东北黑蜂系统起源及对低温环境的适应性机制研究

摘要

东北黑蜂是我国优良的地方品种，具有产卵力强、抗寒等优点，但其品种来源尚不清楚，抗寒机制缺乏系统研究，而分类地位和遗传特征的不清晰给东北黑蜂的保护均会造成阻碍。本研究通过全基因组重测序技术、对自由水含量和游离脂肪含量的测定以及实时荧光定量PCR技术对东北黑蜂的系统起源及抗寒机制展开研究，以期明确东北黑蜂的分类地位和遗传特征，主要研究内容和结果如下:
　　(1)本研究对东北黑蜂、远东黑蜂、珲春黑蜂、高加索蜂和中华蜜蜂5个蜂种共100只工蜂个体进行了全基因组重测序，并在公共数据库下载了卡尼鄂拉蜂、欧洲黑蜂、安纳托利亚蜂和意大利蜂4个蜂种共40个个体的重测序数据。测序共获得246.32G原始数据，东北黑蜂重测序共获得54.49G的数据量，其clean reads与参考基因组的平均比对率为97.32％，平均测序深度为18.0×，鉴定到东北黑蜂2114450个SNP，739093个InDel。
　　(2)通过构建进化树、主成分分析和群体遗传结构分析，探究东北黑蜂的系统起源。结果表明东北黑蜂与远东黑蜂、珲春黑蜂亲缘关系最近，并且血统组成单一。证明东北黑蜂来可能源于远东黑蜂。
　　(3)通过测定东北黑蜂和意大利蜂的自由水含量和游离脂肪含量分析东北黑蜂的抗寒能力。结果表明，二者自由水含量和游离脂肪含量差异均不显著(P＞0.05)，表明二者对低温环境均产生了适应性，都形成了一定的抗寒机制。
　　(4)利用Fst&θπ选择消除分析，通过东北黑蜂和意大利蜂的比较，筛选东北黑蜂受选择区域，再结合GO富集分析和KEGG分析筛选抗寒相关的基因。结果筛选到2个与小分子抗寒物质积累相关的基因，即与葡萄糖积累有关的PH domain leucine-rich repeat-containing protein phosphatase2基因以及与磷脂代谢有关的adenylate cyclase type6基因。
　　(5)利用荧光定量PCR技术分析东北黑蜂、东北地区意大利蜂和扬州地区意大利蜂抗寒相关基因的表达。结果表明，东北黑蜂Dachsous、HSP90和Hsc70-5基因的表达量显著高于扬州地区的意大利蜂和东北地区的意大利蜂(P＜0.05)，而扬州地区的意大利蜂和东北地区的意大利蜂之间差异不显著(P＞0.05);东北黑蜂和东北地区的意大利蜂HSP60和Hsc70-4基因的表达量显著高于扬州地区的意大利蜂(P＜0.05)，东北黑蜂和东北地区的意大利蜂之间差异不显著(P＞0.05)。表明东北黑蜂的抗寒性强于意大利蜂，东北地区的意大利蜂的抗寒性又强于扬州地区的意大利蜂，说明环境可能会够影响甚至改变蜂种的抗寒性。
　　本研究明确了东北黑蜂的分类地位，并发现东北黑蜂的抗寒性可能是其对低温环境的适应性，该研究对东北黑蜂遗传资源保护和实际生产具有一定意义。

目录

论文说明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1 中国西方蜜蜂的引入

2 东北黑蜂简介

2．1 东北黑蜂品种历史

2．2 东北黑蜂的饲养管理

2．3 东北黑蜂品种特征和性能

2．4 东北黑蜂品种保护与研究利用

3 系统分类主要研究方法

3．1 形态学研究法

3．2 细胞-染色体多态性研究法

3．3 同工酶研究法

3．4 分子生物学方法

3．5 全基因组重测序技术

4 研究目的与意义

第二章 东北黑蜂系统起源研究

1 实验材料

1．1 样品采集

1．2 主要试剂

1．3 主要仪器

2 实验方法

2．1 cDNA文库制备

2．2 基因组重测序数据获取

2．3 序列质控和比对

2．4 变异的检测与注释

2．5 进化树构建

2．6 主成分分析

2．7 群体遗传结构分析

3 结果与分析

3．1 DNA提取质量检测

3．2 测序及变异检测

3．3 分类地位和群体结构分析

4 讨论

第三章 东北黑蜂对低温环境的适应性机制分析

1 自由水含量和游离脂肪含量测定

1．1 实验材料

1．2 实验方法

1．3 结果与分析

2 抗寒相关基因的筛选

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．3 结果与分析

3 抗寒相关基因实时荧光定量PCR分析

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．3 结果与分析

4 讨论

4．1 自由水含量和游离脂肪含量测定

4．2 抗寒相关基因的筛选

4．3 抗寒相关基因实时荧光定量PCR分析

全文结论

主要创新点

参考文献

附录

致谢

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