邢 磊 趙樂樂 袁紅艷 張春華 陸雪林*
1.上海市動物疫病預防控制中心,上海201103;2.上海欣灝珍禽育種有限公司,上海201408
微衛(wèi)星(SSR)標記技術對加快畜禽性狀選育有很大的優(yōu)勢[1],關于雉雞的分子標記研究以前尚未有過,而且雉雞的基因組信息也是未知的。因此,本研究利用高通量測序技術以雉雞基因組為研究對象對雉雞的SSR 分子標記進行開發(fā),構建出雉雞SSR 分子標記數(shù)據(jù)庫,邁開了進行雉雞分子標記遺傳研究的第一步。通過設計特異性引物并經(jīng)過樣本群體的多態(tài)性驗證[2],得到了可靠的多態(tài)性SSR 標記,旨在為雉雞種質(zhì)資源遺傳多樣性研究、基因定位以及分子標記輔助育種提供分子水平上的有效工具[3]。
試驗動物來源于上海欣灝珍禽育種有限公司飼養(yǎng)的中華環(huán)頸雉(RN)、蒙古雉(MX)和國內(nèi)雉雞(D)的純種后代。3 個品種在同一雞舍、相同管理條件下飼養(yǎng)。
第20 周時,從試驗群體中隨機挑選105 只母雞采集血樣,各樣本翅靜脈取血3 mL,4% EDTA抗凝劑抗凝,-20 ℃保存。利用試劑盒法(天根生化(DP318)血液基因組提取試劑盒)提取血樣基因組,采用TBS380 結合picogreen 進行濃度和純度檢測,再根據(jù)濃度檢測結果利用0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測樣本DNA 的完整性,電壓120 V,時間20 min。所得DNA 于-20 ℃儲存?zhèn)溆谩?/p>
通過454 平臺高通量測序,利用MISA 程序在序列中搜索SSR 位點,利用primer3_2.2.3 對搜索得到的SSR 位點設計特異性引物。擴增目標片段為重復序列前1 個堿基到后5 個堿基的片段,擴增產(chǎn)物長度在100~400 bp 之間。設計引物時,遵循一般的引物設計原則,并對PCR 產(chǎn)物長度及范圍、引物退火溫度范圍、GC 含量、長度等進行嚴格限定,從而進行相關參數(shù)的調(diào)整。然后選擇分布均勻的SSR 位點通過90 個樣本逐級PCR 反應篩選多態(tài)性位點。PCR 反應體系總體積為20 μL,其中ddH2O 14 μL,10×Buffer 2 μL,DNA 模板1 μL,上、下游引物各0.50 μL,dNTP 0.5 μL,Taq 酶0.5 μL。PCR 擴增反應程序為:95 ℃預變性5 min;95 ℃變性30 s,60 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,35 次循環(huán);最后72 ℃延伸5 min,4 ℃保存。
利用確定的8 對多態(tài)性SSR 設計熒光引物上ABI 3730XL 測序儀進行毛細管電泳,進而進行基因型判定并進行數(shù)據(jù)分析。用POPGENE3.2 統(tǒng)計觀測等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、觀測雜合度(Ho)、期望雜合度(He)等。多態(tài)信息含量(PIC)用軟件LittlePrograme 計算。
經(jīng)過逐級多態(tài)性驗證,最終確定8 條多態(tài)性SSR 序列,具體信息見表1。8 對微衛(wèi)星在所有雉雞個體中均能成功擴增。
觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、觀測雜合度、期望雜合度見表2,多態(tài)信息含量見表3。由表2可知,RN 群體中,觀測等位基因數(shù)平均為5.38,每個位點從1(zll-12)到9(zll-30 和zll-68)不等,有效等位基因數(shù)平均為3.64。MX 群體中,觀測等位基因數(shù)平均為5.75,每個位點從2(zll-12)到10(zll-68)不等,有效等位基因數(shù)平均為3.65。D 群體中,觀測等位基因數(shù)平均為5.13,每個位點從2(zll-12)到11(zll-30)不等,有效等位基因數(shù)平均為3.45。對8個微衛(wèi)星標記群體雜合度計算結果(表2)顯示,RN群體平均觀察雜合度、期望雜合度、Nei 期望雜合度分別為0.60、0.60、0.59;MX 群體平均觀察雜合度、期望雜合度、Nei 期望雜合度分別為0.60、0.62、0.61;D 群體平均觀察雜合度、期望雜合度、Nei 期望雜合度分別為0.56、0.61、0.59。
根據(jù)表3 統(tǒng)計結果可知,8 個位點在RN、MX、D 三個群體中,除zll-12、zll-61 的PIC 小于0.5 外,其余6 個位點的PIC 值均高于0.5,說明所選取的位點大多為高多態(tài)位點(圖1)。zll-30 與zll-68 的多態(tài)信息含量在3 個群體中均較高,zll-30 在D 群體中多態(tài)信息含量達0.89,zll-68 的多態(tài)信息含量在3 個群體中均超過了0.83。
因為國內(nèi)雉雞品種(D)和由美國引進的原種雉雞2 個品種中華環(huán)頸雉(RN)和蒙古雉(MX)屬于同一物種,因此從3 個品種中隨機選擇國內(nèi)雉雞品種(D)的1 個樣本進行高通量測序,從而得到雉雞所擁有的SSR 位點。雉雞并沒有基因組序列和注釋信息可進行參考,只能按照無參考基因組序列的物種進行SSR 分子標記的開發(fā),然后通過PCR 和一代測序試驗驗證方法篩選出可用的SSR 分子標記。針對未知基因組信息的雉雞群體,采用454 測序平臺結合SSR 富集文庫測序的高通量測序方法進行雉雞SSR 分子標記的開發(fā),很好地解決了近緣物種引物交叉擴增所帶來的無PCR 產(chǎn)物的高風險,而且454 平臺能夠提供足夠的側(cè)翼序列用于特異性PCR引物設計[4]。SSR 富集文庫的構建能夠減少測序數(shù)據(jù)量,降低測序成本,提高開發(fā)效率,分析手段目標更明確、更經(jīng)濟、快速、高效,也為研究其他未知基因組信息的物種的分子標記提供了思路和方法。
表1 多態(tài)性SSR 引物信息
表2 雉雞群體的等位基因數(shù)和雜合度
表3 雉雞群體的多態(tài)信息含量
圖1 三個群體中8 個微衛(wèi)星位點PIC 含量分布
有效等位基因數(shù)越接近所檢測到的等位基因的絕對數(shù),表明等位基因在群體中分布越均勻[5]。本研究中8 個微衛(wèi)星標記在雉雞群體中有效等位基因數(shù)最小為1,最大為8.45,反映出8 個微衛(wèi)星標記的等位基因在群體中分布不均勻。基因雜合度被認為是度量群體遺傳變異的最適參數(shù)。雜合度越低,表明該群體遺傳一致性越高,遺傳多樣性也越低[6]。對于分子遺傳標記,Helentjaris 等[7]提出用多態(tài)信息含量值(PIC)衡量基因變異程度高低、反映遺傳信息的多少。多態(tài)信息含量是等位基因頻率和等位基因數(shù)的變化函數(shù)。當位點PIC>0.5 時,該位點為高度多態(tài)位點;當位點0.25<PIC<0.5 時為中度多態(tài)位點;當PIC<0.25 時為低度多態(tài)位點。zll-30 與zll-68的多態(tài)信息含量在3 個群體中均較高。多態(tài)信息含量(PIC)和遺傳雜合度(He)都是表示群體內(nèi)遺傳變異的指標。從保種的角度來考慮,我們要保持品種的遺傳多樣性,只有PIC 和He 數(shù)值大,才能說明群體遺傳多樣性比較豐富。所以,由表2 和圖1 可知,本研究所選雉雞群體的遺傳多樣性非常豐富,這與雉雞的實際繁養(yǎng)情況相符合。因為國內(nèi)雉雞養(yǎng)殖長期處于散養(yǎng)狀態(tài),并且沒有受到高強度的選擇。
在雉雞生產(chǎn)中,雉雞羽色、頸環(huán)大小、產(chǎn)蛋性能等都是影響雉雞企業(yè)經(jīng)濟效益的重要因素。采用傳統(tǒng)育種與分子標記結合的選擇育種,可有效提高雉雞生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。本研究利用8 對微衛(wèi)星標記對雉雞群體進行多態(tài)性檢測,旨在為下一步指導雉雞分子育種提供科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。