交F2、养殖鲢和野生鲢群体的平均等位基因数范围为2.1～4.0;平均观测杂合度范围为0.2762～0.9588;期望杂合度范围为0.2774～0.7360;遗传多样性指数范围为0.4500～1.2258,人工雌核鲢近交F2为0.4500,显著低于养殖鲢(1.0273)和野生鲢(1.2258),揭示人工雌核发育鲢近交F2遗传多样性水平较低,纯合度较高。从遗传距离来看,人工雌核发育鲢近交F2与对照群体之间的遗传距离都要大于野生鲢与养殖鲢群体之间遗传距离,表明人工雌核发育鲢近交F2发生了一定程度的遗传分化。     

琼枝野生群体与养殖群体的EST-SSR分析

为研究野生琼枝与养殖琼枝的遗传差异,利用EST-SSR技术分析了海南东北部地区9株野生和9株养殖琼枝的遗传差异性。结果显示,用5对EST-SSR引物对18个个体的基因组进行扩增,扩增出的片段大小为250～2 500 bp,琼枝野生群体和养殖群体的多态性比例分别为74.29%和70.00%;野生群体之间的平均遗传距离为0.46,养殖琼枝群体之间的平均遗传距离为0.22。聚类分析图显示,在相似系数0.49处,18株群体按野生与养殖分为2大类,在相似系数0.66附近,野生群体分成3类,养殖琼枝群体分为2类,在相似系数0.73附近,野生琼枝群体分成5类,而养殖群体为3类,相似系数越高,野生群体比养殖群体分类单元越多。研究表明,野生琼枝群体的遗传多样性比养殖琼枝群体高。