两个山羊品种分子系谱的构建及家系遗传特征分析

摘要

育种实践中系谱错误会造成近交、种质退化以及遗传多样性的丢失。为探讨通过分子手段构建分子系谱来修正错误系谱记录的可行性，本研究以崂山奶山羊和莱芜黑山羊两个品种，分别选择具有系谱记录的212只和61只个体为材料，从25个微卫星位点中筛选了13个多态性较高的微卫星位点，用于亲权鉴定和分子系谱的构建并对其可靠性进行评价。Cervus2.0软件计算这13个微卫星标记基因座位上的等位基因数及频率、多态性信息含量（PIC）、群体观察杂合度（Ho）、期望杂合度（He）、单个位点的排除概率（EP）和多个位点的累积排除概率（CEP），并做了Hardy-Weinberg平衡检测。用Pedigraph2.2软件，构建了以父系为基础的半同胞家系系谱图、各群体分子系谱图，用SPSS软件分析了每个位点的单亲排除概率和双亲排除概率与PIC、He、Ho、K等多态性参数的关系，并对位点数及不同亲本信息等影响亲权鉴定的因素进行了模拟分析，用Molkin、MEGA4及GENECLASS2软件对所构建的分子系谱进行遗传特征分析。结果表明：
　　 （1）所选用的13个微卫星位点在崂山奶山羊和莱芜黑山羊两个群体中，分别检测到92和69个等位基因，平均等位基因数分别为5.75和7.67个，除BM302在黑山羊中PIC为0.452外，其它所有位点PIC值在两个群体中均超过0.5，平均PIC含量分别为0.687和0.675，属高度多态性位点。两个群体的平均期望杂合度均较高，分别为0.71.2和0.730。所用的13个微卫星位点可用于本研究亲子鉴定分析。
　　 （2）亲子关系排除概率在双亲都未知时，累积非父排除概率分别为0.992072和0.991889，置信度都在80％以上；在父本已知的基础上进行母子亲权鉴定，累积排除概率分别为0.999819和0.999796，置信度都在95％以上，最终从109个候选母亲中找出152个后裔的母亲，并用Pedigraph2.2构建了5个以父系为基础的家系分子系谱图以及群体分子系谱图，通过分子系谱与系谱记录进行比较，在两个山羊群体中共发现5个个体与原有系谱记录不符。
　　 （3）位点删除结果表明，在PIC较高的情况下随位点数的减少，排除率降低的幅度比PIC较低时变化小，位点的多态信息含量保持在0.7左右时，仅用9个位点其CEP1和CEP2就能达到99％，位点PIC在0.6左右时，则需要11个微卫星位点，位点数相同，排除概率因PIC的降低而降低。亲权鉴定中各参数相关分析表明，单位点单亲排除概率和单位点双亲排除概率跟PIC、He、Ho和K均相关极显著，其中与PIC的相关系数最大（0.99以上），其次为He和Ho，与位点的等位基因数目K相关系数最小（0.6）。减少亲本信息结果表明，当母本信息全部知道、父本信息在50％以上时，子代的亲权鉴定成功率可以达到100％，而当父本信息已知、母本信息在50％时，成功率仅为50％左右。
　　 （4）利用Molkin vs3.0软件分析了家系间的遗传距离和5个家系的遗传参数，利用MEGA4遗传分析软件，基于亲缘系数距离矩阵和共享等位基因距离矩阵，绘制了莱芜黑山羊和崂山奶山羊的5个家系的NJ系统发育树。利用GENECLASS2软件，在99％的水平上，探测到5个家系中共13只第一世代迁移者，占总分配样本的4.76％。总体上讲，在同品种中家系之间均保持一定的遗传距离，5个家系都具有较为丰富的遗传变异，家系内个体间的亲缘距离均在0.4以上。崂山奶山羊个体与家系内其他个体间的平均亲缘关系明显大于莱芜黑山羊，这与莱芜黑山羊品种每年从社会群体购买补充、保留有多个家系有关的实际情况相符。
　　 本研究表明：所构建的分子系谱可靠性高，为有效防止近交及群体种质退化提供有利信息；同时，本试验为寻找可用于两个地方山羊品种中多态性较高的微卫星标记提供参考。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

1 前言

1.1 动物亲权鉴定、系谱认证或构建的方法

1.1.1 传统方法

1.1.2 生理生化水平

1.1.3 DNA水平

1.2 微卫星遗传标记及其在羊遗传育种上的应用

1.2.1 微卫星DNA的起源及多态性产生的机理

1.2.2 微卫星DNA分类及生物学功能

1.2.3 微卫星标记的选择方法

1.2.4 微卫星DNA标记在羊遗传育种中的应用

1.3 微卫星DNA标记在系谱构建中的应用及其优势

1.3.1 利用微卫星标记构建分子系谱的基本原理

1.3.2 微卫星标记在系谱构建中的应用

1.3.3 微卫星标记在系谱构建应用中的优势

1.4 所研究的崂山奶山羊和莱芜黑山羊简介

1.4.1 崂山奶山羊

1.4.2 莱芜黑山羊

1.5 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 试验动物及样品采集

2.1.2 试验仪器设备

2.1.3 主要试剂

2.1.4 微卫星标记

2.2 试验方法

2.2.1 主要试剂及溶液配制

2.2.2 基因组DNA提取

2.2.3 基因组DNA纯化

2.2.4 DNA样品浓度测定

2.2.5 PCR扩增及其产物的检测

2.2.6 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）及银染

2.2.7 基因型判定与分析

2.3 统计分析

3 结果与分析

3.1 山羊全血中提取的基因组DNA

3.2 PCR扩增与检测

3.3 遗传参数分析

3.3.1 微卫星位点的多态性

3.3.2 亲权分析

3.3.3 分子系谱的构建

3.3.4 影响亲权鉴定准确率的因素

3.3.5 模拟不同信息来源对系谱构建的影响

3.4 不同家系的遗传特征及系统发育关系

4 讨论

4.1 所选用微卫星位点的多态性

4.2 分子系谱可靠性及其影响因素

4.3 不同家系遗传特征的比较

4.4 试验技术中存在的问题及其解决办法

5 结论

参考文献

附录

附表1 莱芜黑山羊亲权鉴定结果（父子关系已知）

附表2 崂山奶山羊亲权鉴定结果（父子关系已知）

附表3 崂山奶山羊个体与家系群体间的亲缘系数

附表4 莱芜黑山羊个体与家系群体间的亲缘系数

附表5 不同家系第一世代迁移者探测

附图1 崂山奶山羊N0030家系系谱图

附图2 崂山奶山羊N3002家系系谱图

附图3 崂山奶山羊各家系合并后系谱图

附图4 莱芜黑山羊各家系合并后系谱图

致谢

个人简介及功读学位期间发表论文情况