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基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的雜交鯽與野生鯽群體遺傳特征研究

2022-03-18 05:52楊聰慧黃雪雪戴承華許效瑋劉慶峰劉少軍
南方農(nóng)業(yè)學報 2022年11期
關鍵詞:品系線粒體分化

楊聰慧,黃雪雪,戴承華,許效瑋,王 石,劉慶峰,張 純,周 毅,劉少軍

(省部共建淡水魚類發(fā)育生物學國家重點實驗室/湖南師范大學生命科學學院,湖南 長沙 410081)

0 引言

【研究意義】鯽(Carassius auratus)是我國淡水水域中最常見的魚類之一,其肉質(zhì)鮮美,營養(yǎng)價值高,在我國淡水養(yǎng)殖業(yè)中占據(jù)重要地位。野生鯽生長速度極其緩慢,長至一斤需要5~10年,故鯽魚養(yǎng)殖主要依賴人工培育的優(yōu)良品種,包括由優(yōu)良地方品系選育的彭澤鯽和方正銀鯽,以及利用雜交等手段培育的湘云鯽和異育銀鯽等(顏金鵬等,2007;丁立云等,2017;劉慶峰,2018)。隨著鯽魚養(yǎng)殖規(guī)模的逐年擴大,其品種也逐漸推陳出新。合方鯽是以日本白鯽(C.cuvieri)為母本、紅鯽(C.cuvierired var.)為父本,通過遠緣雜交技術培育獲得的新型優(yōu)質(zhì)品種,具有生長速度快、抗逆性強、肉質(zhì)細嫩、營養(yǎng)價值高等特點,已在全國多地推廣養(yǎng)殖(王靜等,2015;劉慶峰,2018;Liu et al.,2018,2019a,2019b)。新型同源二倍體類鯽(New homodiploid crucian carp-like species,NCRC)品系來源于鯉(Cyprinus carpioL.,♀)×團頭魴(Megalobrama amblycephala,♂)的雜交組合,具有無口須、側(cè)線鱗、鰭條數(shù)目、體色等外形特征,與鯽非常相似(Wang et al.,2017,2021;焦妮,2019)。NCRC品系頭部較小、體背較高,在育種實踐中具有良好應用潛力,可作為魚類物種進化研究的基礎材料。因此,對合方鯽、NCRC等新型優(yōu)良鯽及其養(yǎng)殖周邊地區(qū)的野生鯽群體進行遺傳特征研究,有助于為魚類遺傳育種開拓新的種質(zhì)資源,同時為魚類種質(zhì)資源保護提供參考依據(jù)。【前人研究進展】當前的研究認為鯽屬包括3個種,分別是分布在歐洲和我國額爾齊斯河流域的黑鯽(C.carassius)、分布在日本的白鯽(C.auratus cuvieri),以及廣泛分布于歐亞大陸和東方各島嶼的鯽復合種(C.auratuscomplex)。鯽復合種因地理分布廣、表型變異大,又被分成不同亞種,包括我國的普通鯽魚(C.auratus auratus)和銀鯽(C.auratus gibelio),日本的關東鯽(C.auratus langsdorfii),以及其他地方種群,如彭澤鯽、普安鯽、高背鯽等(董傳舉等,2020)。鯽屬物種分類極其復雜,不同種群形態(tài)相似,因此通常需要借助分子標記來研究物種鑒定、系統(tǒng)發(fā)育及群體遺傳分化等問題。線粒體基因組具有遵循母系遺傳、進化速率快、重組率較低等特點(劉東東等,2022),其編碼區(qū)的COI、COII和Cytb基因及非編碼區(qū)的D-loop序列等均為最常用的DNA分子標記。Komiyama等(2009)、Wang等(2013)基于多個線粒體基因片段的分子系統(tǒng)發(fā)育研究結(jié)果表明,金魚與自然水域中的野生鯽為同一物種,且最早可能馴化于長江下游的安徽、浙江等地,與歷史文獻記載一致。至今,基于線粒體基因組的鯽屬物種鑒定、系統(tǒng)發(fā)育及群體遺傳分化研究已有較多報道。Murakami等(2001)利用線粒體D-loop區(qū)對多個鯽群體進行系統(tǒng)發(fā)育進化分析,建議將白鯽從亞種地位提升到獨立的物種;Takada等(2010)基于多個線粒體基因片段的系統(tǒng)發(fā)育分析,將鯽復合種劃分為日本支系和歐亞大陸支系;Gao等(2012)基于線粒體D-loop區(qū)和Cytb基因?qū)a屬物種的譜系地理結(jié)構(gòu)進行分析,驗證了日本種群與我國大陸種群的遺傳分化,并建議將歐亞大陸的鯽復合種劃分為6個地理種群;程磊等(2012)利用線粒體COI基因驗證了DNA條形碼物種鑒定方法在鯽屬物種劃分中的可行性。鯽屬群體中四倍體與六倍體同時存在,甚至發(fā)現(xiàn)少量八倍體,其多倍體的起源問題一直是鯽屬物種的研究熱點之一(董傳舉等,2020)。已有多個研究利用線粒體基因和核基因片段分析四倍體鯽和六倍體鯽的群體遺傳分化情況,結(jié)果證實六倍體鯽群體來自同域四倍體鯽群體的多次獨立多倍化起源(Luo et al.,2014;Liu et al.,2017a,2017b)。【本研究切入點】在魚類遺傳育種領域,隨著野生資源的減少,人工培育和改良的優(yōu)質(zhì)魚類品系逐漸成為魚類種質(zhì)資源的重要組成。合方鯽和NCRC作為新型優(yōu)良雜交鯽魚品系,其研究主要集中在經(jīng)濟性狀或遺傳物質(zhì)變異方面(王靜等,2015;Wang et al.,2017,2021;Liu et al.,2019a,2019b),而針對群體遺傳的相關研究較少,因此亟待開展雜交鯽飼養(yǎng)群體的群體遺傳特征及遺傳分化研究,為其品系的延續(xù)和品種改良提供基礎數(shù)據(jù)。【擬解決的關鍵問題】以合方鯽、NCRC、實驗紅鯽及湖南省的地方野生鯽群體為研究對象,對其線粒體COI基因片段和D-loop區(qū)進行擴增測序,解析各群體的遺傳多樣性、系統(tǒng)發(fā)育關系、群體結(jié)構(gòu)和群體歷史動態(tài)等,旨在揭示雜交鯽群體與野生鯽群體的種質(zhì)資源現(xiàn)狀,為開展鯽育種工作提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試鯽魚樣本包括2個雜交品系、1個實驗室養(yǎng)殖品系和3個野生群體。雜交品系為湖南師范大學省部共建淡水魚類發(fā)育生物學國家重點實驗室培育的合方鯽(HFJ,30尾)和NCRC(27尾);實驗室養(yǎng)殖品系為南華大學實驗動物學部吳瑞生教授課題組培育的實驗紅鯽C1HD系(RCC,16尾);野生鯽樣本于2018年9月—2019年1月分別采自湖南省長沙市望城區(qū)(WC,14尾)、湖南省長沙市長沙縣(CSX,30尾)和湖南省常德市(CD,25尾)。

1.2 基因組DNA提取及PCR擴增

每個樣本取尾鰭組織置于-20 ℃冰箱保存,使用基因組提取試劑盒Tissue DNA Kit(OMEGA)提取基因組DNA。擴增線粒體COI基因片段的引物為COI-F(5'-ACCCACCGCCTAAACACTCG-3')和COI-R(5'-ACTTCTGGGTGACCAAAGAATCA-3')(程磊等,2012),擴增線粒體D-loop區(qū)的引物為CR-F(5'-TTAAAGCATCGGTCTTGTAA-3')和CR-R(5'-G CCCTGAAATAGGAACCAGA-3')(Liu et al.,2017b)。PCR反應體系30.0 μL:DNA模板3.0 μL,上、下游引物各1.5 μL,2×RapidTaqMaster Mix 15.0 μL,TE Buffer 9.0 μL。擴增程序:94 ℃預變性5 min;94 ℃30 s,55 ℃(擴增COI基因片段)或50 ℃(擴增D-loop區(qū))退火30 s,72 ℃50 s,進行30個循環(huán);72 ℃延伸10 min。使用1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR擴增產(chǎn)物,陽性擴增產(chǎn)物送至生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SeqMan 7.1對測序得到的DNA序列峰圖進行人工校對和拼接,并以MUSCLE進行多重序列比對分析。分別基于COI基因、D-loop區(qū)及二者聯(lián)合序列,使用DnaSP 6.12進行群體遺傳多樣性分析,包括單倍型多樣性(Haplotype diversity,h)和核苷酸多樣性(Nucleotide diversity,π);基于COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列進行Tajima’sD和Fu’sFs中性檢驗,結(jié)合錯配分布分析(Mismatch distribution analysis)評估群體歷史動態(tài);基于COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列,通過MEGA 7.0.26計算群體內(nèi)和群體間的遺傳距離,運用PopART中的TCS Network繪制單倍型網(wǎng)絡(Haplotype network),再以Structure 2.3.4推測群體遺傳結(jié)構(gòu);利用Arlequin 3.5.2.2計算群體間的遺傳分化系數(shù)(Population differentiation,F(xiàn)ST),并進行分子變異方差分析(Analysis of molecular variance,AMOVA)。

同時基于COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的單倍型數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)發(fā)育進化分析,在GenBank下載鯉(KF856965.1)為外群,以及黑鯽(JQ911695.1)、日本白鯽(AP011237.1)和關東鯽(NC002079.1)共同分析;使用MEGA 7.0.26 基于Kimura 雙參數(shù)模型(Kimura 2-parameter,K2P)構(gòu)建鄰接法(Neighborjoining,NJ)系統(tǒng)發(fā)育進化樹,其置信度采用Bootstrap為1000次進行重復檢驗;經(jīng)jModelTest 2.1.10評估后,以HKY+I+G為進化模型,分別通過最大似然法(Maximum likelihood,ML)和貝葉斯推斷法(Bayesian inference,BI)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進化樹。其中,ML分析使用IQtree 1.6.12,其分支置信度評估Bootstrap 設 為1000 次 重 復;BI 分 析 采 用MrBayes 3.2.7,馬爾科夫鏈蒙特卡洛(Markov chain Monte Crlo,MCMC)模擬運行1×106代,1000代取樣1次,通過后驗概率評估分支置信度。

2 結(jié)果與分析

2.1 序列特征及遺傳多樣性分析結(jié)果

對合方鯽品系(HFJ,30個樣本)、NCRC品系(27個樣本)、實驗紅鯽品系(RCC,16個樣本)、望城野生鯽(WC,14個樣本)、長沙野生鯽(CSX,30個樣本)和常德野生鯽(CD,25個樣本)共6個群體的線粒體COI基因片段和D-loop區(qū)進行PCR擴增,結(jié)果獲得長度為687和427 bp的目的序列各142條。在線粒體COI基因序列中,檢測到保守位點643個(占93.6%),變異位點44個(占6.4%);堿基組成為A占26.2%、T占28.5%、G占16.7%和C占28.6%,A+T為54.7%;共鑒定出14個單倍型,各群體的h介于0.214~0.780,π介 于0.00035~0.00218(表1)。在 線 粒 體D-loop區(qū)中,檢測到保守位點385個(占90.2%),變異位點42個(占9.8%);堿基組成為A占36.5%、T占30.3%、G占13.7%和C占19.5%,A+T為66.8%,具有明顯的A/T偏好;共鑒定出21個單倍型,各群體的h介于0.214~0.863,π介于0.00165~0.01039(表1)。此外,與COI基因序列相比,D-loop區(qū)雖然較短,但其遺傳變異更大,符合線粒體基因組非編碼區(qū)的特征。

將COI基因與D-loop區(qū)進行聯(lián)合,其總序列長度為1114 bp,共鑒定出25個單倍型,對應的h為0.907,π為0.02373(表1)。其中,3個野生鯽群體均具有較高的h和π,最高的是常德野生鯽群體(h=0.877,π=0.00532);2個雜交鯽品系及實驗紅鯽品系的h和π相對較低,h最低的群體為NCRC品系(h=0.214),π最低的群體為合方鯽品系(π=0.00086)??梢姡€粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列可提供更多的遺傳信息,因此本研究的系統(tǒng)發(fā)育、群體遺傳結(jié)構(gòu)和歷史動態(tài)等分析均使用聯(lián)合序列進行計算。

表1 基于線粒體COI基因、D-loop區(qū)及聯(lián)合序列的6個鯽群體遺傳多樣性分析結(jié)果Table 1 Genetic diversity analysis based on mitochondrial COI gene,D-loop region and their joint sequences

2.2 系統(tǒng)發(fā)育關系及單倍型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列,從6個鯽群體中共鑒定出25個單倍型(Hap1~Hap25)。其中,單倍型Hap4在3個野生鯽群體中均有分布,單倍型Hap18為NCRC品系和常德野生鯽群體共享,單倍型Hap20為NCRC品系和實驗紅鯽品系共享,剩余22個單倍型為各群體的特有單倍型。通過TCS Network繪制的單倍型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(圖1)可知,3個野生鯽群體及實驗紅鯽品系的單倍型交錯在一起,且相距較近,表明這些群體間無明顯的譜系分化。合方鯽品系和NCRC品系的單倍型均與其他群體相距較遠,且形成相對獨立的聚群。

圖1 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的單倍型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Haplotype network structure chart based on joint sequences of mitochondrial COI gene and D-loop region

為進一步解釋單倍型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),分別通過NJ、ML和BI等3種方法對6個鯽群體進行系統(tǒng)發(fā)育進化分析,3種方法獲得的拓撲結(jié)構(gòu)基本一致,因此僅展示BI系統(tǒng)發(fā)育進化樹(圖2),并在節(jié)點位置標注每種方法的置信度。由構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育進化樹(圖2)可看出,3個野生鯽群體和實驗紅鯽品系的大部分單倍型緊密聚集為一支,但各群體尚未形成單系群;NCRC品系聚在該分支外部,也未形成單系群;合方鯽品系與日本白鯽聚在一起,以較高的置信度(BI=1,ML=96/99,NJ=100)單獨形成一個分支,與黑鯽、鯉共同組成系統(tǒng)發(fā)育進化樹的基部。

圖2 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列構(gòu)建的BI系統(tǒng)發(fā)育進化樹Fig.2 BI phylogenetic tree based on joint sequences of mitochondrial COI gene and D-loop region

2.3 群體遺傳結(jié)構(gòu)特征

基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列,對6個鯽群體進行遺傳距離和群體間遺傳分化分析,結(jié)果如表2所示。6個鯽群體的群體內(nèi)平均遺傳距離為0.0027,遺傳距離最小的是合方鯽品系(0.0009),最大的是常德野生鯽群體(0.0054);群體間的平均遺傳距離為0.0253,其中,望城野生鯽群體與長沙野生鯽群體間的遺傳距離最?。?.0038),合方鯽品系與其他5個鯽群體間的遺傳距離均較大,為0.0539~0.0628。6個鯽群體兩兩間均可檢測到遺傳分化,其FST介于0.05417~0.98331;長沙野生鯽群體與常德野生鯽群體間的FST最小,為0.05417,達顯著水平(P<0.05,下同);合方鯽品系與其他5個鯽群體間的FST較大(0.95147~0.98331),且均達極顯著水平(P<0.01,下同)。

表2 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的6個鯽群體遺傳分化和遺傳距離分析結(jié)果Table 2 Genetic differentiation and genetic distances analysis of the 6 curcian carp populations based on joint sequences of mitochondrial COI gene and D-loop region

基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列,對6個鯽群體進行Structure聚類分析,推測群體遺傳結(jié)構(gòu)。設群體分組數(shù)目K為1~6,各種分組重復運算10次,基于ΔK的評判標準,較合適的分組方式如圖3望城野生鯽WC長沙野生鯽CSX常德野生鯽CD實驗紅鯽RCC合方鯽HFJ新型同源二倍體類鯽NCRC所示。當6個鯽群體分為2組時(K=2),合方鯽品系獨自為一組,其他5個鯽群體聚為一組;分為3組時(K=3),合方鯽品系和NCRC品系各自為一組,其余4個鯽群體聚為一組;分為4組時(K=4),合方鯽品系、NCRC品系和實驗紅鯽品系各自為一組,而3個野生鯽群體聚為一組。

圖3 基于線粒體COI 基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的6個鯽群體遺傳結(jié)構(gòu)Fig.3 Genetic structure based on joint sequences of mitochondrial COI gene and D-loop region of the 6 crucian carp populations

基于Structure聚類分析結(jié)果的3種分組方式,對6個鯽群體進行AMOVA分析,進一步探究其群體結(jié)構(gòu),以揭示群體的遺傳變異來源。結(jié)果(表3)顯示,在K=2、K=3、K=4不同分組方式下,均顯示遺傳變異主要來自于組間(約90.00%),但組間遺傳分化系數(shù)(FCT)不具顯著性(P>0.05);組內(nèi)群體間和群體內(nèi)的遺傳變異相對較?。ǖ陀?0.00%),但組內(nèi)的群體間遺傳分化系數(shù)(FSC)和FST均達極顯著水平。此外,組間變異占比隨分組增多而升高,當K=4時擁有最大組間變異(90.14%),說明2個雜交品系及實驗紅鯽品系與3個野生鯽群體間已出現(xiàn)一定的遺傳分化。

表3 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的6個鯽群體AMOVA分析結(jié)果Table 3 AMOVA analysis of joint sequences of mitochondrial COI gene and D-loop region of the 6 crucian carp populations

2.4 群體歷史動態(tài)檢驗結(jié)果

基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)合序列,利用Tajima’sD和Fu’sFs模型對6個鯽群體的群體歷史動態(tài)進行檢驗,結(jié)果(表4)顯示,NCRC品系的Tajima’sD檢驗為顯著性負值,表明其可能經(jīng)歷過群體擴張事件,或受到選擇壓力及瓶頸效應的作用;其他群體的Tajima’sD和Fu’sFs檢驗結(jié)果均為非顯著性偏離零值,符合中性進化的假設。但核苷酸錯配分布分析結(jié)果(圖4)顯示,6個鯽群體的核苷酸錯配分布曲線均呈現(xiàn)多峰,表明各群體在近期歷史上并未經(jīng)歷過明顯的群體擴張。

圖4 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的6個鯽群體核苷酸錯配分布檢驗結(jié)果Fig.4 Nucleotide mismatch distribution analysis based on mitochondrial COI gene and D-loop region of the 6 crucian carp populations

表4 基于線粒體COI基因和D-loop區(qū)聯(lián)合序列的6個鯽群體中性檢驗分析結(jié)果Table 4 Neutrality test analysis based on mitochondrial COI gene and D-loop region of the 6 crucian carp populations

3 討論

遺傳多樣性分析是研究和保護生物多樣性的重要環(huán)節(jié)。本研究對6個鯽群體的線粒體COI基因和D-loop區(qū)進行擴增測序,并進行群體遺傳多樣性分析,結(jié)果顯示,鯽線粒體COI基因和D-loop區(qū)序列均具有明顯的A/T偏好,符合硬骨魚線粒體基因組的序列特征。根據(jù)Grant和Bowen(1998)提出的群體多樣性判斷標準,無論是線粒體COI基因、D-loop區(qū)序列還是二者聯(lián)合序列的分析結(jié)果均顯示3個野生鯽群體為高單倍型多樣性(h>0.500),而合方鯽品系、NCRC品系和實驗紅鯽品系為低單倍型多樣性(h<0.500);6個鯽群體的線粒體COI基因均為低核苷酸多樣性(π<0.005),而D-loop區(qū)序列表現(xiàn)為長沙野生鯽群體和常德野生鯽群體為高核苷酸多樣性(π>0.005),二者聯(lián)合序列顯示常德野生鯽群體為高核苷酸多樣性。D-loop處于線粒體非編碼區(qū),受到的選擇壓力較小,在大部分鯽樣本中線粒體D-loop區(qū)的遺傳變異程度明顯高于線粒體COI基因,因此二者聯(lián)合分析更能反應群體遺傳多樣性的變化情況。鄧朝陽(2015)基于線粒體Cytb基因和D-loop區(qū)序列比較了彭澤鯽、方正銀鯽、異育銀鯽3個養(yǎng)殖品系和野生鯽群體間的遺傳多樣性及群體結(jié)構(gòu),結(jié)果發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖群體的遺傳多樣性明顯低于野生鯽群體。類似研究結(jié)果在翹嘴鱖(成為為等,2020)、草魚(歐陽美等,2021)、巖原鯉(岳華梅等,2021)、黃姑魚(趙祥等,2021)和小黃魚(郭丹丹等,2022)等魚類的養(yǎng)殖群體中也得到證實,說明經(jīng)濟魚類在人工繁殖過程中普遍存在多態(tài)性降低的現(xiàn)象,因此需要警惕養(yǎng)殖魚類種質(zhì)衰退等問題。

通過系統(tǒng)發(fā)育進化樹和單倍型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,對6個鯽群體間的遺傳進化關系進行推測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個野生鯽群體并未按照采樣地進行聚類,說明各地域野生鯽群體間的差異不顯著,與劉科均(2020)收集分析湖南省內(nèi)包括“湘資沅澧”流域及洞庭湖水域共41個地點鯽樣本的結(jié)論一致,即各群體的形態(tài)差異和遺傳分化未達亞種水平,尚未形成較穩(wěn)定的地方群體。此外,雖然實驗紅鯽品系與野生鯽群體間不存在共享單倍型,但緊密聚集在一起,未能形成獨立一支,可能與本研究選用的分子標記較少有關。王余德等(2021)利用線粒體4個基因片段(COI、COII、Cytb基因和D-loop區(qū))的聯(lián)合序列實現(xiàn)了對實驗紅鯽品系的有效鑒別。NCRC品系雖然與實驗紅鯽品系和野生鯽群體間存在共享單倍型,但相距較遠。Wang等(2020)對NCRC(F1~F3)全線粒體基因組進行測序分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其線粒體DNA與母本(鯉)差異較大,而與鯽更相似。Gu等(2022)利用線粒體基因和核基因標記研究NCRC的起源,結(jié)果顯示其與鯽復合體間存在非常親密的種內(nèi)關系。綜合本研究結(jié)果,推測NCRC確屬于鯽復合體的一種,但與野生鯽也有一定的遺傳差異。本研究還發(fā)現(xiàn),在系統(tǒng)發(fā)育進化樹上合方鯽品系的單倍型獨自聚在一起,并與日本白鯽聚為一支,表明其線粒體來源于母本(日本白鯽),與劉慶峰(2018)的研究結(jié)果一致。同時,本研究再次驗證了白鯽物種的獨立性,均符合此前研究中鯽屬的物種劃分標準(Murakami et al.,2001;劉良國等,2010;Takada et al.,2010;程磊等,2012;Gao et al.,2012)。

在DNA條形碼技術中,通常將1%~2%的種間遺傳距離作為物種鑒定的標準(Hebert et al.,2003a,2003b)。本研究進一步利用遺傳距離和群體間的FST來檢測各鯽群體的遺傳分化水平,結(jié)果顯示,6個鯽群體的群體內(nèi)遺傳距離均小于1%,說明各群體內(nèi)部的遺傳變異較小。兩兩群體間的遺傳距離分析也發(fā)現(xiàn),3個野生鯽群體和實驗紅鯽品系間的遺傳距離均小于1%,遺傳差異不明顯;NCRC品系與這4個鯽群體間的遺傳距離處于1%~2%,出現(xiàn)一定的遺傳差異;合方鯽品系與其他5個群體間的遺傳距離均大于2%,高達5%~7%,遺傳差異較大。根據(jù)Wright(1965)提出基于FST判斷群體間遺傳分化程度的標準,本研究中3個野生鯽群體間的遺傳分化較?。?.05<FST<0.15),而實驗紅鯽品系、合方鯽品系及NCRC品系與除各自群體外的其他5個鯽群體均已產(chǎn)生高度遺傳分化(FST>0.25)??梢姡?個野生鯽群體間遺傳差異較小,遺傳分化不明顯;實驗紅鯽品系與野生鯽群體間的遺傳差異雖然較小,但已產(chǎn)生明顯的遺傳分化;NCRC品系與其他鯽品系的遺傳差異較大,遺傳分化明顯;合方鯽品系與其他鯽群體的遺傳差異和遺傳分化均最明顯。本研究的AMOVA分析結(jié)果展示了3種較理想的分組情況(K=2、K=3和K=4),且發(fā)現(xiàn)隨著分組數(shù)目的增加,組間遺傳變異百分比也逐漸增加,在分組結(jié)果中依次將合方鯽品系、NCRC品系、實驗紅鯽品系與野生鯽群體分離開,進一步佐證了系統(tǒng)發(fā)育進化和遺傳分化分析的結(jié)果。合方鯽品系的遺傳分化是因其母本白鯽與鯽復合種不屬于同一物種所導致(劉慶峰,2018);實驗紅鯽品系的遺傳分化可能與養(yǎng)殖過程中的瓶頸效應、遺傳漂變等因素有關;而NCRC品系的遺傳分化除了受瓶頸效應、遺傳漂變等因素影響外,可能還與其雜交起源及復雜的遺傳背景相關聯(lián)(Wang et al.,2020);野生群體間并未產(chǎn)生明顯的遺傳分化可能與各地水域開放交互導致的鯽群體繁育自由、基因流頻繁等因素有關(劉科均,2020)。

從群體歷史動態(tài)檢驗結(jié)果來看,在Tajima’sD檢驗中僅有NCRC品系為顯著性負值,表明其可能發(fā)生過規(guī)模擴張或定向選擇;但在Fu'sFs檢驗中6個鯽群體的結(jié)果均不顯著,核苷酸錯配分布曲線也呈現(xiàn)多峰,考慮到NCRC品系的Tajima’sD檢驗結(jié)果并未達極顯著水平,故推測6個鯽群體在近期歷史上保持相對穩(wěn)定,未曾經(jīng)歷過明顯的群體擴張。

4 結(jié)論

合方鯽品系、NCRC品系及實驗紅鯽品系3個養(yǎng)殖群體與3個野生鯽群體間已產(chǎn)生明顯的遺傳分化,且存在一定程度的遺傳多樣性降低等問題。因此,在后續(xù)的鯽育種工作中應適當擴大繁育親本數(shù)量,避免近親繁殖和瓶頸效應,注重保護養(yǎng)殖群體種質(zhì)資源的遺傳多樣性。

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