微卫星技术及在动物遗传多样性研究中的应用

微卫星作为第二代分子遗传标记，已经在很多领域得到广泛应用，微卫星位点的获得有两条常用技术途径：1）利用巳发现的微卫星位点寻找新的位点；2）用经典分子生物学方法克隆特定基因的微卫星位点。微卫星分析的一般步骤包括：DNA的提取，PCR扩增，扩增产物及大小的检测和数据分析。DNA芯片技术的出现，为微卫星技术的应用提供了更广阔的前景。在动物遗传多样性研究中，可以通过微卫星技术进行种间、种内、群体之间、甚至是个体之间的亲缘关系分析包括亲子鉴定等。     

Analysis of genetic diversity and structure across a wide range of germplasm reveals genetic relationships among seventeen species of Malus Mill. native to China

China is a center of diversity for Malus Mill. with 27 native species including 21 wild species and six domesticated species. We applied a set of 19 simple sequence repeat markers to genotype 798 accessions of 17 species (12 wild species and five cultivated species) of Malus originating from 14 provinces in China. A total of 500 alleles were detected. Diversity statistics indicated a high level of genetic variation as quantified by the average values of the effective allele number (N_e), expected heterozygosity (H_e), and Shannon’s Information Index (I) (10.309, 0.886, and 2.545, respectively). Malus sieversii (MSR; H_e=0.814, I=2.041, N_e=6.054), M. baccata (MBB; H_e=0.848, I=2.350, N_e=8.652), M. toringoides (MTH; H_e=0.663, I=1.355, N_e=3.332), and M. hupehensis (MHR; H_e=0.539, I=0.912, N_e=0.579) showed a higher level of genetic diversity in this study than the previous studies. MSR and MBB contributed to the origin and evolution of some accessions of M. domestica subsp. chinensis (MDC). However, other accessions of MDC showed a closer genetic distance with MBB and cultivated species, especially M. robusta (MRB), M. asiatica (MAN), and M. prunifolia (MPB). Not all accessions of MDC were descended from MSR in Xinjiang Uygur Autonomous Region of China. This research provides novel insights into the genetic relationships of Malus native to China, which will be useful for genetic association studies, germplasm conservation, and breeding programs.     

斜纹夜蛾信息素结合蛋白3基因的分子鉴定及进化分析

信息素结合蛋白(PBP)是大量存在于昆虫触角感器中的一类小分子蛋白,它特异性结合并运输性信息素组分到神经树突膜上的气味受体。通过设计简并引物并利用RT-PCR技术,从斜纹夜蛾雄虫触角扩增到1个长171bp的预期cDNA片段,测序后经比对表明是PBP3基因片段,将该基因命名为SlitPBP3。利用RACE技术进一步得到SlitPBP3的cDNA全长序列(GenBank登录号:GU082321),长568bp,编码164个氨基酸,具有PBP的典型序列特征。对基因组DNA的研究显示,该基因由3个外显子和2个内含子构成。2个内含子的位置和斜纹夜蛾的另2个PBP基因相同,具有保守性;其长度分别为124bp和73bp。进化分析显示,夜蛾科昆虫的PBP分为3个组,其中斜纹夜蛾的3个PBP被分在不同的3个组,因而可能具有不同的气味结合谱。     

元江鲤种群遗传多样性

选择12对微卫星标记检测了于2011年采集自元江(红河上游中国江段)5个样点192尾鲤的群体遗传多样性。共检测到201个等位基因,每个位点等位基因2-27个。各群体各位点平均等位基因(N_A)12.25-14.67个,平均有效等位基因(N_E)8.28-9.73个,平均观察杂合度(H_O) 0.7765-0.8037,平均期望杂合度(H_E)0.7761-0.8080,平均多态信息含量(PIC) 0.7534-0.7843。元江鲤种群192个个体各位点N_A、N_E、H_O、H_E、PIC分别为16.50、11.26、0.7927、0.8049、0.7966,种群遗传多样性水平高。元江鲤群体之间遗传分化小,可作为一个种群管理单元进行管理。增殖放流要防止遗传多样性丧失。     

6个罗非鱼群体的遗传多样性及遗传关系研究

【目的】探讨6个罗非鱼群体内的遗传多样性及群体间的遗传关系。【方法】利用20个微卫星标记分析6个罗非鱼群体的遗传多样性,研究其群体内遗传多样性和群体间遗传关系。【结果】19个微卫星位点扩增产物具有多态性,每个位点平均等位基因数为7.63;吉富尼罗罗非鱼、广东尼罗罗非鱼、美国尼罗罗非鱼和埃及尼罗罗非鱼遗传多样性较高,其平均杂合度分别为0.6150,0.5999,0.5927和0.6227,平均多态信息含量分别为0.6070,0.5302,0.5095和0.5205,平均有效等位基因数分别为2.8663,3.1321,2.6495和3.3668;而广东和美国2个奥利亚罗非鱼群体的遗传多样性较低,其平均杂合度分别为0.3548,0.3805,平均多态信息含量分别为0.2817和0.2807,平均有效等位基因数分别为1.9338和1.7077。UPGMA系统树分析结果表明,6个罗非鱼群体分为2支,其中2个奥利亚罗非鱼群体聚为一支,4个尼罗罗非鱼群体聚为一支。【结论】4个尼罗罗非鱼群体具有丰富的遗传多态性,而2个奥利亚罗非鱼群体的遗传多样性较低。19个微卫星标记均可用于罗非鱼群体的遗传多样性和系统发生关系的分析。     

斜纹夜蛾信息素结合蛋白cDNA片段的克隆及序列分析

利用反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)技术从斜纹夜蛾(Spodoptera litura(Fabricius))雄蛾触角扩增得到2个分别为275 bp和281 bp的信息素结合蛋白(PBP)cDNA片段:SlitPBP1和SlitPBP2,其分别由92个氨基酸残基和94个氨基酸残基组成,并且具有5个保守的半胱氨酸位点(全序列应有6个).通过在GenBank中进行序列的同源性比较,表明这2个序列与已知几种夜蛾科昆虫的PBP氨基酸序列具较高的同源性.     

GeneticStructureandDiversityofParentalCultivars Involved inChinaMainland Sugarcane Breeding Programs as Inferred from DNA Microsatellites

To understand genetic structure and diversity of parental cultivars involved in China Mainland sugarcane breeding programs, 92 elite parents and 4 wild relatives were genotyped with 18 microsatellite DNA markers. The genetic similarity (GS) values among the cultivars ranged from 0.346 to 0.960 with an average of 0.533. Among the introduced cultivars, India accessions had the closest genetic distance to China Mainland accessions (0.447), while Australia accessions have the furthest distance (0.503). A comparison of allelic diversity among geographical origins showed that there were 22 China Mainland specific alleles, of which 28% were derived from native S. spontaneaum germplasm in China. Model-based genetic structure, clustering, and principal components analyses consistently revealed there were five groups within the 96 accessions. Groups 1, 2, 4, and 5 consisted of all cultivars and group 3 only contained wild germplasm. Group 2 was characterized as the Introduction group with 46 cultivars predominantly introduced from Australia, Taiwan of China, India, and USA. Groups 1, 4, and 5 consisted of cultivars mostly originated from China Mainland, defined as the Complex group, Yacheng lines group, and F134/CP72-1210 group, respectively, upon their pedigree. By understanding the genetic relationships among the parental cultivars, breeders can gain a rational basis for expanding the gene pool and select the best parental accessions for crossing.     

五个绵羊品种遗传多样性的微卫星分析

利用8个微卫星标记对5个绵羊品种(藏羊、兰州大尾羊、蒙古羊、小尾寒羊、无角道赛特)进行了遗传多样性分析.结果表明:5个绵羊群体的8个微卫星位点共发现105个等位基因,平均每个位点有13个,其中,在OarFCB128位点检测到的等位基因数最多,在BM8125位点检测到的等位基因数最少.多态信息含量、有效等位基因数及群体杂合度数据表明,小尾寒羊遗传变异最大,其次是蒙古羊、兰州大尾羊、藏羊,无角道赛特变异最小.根据Nei氏遗传距离用NJ法和UPGMA法构建的聚类图表明,兰州大尾羊与蒙古羊聚为一类,遗传距离最近,与无角道赛特距离最远.     

基于微卫星标记的刺参群体遗传结构分析及与经济性状的相关性研究

采用微卫星分子标记技术对7个刺参Apostichopus japonicus(Selenka)群体:辽宁葫芦岛养殖群体、山东烟台野生群体、山东莱州养殖群体、大连旅顺底播群体、丹东东港养殖群体、大连广鹿岛底播群体、大连黑石礁野生群体的遗传多样性进行分析,并随机抽取7个群体中的180头刺参进行体长、体宽、体积、体质量和总棘数与17个微卫星标记之间的相关性研究。结果表明:用12个微卫星标记共扩增获得83个等位基因,每个位点的等位基因数为3～12个,长度为102～368 bp。刺参群体位点多样性分析显示,各刺参群体等位基因数为5.083 3～5.416 7,平均值为5.261 9;有效等位基因数为3.205 0～3.701 1,平均值为3.446 8;观测杂合度为0.547 5～0.686 9,平均值为0.614 9;期望杂合度为0.649 1～0.697 1,平均值为0.674 1;多态性信息含量为0.598 9～0.638 6,平均值为0.620 0。对各群体的Hardy-Weinber平衡检测显示,7个刺参群体均存在不同程度的平衡偏离。刺参群体遗传分化与基因流分析显示,刺参群体间遗传分化系数平均值为0.078 2,变异主要来源于群体内;基因流平均值为5.301 9,刺参群体间存在一定程度的基因交流。刺参群体间遗传相似性系数为0.731 8～0.886 0,UPGMA聚类显示,7个群体中山东烟台野生群体单独为一类,其他6个群体聚为一类。刺参微卫星标记与经济性状相关性分析显示,HC312、EAJ07位点与刺参体长、体积、体质量显著相关(P<0.05);IS45、EAJ03、EAJ04位点与刺参体长、体积、体宽、体质显著相关(P<0.05);SJ04位点仅与刺参总棘数显著相关(P<0.05);SJ09位点与刺参体积、体宽、体质量显著相关(P<0.05);SJ18位点仅与刺参体宽显著相关(P<0.05);SJ19位点与刺参体积、体宽、体质量、总棘数显著相关(P<0.05);SP072位点与刺参体积、体质量显著相关(P<0.05)。本研究结果可为刺参群体结构优化、经济性状的QTL定位、养殖和选育提供参考。     

5个鹅品种微卫星遗传多样分析

选用10个微卫星引物对四川白鹅、豁眼鹅、莱茵鹅、朗德鹅、扬州鹅5个鹅品种进行遗传多样性分析。结果表明:5个鹅品种的10个微卫星座位共检测到272个等位基因,平均基因数为5.4个,5个鹅品种在10个微卫星座位上的基因频率存在一定差异,其平均基因杂合度为0.708 1,平均多态信息含量为0.661 8。其中,扬州鹅平均基因杂合度最高,为0.756 8,遗传多样性最丰富;朗德鹅平均遗传杂合度最低,为0.670 7。     

中国中型鹅种的遗传多样性分析

通过微卫星标记技术对我国12个中型家鹅群体(丰城灰鹅、广丰白翎鹅、兴国灰鹅、浙东白鹅、钢鹅、四川白鹅、马岗鹅、织金白鹅、溆浦鹅、雁鹅、武冈铜鹅、皖西白鹅)的遗传多样性进行了分析。结果表明:12个品种的平均杂合度都较高,最高的为浙东白鹅,最低的为雁鹅,杂合度范围为0.4958~0.6547,12个鹅种资源群体平的均杂合度为0.5999,反映了各鹅种的杂合度都较高,遗传多样性丰富;通过计算DS遗传距离发现各群体的遗传距离较远,分化时间较长;NJ聚类结果将12个中型鹅种聚为3类,NJ的聚类结果分析与几个鹅品种的地域分布关系并不密切。     

5个绵羊群体微卫星标记的遗传多态性分析

为评估5个绵羊群体(160只个体)的遗传多态性,对5个微卫星座位(BM2113,ILSTS0004,GC101,Bulge5,471U)进行研究.结果表明,共发现了82个等位基因,其中在471 U座位的等位基因数最多(23个),ILSTS0004座位的等位基因数最少(13个).多态信息含量、期望杂合度和观察杂合度分析表明,5个绵羊群体均存在遗传多态性,各座位等位基因均较丰富.德国美利奴羊和滩羊的遗传多样性比较丰富,蒙古羊的遗传多样性较低.以Nei氏遗传距离(DA)构建NJ系统发育树,蒙古羊和滩羊、德国美利奴羊和德美寒杂交一代分别先聚为一类,最后才与小尾寒羊聚为一类.     

西北地区3个鸡群体的遗传变异分析

利用4个微卫星标记对西北地区的固原鸡、固原红鸡和略阳乌鸡群体进行遗传变异分析。结果表明,地方品种固原鸡、略阳鸡和培育品种固原红鸡在4个位点的平均杂合度分别为0.748 7,0.709 2和0.733 2,平均有效等位基因数分别为5.129 0,3.505 8和4.468 9,平均多态信息含量分别为0.716 6,0.646 6和0.570 4。表明固原鸡、略阳鸡和固原红鸡均具有较大的遗传变异。     

合作猪和迪庆猪的微卫星遗传多样性分析

采用5个微卫星位点对合作猪和迪庆猪的遗传多样性进行了分析。结果表明,2个猪种在5个微卫星位点的有效等位基因数分别为4.510 4,3.069 6;位点平均杂合度分别为0.771 3,0.602 2;位点平均多态信息含量分别为0.740 2,0.565 6;估计的群体平均近交系数分别为0.115 2,0.091 3。表明合作猪和迪庆猪遗传多样性高,近交程度低。     

14个中外黄牛品种的遗传多样性分析

利用12对微卫星DNA标记对14个中外牛品种进行了遗传多样性分析,通过计算多态信息含量(PIC)、平均杂合度(H)、有效等位基因数(Ne)及聚类分析,评估各品种内遗传变异和各品种间遗传相关。结果表明,12个微卫星座位共检测到170个等位基因,Ne为1.194 7-11.175 2,H为0.618 9-0.782 9;12个位点均为高度多态位点,PIC为0.528 1-0.810 5。恩施黄牛与郧巴牛相聚,枣北牛与南阳牛相聚,然后二者聚为一类;湘西牛自成一类;郏县红牛与秦巴牛相聚,再与黄陂黄牛聚为一类;早胜牛与平陆山地牛聚为一类;安西牛自成一类;德国黄牛与西门塔尔牛相聚后,再与夏洛来牛聚为一类。     

陕南水牛微卫星DNA遗传多样性研究

【目的】分析4个陕南水牛群体的遗传多样性,为陕南水牛品种的资源保护和开发利用提供理论支持。【方法】利用10对微卫星引物,采用PCR扩增和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对192头陕南水牛(分别采自城固、南郑、宁强和汉滨4个群体,每群体48头)进行了遗传多样性检测,统计了各群体的等位基因频率、等位基因数、有效等位基因数(Ne)、遗传杂合度(H)、各群体间的奈氏标准遗传距离及多态信息含量(PIC),根据遗传距离进行了聚类分析。【结果】4个陕南水牛群体在10个微卫星位点共发现104个等位基因,其中有8个特有等位基因,等位基因频率为0.0052～0.3490,总群体各位点平均有效等位基因数为4.0174～13.1469;10个微卫星位点平均多态信息含量为0.7007～0.8932,均为高度多态;平均杂合度为0.7550～0.9288。聚类分析结果显示,城固群体与南郑群体首先聚在一起,然后依次同宁强、汉滨水牛群体聚在一起。【结论】10对微卫星标记可作为有效的遗传标记用于陕南水牛遗传多样性的分析;陕南水牛群体变异程度多样性丰富,选育程度较低;聚类分析结果符合陕南水牛的地理分布格局和产区的自然环境,4个群体之间遗传差异较小,遗传一致性程度较大。     

应用微卫星标记研究中国15个地方白羽鹅品种遗传多样性

利用22个微卫星DNA标记对中国15个地方白羽鹅种进行遗传分析。结果表明：22个微卫星标记中3个为高度多态座位，1个低度多态座位，其余均为中度多态座位。平均杂合度最高的是太湖鹅（0．7105），最低的是皖西白鹅（0．5838）。织金白鹅与溆浦鹅遗传距离最近，为0．0417，而太湖鹅与四川白鹅最远，为0．7259。通过UPGMA法15个地方白羽鹅聚为3大类：织金白鹅、溆浦鹅、闽北白鹅、右江鹅、莲花白鹅、武冈铜鹅、同始鹅、浙东白鹅、籽鹅聚为第一类，广丰白翎鹅、皖西白鹅聚为第二类；酃县白鹅、百籽鹅、太湖鹅、四川白鹅聚为第三类。本研究证明中国地方鹅群体的遗传多性样比较丰富，具有较高的选择潜力。     

我国重点保护地方鸡品种资源的遗传变异

应用30个高度多态的微卫星标记对我国重点保护的15个地方鸡品种资源的遗传变异进行了研究，计算了各群体的遗传参数，并用类平均法进行聚类分析。结果表明：平均杂合度最高的是吐鲁番鸡，0．634；杂合度最低的是河南斗鸡，0．554。15个地方鸡品种的杂合度都较高，反映了这些品种的多种多型；对遗传距离DS的计算表明15个品种的遗传距离较远，分化时间较长；UPGMA的聚类分析将15个品种聚为3类，即：Ⅰ类为浦东鸡、茶花鸡、西双版纳斗鸡、漳州斗鸡、大骨鸡、丝羽乌骨鸡、仙居鸡、白耳黄鸡、北京油鸡、河南斗鸡、狼山鸡和吐鲁番斗鸡，Ⅱ类为清远麻鸡和鲁西斗鸡，第Ⅲ类只有藏鸡。通过微卫星标记对这些重点保护地方鸡品种资源遗传变异的分析说明了这些地方品种的遗传多样性极其丰富，各具特色，各保种场(区)应促进资源优势向经济优势转化。     

中国重点保护地方鸭品种资源的多样性分析

通过资源调查摸清了我国8个重点保护地方鸭品种(建昌鸭、攸县麻鸭、北京鸭、绍兴鸭、高邮鸭、连城白鸭、金定鸭、莆田黑鸭)的保种现状,并选用28个多态性较好的微卫星标记,对其进行了遗传多样性分析。结果显示,建昌鸭已经濒临灭绝,其他7个鸭品种均处于正常保种状态;28个微卫星位点的平均PIC为0.472,除APL23、APL79为中度多态外,其余26个微卫星均为高度多态;8个地方鸭品种中,有些品种有特异性片段和特异性缺失片段;群体平均杂合度建昌鸭最高(0.588),金定鸭最低(0.514)。8个地方鸭种被聚类为3个类群,类:攸县麻鸭、北京鸭和建昌鸭;类:绍兴鸭和高邮鸭;类:莆田黑鸭、金定鸭和连城白鸭。