“黄海2号”中国对虾高通量SNP筛选及其与抗WSSV性状的关联分析

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 25次 | 上传用户:xingzhe009
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中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)是我国重要的经济虾类,WSSV制约我国对虾养殖业的发展。传统对虾选择育种模式与分子标记辅助育种技术相结合有利于中国对虾抗病品种的选育。单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)被认为是很有应用前景的分子标记技术。本研究在中国对虾转录组454高通量测序的基础上,依据预测的SNP位点设计引物,利用非标记探针HRM(HighResolution Melting)技术,对单核苷酸突变进行验证开发。利用开发的132个SNP标记(实验室前期开发39个+本论文开发93个),对2008-2012年中国对虾抗WSSV性状测试实验中获得的抗性群体和敏感群体进行了遗传多样性分析,并对各位点基因型与抗WSSV性状进行了关联分析,获得了与抗WSSV性状相关的9个SNP标记。使用RT-PCR结合RACE技术对抗WSSV相关SNP位点Contig1401-67TA所在基因——中国对虾醛缩酶基因(aldolase)进行了成功克隆,并获得了该基因cDNA全长序列。具体内容如下:一、中国对虾多态性SNP位点开发中国对虾转录组454高通量测序、contig的拼装和SNP位点的预测由国家人类基因组南方研究中心完成。依据预测的SNP位点,从造成错义突变(mis-sence)的SNP位点中挑选了530个位点,共设计合成引物378组,筛选得到候选SNP位点301个并设计非标记探针,通过非标记探针HRM分型方法,在96尾2012年人工选育的“黄海2号”中国对虾群体中进行检测和验证,结果共有93个SNP位点显示多态性。每个SNP位点的观测等位基因数(Na)均为2个,有效等位基因数(Ne)分布范围1.0105~2.000,观测杂合度(Ho)的分布范围为0.000~0.9792,期望杂合度(He)的范围为0.0104~0.5026,次要等位基因频率(MAF)分布范围0.0052~0.5000。多态信息含量分析显示93个位点的PIC,其平均值为0.2182,低于标准值0.5。Shannon信息指数分布范围为0.0326~0.6931,平均值为0.3330。研究结果表明,通过HRM技术对中国对虾候选SNP位点进行验证开发是一种有效的方法,开发获得中国对虾SNP位点可用于后续实验研究。二、中国对虾抗WSSV相关SNP位点的筛选及关联分析利用132个SNP位点对“黄海2号”中国对虾抗性群体和敏感群体进行HRM基因分型分析,并对基因型分布频率进行卡方检验。结果显示,有9个SNP位点的10个基因型在抗性群体和敏感群体中分布频率差异显著(P﹤0.05),其中C1401-67TA的A/A型、C7695-204AG的A/G型、C283-145AG的G/G型、C12355-592CT的C/C型在两群体中差异极显著(P﹤0.01),C6625-56CT的C/T型、C7911-209CT的T/T型、C9733-231TA的T/A型、C12698-488CA的A/A型、C364-89AT的A/A型和C12355-592CT的C/T型差异显著(P﹤0.05)。进一步分析显示,位点C1401-67TA的A/A型、C6625-56CT的C/T型、C364-89AT的A/A型和C12355-592CT的C/T型与抗病正相关,C7695-204AG的A/G型、C7911-209CT的T/T型、C9733-231TA的T/A型、C12698-488CA的A/A型、C283-145AG的G/G型和C12355-592CT的T/T型与抗病负相关。借助NCBI网站BlastX程序对获得的与抗病性状相关的9个Contig进行分析,推测其潜在功能。除了Contig12698,其余8个Contig均匹配到了序列相似度较高的功能基因(E值<10-10),分别是果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphatealdolase),脱氧胞苷酸脱氨酶(deoxycytidylate deaMase),u5小核核糖核蛋白200解旋酶样蛋白(u5small nuclear ribonucleoprotein200kda helicase-like protein),甘氨酸脱羧酶(glycine decarboxylase),多态缩多氨酸(DEAD-box polypeptide39),半胱氨酸天冬酶(effector caspase),肽转运蛋白家族1-like(predicted:peptidetransporter family1-like),40S核糖体蛋白S2(40S ribosomal protein S2)。三、中国对虾SNP类型特征及分布特点在中国对虾转录组454高通量测序的基础上,依据测序获得的7万余个可能的SNP位点和经过HRM验证获得的多态性SNP位点,分析中国对虾碱基突变的类型及其与周围碱基的相关性。结果表明,C/T突变类型最多,G/C突变类型最少,并且存在“转换偏差”为2.0>0.5;随着突变位点直接相邻位置上A&T碱基个数的增加,该突变位点的转换偏差逐渐降低;突变位点发生突变前后碱基组成存在(G+C)/(A+T)偏差。四、中国对虾抗病相关基因克隆及全长序列分析使用RT-PCR结合RACE技术对抗WSSV相关SNP位点Contig1401-67TA所在基因——中国对虾醛缩酶基因(aldolase)进行了成功克隆,并获得了该基因cDNA全长序列。序列分析结果表明,该cDNA全长2127bp,包含一个1098bp的开放阅读框,编码365个氨基酸。通过对中国对虾醛缩酶基因核苷酸序列和氨基酸序列分析、蛋白质结构和功能的预测与分析,进一步证实了本研究所获得中国对虾醛缩酶基因序列的正确性。经同源比对和进化树分析,中国对虾醛缩酶基因编码的氨基酸与节肢动物的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶氨基酸序列相似性达85%以上,确定其是果糖-1,6-二磷酸醛缩酶。基因时空表达分析,感染WSSV后,肝胰腺中醛缩酶的表达量先上升后下降,结果显示中国对虾醛缩酶基因在抗WSSV感染过程中可能具有一定应激功能。
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