蝦夷扇貝(Patinopecten Yessoensis)近交衰退的生物學效應及遺傳機理研究.pdf

1、近交衰退作為一種重要的遺傳學現(xiàn)象,在動植物中廣泛存在。由近交而引起的生物適應性衰退一直是進化生物學、物種保護和育種等領域的研究重點。海洋雙殼貝類由于其高繁殖力及多樣交配系統(tǒng),正逐漸成為研究近交衰退的良好模式生物。蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)是我國北方重要的經(jīng)濟養(yǎng)殖貝類,近年來養(yǎng)殖群體出現(xiàn)了一定的近交現(xiàn)象,本研究從性狀、基因組和轉(zhuǎn)錄組三個水平對蝦夷扇貝近交衰退的表現(xiàn)、可能的遺傳機制、表達譜特點等方面進行研究。<

2、br>　　1.蝦夷扇貝近交衰退的生物學效應
　　蝦夷扇貝通常是雌雄異體,但在養(yǎng)殖群體中發(fā)現(xiàn)了一定比例的雌雄同體現(xiàn)象。本研究利用雌雄同體的蝦夷扇貝構建了近交系數(shù)為0.5的自交家系,同時構建了近交系數(shù)為0.25的F2代家系和普通對照家系,通過記錄不同近交系數(shù)、在生活史不同階段的不同性狀分析蝦夷扇貝中的近交效應。研究發(fā)現(xiàn)不同的近交系數(shù)對衰退率的影響不同:自交系孵化率的衰退是F2代的6.2倍,自交系幼蟲不同階段存活率、生長性狀的衰退較F2

3、家系也分別提高了3.7~7.8、1.5~3.1倍。不同性狀在近交衰退中的表現(xiàn)也不同,與適應性聯(lián)系緊密的性狀如孵化率、存活率等的衰退要比生長性狀嚴重的多,并且都隨著時間的推移更加嚴重。當F提高10％時,生活史不同時期的存活率衰退率在7.84%~15.85%之間,而生長性狀的衰退僅有0.93%~5.13%。適應性性狀和生長性狀可能受不同位點、不同方式調(diào)控,生長性狀可能是受微效多基因的加性效應;而適應性性狀可能受一些主效基因控制,同時也受與生

4、理活性相關的小效應位點控制,并且位點間還存在明顯的上位和互作效應。本研究還從清除遺傳負荷的角度探討了淘汰有害基因的可能性,認為近交衰退很可能是海洋生物維持高雜合度的一種驅(qū)動力。
　　2.基于自交家系的遺傳連鎖圖譜構建和標記偏分離分析
　　本研究利用高通量全基因組SNP分型技術2b-RAD,以蝦夷扇貝自交系96個F1代個體為作圖群體,構建了蝦夷扇貝SNP高密度遺傳連鎖圖譜。圖譜包含1289個SNP標記,19個連鎖群,總長度16

5、33.87cM,標記平均間隔為1.29cM,圖譜覆蓋率為98.3%。對所有分型標記進一步分析,發(fā)現(xiàn)有58.8%的標記偏離孟德爾分離比。配子偏分離(50.96%)與合子偏分離(49.04%)的比例大致相當。合子偏分離基本可以分為雜合子過剩(43.79%)與純合子缺失(45.10%),進一步分析發(fā)現(xiàn)一部分雜合子過剩很有可能是由于連鎖的有害等位基因造成的。圖譜中306個偏分離標記幾乎都聚集在11個連鎖群上的17個偏分離聚集區(qū),進一步說明這些偏

6、分離標記很可能與重要基因或位點緊密連鎖。將這些顯著偏分離位點與蝦夷扇貝基因組進行比對、注釋,有超過100個位點有注釋信息,功能富集分析表明這些基因很有可能與對環(huán)境壓力的適應性應答有關。本研究結(jié)果首次從全基因組范圍表明偏分離現(xiàn)象有聚集成區(qū)的趨勢,可能是由大效應位點造成的。顯性效應、超顯性效應可能都起作用,但超顯性效應可能并不完全真實。本研究為扇貝的近交衰退遺傳機制研究提供了重要的理論依據(jù)。
　　3.自交家系與對照群體的表達譜差異研究

7、
　　選取越冬初期的兩個自交家系和一個對照群體各5個個體,對閉殼肌組織進行了RNA-Seq文庫的構建和表達譜分析。利用蝦夷扇貝基因組及基因組注釋信息進行標簽分析,共檢測到了17087個基因有表達。兩個自交組與對照比較后共找到2055個差異基因,其中1629個(79.3%)有注釋信息。828個基因在自交組中表現(xiàn)為上調(diào)(50.8%),776個基因在自交組中表現(xiàn)為下調(diào)(47.6%),自交組整體基因表達下調(diào),表現(xiàn)在下調(diào)基因的下調(diào)幅度更高。

8、有493個差異基因在兩個自交組中共有,與對照組相比這些基因的變化趨勢幾乎一致,只有24個基因(4.8%)表現(xiàn)出相反的趨勢。GO注釋及富集分析表明,差異基因主要與蛋白合成代謝、核酸代謝、脂類代謝、氧化磷酸化、免疫防御解毒和細胞骨架等功能相關。進一步的分析表明,下調(diào)基因顯著富集在與生長顯著相關的EGF家族基因,而上調(diào)基因參與了各種宏觀蛋白表達,本研究結(jié)果說明了 EGF相關蛋白表達的降低是造成生長性狀衰退的主要原因,而上調(diào)的蛋白表達則有可能是