我国部分地方鸭品种遗传多样性与群体结构分析

【摘要】为全面了解我国地方鸭品种遗传资源的遗传多样性,群体间的关系、结构及我国地方鸭品种的起源和保种现状,采集了我国不同地域的22个地方鸭品种(包含中国番鸭)或资源群以及绿头野鸭和斑嘴鸭群体,共计1890个个体样本。通过SSR荧光标记技术,检测了这些个体在12个SSR位点的基因型。分析了等位基因频率、有效等位基因数(Ne)、群体杂合度(He)、多态信息含量(PIC)、群体间的Nei氏标准遗传距离(DS)和DA遗传距离,采用UPGMA法、主成分分析PCA和群体遗传结构分析等方法(Structure程序),对24个群体的遗传多样性、群体分化时间、群体结构、品种起源、杂种优势预测等进行了分析。同时,本研究利用mtDNAD-loop区部分序列和mtDNACOI基因序列,对24个群体在核外序列上的遗传多样性、系统进化、单倍型分布等进行了分析,并选取了巢湖鸭作为我国地方鸭品种的代表,进行了异地小群保种效果的监测,其分析与监测结果如下。1.利用已报道的58个微卫星(SSR)座位中筛选出了12个等位基因丰富的座位,并根据等位基因大小分为：第Ⅰ组：AY493256、CM011、APH01,第Ⅱ组：APL2、AJ272579、AJ515884,第Ⅲ组：AJ272578、AJ415887、AY493313,第Ⅳ组AJ272577、AY493289、AJ515893。12个座位检测到的等位基因范围为3.04～6.96,有效等位基因数均大于2.000,有7个座位在所有群体中均为中高度多态性位点(0.25<PIC<1.00)。11个座位在所有群体中均存在多个等位基因,所检测到的基因频率在24个群体中分布均匀,用其分析地方鸭品种或资源群的遗传多样性与群体结构具有较高的有效性和可靠性。2.对于群体而言,24个群体内的固定系数(Fst)在0.116～0.349之间,个体固定系数(Fit)的范围为0.180～0.537,个体的近交系数(Fis)的范围为-0.037～0.336,其中位点AJ272578最小为负值,表现为杂合子过剩,其他位点均表现为杂合子缺失。用每个位点的Fis、Fst和Fit参数来检测群体的遗传分化,对于整个群体,遗传分化有21.2%来自品种间,则有78.8%来源于个体差异,并且所有的位点都显著的贡献于这个结果(P<0.001)。3.12个座位在斑嘴鸭群体中检测到的平均有效基因数最小,为3.58；麻旺鸭最大,为8.42。ObsHe的数值范围为0.4086～0.6918,其中广西小麻鸭最低,建水黄褐鸭最高；而对于ExpHe期望杂合度,中国番鸭群体最低,为0.4132,绿头野鸭最高,为0.7273。PIC与ExpHe之间存在相关性,其变化范围为0.3800～0.6825,中国番鸭最小,绿头野鸭最大。4.基于12个座位计算的Ds遗传距离为0.1228～2.335,北京鸭与中山麻鸭最近,中国番鸭与广西小麻鸭最远。DA遗传距离的计算结果与Ds遗传距离存在一定的差异,其数值范围为0.0914～0.7883,荆江麻鸭与枞阳媒鸭最近,中国番鸭与斑嘴鸭最远。对绿头野鸭、斑嘴鸭与地方鸭品种或资源群的遗传距离进行方差分析,虽然绿头野鸭与各群体间的距离均小于斑嘴鸭与各群体的距离,但差异不显著(P>0.05)。本研究结果进一步证实我国地方鸭品种的起源过程中绿头野鸭与斑嘴鸭均有所贡献。5.基于Ds、DA遗传距离构建的UPGMA大体一致,可将24个品种划分为6大类群：高邮鸭与吉安红毛鸭、绿头野鸭和广西小麻鸭4个群体聚为第1类群；金定鸭与山麻鸭、荆江麻鸭与枞阳媒鸭各自聚类后两者再聚为第2类群；大余麻鸭与攸县麻鸭聚类后再依次与临武鸭和巢湖鸭依次聚类,作为第3大类群。斑嘴鸭与靖西麻鸭2个群体可单独作为第4大类群。剩余的9个群体聚为第5大类群,最后标记外群中国番鸭独自作为1个类群。6.本研究采用DA遗传距离来计算各群体的平均分化年代,推算出的分化年代范围在255年～8491年间不等。其中,高邮鸭与吉安红毛鸭间的分化年代最晚。高邮鸭与番鸭之间的分化年代最早。基于本实验筛选的12对SSR引物,检测了另外3个地方鸭品种(♀)与番鸭(♂)的Ds遗传距离,并对遗传距离与杂种优势率进行了相关性分析,提出了半番鸭杂种优势的预测的Logarithmic线性拟合公式。7.利用Structure程序对24个群体的群体结构进行分析,K=5时,中国番鸭最早被分离。Structure程序将遗传距离较近的群体分为3个类群,第1类群：北京鸭、建昌鸭、建水黄褐鸭和中山麻鸭(或已灭绝)；第2类群：巢湖鸭、大余麻鸭、靖西麻鸭和枞阳媒鸭；第3类群：斑嘴鸭、广西小麻鸭、高邮鸭、吉安红毛鸭、金定鸭、绿头野鸭,其中第3类群中,只有高邮鸭个体在所属类群的基因组分数超过了80.0%。8.在24个群体中,最终获得了mtDNAD-loop区序列667bp,分析发现碱基C的含量最高,为34.29%,22个群体中均是A+T的含量略高于G+C,只有建昌鸭和攸县麻鸭的G+C含量略低于50%。检测到的单碱基突变位点有9个,占1.46%。简约信息位点为27个,其中23个2种变异位点,占4.38%,4个3种变异位点,占0.64%。这些多态位点中共有114次颠换,94次转换,其中AC、AT、CG、TG颠换次数分别为19、22、23、47次；TC转换次数分别为32、62次。颠换略高于转换。在24个群体中共检测到59种单倍型单倍型多样度的范围为0～0.929,吉安红毛鸭、靖西麻鸭与中山麻鸭最高；平均核苷酸差异数(K)的范围为0～8.143,核苷酸多样度(R)的范围为0～1.303,均是北京鸭最高。整个大群体中性检验利用Tajima’sD值进行,其值为-0.11344,P>0.05,符合中性突变。在中国番鸭群体中只发现了2种单倍型,是由187位和458位的碱基突变共同造成的。9.对于鸭COI基因,碱基组成比例与mtDNAD-loop区序列相似,但是A+T的含量略低于G+C,与mtDNAD-loop区的检测结果相反。全群中共检测到93个碱基突变位点,其中单碱基突变位点为53个,简约信息位点为40个,检测到41种单倍型,多样度的范围为0～0.893,平均核苷酸差异数(K)与核苷酸多样度(Pi)的范围分别为0-21.2857、0-1.385。整个大群体的Tajima’sD值为-0.1391,P>0.1,符合中性突变在中国番鸭群体中只检测到1种单倍型H41。10.选取原产地和基因库(泰州)保种的巢湖鸭2个群体进行异地保种效果监测,2个群体间的等位基因频率无显著性差异(P=0.480>0.05)；He和PIC差异均不显著(PHe=0.209、PPIC=0.118)；Fis高于原产地群体,差异显著(PFis=.0.022).初步表明对巢湖鸭采取异地小群保种的方法是可行的。
【作者】张扬；
【导师】陈国宏；徐琪；
【作者基本信息】扬州大学，动物遗传育种与繁殖，2014，博士
【关键词】鸭；遗传多样性；群体结构；STR分型；mtDNA；Structure程序；

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