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Genetic diversity of oriental river prawn (Macrobrachium nipponense De Haan) revealed by ISSR markers
作者姓名:杨频  陈立侨  王伟  禹娜  宋大祥  刘占江
作者单位:1. 华东师范大学,生命科学学院,上海,200062
2. 华东师范大学,生命科学学院,上海,200062;大连海洋大学生命科学与技术学院,辽宁,大连,116023
3. 奥本大学水产学院,水生基因课题组,奥本,AL36849,美国
基金项目:国家自然科学基金项目,国家"十一五"科技支撑计划项目课题,浙江省重大科技专项重大项目,上海市高校水产养殖学E-研究院建设项目(E03009).Chinese Natural Science Foundation,National Key Project of Scientific and Technical Supporting Programs Funded by Ministry of Science & Technology of China,Zhejiang Key Science and Technology Program of China,E-institute of the Shanghai Municipal Education Commission 
摘    要:日本沼虾(Macrobrachium nipponense)是中国分布范围广、经济价值较大的一种重要淡水虾类.随着养殖规模的不断扩大,如何保持养殖群体的遗传品质已引起了人们的重视.但迄今为止,养殖的日本沼虾均来自未经系统遗传选育的野生群体,而养殖病害的日趋严重和养成规格、品质的下降已严重影响到日本沼虾养殖产业的健康发展.研究野生群体的遗传结构和遗传分化,揭示其遗传多样性是制定合理有效的保护和管理策略的前提和基础.ISSR(Inter-simple sequence repeats,简单重复序列中间区域)标记技术具有实验重复性好、信息量大、多态性高等优点,是一种理想的检测群体遗传变异的分子标记.因此,本研究应用ISSR标记技术对日本沼虾5个地理群体进行了初步的遗传分析,以期为合理开发和利用日本沼虾天然资源,以及建立和保护日本沼虾种质资源库及基因库提供理论依据.本研究对采自江苏苏州、江西南昌、云南西双版纳、湖北宜都和新疆博湖的5个地理群体进行了初步研究.从50个ISSR引物中筛选出9个条带清晰、稳定性和重复性好,且产生相对较多条带的引物用于全部DNA样品的PCR扩增.对日本沼虾5个地理群体的群体遗传分析表明,在所有榆测到的清晰且可重复的142个有效位点中,多态位点有138个.物种水平上,多态位点百分率(PPL)、等位基因数(No)、有效等位基因数(Ne)、Nei's基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(Ⅰ)分别为97.18%、1.972、0.312、0.120和0.323.而在群体水平上,5个地理群体的多态位点百分率为29.58%~61.97%;等位基因数(No)为1.296~1.620;有效等位基因数(Ne)为1.165~1.281;Nei's基因多样性指数(H)为0.098~0.172;Shannon信息指数(Ⅰ)为0.147~0.267.从各个地理群体看,江西南昌群体的遗传多样性最高(PPB:61.97%,No:1.620,Ne:1.281,H:0.172,I:0.267),而湖北宜都群体最低(PPB:29.58%,No:1.296,Ne:1.165,H:0.098,I:0.147).群体内遗传多样度(HS)和总基因多样度(HT)分别为0.135和0.201,根据遗传多样性水平在群体内(HS)和群体间(HT-HS)的分化,各个群体之间的Nei's基因分化系数GST=(HT-HS)/HT]是0.327.AMOVA分析表明,群体间的遗传变异占总遗传变异的38.59%,而61.41%的遗传变异源于群体内,群体之间表现出较高水平的遗传分化.与其他群体相比,新疆博湖群体和江苏苏州群体差异最小(FST:0.1923,遗传距离D:0.0542),而新疆博湖群体与云南西双版纳群体差异最大(FST:0.5950,D:0.1559).采用UPGMA法构建的分子系统树显示,5个地理群体明显地聚为2个族群,来自新疆博湖和江苏苏州的日本沼虾群体聚为一支,而江西南昌、湖北宜都和云南西双版纳的群体聚在一起.本研究使用9条引物对5个地理群体进行了扩增,共检测到138个多态位点,各群体的多态位点百分率(PPL)为29.58%~61.97%.与其他相关研究结果进行比较,发现对日本沼虾而言,ISSR技术是一个理想的检测群体遗传变异的分子标记.与其他群体相比,新疆博湖群体和江苏苏州群体各遗传参数均相近,且UPGMA系统树亦显示新疆博湖群体和江苏苏州群体的亲缘关系较近,推测它们可能来自同一个祖先群体.与其他野生群体相比,江西南昌群体的遗传多样性最高,该群体采自江西省鄱阳湖,鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,它接纳赣江、抚河、信江、饶河、修河5大河及博阳河、漳田河、潼津河的来水经调蓄后由湖口注入长江,是一个过水性、吞吐型、季节型的湖泊.上游河流汇入鄱阳湖引起群体迁移使不同生态型的基因交流,增加了迁入地的遗传多样性.从遗传角度来讲,一个物种保持足够的遗传变异性是适应不同生境、生存和进化的首要保证.因此,较高水平的遗传多样性对于保护和利用野生群体具有重要意义.本研究表明,在日本沼虾的多样性研究方面,ISSR标记技术是一个非常有效的检测群体遗传变异的遗传标记.研究结果可以为合理开发和利用日本沼虾自然野生资源,以及建立和保护日本沼虾种质资源库及基因库提供基础资料.

关 键 词:日本沼虾  遗传多样性
修稿时间:2010/9/26 0:00:00

Genetic diversity of oriental river prawn(Macrobrachium nipponense De Haan)revealed by ISSR markers
YANG Pin,CHEN Liqiao,WANG Wei,YU Na,SONG Daxiang,LIU Zhanjiang.Genetic diversity of oriental river prawn (Macrobrachium nipponense De Haan) revealed by ISSR markers[J].Journal of Fishery Sciences of China,2010,17(5):913-921.
Authors:YANG Pin  CHEN Liqiao  WANG Wei  YU Na  SONG Daxiang  LIU Zhanjiang
Abstract:Oriental river prawn Macrobrachium nipponense is a commercially important aquaculture species in China.In this study,genetic diversity among five populations of M.nipponense was determined using inter-simple sequence repeat(ISSR)markers.The five populations were collected from Tai Lake of Jiangsu Province(JS),Poyang Lake of Jiangxi Province(NC),Nanman River of Yunnan Province(YN),Yangtze River of Hubei Province(HB)and Bositeng Lake of Xinjiang Uygur Autonomous Region(XJ).A total of 142 bands were produced from 60 individuals by nine ISSR primers.At species level,the percentage of polymorphic loci(PPL),observed number of alles per locus(No),effective number of alleles per locus(Ne),Nei's gene diversity index(H)and Shannon's information index(Ⅰ)were 97.18%,1.972,0.312,0.120 and 0.323,respectively.At population level,the percentage of polymorphism loci(PPL)varied greatly among populations,ranging from 29.58% to 61.97%.The observed number of alleles per locus ranged from 1.296 to 1.620,the effective number of alleles varied from 1.165 to 1.281.Nei' s gene diversity indices ranged from 0.098 to 0.172.Shannon' s information indices averaged 0.135 at the population level(Hpop)and 0.323 at the species level(Hsp).The total genetic diversity(HT)and within-population genetic diversity(Hs)were 0.201 and0.135.The coefficient of genetic differentiation between populations(GST)was 0.327 as estimated by partitioning of the total gene diversity(0.201).NC population exhibits great level of variability(PPL: 61.97%,No: 1.620,Ne: 1.281,H: 0.172,I: 0.267),whereas the population HB exhibits the lowest level of variability(PPL: 29.58%,No: 1.296,Ne: 1.165,H: 0.098,I: 0.147).Compared with other populations,XJ population and JS population were the most similar genetically(FST: 0.192 3,D: 0.054 2),while XJ population and YN population were the most dissimilar(FST:0.595 0,D: 0.155 9).The result of this study may be useful for conservation and utilization of wild genetic resources of oriental river prawn.
Keywords:ISSR  Macrobrachium nipponense  genetic diversity  ISSR
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