發(fā)布時間：2018-01-09 13:04

  本文關(guān)鍵詞：團頭魴（Megalobrama amblycephala）低氧相關(guān)分子標記的開發(fā)及應用　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：團頭魴(Megalobrama amblycephala,Yih),俗稱武昌魚、鳊魚,是我國重要的草食性經(jīng)濟魚類之一,2015年全國養(yǎng)殖總產(chǎn)量超過70萬噸。與草魚、鯉、鯽等大宗淡水養(yǎng)殖魚類品種相比,團頭魴不耐低氧,對水體溶氧的變化比較敏感。隨著市場需求持續(xù)增大以及養(yǎng)殖水域環(huán)境不斷惡化,培育耐低氧團頭魴新品種(系)對團頭魴養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。耐低氧性狀是受微效多基因控制的復雜數(shù)量性狀,隨著現(xiàn)代分子生物學的發(fā)展,分子標記輔助選擇育種具有良好的應用前景。目前魚類耐低氧性狀的遺傳研究基礎(chǔ)薄弱,相關(guān)的基因和分子標記資源有限。本論文利用常規(guī)選育技術(shù)構(gòu)建團頭魴低氧耐受和低氧敏感基礎(chǔ)群體,分析低氧耐受性狀的遺傳特征,在肌肉組織轉(zhuǎn)錄組高通量測序基礎(chǔ)上篩選、驗證和開發(fā)低氧相關(guān)的SNP分子標記,并在子代群體中進行應用,驗證分子標記的效果,為團頭魴耐低氧性狀研究和新品種選育積累相關(guān)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本研究的主要結(jié)果和結(jié)論如下:1、團頭魴耐低氧性狀的遺傳分析通過低氧環(huán)境壓力篩選,構(gòu)建了團頭魴低氧耐受和低氧敏感育種基礎(chǔ)群體,發(fā)現(xiàn)低氧耐受和低氧敏感群體間魚體體長、體重、體高等形態(tài)學指標存在顯著性差異(p0.05),而頭長的差異不顯著(p0.05),低氧耐受能力不同的群體間存在生長差異,大規(guī)格團頭魴相比小規(guī)格的低氧耐受能力要弱;采用組內(nèi)半同胞方差分析估計,團頭魴低氧耐受性狀的遺傳力為0.31,屬于中度遺傳力水平,檢驗達到了顯著水平(p0.05)。2、低氧脅迫后團頭魴肌肉轉(zhuǎn)錄組特征分析采用IlluminaHiSeq TM 2500高通量測序平臺,對3種不同低氧處理團頭魴肌肉樣本進行深度測序,總共產(chǎn)生了96,934,854個Raw Reads,88,200,889個clean reads,GC含量約為50%;拼接后共獲得57,303個Unigenes(平均長度為807 bp,范圍為201 bp~21643 bp),N50和N90值分別為1465 bp和298 bp;分子生物信息分析顯示426個基因差異表達,整體上看,在低氧脅迫條件下下調(diào)差異基因的數(shù)目遠大于上調(diào)的差異基因,表明肌肉組織主要是通過抑制基因表達的方式來應對低氧脅迫。下調(diào)差異基因富集的生物學功能集中在蛋白與大分子復合物的組裝和組織過程,上調(diào)差異基因主要涉及肌肉收縮和血液循環(huán)。根據(jù)不同處理間差異表達基因的GO功能富集分析結(jié)果,可以初步推斷出團頭魴肌肉組織應對低氧脅迫動用生物學過程的機制,肌肉組織應對低氧脅迫的主要目的在于保持低能量水平,新陳代謝能量消耗的控制能力不同是團頭魴轉(zhuǎn)錄組差異的潛在功能結(jié)果。3、團頭魴低氧相關(guān)SNPs標記的篩選和開發(fā)轉(zhuǎn)錄組測序共拼接64,797,236個堿基,發(fā)現(xiàn)了52623個可能的SNPs位點,其中堿基轉(zhuǎn)換型30192個,顛換型位點16802個,轉(zhuǎn)換與顛換比為1.80;同義SNPs占編碼區(qū)總SNPs的99.7%,錯義SNPs約0.3%;挑選28個非同義SNPs位點進行檢測分析,利用聚合酶鏈式反應-限制性片段長度多態(tài)性(PCR-RFLP)分型方法,篩選出5個多態(tài)性SNPs。POPGENE軟件分析顯示5個SNPs的多態(tài)信息含量(PIC值)范圍為0.1436-0.3469,平均值為0.2669,屬于中度多態(tài),除了Nr4a1-C2188T外,其他4個SNPs在低氧耐受和低氧敏感群體中均符合哈-溫平衡(p0.05)�？ǚ綑z驗結(jié)果表明Plin2-A1157G和Hif-3a-2917AG位點在低氧耐受和低氧敏感群體中基因和基因型差異顯著(p㩳0.05),關(guān)聯(lián)分析顯示這2個SNPs與低氧耐受性狀顯著相關(guān)。4、子代群體的低氧性能測試和低氧相關(guān)SNPs標記的驗證不同低氧耐受親本雜交組合的子代群體間的受精率和孵化率差異不顯著(p0.05)。低氧耐受能力比較顯示耐受親本子代敏感親本子代,體重比較顯示耐受親本子代敏感親本子代。關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明在子代群體中2個低氧相關(guān)SNPs(Plin2-A1157G和Hif-3a-2917AG)與低氧耐受性能的關(guān)系均不顯著(p0.05),相關(guān)研究有待進一步改進和深入開展。
[Abstract]:Bream (Megalobrama amblycephala, Yih), commonly known as Wuchang fish, bream, is one of China's important economic herbivorous fish farming, in 2015 the national total output of more than 700 thousand tons. Compared with grass carp, carp, crucian carp and other bulk freshwater aquaculture fish species, megalobramaamblycephala not resistant to hypoxia, is sensitive to the change of dissolved oxygen in the water. With the market demand continues to increase as well as the aquaculture water environment worsening, the cultivation of new varieties (lines) megalobramaamblycephala hypoxia has important significance for the healthy development of the aquaculture industry. Megalobramaamblycephala hypoxia tolerance trait is controlled by some genes of complex quantitative traits, with the development of modern molecular biology, molecular marker assisted selection has a good application prospect the genetic research foundation in fish hypoxia tolerance traits of weak related genes and molecular markers of limited resources. This paper constructs a bream hypoxia tolerance using conventional breeding techniques And the oxygen sensitivity of basic population, genetic characteristics of hypoxia tolerance traits, screening in high-throughput transcriptome sequencing of muscle tissue based on the validation and development of hypoxia related SNP molecular markers and application in progeny populations, molecular marker verification results, the accumulation of theoretical and technical basis for the related traits of megalobramaamblycephala hypoxia and the breeding of new varieties resistant. The main results and conclusions of this study are as follows: 1. Genetic analysis of hypoxia tolerance traits of Megalobrama amblycephala through hypoxia environmental stress screening, constructed bream hypoxia tolerance and hypoxia sensitive breeding base, found that hypoxia tolerance and hypoxia sensitive groups of body length, body weight, there was a significant difference higher body morphology index (P0.05), but there was no significant difference in head length (P0.05), there are differences in growth of hypoxia tolerance of different groups, large size megalobramaamblycephala compared to the small size of the hypoxia tolerance The ability to use weak; half sib group analysis of variance estimation of heritability, bream hypoxia tolerance characteristics was 0.31, belonging to moderate heritability level test, reached a significant level (.2, P0.05) after hypoxic stress megalobramaamblycephala muscle transcription group characteristics analysis using IlluminaHiSeq TM 2500 high-throughput sequencing platform, deep sequencing of 3 different hypoxia megalobramaamblycephala muscle samples, produced a total of 96934854 Raw Reads, 88200889 clean reads, GC was about 50%; 57303 Unigenes were obtained after stitching (average length of 807 BP, range 201 bp~ 21643 BP), N50 and N90 were 1465 BP and 298 BP; molecular biology information analysis showed that 426 genes were differentially expressed, on the whole, the number of differentially expressed genes down regulated genes in hypoxia stress conditions is far greater than the increase, suggests that the muscle tissue is mainly through the inhibition of gene expression patterns The biological function of hypoxic stress. By differential gene enrichment in the assembly and the concentration of tissue protein and macromolecular complexes, upregulation of these genes mainly involved in muscle contraction and blood circulation. According to the results of GO gene function enrichment analysis expression differences between different treatments, the preliminary inference group bream muscle tissue hypoxia stress coping mechanism use the biological process, the main purpose of muscle tissue hypoxia stress response is to maintain a low energy level, the ability to control the energy consumption of different The new supersedes the old. potential function results in.3 megalobramaamblycephala transcriptome differences, screening and development of transcription SNPs related markers megalobramaamblycephala hypoxia group were confirmed mosaic of 64797236 bases, found 52623 possible SNPs the base site, conversion type 30192, type 16802 transversion sites, transition and transversion ratio of 1.80; the total synonymous SNPs SNPs encoding region 9 9.7% missense SNPs is about 0.3%; selected 28 nonsynonymous SNPs loci was detected by polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) genotyping method, screened polymorphic information content of 5 polymorphic SNPs.POPGENE analysis showed that 5 SNPs (PIC) is in the range of 0.1436-0.3469, the average value is 0.2669, the moderate polymorphism, except Nr4a1-C2188T, the other 4 SNPs in hypoxia tolerance and hypoxia sensitive groups were consistent with Hardy Weinberg equilibrium (P0.05). The chi square test results showed that Plin2-A1157G and Hif-3a-2917AG genes in hypoxia tolerance and hypoxia sensitive group and genotype had significant difference (P? 0.05), correlation analysis the 2 SNPs and hypoxia tolerance traits were significantly related to.4, hypoxia performance test and hypoxia SNPs markers related to the offspring population of hypoxia tolerance verification of different hybrid combinations of the offspring groups between the fertilization rate and hatching The rate of no significant difference (P0.05). Hypoxia tolerance compared to parent offspring tolerance sensitive parent offspring, parent offspring showed weight tolerance sensitive parent offspring. Correlation analysis showed that in the progeny of 2 hypoxia related SNPs (Plin2-A1157G and Hif-3a-2917AG) and hypoxia tolerance performance were not significant (P0.05), the related research needs further improvement and development.

【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S917.4

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本文編號：1401483