基因组微卫星DNA位点的分离方法及其在水产动物中的应用

微卫星 DNA 是分布于基因组的1～6个碱基组成的串联重复序列,或简单序列重复。微卫星 DNA 具有多态性高、数量丰富、共显性遗传和分析简单等特点,应用越来越广泛,已成为最受青睐的分子标记之一。微卫星分子标记的获得首次必须从实验生物中分离。分离微卫星 DNA 位点的方法有多种。文章对几种微卫星 DNA 位点分离技术进行介绍和分析比较,为选择合适的分离方法提供参考。     

微卫星标记及其在贝类遗传选育研究中的应用

1微卫星标记的定义和结构类型微卫星(M icrosatelllite)是以少数几个核苷酸(1~6个)为单位首尾相连组成的简单串联重复DNA片段,一般长为几十到几百碱基对(bps),重复次数从几次到数万次不等。微卫星DNA均匀的分布于基因组中。微卫星有不同的叫法,如简单序列重复(S imp le Sequence Repeats,简称SSR)、短串联重复(ShortTandem Repeats,STR)、简单序列长度多态性(S imp le Sequence length Polymorph ism,SSLP)等。近年来,微卫星作为一种分子标记,已成为种群研究和进化生物学最常用的分子标记之一,广泛地应用于生物杂交育种、遗传连…     

微卫星在水产动物种质资源研究方面的应用

微卫星 (Ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ)是指以少数几个核苷酸 (多数为 2～ 4个 )为单位多次串联重复的ＤＮＡ序列 ,亦称简单序列重复 (Ｓｉｍｐｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｒｅｐｅａｔｓ)、短串联重复 (Ｓｈｏｒｔｔａｎｄｅｍｒｅａｐｔｓ)、简单序列长度多态性 (Ｓｉｍｐｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｌｅｎｇｔｈｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ)。微卫星具有十分丰富的多态性[1] ,杂合度可达 10 0 % ,每代变异超过 2 % [2 ] 。微卫星分析可以提供分辨率达一个碱基对差异的信息[3] 且等位基因的条带易于识别和解释 ,能够比当前所有的分子标记带来更多的信息…     

三疣梭子蟹基因组微卫星特征分析

对三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)部分基因组DNA文库测序,获得了总长度为622409个碱基的基因组DNA序列,从中找到微卫星重复序列(1～6bp重复)697个.统计微卫星重复类型,以两碱基重复数目最多,为445个,占微卫星序列总数目的63.84%;其次是三碱基重复152个,占21.81%;再次分别是单碱基重复45个,占6.46%;四碱基重复31个,占4.45%;五碱基重复14个,占2.01%;六碱基重复1个,占1.43%.在单碱基重复类型中,重复拷贝类别全部为A:两碱基重复类型中,AG重复数目最多,其次是AC和AT;三碱基重复类型中以ACT最多,其次是AGG和AAT;四碱基重复类型中,AGAC重复数目最多;五碱基重复类型中,以AACCT重复拷贝类别最多;六碱基重复中以AGGGGA重复数目最多.GC重复拷贝类别的重复数目很少,只发现1个(GenBank注册号为EU113241).     

斑节对虾基因组微卫星分离及其序列特征研究

采用(CA)_(12)(AG)_(12)及(TA)_(16)生物素标记探针及磁珠富集法构建了斑节对虾Penaeus monodon基因组微卫星富集文库。随机挑选254个克隆进行PCR筛选,得到51个候选克隆(20．1%)。其中,32个克隆来源于CA-文库,另19个克隆来源于AG-文库。测序发现48个克隆含有微卫星重复单元,通过序列比对,最终获得40个具有特异微卫星序列的阳性克隆。微卫星(GA/CT)_N及(CA/GT)_n 2碱基重复序列分别占所有分离的微卫星数目的20．7%及60．4%。此外,还检测到其它多种微卫星重复类型,如(AT)_n、(GC)_n、(TGG)_n、(AAG)_n、(AAT)_n、(GAA)_n、(GTGC)_n、(GCGT)_n、(GGTTA)_n、(GTGCGT)_n,占检测到的微卫星数目的18．9%。获得的微卫星序列中属于完全型序列的有76条(68．5%),不完全型序列的有22条(19．8%),另有13条属于复合型序列(11．7%)。微卫星(GT/CA)_n 2碱基重复次数(3～52次)要远大于(GA/CT)_n 2碱基次数(3～27次)。获得的微卫星序列长度大小范围为129～601 bp,平均为286 bp。研究为进一步开展斑节对虾分子育种及资源评价分析提供了基础资料。     

牙鲆基因组 (CAG)n微卫星 DNA 特征分析

通过磁珠富集法筛选牙鲆(Paralichthys olivaceus)的微卫星分子标记,采用限制性内切酶Sau 3A Ⅰ对牙鲆完整基因组DNA进行酶切;通过蔗糖溶液梯度离心,收集400～900 bp大小的片段,连接Brown接头,构建牙鲆基因组文库.用生物素标记的微卫星探针(CAG)15,对基因组文库进行杂交,利用磁珠富集含有微卫星的DNA单链序列,并对其进行PCR扩增;将扩增产物连接到pMD18-T载体后转入感受态大肠杆菌DH5α中,得到微卫星序列文库.利用大量质粒检测法进行二次筛选,成功地从牙鲆基因组中分离出含有CAG重复的微卫星序列,测序其中的3000个单菌落,获得2805个(占93.5%)含有微卫星序列的克隆,其中含有微卫星座位3120个,完美型1808个,占57.97%;非完美型226个,占7.25%;混合型1085个,占34.78%.从中选出186个微卫星序列设计120对引物并合成,经过筛选,74对引物可扩增清晰条带,其中68对呈多态性.     

合浦珠母贝微卫星DNA标记分离与分析

采用生物素标记的（CA）15、（AG）12、（ACA）15、（GATA）8、（GATT）75个探针和磁珠富集法构建马氏珠母贝（Pinctada martensii Dunker）基因组微卫星富集文库。随机挑选500个进行PCR筛选，得到138（27．6％）个候选克隆，测序分析发现130个克隆含有微卫星基重复单元。进一步通过序列比对，最终获得109个具有特异微卫星序列的阳性克隆，其中包含179个微卫星DNA结构域。获得的微卫星序列中，属于完全型序列的有154条，不完全型重复型序列有19条，复合型重复序列有6条。序列长度为70～490bp，平均295bp。微卫星核心序列两碱基重复3到39次，绝大多数序列重复次数大于10。基于微卫星两端的侧翼序列设计并获得了13对能够在马氏珠母贝基因组有效扩增的微卫星引物。本研究旨为进一步开展马氏珠母贝分子育种及资源评价分析提供基础资料。     

鳙鱼微卫星分子标记的筛选

采用常规方法从鳙鱼(Aristichthys nobilis)血液中提取基因组DNA,经限制性内切酶Sau3AI酶切后,选取250～750bp大小的片段构建鳙鱼基因组文库。采用人工合成的重复序列(CA)15、(AG)12、(AAG)8用同位素标记作为探针,通过原位杂交筛选基因组文库,获得鳙鱼的微卫星序列。进一步用引物设计软件Primer Premier 5．0设计引物。通过杂交获得99个阳性克隆,经测序筛选出82个微卫星序列,设计引物65对。     

黄鳍鲷基因组微卫星的分离

采用磁珠富集法构建黄鳍鲷(Acanthopagrus latus Houttuyn)基因组微卫星富集文库。共挑选60个克隆进行测序,分析发现58个克隆分别含(GA)n或(CA)n两碱基重复单元。进一步通过序列比对,最终获得41个具有特异微卫星序列的阳性克隆。其中,23个克隆含有(GA)n或(CT)n两碱基重复序列,17个克隆含有(GT)n或(CA)n重复序列,另1个含有以上两种重复类型。获得的微卫星序列中,单一型及间断型序列各有20条,另有1条属于复合型序列。序列长度为117~512 bp,平均259 bp。微卫星核心序列两碱基重复5到38次,绝大多数序列重复次数大于10。基于微卫星两端的侧翼序列设计并获得了3对能够在黄鳍鲷基因组有效扩增的微卫星引物。本研究旨为进一步开展黄鳍鲷分子育种及资源评价分析提供基础资料。     

三疣梭子蟹基因组小卫星特征分析

通过构建三疣梭子蟹部分基因组文库，对获得的4 164个克隆测序，共获得总长度为622 409bp的DNA序列。在序列拼接后长度500～1500bp的709个克隆中，筛选到130个小卫星序列，其序列总长度占测序序列总长度的2.55%。小卫星序列中，以12bp重复单位的序列数量最多（10.77%），总体趋势表现为重复单位越长，相应的重复序列数目越少（R=-0.663，p＜0.01）。小卫星重复单位拷贝数分布范围以8bp重复单位最广为3.9～66.5；其次是13bp重复范围在2.0～40.6；再次是26bp重复，范围在2.3～21.0。平均拷贝数最高的三种重复类型分别为8bp重复(19.96),25bp重复(16.00)和22bp重复(15.85)。小卫星序列中各重复单位的拷贝数分布范围2～66.5，集中分布在2～25，且表现为拷贝数目越大，其相应的重复序列数目越低的趋势。130个重复序列分别由123种重复单位所组成, 因而小卫星重复序列的类型很多。 我们初步分成三类：两种碱基组成类别、三种碱基组成类别和四种碱基组成类别, 并进一步根据各个重复序列中所含有的碱基种类的数量从大到小排列这些碱基而分成若干小类。从这些分类中可以看出，三疣梭子蟹基因组中的小卫星整体上是富含A/T的重复序列, 并揭示了其与微卫星重复序列之间的关系, 即一部分小卫星重复序列可能起源于微卫星序列。     

太平洋牡蛎微卫星引物对三角帆蚌的适用性研究

三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）是我国特有种，它形成的珍珠具有珠质光滑细腻、色泽鲜艳等方面的优点，是淡水蚌中育珠质量最佳者，已成为最主要的淡水养殖珍珠蚌。本研究选取已发表的32对太平洋牡蛎的微卫星引物在三角帆蚌基因组DNA中进行PCR扩增，探讨太平洋牡蛎的引物用于三角帆蚌基因组微卫星分析的可能性。通过优化PCR反应条件，筛选13对引物可在三角帆蚌基因组中扩增出特异性条带（占总数的4l％）；其中10对引物（占总数的3l％）在洞庭湖三角帆蚌小群体中即检测到了个体间等位基因的多态性，共出现40条多态性条带。10个位点杂合度大小在0．125到0．693之间，其中7个微卫星位点（Cgi-10，Cgi-22，Cgi-24，Cgi-26。Cgi-29，Cgi-30，Cgi-32）为高度多态性位点，杂合度大于0．500，而其余3个微卫星位点（Cgi-1，Cgi-18 and Cgi-25）杂合度小于0．500，为低度多态性位点。初步的结果表明，部分太平洋牡蛎的微卫星引物可以用于三角帆蚌基因组的分析，这为其它贝类微卫星标记的开发奠定了基础。     

剑尾鱼微卫星DNA的筛选

以剑尾鱼(Xiphophorus helleri)为材料,经MboⅠ限制性内切酶消化基因组DNA后,选取500～2 000 bp的片段连接到经BamHⅠ酶切的pUC18载体上,转化大肠杆菌DH5α构建部分基因组文库.采用设计合成的(AC)7、(GT)7重复序列为引物,PCR筛选部分基因组文库,对其中9个重组阳性克隆进行测序,结果共获得24个微卫星序列,其中Perfect(完美型)13个,占54.2%;Imperfect(非完美型)3个,占12.5%;Compound(混合型)8个,占33.3%.表明(AC/GT)n在剑尾鱼的基因组DNA中含量非常丰富.同时,根据其中3个克隆微卫星的侧翼序列设计引物,PCR扩增剑尾鱼基因组DNA,结果均扩增到目的片段.而且,这3对引物扩增出来的微卫星片段在非选育的剑尾鱼中显示出多态性,而在近交系19代则表现为单态,为剑尾鱼的实验动物化遗传研究提供了理论依据.     

鞍带石斑鱼繁育群体遗传多样性分析

鞍带石斑鱼作为最大型的石斑鱼,生长速度快,有明显的生长优势,在石斑鱼的产业发展中起到举足轻重的作用。为了解人工养殖和选育活动对鞍带石斑鱼遗传多样性的影响,本文采用微卫星分子标记技术,对广东、海南和福建三个省份共五个代表性采集点的鞍带石斑鱼繁育群体的遗传变异信息进行了研究。群体内遗传多样性分析显示,5个群体等位基因(Na)的平均数目为7.326(6.375-8.380),观测杂合度(Ho)平均值为0.711(0.625-0.775),期望杂合度(He)平均值为0.705(0.684-0.734),多态信息含量(PIC)平均值为0.659(0.633-0.693)。其中,来自福建厦门翔安区的鞍带石斑鱼繁育群体遗传多样性最高。分子方差分析(AMOVA)结果显示,5.36%的遗传变异来自群体间,95.45%来自所有个体间。群体间遗传分化指数(Fst)及遗传距离结果显示,GC和CP群体聚为一支,再与AT群体聚为一支,再与XA群体距为一支,HL群体为独立一支。通过系统进化树分析显示,鞍带石斑鱼繁育群体交叉在一起,没有形成明显的地理格局分布。总而言之,这三省五地的鞍带石斑鱼繁育群体遗传多样性较高,没有明显的驯化迹象。整体研究表明,鞍带石斑鱼繁育群体仍具有较高的遗传多样性,品种受亲本近交影响而出现衰退的可能性不高,人工繁育技术的不完善及养殖管理不规范可能是导致品种病害频发及养殖成活率低的原因。本研究为鞍带石斑鱼种质评价和人工选育提供理论依据。     

两种杂交石斑鱼子一代杂种优势的微卫星标记分析

使用6对微卫星引物对两种杂交子一代(青龙斑和虎龙斑)及其亲本(斜带石斑鱼、棕点石斑鱼和鞍带石斑鱼)共5个群体进行微卫星分析,计算等位基因频率、有效等位基因数、基因杂合度、多态信息含量、相似指数和Nei氏遗传距离。结果显示,在5种石斑鱼中,棕点石斑鱼的平均有效等位基因数最大(6.849 3),最小的是鞍带石斑鱼(2.608 6)。6对微卫星引物在这5个群体中具有丰富的多态性,平均多态信息含量(PIC)分别为0.666 7、0.751 3、0.441 9、0.664 0、0.542 6。在平均观测杂合度(Ho)中,虎龙斑和青龙斑的最高均为0.940 0,鞍带石斑鱼的最低为0.508 3。遗传距离和遗传相似率结果显示,青龙斑和虎龙斑均与父本鞍带石斑鱼的亲缘关系较近。杂交子一代群体的等位基因基本来自父母本群体双方,可推断杂交子一代的遗传物质来自父母双方,属两性融合生殖,是真正意义上的杂交种。杂交后代的遗传变异水平明显增强,这是杂种优势得以形成的重要遗传物质基础。     

长江草鱼多态微卫星位点的分离及后备亲鱼的遗传多样性分析

本研究采用磁珠富集法分离了10对具有多态性的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)微卫星位点,并对140条长江野生草鱼组成的后备亲鱼群体的遗传结构进行了分析。结果显示:本试验得到的草鱼微卫星序列主要是以2个碱基为重复单位、重复次数在5～22之间的多重复单元,重复次数在10次以上的微卫星序列较易得到多态性;77个微卫星座位中,完美型、非完美型和混合型微卫星标记所占的比例分别为87.01%、2.60%和10.39%;群体遗传分析显示,10个多态性微卫星座位中,除了GC39座位外,其它座位都符合哈迪-温伯格平衡,适用于草鱼群体的遗传结构分析;每个座位检测到3～8个等位基因,平均有效等位基因数为3.9302,多态信息含量在0.4129～0.8107之间变动,平均为0.6678,除了GC78座位为中度多态外,其他9个座位均为高度多态。基因分化系数、Shannon指数、平均观测杂合度和平均期望杂合度的平均值分别为0.3457、1.4262、0.9511和0.7193,表明该群体的遗传多样性比较丰富。     

云斑尖塘鳢微卫星分子标记的筛选与检测

用磁珠富集法分离云斑尖塘鳢的微卫星序列,由所获得的1032个克隆中筛选出146个阳性克隆,经测序81个含有微卫星序列,52个为完美型,27个为非完美型,2个为复合型,其中43个微卫星序列重复次数在10以上。所获得的云斑尖塘鳢微卫星序列中除探针中使用的CA重复单元和GA重复单元外,还有TAC等其他类型的重复单元。设计合成38对微卫星引物,其中29对引物可稳定扩增出条带,使用这些引物对云斑尖塘鳢48个个体进行检测显示:观测杂合度平均值为0.63,期望杂合度平均值为0.43。29对引物中1对引物表现为单态,7对表现为高度多态,14对表现为中度多态,7对表现为低度多态,多态性较为丰富,说明本研究开发的绝大部分微卫星分子标记较为理想。     

凉山半细毛羊微卫星标记多态性的研究

利用微卫星技术对凉山半细毛羊核心育种群206个个体第1、2、3、9号染色体上的18个微卫星位点进行研究,检测微卫星在凉山半细毛羊中的等位基因数,计算等位基因频率(Pi)、遗传杂合度(H)和多态信息含量(PIC),分析了凉山半细毛羊微卫星DNA的多态性。实验采用的18个微卫星标记位点在凉山半细毛羊群体中,平均等位基因数为8.2778个(3～19个),平均多态信息含量为0.591(0.253～0.833),遗传杂合度均值为0.500(0.026～0.888)。表明该品种绵羊遗传多态性丰富,群体遗传变异较大,并且所选18个微卫星基因座适用于绵羊的遗传连锁分析研究。     

长江刀鲚选育群体转录组EST-SSR的分布特征分析

本研究利用MISA软件挖掘长江刀鲚(Coilia ectenes)肌肉和肝脏转录组中的微卫星标记,为刀鲚选育群体的种质资源评估和分子标记辅助育种奠定基础。结果显示,从71869条Unigenes中共获得33896条重复单元长度为1~6碱基的微卫星序列;刀鲚转录组中不同类型微卫星的重复基序具有不同的分布特征,其中,单核苷酸重复、二核苷酸重复和三核苷酸重复为主要的微卫星重复类型,分别占总微卫星数目的34.94%、49.47%和13.34%;不同微卫星重复类型的优势重复基序亦有所不同,其中,A/T为单核苷酸重复基序的优势重复基序占86.25%,AC/GT为二核苷酸重复基序的为优势重复基序占75.25%,AGG/CCT为三核苷酸重复基序的优势重复基序占28.57%;不同微卫星重复基序核苷酸的数量和重复次数亦有所不同,重复次数伴随着重复单元中核苷酸数量的增加而呈现降低的趋势;从100对四核苷酸重复的SSR引物中筛选获得了16对多态性微卫星标记,并以此为基础,对长江刀鲚选育群体(F3)的遗传学特征进行了初步评估,结果显示,长江刀鲚选育群体F3的平均有效等位基因数(Ne)、平均观测杂合度(Ho)、平均期望杂合度(He)和Shannon多样性指数I分别为1.7580、0.3414、0.3977和0.6278。以上结果表明,基于刀鲚转录组数据批量开发微卫星是切实可行的,所开发的多态性微卫星标记能够应用于长江刀鲚选育群体的遗传背景评估和进一步的遗传育种研究。     

用微卫星DNA技术对中国对虾人工选育群体遗传多样性的研究

利用微卫星技术对中国对虾人工选育群体第1代和第6代群体的遗传多样性进行了分析。对10个微卫星位点进行了扩增,共产生74个等位基因,每个位点产生的等位基因数从3到13不等。在两个群体中,所观察到的等位基因数都比有效等位基因数多。多态信息含量PIC值0．5567～0．8877,说明这10个微卫星位点在中国对虾中具有较高的信息含量。两个群体的平均杂合度分别为0．6400(CP1)、0．6300(CP6),并通过计算基因型的P值,确定了对Hardy-Weinberg平衡的偏离情况。对Fis值的计算表明两个群体内共有5个微卫星位点存在杂合度观察值过剩的现象。两个群体的Shannon多样性指数分别为1．6830、1．7382,整个选育群体(两个群体作为一个群体)的遗传多样性指数为1．7742。从遗传多样性所占的比例来看,96．415％的遗传变异是来自群体内,只有3．585％的遗传变异是来自群体间。两个群体间的相似性系数高达0．9187,彼此间的遗传距离仅为0．0848,体现出人工选育群体的遗传分化程度较低。结果均说明第6代群体还有较大的选育潜力,可以继续保持遗传效应,最终保证选种育种工作的成功。     

三角帆蚌微卫星位点筛选及多态性分析

采用磁珠富集法,以生物素标记的(CA)10寡核苷酸为探针,构建了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)基因组微卫星富集文库。根据微卫星位点的侧翼序列设计引物,随机挑选扩增出与预期大小相符的32对引物,引物荧光标记后对24个三角帆蚌个体分别进行PCR扩增,共筛选出20对多态性较好的引物。结果表明,20个微卫星位点的等位基因数为5～20,有效等位基因数2.321 3～13.260 3。观察杂合度和期望杂合度分别为0.318 2～1.000 0和0.582 5～0.946 1;PIC值0.547 2～0.919 9;其中14个位点符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。本研究筛选的20个微卫星标记可作为三角帆蚌遗传多样性、种群遗传结构等研究的理想分子标记。