也迷里鸡微卫星遗传多样性分析

2023-11-10姚莹莹李家辉李海英吴盈萍赵晓钰赵全庄李宗福

新疆农业科学 2023年10期

姚莹莹,李家辉,李海英,吴盈萍,赵晓钰,周军,赵全庄,李宗福

(1.新疆农业大学动物科学学院,乌鲁木齐 830052;2.塔城地区畜牧科技研究推广中心,新疆塔城 834700;3.新疆额敏县国家级飞鹅保种场,新疆额敏 834606)

0 引言

【研究意义】我国收录在册的家禽品种有189个,其中116个为鸡品种[1]。外来品种引入与地方品种杂交也会造成遗传资源的改变[2]。也迷里鸡长期生长在我国新疆塔城地区额敏县,其体型小而灵活,体质健壮,野外觅食能力极强、耐热、耐寒、耐粗饲、适应性、抗逆性和抗病力强,且肉质细腻鲜美,蛋白含量、胸肉含量和瘦肉率高[3]。也迷里鸡产品综合利用价值高,在国内市场上鸡肉的需求量也明显呈增长趋势[3,4]。【前人研究进展】微卫星是第二代遗传标记,又称简单重复序列(Simple Sequence Repeats,SSR),由核心序列和两侧翼序列组成,长度一般在200 bp以内[5,6]。SSR是有效评价保种的分子标记之一,具有分布广泛、位点多、稳定性好、重复性好、多样性丰富等优点[7-9]。汤青萍等[10]对12个地方乌骨鸡品种利用27个微卫星位点进行遗传多样性分析,结果显示12个地方乌骨鸡品种平均杂合度为0.622;平均多态信息含量为0.576;品种间遗传距离结果表明,沐川乌骨鸡与略阳鸡遗传距离最近(0.100 2),乌蒙乌骨鸡与略阳鸡最远(0.254 6),各乌骨鸡群体的遗传多样性较丰富,具有较高的选择潜力。杨速等[11]对拜城油鸡用28个微卫星位点进行标记,结果表明,各位点的有效等位基因、杂合度和多态信息含量平均值分别为7.38、0.62和0.57,拜城油鸡的遗传多样性丰富。赵东伟等[12]对3个世代的徐海鸡群体利用20个微卫星位点进行标记,分析表明,徐海鸡0、1、2世代的多态信息含量均值分别为0.489、0.496和0.518,呈逐步上升趋势;3个世代的Ho在0.32～0.39;He在0.58～0.62,徐海鸡群体丰富的遗传多样性得到很好的保存。【本研究切入点】也迷里鸡是近几年发现的新品种,目前运用微卫星技术对也迷里鸡遗传多样性的研究还未见报道。需利用15个微卫星位点对也迷里鸡进行遗传多样性分析。【拟解决的关键问题】利用15个微卫星位点对也迷里鸡2个世代共4个群体进行遗传多样性分析,为也迷里鸡优质品种资源保护和开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选取健康状况良好的2个世代共4个群体(G1:1世代公鸡、G2:2世代公鸡、M1:1世代母鸡、M2:2世代母鸡)也迷里鸡为材料,每个世代随机抽取60只个体,其中公母比例1∶1。对120只也迷里鸡个体,采用EDTA采血管取翅下静脉血3 mL/只,摇匀后分装于1.5 mL离心管,置于-20℃下保存备用。也迷里鸡由额敏县恒鑫实业有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取

参照《分子克隆实验指南》[13]中苯酚-氯仿抽提法(结合实验室条件稍加修改)提取血样中DNA,用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA纯度,用紫外分光光度计法估计含量,-20℃保存备用。

1.2.2 引物设计及PCR扩增

试验选取用于鸡遗传多样性评价的15对引物。试验采用的引物由南京康旭禾生物科技有限公司合成。PCR反应体系10 μL:2×TaqPCR Master Mix 5.0 μL,10 pmol/μL上、下游引物各0.5 μL,DNA template 1.0 μL,ddH2O 3.0 μL。PCR反应条件:95℃预变性5 min,95℃变性30 s,52℃退火30 s,72℃延伸30 s,共35个循环,72℃末端延伸20 min。取2 μL PCR产物进行1%琼脂糖凝胶电泳检测。表1

表1 15对微卫星引物序列

1.3 数据处理

利用GenAIex软件统计等位基因数(Na)、有效等位基因(Ne)、观察杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、基因流(Nm)、香农信息指数(I)、F-统计量(Fis、Fit、Fst、Nm)以及群体遗传距离相关参数。利用Cervus软件对各个位点的多态信息含量(PIC)进行计算。利用Phylip软件基于Nei’s遗传距离构建UPGMA遗传进化树。利用GenAIex软件基于群体遗传距离进行主坐标分析(Principal Co-ordinates Analysis,PCoA)。利用STRUCTURE软件评估群体遗传结构。用SPSS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 微卫星位点遗传多样性参数

研究表明,15个微卫星位点在也迷里鸡4个群体中共检测出102个等位基因,平均等位基因数为6.800个,其中LEI0192和LEI0234位点检测出的等位基因数最多,均为13个;各位点的有效等位基因数介于2.191～7.485,平均值为3.688,其中LEI0234位点检测出的有效等位基因数最多,为7.485个,等位基因数(6.800)与有效等位基因数(3.688)两指标差异较大,也迷里鸡群体还存在一定的选育空间;观测杂合度在0.425～0.817,平均值为0.660;期望杂合度在0.544～0.790,平均值为0.708,Ho低于He,各微卫星位点存在一定程度的杂合子缺失;多态信息含量介于0.439～0.854,平均值为0.661,其中MCW0248位点表现为中度多态性(0.250.5),其遗传多样性丰富。

Nm在6.192～29.689,其中MCW0216位点最大(29.689),LEI0166位点最小(6.192),均大于1,各位点Nm平均值为15.091,4个群体间存在高度的基因交流;Fis在-0.152～0.385,平均值为0.051;Fit在-0.137～0.392,平均值为0.070,也迷里鸡4个群体在世代内的近交程度较低;Fst在0.011～0.039,平均值为0.020,其中所有位点的遗传分化系数均小于0.05,4个群体的遗传分化并不明显。表2

表2 各位点遗传多样性参数

2.2 观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)及等位基因

研究表明,1世代15个微卫星位点的Ho范围在0.350～0.902,平均值为0.630;2世代15个微卫星位点的Ho范围在0.455～0.812,平均值为0.680。2个世代中ADL0268位点Ho值最高(0.902),LEI0192位点值最低(0.350)。2个世代Ho差异极显著(P<0.01),也迷里鸡经过2个世代的繁育,其遗传多样性增加。1世代15个微卫星位点的He范围在0.549～0.862,平均值为0.681;2世代15个微卫星位点的He范围在0.514～0.824,平均值为0.704。2个世代中LEI0234位点He值最高(0.862),MCW0248位点低最值(0.514)。2个世代He无显著差异(P>0.05)。1世代的Na范围在3～10.5,平均值为5.367;2世代的Na范围在2.5～10.5,平均值为5.8。2个世代Na无显著差异(P>0.05)。

世代间Ho、He和Na的变化趋势均呈现出上升趋势,其中Ho呈差异极显著(P<0.01),He和Na无显著差异(P>0.05),也迷里鸡群体的遗传多样性较为丰富。表3

表3 2个世代不同位点观察杂合度(Ho)、期望杂合度(He)及等位基因数(Na)

2.3 群体间的遗传距离、遗传相似性和聚类

研究表明,4个群体的遗传距离范围为0.042～0.081;遗传相似性范围为0.922～0.959。其中,M2和G2遗传距离最近(0.042),遗传相似性最高(0.959);G2与G1遗传距离最远(0.081),遗传相似性最低(0.922),2个群体间的遗传变异程度相对较高。也迷里鸡4个群体主要分为2类,G1单独聚为一类,其他3个群体聚为一类,其中,M2与G2先聚为一类,再和M1聚为一类,与群体间的Nei’s遗传距离结果一致。表4,图1

图1 4个也迷里鸡群体的Nei's遗传距离UPGMA聚类

表4 4个群体间的Nei’s遗传距离和遗传相似性

2.4 4个也迷里鸡群体PCoA

研究表明,G2与M2之间相似度高,遗传距离较近,差异最小,G1与其他3个群体间差异较大,存在一定的遗传距离,同UPGMA聚类图分析结果一致。图2

图2 4个也迷里鸡群体PCoA分析

2.5 群体遗传结构

研究表明,随着假设亚群数目K的增加,LnP(D)逐渐增加,但没有出现急剧的波动,在K=2～4时变化幅度最大。当K=4时,LnP(D)的衍生值ΔK取到最大值(31.1463),远大于其它对应的ΔK值,并且,当K=4时,ΔK出现拐点,在一定范围内取到极大值。以K=4为反映供试群体真实情况的最佳取值,即采集的120个个体被分为4组。图3,图4

图3 K值与ΔK关系

图4 120个个体STRUTURE类聚(K=4)

3 讨论

3.1 15个微卫星位点及也迷里鸡的遗传多样性

遗传多样性是指群体内所有个体的遗传变异总和,群体遗传多样性越丰富,该群体对环境变化的适应能力越强,进化潜力越大[14]。群体内遗传变异的程度一般用遗传参数来度量,基因杂合度、多态信息含量等均能对多态位点或群体的遗传多样性进行评估,数值越高遗传多样性越高,所携带的遗传信息越丰富[15]。

3.1.1 多态信息含量

多态信息含量是表示微卫星位点变异程度高低、衡量基因片段多态性的一个指标[16]。当微卫星位点PIC>0.5时,表示高度多态性位点;当0.25

试验利用15个微卫星位点对也迷里鸡2个世代共4个群体进行遗传多样性检测,结果表明,15个微卫星位点上共检测出102个等位基因;平均等位基因数为6.800个;平均有效等位基因数为3.688个;多态信息含量平均值为0.661,且15个微卫星位点中,仅MCW0248位点表现为中度多态性(0.250.5)。试验结果同前人对地方鸡品种的研究结果一致,微卫星位点均呈现出高度多态性,也迷里鸡整个群体的选择潜力较大,遗传多样性丰富。

3.1.2 杂合度

杂合度分为观测杂合度和期望杂合度,数值越高说明群体遗传变异越大,遗传多样性越丰富;Ho与He越接近,该品种受外来选择影响越小,群体接近遗传平衡状态。尚嵩洋[20]在3个庄河大骨鸡群体20个微卫星位点上共检测出168个等位基因,观测杂合度平均值为0.611 1,低于平均期望杂合度0.717 1,观测杂合度与期望杂合度数值的不同是由于在进化过程中出现了基因突变或者随机性的基因漂移造成的。李兴才等[21]在香炉山鸡群体21个微卫星位点上共检测出85个等位基因;观察杂合度平均值为0.575 7;期望杂合度平均值为0.637 1,群体内出现一定程度的杂锃子缺失。伍革民等[22]对4个贵州乌骨鸡群体进行微卫星标记分析,发现各群体平均杂合度在0.706 9～0.738 5,平均值为0.727 2,其中广西乌骨鸡群体杂合度最高(0.738 5),4个乌骨鸡群体在7个微卫星位点均表现出较高的基因杂合度,具有丰富的遗传多样性。

试验中15个位点的观测杂合度平均值为0.660;期望杂合度平均值为0.708,观测杂合度低于期望杂合度,该结果同庄河大骨鸡[17]、香炉山鸡[18]研究结果一致,群体内出现纯合子过剩、杂合子缺失的现象。此外,也迷里鸡1世代的Ho、He平均值分别为0.630、0.681;2世代的Ho、He平均值分别为0.680、0.704,2世代的杂合度高于1世代,也迷里鸡群体遗传变异得到保存,仍具有较高水平的遗传多样性,与PIC结果一致。

3.2 遗传距离及聚类

一般认为分化时间越短,遗传距离越小[23]。杨速等[24]对7个番鸭群体遗传距离及聚类分析的研究结果显示,7个番鸭群体主要被分为2类;福建花羽番鸭与法国巴巴里番鸭遗传距离最远(0.164 1),且福建花羽番鸭与其他6个群体遗传距离均较大,结合福建花羽番鸭的遗传多样性最高,福建花羽番鸭携带较多独特的遗传信息。刘雅丽等[25]利用微卫星标记检测仙居鸡保种效果中发现,9世代与10世代的遗传相似性系数极高(0.973 5),遗传距离极低(0.026 9),2个世代的保种群没有受到外来品种的影响。曾涛等[26]在雁荡土鸡及其他3个鸡群遗传距离和系统聚类结果中显示,5个群体聚为3类,雁荡麻鸡2个群体为一类,仙居鸡为一类,萧山鸡与龙游麻鸡为一类。雁荡麻鸡与其他3个品种间的遗传距离大于3个品种内部的遗传距离,雁荡麻鸡Ⅰ系和Ⅱ系是不同于仙居鸡、萧山鸡和龙游麻鸡而单独存在的一个品种。

研究中也迷里鸡4个群体的遗传距离范围为0.042～0.081;4个群体间遗传分化系数范围为0.008～0.018。其中,M2和G2遗传距离最近(0.042),遗传分化系数最小(0.008),遗传相似性最高;G2与G1遗传距离最远(0.081),遗传分化系数最大(0.018),遗传相似性最低。UPGMA聚类图结果显示,也迷里鸡4个群体主要分为2类,G1单独聚为一类,其他3个群体聚为一类,其中,M2与G2先聚为一类,再和M1聚为一类,该结果同主成分分析结果一致。

3.3 遗传分化

F-统计量反映群体近交程度、群体间遗传分化程度,主要包括Fis、Fit、Fst和Nm。白优[27]对乌蒙凤鸡、威宁鸡等6个群体用19个微卫星位点进行遗传多样性分析,F-统计量研究结果表明,Fis、Fit和Fst平均值分别为-0.224 0、0.034 3和0.211 0,群体间存在较大的遗传分化;Nm平均值为0.934 8(Nm<1),遗传漂变可能会对群体的遗传结构造成影响。吴俊峰[28]对固始鸡和浙川乌骨鸡利用29个微卫星位点进行遗传多样性研究,结果显示,固始鸡2个迁地保种群间Fst值为0.082,原位保种群与2个迁地保种群Fst值分别为0.102和0.130,均出现中度遗传分化(0.05

研究中也迷里鸡15个微卫星位点上的Fis、Fit平均值分别为0.051、0.070;Fst平均值为0.020,其中所有位点遗传分化系数均小于0.05;Nm平均值为15.091,远大于1。Fis、Fit结果高于乌蒙凤鸡群体[27],低于北京鸭群体[29];Fst结果低于乌蒙凤鸡[27]、固始鸡[28]和北京鸭群体[29],也迷里鸡4个群体的近交程度较低、遗传分化不明显,群体间存在高度的基因交流,也迷里鸡保持着丰富的遗传多样性。