中国水产科学  2020, Vol. 27 Issue (5): 485-493  DOI: 10.3724/SP.J.1118.2020.19133
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引用本文 

窦亚琪, 梁旭方, 高俊杰, 何珊, 石林杰, 史登勇. 鳜pepgh基因SNP标记与驯食性状的关联分析[J]. 中国水产科学, 2020, 27(5): 485-493. DOI: 10.3724/SP.J.1118.2020.19133.
DOU Yaqi, LIANG Xufang, GAO Junjie, HE Shan, SHI Linjie, SHI Dengyong. Single nucleotide polymorphisms in pepsinogen gene, growth hormone gene and their association with food habit domestication traits in Siniperca chuatsi[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2020, 27(5): 485-493. DOI: 10.3724/SP.J.1118.2020.19133.

基金项目

农业农村部现代农业产业技术体系专项资金资助项目(CARS-46);国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”项目(2018YFD0900400);武汉市青年科技晨光计划项目(2017050304010318)

作者简介

窦亚琪(1989-), 女, 博士, 研究方向鱼类遗传育种.E-mail:douyaqi@outlook.com

通信作者

梁旭方(1965-), 博士, 教授.E-mail:xufang_liang@hotmail.com

文章历史

收稿日期:2019-05-08
修订日期:2019-12-12
pepgh基因SNP标记与驯食性状的关联分析
窦亚琪 1,2, 梁旭方 1, 高俊杰 1, 何珊 1, 石林杰 1, 史登勇 3     
1. 华中农业大学水产学院, 华中农业大学鳜鱼研究中心; 农业农村部鳜鱼育种创新基地, 农业农村部淡水生物繁育重点实验室, 湖北 武汉 430070;
2. 湖北省水产技术推广总站(湖北省水产良种引进繁育中心), 湖北 武汉 430070;
3. 湖北省水产良种试验站, 湖北 武汉 430070
摘要:以鳜(Siniperca chuatsi)选育群体为实验材料,在易驯食与不易驯食鳜转录组Unigene数据库中共预测到4809个SNP位点,其中胃蛋白酶基因(pepsinoge,pep)和生长激素基因(growth hormone,gh)均为转录组筛选获得的鳜驯食性状候选基因,本研究将候选基因上的多态SNP位点在易驯食和不易驯食鳜群体中进行基因分型,并与鳜驯食性状进行关联分析。在易驯食与不易驯食的鳜群体中共发现5个单核苷酸(SNP)多态性位点,有效等位基因(Ne)在1.1959~1.7001,观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别分布于0.1800~0.3585和0.1655~0.4160,多态信息含量(PIC)为0.2477,全部位点都属于中度多态性位点。结果表明SNP位点pep-A T/C中2种基因型TT和CT与鳜驯食性状呈高水平显著相关(P < 0.05),组合得到的3种基因型Genotype1(CT,CC/CT/TT,AA,AA,TT)、Genotype2(TT,CC/CT/TT,AA,AA,TT)和Genotype3(TT,CC,AA,AA,TT)也与鳜驯食性状呈高水平显著相关(P < 0.05),显著影响鳜驯食性状表型,其中Genotype2相关性最高,可作为最优基因型个体进行选育。本研究在鳜pepgh基因中鉴定出与驯食性状呈显著关联的SNP分子标记,为加快易驯食鳜新品种的基因辅助选育提供有效的SNP分子标记。
关键词翘嘴鳜    驯食性状    单核苷酸多态性(SNP)    关联分析    
Single nucleotide polymorphisms in pepsinogen gene, growth hormone gene and their association with food habit domestication traits in Siniperca chuatsi
DOU Yaqi 1,2, LIANG Xufang 1, GAO Junjie 1, HE Shan 1, SHI Linjie 1, SHI Dengyong 3     
1. College of Fisheries, Chinese Perch Research Center, Huazhong Agricultural University; Innovation Base for Chinese Perch Breeding, Key Lab of Freshwater Animal Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430070, China;
2. Hubei Aquaculture Technology Extension Center(Hubei Aquatic Breeds Introduction and Breeding Center), Wuhan 430070, China;
3. Hubei Province Aquatic Stains Testing Station, Wuhan 430070, China
Abstract: Mandarin fish is one of the most commercially important freshwater fish in Chinese aquaculture. Once the fry of mandarin fish start feeding, in the wild they exclusively eat live prey fish; therefore in cultivation they refuse dead prey fish or artificial diets, contributing to the challenges of breeding this fish. Currently, the source of live feed for the intensively cultured mandarin fish is also cultivated. The challenges in cultivating live feed for mandarin fish include extremely high cultivation costs, difficulties in maintaining stock supply all year round, and disease prevention, which is very difficult in the cultivation process. Therefore introducing artificial diets in domesticated mandarin fish could resolve these challenges. Based on the existing research, this study analyzed the transcriptome data of mandarin fish, and the differences in expression of pepsinogen (pep) gene and growth hormone (gh) gene were detected. Genes pep and gh are considered as candidate genes for food habit traits in domesticated mandarin fish. In this study, single nucleotide polymorphisms (SNPs) on candidate genes were sequenced and typed in a feeder group fed dead prey fish diets and a non-feeder control group, and evaluated for associations with food habit domestication traits in 103 mandarin fish. The feeder means the fish accepts dead prey fish, and the non-feeder means the fish refuses to eat dead prey fish. In total, five SNPs were identified in pep and gh genes. The effective allele numbers ranged from 1.1959 to 1.7001, with a mean of 1.4274 alleles per locus. The observed (Ho) and expected heterozygosities (He) values ranged from 0.1800 to 0.3585, and from 0.1655 to 0.4160, respectively. The value of polymorphism information content (PIC) was 0.2477, which is a classification of the median polymorphism level in the mandarin fish population. These results showed that the two genotypes TT and CT in the pep-A T/C of the SNP locus were significantly correlated with the high level of the food habit domestication traits in mandarin fish (P < 0.05). The three genotypes of genotype 1 (CT, CC/CT/TT, AA, AA, TT), genotype 2 (TT, CC/CT/TT, AA, AA, TT) and genotype 3 (TT, CC, AA, AA, TT) were also significantly associated with high levels of food habit domestication traits (P < 0.05). These genotypes affect the food habit domestication traits in mandarin fish, and genotype 2 had the highest correlation, which can be selected as the optimal genotype among individuals. In conclusion, our results demonstrated that these effective SNP molecular markers in pep and gh genes could influence food habit traits in domestication of mandarin fish and could be used for accelerating the molecular marker-assisted selective breeding in mandarin fish. Based on the study of the SNPs association analysis of candidate genes with food habit domestication traits in mandarin fish, our findings could provide theoretical foundation and methodology for selectively breeding mandarin fish with increased tolerance to dead prey fish or artificial diets.
Key words: Siniperca chuatsi    food habit domestication traits    single nucleotide polymorphism (SNP)    correlation analysis    

经长期饲养、驯化和选育, 动物体型外貌、生活习性、生产性能等发生改变, 形成新的表型特征即驯化性状。随着不同食性鱼类基因组的成功破译, 其食物摄取和能量代谢、食性转变、生态适应及驯化等食性相关分子机理与遗传基础研究已取得重要进展。虹鳟(Oncorhynchus mykiss)是最早被成功驯化的典型肉食性鱼类, 经过多年的驯化, 虹鳟已形成一系列可摄食利用人工配合饲料的优良品系, 基因组中重要调控基因的冗余结构, 极可能是其快速适应人类驯化的遗传基础[1]。大西洋与地中海不同地理种群狼鲈(Dicentrarchus labrax)基因组具有丰富的遗传多样性, 是其适应环境以及品系分化的遗传基础[2]。基于对鳜(Siniperca chuatsi)捕食行为、摄食的感觉原理、生理特性及其对捕食习性适应的研究, 开发了鳜驯食人工饲料技术[3], 不同地理区域野生和养殖鳜群体的驯食性状差异较大, 对易驯食的鳜群体进行5代选育后, 少部分鳜易接受配合饲料且生长速度快, 多数鳜不易接受配合饲料, 生长速度慢, 疾病高发而影响其他鳜[4]。鳜驯食性状与种群遗传多样性密切相关, 其驯食过程还存在对摄食人工饲料的学习记忆及适应现象[5], 鳜不同个体对人工饲料的驯化摄食存在很大差异, 筛选鉴定鳜驯食候选基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点并进行其与驯食性状的关联分析, 揭示影响其驯食性状的分子机理, 对最终解决鳜人工饲料问题具有重要的理论价值与生产意义, 对阐明鳜驯食人工饲料个体差异及易驯食鳜新品系的培育均非常重要。

胃蛋白酶(pepsinogen, PEP)是消化系统中的主要消化酶, 在呈酸性的胃液中具活性, 水解消化食物中的蛋白质[6]。动物摄食习惯不同, 胃蛋白酶含量不同, 草食性动物高于杂食性、肉食性动物。在酸性条件下, 一般鱼类消化道最适pH介于2到3之间, 胃蛋白酶将蛋白质分解为蛋白胨及少量氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸等), 剪切时具氨基酸序列特异性。水产养殖生产上将酸性蛋白酶添加到饲料中, 补充水产动物内源酶的不足, 促进饲料的消化吸收, 进而促进鱼类生长[7]。最早在1970年, 人们在猪胃组织中发现了4种胃蛋白酶原[8]:胃蛋白酶原A、胃蛋白酶原B、胃蛋白酶原C和胃蛋白酶原Y; 在鳕(Gadus morhua)、金枪鱼(Thunnus thynnus)、美洲黄盖鲽(Pleuronectes americanus)、美洲红点鲑(Salvelinus fontinalis)等有胃真骨鱼类中也发现了有多种形式的胃蛋白酶原[9]。胃蛋白酶原的多样性在很多脊椎动物中己经得到了证实, 其分泌量的多少与胃黏膜的功能有直接的关系, Venkateshwari等[10]发现胃蛋白酶其中一个基因型和单倍型的频率分布在印度人群中特别高, 推测此基因型和单倍型多态性可能与十二指肠溃疡有关联。

硬骨鱼类生长激素(growth hormone, GH)受下丘脑分泌的神经内分泌生长因子调控而合成, 调节鱼类生长代谢水平, 在营养吸收、代谢、生长发育、繁殖、渗透调节、免疫和行为等过程中起重要作用[11-12]。倪静等[13]分析了牙鲆(Paralichthys olivaceus)生长激素基因(gh)序列中微卫星标记与生长性状的关联性, 发现基因型AC为生长性状优势等位基因型。王海芳[14]对湖南鳜F2群体gh基因分析时发现两个SNP位点与该群体生长性状指标呈显著性相关。王桂兴等[15]在牙鲆gh基因中发现7个SNP多态位点, 其中在内含子与外显子区域各有一个位点与其生长性状显著相关。在对黄颡鱼(Pseudobagrus fulvidraco) gh基因的研究中, 也发现3个与生长性状显著关联的SNP位点[16]。在虹鳟(Oncorhynchus mykiss)中, 食欲控制相关基因, 如神经肽Y基因(npy)、POMC等, 在维持葡萄糖收支平衡中发挥了重要作用[17]。神经肽基因序列差异与生长性能差异相关的研究尚未发现, 有待进一步研究。

分子标记辅助选择(molecular marker-assisted selection, MAS)是指在育种中应用与目标性状基因紧密连锁的分子标记对目标性状进行间接选择, 该选择是DNA水平上的, 不受环境影响, 结果可靠, 其前提是确定候选标记与目标性状表型间的高关联性[18]。SNP具有共显性遗传、基因组分布广泛、多态性高、精确度高等遗传特性, 广泛应用于水产动物经济性状关联分析等方面, 可加速选育工作[19]。在npy、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶1基因(serine/threonine protein phosphatase 1, pp1)的亚型pp1capp1cb中检测到与翘嘴鳜驯食性状显著关联的SNP位点[20-21], 脂蛋白脂酶基因(lpl)SNP位点的双倍型与翘嘴鳜驯食性状显著关联[22-23]。在牙鲆、黄颡鱼、翘嘴鳜的gh基因中均发现与生长性状显著关联的SNP位点[14-16]。鱼类生长激素促进鱼类日摄食量的增加[24-25], 鱼类生长激素与食欲调节密切相关, 可促使机体食欲增加[26], 但gh基因SNP位点与摄食的相关性尚未可知。本研究通过直接测序法筛选鳜pep基因和gh基因的SNP位点并进行驯食性状关联分析, 旨在为分子标记辅助培育易驯食鳜新品系提供研究基础。

1 材料与方法 1.1 实验鱼

本实验用鳜种苗是湖北省武汉市四汇水产科技有限公司的繁殖场人工繁育苗种, 3月龄, 系同批次鳜, 鱼苗大小均匀。实验开始前, 筛选规格为全长18~22 cm的鳜, 易驯食鳜50尾, 不易驯食鳜53尾, 共计103尾, 暂养在华中农业大学水产学院养殖实验基地的养殖缸中(350 L), 使用循环水系统, 暂养2周使其适应实验环境, 每天早晚饱食投喂2次麦鲮(Cirrhinus mrigala), 每天排污1次, 换新曝气水1/3, 实验期间保持不同月龄间养殖管理条件(溶氧7.26~7.86 mg/L, 水温26 ℃, pH 7.11~7.59)一致。麦鲮低温冷冻处理为冰鲜饵料鱼, 草鱼(Ctenopharyngodon idella)背部切块低温冷冻处理为冰鲜鱼块, 草鱼鱼块搅碎制作成鱼糜, 添加到鳜人工饲料[27]

1.2 鳜食性驯化方法

2周后开始鳜驯食实验, 驯食前3 d停止投喂饵料鱼麦鲮苗, 使鳜处于严重饥饿状态(达到一投喂饵料鱼即出现鳜抢食现象), 按照梁旭方等[28]描述的鳜驯食程序进行食性驯化训练, 具体操作步骤为: (1)第1天, 过量投喂活饵料鱼; (2)第2~4天, 驯化训练中逐渐减少投喂活饵料鱼的量; (3)第5~8天, 驯化训练中逐渐用死饵料鱼(完全解冻)替代活饵料鱼; (4)第9~12天, 驯化训练中逐渐用冰鲜鱼块(完全解冻)替代死饵料鱼; (5)第13~16天, 驯化训练中逐渐用人工饲料替代冰鲜鱼块; (6)第17~20天, 仅投喂人工饲料。注意事项:投喂均采取少量抛投, 定时定点定手势(保证抛投角度一致)的方法, 早晚各1次。抛投死饵料鱼、鱼块和人工饲料时要缓慢放投, 延长沉落时间, 以适应鳜伏击的捕食特征。食性驯化训练结束后, 根据观察到腹部呈现饱腹或空瘪的状态, 判别为易驯食或不易驯食鳜[5, 27]两组, 每组随机挑选50尾左右。

1.3 基因组DNA提取

剪取每尾实验鱼鳍条组织约0.5 mg, 浸泡于95%酒精中, 储存在-20 ℃条件下备用。根据DNA提取试剂盒(天根, 北京)所示方法和步骤提取基因组DNA, 用多功能酶标仪检测DNA浓度, 1%琼脂糖凝胶检测DNA纯度。调整DNA浓度为100 ng/μL后于-20 ℃条件下保存。

1.4 引物设计

根据GenBank数据库中已发表鳜npy基因(序列号: EF554595), pep基因(序列号: EU908271), lpl基因(序列号: FJ811962)和gh基因(序列号: EF205280)的全序列来设计引物, 运用Primer Premier 5.0引物设计软件对npy的侧翼序列区, pep的编码序列区, lpl的编码序列区和gh的编码序列及侧翼序列区分别设计1对特异引物(表 1), 引物合成工作由上海生工生物技术有限公司完成。

表 1npypeplplgh基因SNPs位点分析引物信息 Tab.1 Primers for the identification of SNPs in the npy, pep, lpl and gh genes in Siniperca chuatsi
1.5 SNP位点的筛选与分型

随机选取样品中最易驯化的10个个体和最不易驯化的10个个体的基因组为模板, 利用npy-1、pep-E7、lpl-E7和gh-G3共4对引物进行扩增, PCR反应体系为:总体积20.0 μL, 其中含有DNA模板0.4 μL (50~100 ng), 上下游引物各0.8 μL(工作液浓度为10 μmol/L), 2×Taq Master Mix 10.0 μL(诺唯赞, 南京), 灭菌ddH2O 8.0 μL。PCR反应程序为: 94 ℃预变性3 min; 94 ℃变性30 s, 退火(退火温度见表 1) 30 s, 72 ℃延伸40~80 s(约1 kb/min), 35个循环; 72 ℃延伸5 min; 最后降温至12 ℃保持10 s。PCR产物用1%的琼脂糖凝胶电泳检测, 获得特异明亮条带后, 将其PCR产物纯化后混合, 送上海生工生物技术有限公司, 使用ABI 3730XL测序仪(ABI, 美国)测序。确定潜在的SNPs位点在随机选择的各10个个体中存在差异后, 将剩下的40个个体也进行各引物的PCR扩增, 并测序分析其个体的SNP基因型。将获得的序列信息用SeqMan软件进行峰值读图, 用Clustal W软件进行序列多重比对分析, 用DNAStar软件记录每个群体中各个个体的位点的基因型并记录。

1.6 SNP位点与鳜驯食性状的相关性分析

使用PopGene32软件[29]在易驯食和不易驯食群体中分析计算有效等位基因(effective allele numbers, Ne)、观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)、期望杂合度(expected heterozygosity, He)和哈迪-温伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium, HWE)。位点的多态信息含量(polymorphism information content, PIC)根据Bostein等[30]的方法计算,

$ {\rm{PIC}} = 1 - \left( {\sum\limits_{i = 1}^n {q_i^2} } \right) - \left( {\sum\limits_{i = 1}^{n - 1} {\sum\limits_{j = i + 1}^n {2q_i^2q_j^2} } } \right) $

式中qiqj分别为第i个和第j个等位基因的频率, n为等位基因频率数目。其中, PIC > 0.5为高度多态, 0.25 < PIC < 0.5为中度多态, PIC < 0.25为低度多态。使用SPSS19.0软件进行数据处理, 采用卡方检验分析SNP基因型与鳜食性驯化个体差异的相关性, 检验结果P < 0.05表示显著相关。当n≥ 40且所有T≥5时, 用普通的卡方检验; 当n≥40但有1≤T < 5时, 用Yates连续性校正的卡方检验; 当T < 1或n < 40时, 用Fisher确切概率法直接计算概率。皮尔逊卡方值(Pearson χ2)大于2.706/3.841/ 6.635/10.828, 有90%/95%/99%/99.9%的可能性证明二者相关, P < 0.05表示显著相关。

2 结果与分析 2.1 鳜食性驯化结果

经过驯食后, 筛选得到鳜易驯食群体50尾和鳜不易驯食群体53尾。驯食结束后, 可凭鳜外观状态进行区分:易驯食鳜在投喂人工饲料0.5 h后, 腹部呈饱食状态, 不易驯化鳜在投喂人工饲料/冰鲜饵料鱼0.5 h后, 腹部由于拒食人工饲料/冰鲜死饵呈干瘪状态。本实验选取鳜个体较大、驯食时间较短。实验过程无鳜因饥饿、病害死亡。

2.2 SNP位点筛选

鳜基因组DNA的电泳结果如图 1所示, DNA条带明亮, 大多数DNA无拖尾现象, 仅少数样品有拖尾现象, 检测OD260/OD280均在1.60~1.80之间, DNA符合实验要求。通过4对引物对随机选择的鳜易驯食群体10尾和鳜不易驯食群体10尾进行PCR扩增, 每对引物在相同食性群体内测得10个PCR产物, 将每5个PCR产物进行混合测序, 检测测序结果中预测的SNP多态位点处测序峰图的形态特征。纯合子SNP位点的测序峰为单峰, 较高峰值, 杂合子SNP位点的测序峰为双峰, 较低峰值。测序分析结果显示, 在本研究不同食性鳜群体中共有5个预测的SNP位点具有多态性的潜力(图 1)。在pep基因中发现2个SNP多态位点: pep-A位点位于外显子7, 仅检测到2种基因型, TT和TC(图 1a), 编码丝氨酸, 为同义突变; pep-B位点同样位于外显子7, 检测到3种基因型, CC、CT和TT(图 1b), 编码异亮氨酸, 为同义突变。在GH基因中发现3个SNP多态位点: gh-A位点位于内含子4, 检测到3种基因型, AA、AC和CC(图 1c); gh-B位点位于内含子4, 检测到3种基因型, AA、AT和TT(图 1d); gh-C位点位于外显子5, 检测到3种基因型, CC、CT和TT(图 1e), 编码天冬氨酸, 为同义突变。本实验待检测鳜群体中, 在npylpl基因中未检测到SNP多态位点。

图 1pepgh基因SNP位点不同基因型的测序峰图 a. pep-A, b. pep-B, c. gh-A, d. gh-B, e. gh-C. Fig.1 The sequencing peak chart of different genotypes of SNP loci in pep and gh genes of Siniperca chuatsi a. pep-A, b. pep-B, c. gh-A, d. gh-B, e. gh-C.
2.3 SNP位点群体遗传分析

5个SNP位点在2个不同驯食性状的鳜群体中的遗传多样性参数分析见表 2, 有效等位基因(Ne)在1.1959~1.7001, 观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别分布于0.1800~0.3585和0.1655~ 0.4160, 平均多态信息含量(PIC)为0.2477, 全部位点都属于中度多态性位点(0.25 < PIC < 0.5时为中度多态性位点), 3个位点显著偏离哈迪-温伯格平衡(HWE)(P < 0.05)。

表 2pepgh基因SNP位点的遗传多样性参数 Tab.2 Diversity parameters of SNP loci in pep and gh genes of Siniperca chuatsi
2.4 SNP位点与驯食性状的关联分析

根据基因频率分析结果可知, 在鳜易驯食和鳜不易驯食群体中SNP位点pep-A T/C、pep-B C/T、gh-A A/C、gh-B A/T和gh-C C/T的优势等位基因分别是A、A、T、T和C。仅SNP位点pep-A在鳜易驯食和鳜不易驯食群体中只有2种基因型TT和CT, 其他所有位点均为3种不同的基因型(表 3)。表 3列出了各个SNP位点的不同基因单倍型在不同鳜驯食性状群体中的基因型频率, 对不同基因型与鳜不同驯食性状做卡方检验(四格表卡方检验法), 结果显示SNP位点pep-A T/C中2种基因型TT(4.141)和CT (4.141)与鳜驯食性状之间显著相关(P < 0.05)。推测这2种基因型可显著影响鳜驯食性状。

表 3pepgh基因SNP位点的基因型频率及其与驯食性状的关联分析 Tab.3 Association analysis between genotype frequency of SNP and feeding preference traits in Siniperca chuatsi

在本实验研究群体中, 两个基因中不同SNP位点组成不同的基因型, 将每一种基因型与不同驯食性状进行关联分析, 结果显示有3种基因型与驯食性状存在显著相关(P < 0.05), 分别为Genotype1、Genotype2和Genotype3, 皮尔逊卡方值分别为4.212、7.044和3.949, 均为高相关水平, Genotype2 (TT, CC/CT/TT, AA, AA, TT)的皮尔逊卡方值最高, 相关性水平最高(表 4), 没有显著性差异的基因型在表中忽略显示。推测这3种基因型可显著影响鳜不同驯食性状。

表 4 鳜SNP位点不同双倍型和多倍型的基因型频率及不同基因型与驯食性状的关联分析 Tab.4 Genotype frequency of different SNP diplotypes and polytypes and association analysis between SNP and feeding preference traits in Siniperca chuatsi
3 讨论 3.1 鳜驯食性状相关SNP位点

本研究在鳜pepgh基因中共发现5个多态SNP位点, 所有多态位点都是同义突变, 翻译后氨基酸无变化。同义突变可能导致蛋白质高级结构的改变, 以及影响蛋白质修饰、运输和信号传导效率, 使得其空间构象发生变化, 进而影响其功能[31]。鳜转录组研究发现, 易驯食和不易驯食鳜中分别预测到4768、41个SNP位点, 易驯食鳜SNP位点较多, 具有更高的食性关联分析价值[5]。已有研究报道, 在鳜npy基因中检测到3个多态SNP位点[20]; 在鳜pp1caapp1cb基因中共检测到2个多态SNP位点[21]; 在鳜pep基因中检测到2个多态SNP位点[23], 与本文一致; 在鳜lpl基因中检测到3个多态SNP位点[22]; 在鳜gh基因中共检测到5个多态SNP位点[14, 32], 其中3个多态位点与本文一致。本研究5个SNP位点均处于中等多态水平(平均PIC=0.2477), 群体杂合度均较大, 遗传变异水平较高, 具较优选育潜力。HWE检验表明5个SNP位点在选育群体中受到较小选择压力。

3.2 SNP位点与驯食性状关联分析

鳜自开口起终生摄食活鱼虾, 拒食死饵或人工饲料, 且不同鳜个体、群体驯食性状差异大。可通过开发驯食差异基因的SNP位点, 筛选与驯食性状显著相关的SNP位点, 应用于分子辅助选育, 以期加快易驯食鳜品种的培育。研究发现鳜npy基因5'侧翼区中存在1个驯食性状候选SNP位点, 基因型为AC时与驯食性状显著相关[20]。在鳜pp1caapp1cb基因中各鉴定出1个候选SNP位点, 当基因型各为AA/AG和CC/CG时与驯食性状显著相关[21], 但对pp1caa中SNP位点进行关联分析时, 注意到AG基因型在易驯化鳜中频数小于5, 可扩大检测群体进一步确定其卡方检验显著性。在鳜pep基因中检测到与本研究一致的多态SNP位点, 但在其研究群体中均与驯食性状无显著相关, 双倍型Dip1 (CTCC)和Dip5 (TTTT)才与驯食性状显著相关[23], 这与本研究中结果不太一致, 可能原因是选育群体的遗传基础不同, 或者鳜驯食性状的是由多个数量性状位点共同控制的, 数量性状由多个微效基因或基因多个位点共同调控。gh可促进食欲和生长[33], 在gh基因中已开发较多与生长相关的SNP位点[14, 32, 34], 但未见其与驯食性状关联分析的研究。

本研究将pepgh基因中多态SNP位点与鳜驯食性状进行关联分析, SNP位点pep-A T/C中2种基因型TT和CT的皮尔逊卡方值均为4.141, 即表示有95%的可能性证明该基因型与鳜驯食性状显著相关。在本研究使用的鳜群体中发现, gh基因的3个SNP位点仅具有AAAATT、ACATCT和CCTTCC这3种基因型, 这可能与选择的鳜群体有关, 本实验中鳜群体来自长江流域野生翘嘴鳜亲本在本地进行人工繁育得到的后代。进一步分析两个基因中不同SNP位点组成的基因型与驯食性状的关联, 发现Genotype1 (CT, CC/CT/TT, AA, AA, TT)、Genotype2 (TT, CC/CT/TT, AA, AA, TT)和Genotype3 (TT, CC, AA, AA, TT)这3种基因型与驯食性状表型呈显著相关(P < 0.05), 其中Genotype2 (TT, CC/CT/TT, AA, AA, TT)相关性最高。这3种基因型与鳜驯食性状成高水平显著相关, 影响鳜驯食性状表型, 其中Genotype2相关性最高, 可作为最优基因型个体进行选育, 本研究为加快易驯食鳜品种的选育提供了有效的SNP分子标记, 有助于实现易驯食鳜新品种的快速分子辅助选育。

参考文献
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表 1npypeplplgh基因SNPs位点分析引物信息 Tab.1 Primers for the identification of SNPs in the npy, pep, lpl and gh genes in Siniperca chuatsi
图 1pepgh基因SNP位点不同基因型的测序峰图 a. pep-A, b. pep-B, c. gh-A, d. gh-B, e. gh-C. Fig.1 The sequencing peak chart of different genotypes of SNP loci in pep and gh genes of Siniperca chuatsi a. pep-A, b. pep-B, c. gh-A, d. gh-B, e. gh-C.
表 2pepgh基因SNP位点的遗传多样性参数 Tab.2 Diversity parameters of SNP loci in pep and gh genes of Siniperca chuatsi
表 3pepgh基因SNP位点的基因型频率及其与驯食性状的关联分析 Tab.3 Association analysis between genotype frequency of SNP and feeding preference traits in Siniperca chuatsi
表 4 鳜SNP位点不同双倍型和多倍型的基因型频率及不同基因型与驯食性状的关联分析 Tab.4 Genotype frequency of different SNP diplotypes and polytypes and association analysis between SNP and feeding preference traits in Siniperca chuatsi
pepgh基因SNP标记与驯食性状的关联分析
窦亚琪 , 梁旭方 , 高俊杰 , 何珊 , 石林杰 , 史登勇