本文關(guān)鍵詞：九刺魚適應(yīng)性進(jìn)化中形態(tài)變化及形態(tài)學(xué)數(shù)量性狀的QTL定位研究　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：探索自然界生物種群間表型分化的遺傳機(jī)制是生物進(jìn)化學(xué)研究中的基本目的之一。九刺魚海洋性群體和淡水性群體間存在形態(tài)學(xué)性狀分化的現(xiàn)象,且不同九刺魚淡水性群體在各自的適應(yīng)性進(jìn)化過程中相互獨立的分化出了類似的形態(tài)學(xué)性狀,因此可以作為生態(tài)進(jìn)化學(xué)研究中的新興模式生物,探索物種適應(yīng)性進(jìn)化中表型分化的遺傳學(xué)機(jī)制。本研究選取芬諾斯堪底亞九刺魚的一個海洋性群體(HEL群體)和三個淡水性群體(RYT、PYO和BYN群體)為實驗對象,共獲得876尾九刺魚F2代個體,利用RAD高通量測序技術(shù),通過低密度和高密度連鎖圖譜的聯(lián)合運用,對九刺魚適應(yīng)性進(jìn)化中的形態(tài)變化現(xiàn)象進(jìn)行了統(tǒng)計和QTL定位研究,并對九刺魚淡水性群體和海洋性群體間主要形態(tài)學(xué)(體型、線性指標(biāo)性狀及側(cè)板數(shù)目)變化的遺傳機(jī)制和候選基因進(jìn)行了分析和討論(第二章);此外,鑒于九刺魚不同淡水性群體間相互獨立的進(jìn)化出類似形態(tài)學(xué)分化的現(xiàn)象,本研究利用RAD高通量測序和QTL兩步定位法分析技術(shù),對不同九刺魚淡水性群體間的類似體型分化(第三章)、線性指標(biāo)性狀分化(第四章)以及腹刺結(jié)構(gòu)分化(第五章)現(xiàn)象的分子遺傳路徑進(jìn)行了比較和討論;為研究物種在不同或類似環(huán)境條件下的適應(yīng)過程中發(fā)生的形態(tài)變化現(xiàn)象進(jìn)行了基礎(chǔ)遺傳機(jī)制研究,并提供了相應(yīng)的實驗支持。本研究主要取得以下結(jié)果:(1)九刺魚海洋性群體和淡水性群體形態(tài)變化及QTL定位研究九刺魚野生HEL群體和RYT群體的體型、10種候選線性指標(biāo)性狀和側(cè)板數(shù)目存在明顯的差異。HEL和RYT雜交F2群體的體型主成分分析結(jié)果顯示,前三個主成分解釋了九刺魚61.3%的體型分化,主要包括體長、體寬和尾柄長度的變化。該F2群體的高通量測序共獲得了18691個SNP標(biāo)記,通過高密度連鎖圖譜的QTL定位分析,共定位到12個與體型標(biāo)記矢量值變化相關(guān)的QTL標(biāo)記;4個與尾柄長度、下唇長度、體寬和嘴長變化相關(guān)的QTL標(biāo)記;4個與側(cè)板數(shù)目變化相關(guān)的QTL標(biāo)記。各QTL標(biāo)記的變異解釋率從6.3%到15.3%不等,有2個QTL標(biāo)記可能同時與多個性狀的分化相關(guān),表明這些QTL標(biāo)記具有基因多效性;此外,沒有定位與形態(tài)學(xué)變化相關(guān)的主效QTL標(biāo)記(變異解釋率大于60%),表明這些性狀均為多基因遺傳機(jī)制。本實驗從基因型水平證明了九刺魚淡水性群體和海洋性群體在尾柄長度、下唇長度、體寬、嘴長和側(cè)板數(shù)目等性狀方面存在的差異,為探索定向選擇中QTL標(biāo)記的遺傳動力學(xué)作用提供了研究機(jī)會;同時,本研究為大多數(shù)檢測到的QTL標(biāo)記成功篩選到了相應(yīng)的候選基因,但每個候選基因是通過何種信號通路參與形態(tài)學(xué)性狀分化的過程中仍需進(jìn)行深一步的研究。(2)九刺魚不同淡水性群體進(jìn)化過程中體型分化的遺傳基礎(chǔ)研究九刺魚hel和pyo雜交f2群體的高通量測序共獲得了13060個snp標(biāo)記,通過qtl定位分析,共定位到50個與體型標(biāo)記矢量值變化相關(guān)的qtl標(biāo)記,各qtl標(biāo)記的變異解釋率從5.1%到14.1%不等,有5個qtl標(biāo)記同時與多個體型標(biāo)記矢量值的變化相關(guān),表明這些qtl標(biāo)記具有基因多效性;此外,該f2群體沒有定位與體型分化相關(guān)的主效qtl標(biāo)記,表明hel和pyo群體體型分化的遺傳機(jī)制為多基因遺傳機(jī)制。本研究還證實了九刺魚不同群體間的體型分化現(xiàn)象與異速生長率大小無關(guān)。盡管ryt群體和pyo群體與hel群體體型分化的遺傳機(jī)制都為多基因控制模式,但由于與ryt群體和pyo群體同一位置體型矢量值變化相關(guān)的qtl分別被定位到了不同的染色體上,因此引起ryt群體和pyo群體類似的體型分化現(xiàn)象的分子遺傳路徑并不相同,這兩個種群在適應(yīng)性進(jìn)化過程中發(fā)生的類似的體型分化現(xiàn)象可能屬于趨同進(jìn)化現(xiàn)象。(3)九刺魚不同淡水性群體進(jìn)化過程中線性指標(biāo)性狀分化的遺傳基礎(chǔ)研究九刺魚hel和pyo雜交f2群體線性指標(biāo)性狀分化的qtl定位分析中,共定位到38個與被檢測性狀相關(guān)的qtl標(biāo)記,各qtl標(biāo)記的變異解釋率從3.0%到22.9%不等,其中有5個qtl標(biāo)記與多個線性指標(biāo)性狀的分化相關(guān),表明這些標(biāo)記具有基因多效性。九刺魚hel和byn雜交f2群體的高通量測序共獲得了9832個snp標(biāo)記,線性指標(biāo)性狀分化的qtl定位分析共定位到30個與被檢測性狀相關(guān)的qtl標(biāo)記,各qtl標(biāo)記的變異解釋率從1.7%到7.5%不等,其中有2個qtl標(biāo)記與多個線性指標(biāo)性狀的分化相關(guān),表明這些標(biāo)記具有基因多效性。九刺魚ryt、pyo和byn群體中均沒有定位到與線性指標(biāo)性狀分化相關(guān)的主效qtl標(biāo)記,表明這三個淡水性群體和海洋性群體線性指標(biāo)性狀分化的遺傳機(jī)制可能均為多基因遺傳模式。除此之外,引起這三個淡水群體中大多數(shù)線性指標(biāo)性狀分化的qtl標(biāo)記被定位在了不同的染色體上,表明這三個淡水群體中這些類似線性指標(biāo)性狀的分化現(xiàn)象可能屬于趨同進(jìn)化。(4)九刺魚不同淡水性群體進(jìn)化過程中的基翼骨退化現(xiàn)象研究九刺魚ryt群體基翼骨退化的qtl定位分析中,定位到1個與九刺魚左右側(cè)腹刺和左右側(cè)盆帶骨結(jié)構(gòu)退化相關(guān)的主效qtl標(biāo)記,平均變異解釋率為70.2%。該標(biāo)記位于7號染色體的一端,pitx1基因是引起這些性狀發(fā)生退化的候選基因,表明ryt群體腹刺和盆帶骨結(jié)構(gòu)退化受單一主效基因(pitx1)控制。九刺魚byn群體基翼骨退化的qtl定位分析中,九刺魚腹刺、盆帶骨、盆骨延伸長度和寬度的變化分別定位到了6個、6個、4個和2個qtl標(biāo)記,這些qtl標(biāo)記中有4個為具有大效應(yīng)的qtl標(biāo)記(變異解釋率大于10%),但無主效qtl標(biāo)記,且均不位于7號染色體上,表明byn群體的基翼骨退化現(xiàn)象不受單一主效基因控制,與pitx1基因無關(guān),其遺傳現(xiàn)象可能受多基因遺傳模式控制。除此之外,九刺魚RYT群體和BYN群體的互補(bǔ)測驗結(jié)果顯示,腹刺結(jié)構(gòu)完全退化的親本雜交后,F1代群體中仍有腹刺發(fā)育的個體存在,表明控制這兩個群體腹刺結(jié)構(gòu)退化的等位基因不是同一個等位基因,具有互補(bǔ)效應(yīng),進(jìn)一步證明了這兩個淡水性群體類似的腹刺退化現(xiàn)象受不同分子遺傳路徑控制,屬于趨同進(jìn)化現(xiàn)象,為九刺魚淡水性群體腹刺退化的趨同進(jìn)化研究提供了實驗支持。
[Abstract]:In this paper , we studied the genetic mechanism and the candidate genes of the morphological changes in the adaptive evolution of nine species of fish . The results showed that : ( 1 ) The morphological changes in the adaptive evolution of the species were studied by means of high flux sequencing and QTL mapping . ( 2 ) The genetic mechanism of type differentiation in the evolution of different freshwater sex populations of nine species of fish was studied . There were 130 60 snp markers , and the genetic mechanism of the differentiation between the two populations was not identical . ( 4 ) In the analysis of qtl ' s localization of the base - wing bone degeneration of the nine - point fish by different freshwater sex populations , the main effect qtl marker was found to be related to the degeneration of the left and right lateral abdomen and the left and right pelvic girdle . Four of these qtl markers were located on the chromosome 7 , and 4 of these qtl markers were not located on chromosome 7 . The results showed that the degeneration of the ventral spine of the two populations was not controlled by single dominant gene .

【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q953

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本文編號：1408395