中国马氏珠母贝遗传育种的现状与展望

回顾了中国马氏珠母贝(Pinctada martensii)遗传育种的历史,介绍了最新的研究进展以及传统育种方法与现代生物技术结合的情况,展望了马氏珠母贝遗传改良的前景.提出马氏珠母贝育种应该分别选育育珠贝(母贝)和细胞小片贝,形成两类不同的系列;育珠贝应是以提高生长速度和抗多毛类寄生虫病作为主要选育目标,两个目标可以同时选择;细胞小片贝应以分泌银白色、白色或粉红色珍珠质作为主要选育目标.进一步强调传统育种方法与现代生物技术相结合,科研单位与生产企业相结合,研究与推广相结合,加快育种步伐,缩短育种周期,在"十五"末培育出优良品系在海水珍珠养殖生产上推广应用.     

三个野生种群马氏珠母贝遗传多样性的RAPD分析

摘要：为了解野生种群马氏珠母贝（Pimctada martensii (Dunker.)）的遗传结构背景和开展遗传改良育种,运用RAPD技术分析了海南三亚（SW）、广东大亚湾（DW）和广西北海（BW）3个野生种群的遗传多样性。采用了18个10碱基的随机引物对3个野生种群进行分析,其中6个引物能扩增出清晰的多态带谱,扩增的DNA片段大小在含0.2~3.0 kb之间。SW、DW和BW 3个种群内的遗传相似性指数分别为0.642、0.672和0.688,Shannon多样性值分别为0.266、0.211和0.174。马氏珠母贝3个野生种群的遗传相似性依次为SW< DW < BW,而遗传多样性依次是SW > DW> BW。DW和SW相对遗传距离为0.104;DW和BW相对遗传距离为0.094;SW和BW相对遗传距离为0.212。讨论了马氏珠母贝野生种群遗传多样性差异的可能原因、种群间杂交子代的杂交优势预测及人工养殖对野生种群遗传结构的可能影响。     

利用微卫星标记分析马氏珠母贝4个养殖群体遗传结构

2007年4月,从马氏珠母贝基础群体选取2、4、32和158个亲本分别繁殖4个子代群体,分别命名为P1、P2、P3和P4。2009年7月,从这4个子代群体随机取样30个个体,利用7对微卫星引物分析其遗传结构。结果表明,7对微卫星引物共检测到22个等位基因,每个座位的等位基因数目为2~4个,平均等位基因数为3个,平均有效等位基因数为2.3193。P1、P2、P3和P4群体平均观测杂合度分别为0.4737、0.5489、0.6767和0.7143;P1、P2、P3和P4群体平均期望杂合度分别为0.4737、0.5489、0.6767和0.7143;P1、P2、P3和P4群体的多态信息含量分别为0.4472、0.4224、0.4726和0.4930。本结果表明4个养殖群体均具有较高的遗传多样性,而且有效亲本数目对子代遗传结构有较大的影响,这为马氏珠母贝的遗传育种提供依据。     

马氏珠母贝4个壳色选育系F1遗传结构的AFLP分析

本研究从湛江流沙港马氏珠母贝养殖群体中挑选不同壳色个体为亲本,共构建了黑（BS）、红（RS）、黄（YS）和白壳色（WS）4个壳色选系F1,然后分别在4个壳色选育系F,中随机取样,利用3对AFLP引物分析其遗传结构与遗传分化。结果表明,每对引物的扩增位点数在104～109之间,共得到331个扩增位点;BS、RS、YS和WS壳色选系F1的多态位点比例分别为49．2％、49．5％、51．6％和63．4％,Shannon’s多样性指数分别为0．1884、0．1886、0．1896和0．1954,4个壳色选育系F1的遗传分化系数（Fst）为0．1972。本研究说明经过一代壳色纯化4个壳色选育系F1出现显著遗传分化,也为马氏珠母贝壳色系选育或选育系间杂交提供了参考依据。     

马氏珠母贝杂交与自繁后代及企鹅珍珠贝间同工酶差异分析

利用垂直板状聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳分离技术,对马氏珠母贝（PinctadamartensiiD.）和企鹅珍珠贝（Pteria penguinR.）的鳃、后闭壳肌2种组织的5种同工酶进行检测,以比较珍珠贝及马氏珠母贝不同养殖群体酶谱差异.分析表明,不同种间的个体酶谱表型有稳定的差异,筛选出的鳃组织过氧化物歧化酶（SOD）、酯酶（EST）及闭壳肌组织的苹果酸脱氢酶（MDH）、苹果酸酶（ME）、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH）等同工酶,具有种特异性,这些酶带清晰稳定,可作为区别种的分子标记.马氏珠母贝群间杂交与群内自繁群体中,不同个体的酶谱表型比较相似,但自繁后代群体酶谱的相似程度更高,位点Sod-2杂合度仅为0.05、近交系数高达0.857,而杂交后代位点杂合度为0.55、F=-0.173,在不同种组织中,两群体间SOD同工酶均存在稳定差异,这种与亲缘关系相关联的酶谱表型,作为蛋白分子标记,可望应用于珠母贝品种改良及品系鉴定上.     

三种诱导马氏珠母贝四倍体方法的比较

摘要：比较了3种诱导马氏珠母贝（Pinctada martensii D.）四倍体产生的方法。①由三倍体马氏珠母贝的卵子与二倍体的精子受精，抑制受精卵第一极体的释放，诱导形成四倍体，四倍体率在D形幼虫期为27.7%～35.9%，幼虫死亡率高，在幼贝以后未能检测到四倍体的存在；②药物直接抑制二倍体马氏珠母贝受精卵第一极体和第二极体的释放，诱导四倍体；此法诱导的四倍体率在担轮幼虫期为30%以上，死亡率也较高，但在中贝（养殖7个月的贝）中检测到四倍体，四倍体率为0.0625%；③抑制二倍体马氏珠母贝受精卵的第一次卵裂形成四倍体；此法产生的四倍体马氏珠母贝在担轮幼虫期可达13.1%，但孵化率极低，早期死亡率极高，不能通过变态。比较研究表明，直接抑制二倍体马氏珠母贝受精卵的极体形成可以获得成活的四倍体马氏珠母贝，此方法值得进一步研究。     

马氏珠母贝LST8基因cDNA的分子特征及表达分析

LST8（lethal with SEC13 protein 8）是TOR（target of rapamycin）复合物的重要组成成分,在生物生长和发育的调控中发挥重要作用。本研究根据马氏珠母贝转录组数据库中注释为LST8的unigene序列设计引物,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术克隆获得了马氏珠母贝LST8基因cDNA全长序列（pm-LST8）;同时利用荧光定量PCR（Real-time PCR）技术检测了pm-LST8在马氏珠母贝各个组织中的表达含量。结果表明,pm-LST8基因cDNA全长1 350 bp,其中开放阅读框为948 bp,编码316个氨基酸残基,5＇UTR为104 bp,3＇UTR为298 bp,含有29 bp polyA。预测其分子量为35.4 kD,等电点为6.11。多序列比对显示pm-LST8与其它物种的LST8有较高的保守性,与牡蛎的同源序列高达82%。蛋白质结构预测显示pm-LST8具有典型的WD40结构域。荧光定量PCR分析表明pm-LST8在马氏珠母贝闭壳肌、鳃、外套膜、肝胰脏、性腺、足、血淋巴七个组织中均有表达,其中在性腺中表达量最高。本研究为进一步阐述LST8在马氏珠母贝生长和发育调控中的作用提供理论基础。     

培养马氏珠母贝外套膜上皮细胞分泌物的分析

摘要： 利用本实验室建立的组织培养技术，成功地培养了马氏珠母贝（Pinctada martensii）外套膜组织，其上皮细胞能够保持旺盛的分泌功能。用偏光显微镜、扫描电镜及X-射线能谱分析仪对上皮细胞分泌物观察。结果表明：培养的外套膜上皮细胞分泌的珍珠质是由碳酸钙结晶形成的片层叠加而成，其间有有机膜粘结；碳酸钙片层由扁平块构成；随着培养时间的延长，上皮细胞分泌的珍珠质数量不断增加，颗粒不断变大；最初形成的珍珠质中有机物成分较多，可能与珍珠质的核化有关。该研究为进一步探索体外培养珍珠，实现“试管珍珠”提供了实验依据。     

马氏珠母贝(Pinctada matensii)3个DM结构域的克隆及系统进化分析

Dmrt 基因编码的是一类新的具有锌指结构的转录因子，它们均含有一个DM(Double sex 和Mab - 3) 结构域，在性别分化发育和体节分化等过程中起着重要调控作用。尽管已在多种动物中克隆了Dmrt基因的多个成员，但在贝类中未见任何有关Dmrt基因的报道。本研究通过简并PCR克隆技术，从马氏珠母贝（Pinctada matensii）基因组中克隆到3个不同的DM序列（pmDmrt2，pmDmrt3 pmDmrt4）。证实了在马氏珠母贝基因组中也存在Dmrt基因家族的多个成员。序列分析表明，pmDmrt2编码的氨基酸序列与斑马鱼、爪蟾、红原鸡、家鼠、人等的Dmrt2的一致性为95 %；pmDmrt3编码的氨基酸序列与斑马鱼、青鳉、红原鸡、家鼠、人的Dmrt3的一致性为85%；pmDmrt4编码的氨基酸序列与青鳉、红鳍多纪鲀的Dmrt4一致性高达97%，进一步证明该基因家族在无脊椎动物和脊椎动物都具有高度的进化保守性。     

绵羊皮肤源EST-SSR标记与羊毛性状的关联性分析

为了筛选与绵羊(Ovis aries)毛性状基因座连锁更强的分子标记,本研究选择9个多态性丰富的绵羊皮肤源EST-SSR位点,检测了德国美利奴羊与中国美利奴羊级进杂交F2代群体的遗传多态性,并分析了标记与毛性状间的关联性.分析结果显示,所选的9个EST-SSR位点在供试群体中共检测到39个等位基因,多态性丰富,其中的6个位点基因型间存在显著差异;其中,与自然长度关联的位点有5个,与伸直长度关联的位点有4个,与纤维直径关联的位点有3个.6个EST-SSR位点基因型间存在显著差异;关联性标记对羊毛性状相关效应的F检验结果表明:33176918位点和33176988位点分别对羊毛自然长度、纤维平均直径具有显著的遗传效应(P＜0.05).研究结果提示,与羊毛性状相关的6个位点中,33176918号位点对羊毛的自然长度有较大的标记效应,该位点的CD基因型是羊毛自然长度的有利基因型;33176988号位点对羊毛的纤维直径有显著地标记效应,该位点的BC基因型是纤维直径的有利基因型.这两个位点可能与控制毛形状的基因座紧密连锁.     

湿地松产脂量与生长及树冠性状多点遗传相关及通径分析

为研究湿地松生长及树冠性状与产脂量之间的遗传相关关系及其对产脂量的控制途径,以赣北、赣中和赣南等多种典型立地条件下的28年生湿地松家系试验林为研究对象,对112个湿地松家系进行产脂量、生长及树冠性状全林调查,并对测定数据进行分析。结果表明,除枝下高外,产脂量与生长及树冠性状均呈显著或极显著遗传正相关关系,遗传相关系数排名前四的性状分别为胸径(R=0.93)、树冠表面积(R=0.83)、冠长(R=0.78)和冠幅(R=0.73);通径分析中,胸径、树高、树冠表面积和冠幅通过直接和间接作用成为影响产脂量的主导因素,其决定系数贡献率分别为0.557、0.507、0.424和0.240;产脂量与生长、树冠性状的线性回归方程为:y=-0.255+0.040x₍(DBH))+0.004x₍(HGT))+0.006x₍(CSA))+0.036x₍(CW))(F=955.907^**,R²=0.559),模型的预估精度为99.64%。本试验结果明确了湿地松生长及树冠性状与产...     

植物EST-SSR标记开发及其应用

随着生物科技的进步,大量的植物表达序列标签（expressed sequence tags,ESTs）已经成为开发SSR标记的重要资源。EST-SSR作为一种新型分子标记,其多态性可能与基因功能直接相关,而且在相近植物间具有良好通用性,使得EST-SSR标记在实际应用中更具价值。采用计算机方法大规模发掘EST-SSR多态性位点极大地提高了SSR标记开发效率。尤其随着新一代测序技术的成熟以及测序成本的急剧下降,利用新一代测序技术产生大量的转录组数据进行EST-SSR多态性标记的计算机大规模发掘将对SSR标记的开发带来深远影响。本文简要介绍了植物EST-SSR分布特点,并对EST-SSR标记开发现状以及相关应用作了综合评述,此外,还对EST-SSR标记的计算机开发新策略进行了展望。     

玉米自交系产量和品质相关性状与简单重复序列(SSR)的关联分析

为寻找并确定控制玉米产量、品质的基因组区域,本研究利用64对核心SSR(simple sequence repeats)标记对257份玉米(Zea maysL.)自交系构成的群体进行基因分型,分析群体连锁不平衡位点、群体结构,在此基础上,采用TASSEL软件的GLM(general linear mode)程序对株高、穗位、生育期、穗长、穗行数、百粒重、脂肪含量、蛋白质含量和淀粉含量共9个性状的表型数据与标记进行回归分析,确定标记对表型的解释率。结果表明:(1)在公共图谱上的SSR位点组合都有一定程度连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),P<0.01时,LD成对位点占总位点组合20.29%,D’>0.5成对位点比例为12.65%。(2)SSR数据遗传结构分析表明,群体可分为5个亚群。(3)共鉴定出26个标记位点与9个性状相关联,大多集中在4、6、7和10染色体上,其中第7染色体上标记最多,为5个。8个位点的变异分别与株高、穗位、生育期、穗长、穗行数和蛋白质含量等6个表型性状极显著相关(P<0.01),分别为umc1294作用于株高,对表型的解释率为7.2%;umc1741及phi116作用于穗位,对表型的解释率为11.37%和8.57%;phi328175及phi260485作用于生育期,对表型的解释率为4.74%和5.6%;umc1741作用于穗长,对表型的解释率为5.77%;umc1309作用于穗行数,对表型的解释率为6.68%;bnlg1450及bnlg1185作用于蛋白质含量,对表型的解释率为9.41%和9.81%;其他18个标记与9个性状显著相关(P<0.05)。与单个性状关联的标记数目为1～7个,解释率为4.74%～14.31%。与产量相关性状关联的位点(次)累计为30个,与品质相关性状关联的位点(次)累计为7个,位点数目上品质性状远少于产量性状。部分标记与多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础,一些标记同时与某性状关联,多数标记与定位于遗传图谱的QTL(quantitative trait loci)一致,也有互补性。研究结果表明,这些位点及其区域内存在很多与产量、品质等性状相关的QTL,对提高玉米产量、改善玉米品质可能起到重要作用。