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利用线粒体COI基因揭示中国乌骨鸡遗传多样性和群体遗传结构
翁茁先, 黄佳琼, 张仕豪, 余锴纯, 钟福生, 黄勋和, 张彬
生物多样性    2019, 27 (6): 667-676.   DOI: 10.17520/biods.2019013
摘要   (326 HTML2 PDF(pc) (1441KB)(48)  

全面了解中国乌骨鸡的遗传背景有利于保护和开发利用其种质资源。本研究测定了中国12个乌骨鸡品种线粒体细胞色素c氧化酶亚基I (cytochrome c oxidase subunit I, COI)基因, 比较分析其遗传多样性和群体遗传结构。255份乌骨鸡样品共检测到22个变异位点, 占分析位点的3.17%; 核苷酸多样性为0.00142-0.00339, 单倍型多样性为0.380-0.757, 其中略阳乌鸡核苷酸多样性最高, 德化黑鸡最低。检测到7个氨基酸变异位点, 来自6个品种共11个个体。定义了24种单倍型, 其中单倍型H1和H3为12个乌骨鸡品种共享, 出现频率分别为115次和64次; 盐津乌骨鸡单倍型数最多, 广西乌鸡最少。中性检验与错配分析显示实验种群未经历显著的群体扩张事件。分子变异分析显示81.06%的变异来自群体内; 品种间遗传距离为0.002-0.004, 品种间遗传分化系数Fst值为-0.035至0.594, 雪峰乌骨鸡与其他种群间的遗传分化程度最高。邻接树显示, 乌骨鸡未能独立形成分支, 不能从家鸡和红原鸡中有效区分开来。中国乌骨鸡中介网络图将24个单倍型分为3条进化主支, 呈现出一定的品种特异性, 由无量山乌骨鸡、云南盐津乌骨鸡和雪峰乌骨鸡组成单倍型H8、H9、H11、H12游离于这3条进化主支之外。增加其他家鸡和红原鸡COI基因的中介网络图主体结构与中国乌骨鸡的相同。结果表明中国乌骨鸡品种遗传多样性较低, 但品种间遗传分化显著, 可能是从当地家鸡中选育而来, 需要加强种质资源的保护。



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图3 COI基因中介网络图。连接点数字表示核苷酸转换的位置; 圆的大小对应单倍型频率, 不同鸡品种用不同颜色标注, 品种代号同表1。(a)中国12种255只乌骨鸡个体的24个COI单倍型。(b) 384只鸡个体的41个COI单倍型中介网络图。
正文中引用本图/表的段落
通过软件Bioedit (Hall et al, 1999)读取测序序列, 对每个序列进行人工逐个碱基检查校对, 并通过每个样品双向测序和每个单倍型重新测序进行双重校正。所获序列使用Clustal_X 1.81 (Thompson et al, 1997)进行对位排列后, 以红原鸡线粒体基因组(AP003321)作为参考序列, 用DnaSP 6.0 (Rozas et al, 2017)定义单倍型, 同时计算核苷酸差异均数(k)、核苷酸多样性(π)和单倍型多样性(h)和核酸变异位点数等。用MEGA 6.0 (Tamura et al, 2013)中的Kimura 2-parameter (K2P)模型计算种间和种内遗传距离, 采用邻接法(neighbor-joining, NJ)分别构建中国乌骨鸡、家鸡和红原鸡单倍型的系统发育树。用Network 5.0.0.1 (Bandelt et al, 1999)构建中介网络图。利用Arlequin 3.5 (Excoffier & Lischer, 2010)计算群体分化指数(Fst), 进行群体内和群体间的分子方差分析(Analysis of Molecular Variance, AMOVA), 以及中性检验和核苷酸错配分布分析。
中国乌骨鸡COI基因中介网络图主要分为3个进化主支, 第1支是以H1为中心节点, 为主要单倍型, 另外2支是以H3、H7为中心节点(图3a)。H1、H3单倍型均包含12个品种, 而H7不含略阳乌鸡、雪峰乌骨鸡和广西乌鸡。单倍型H8、H9、H11、H12游离于这3大主支之外, 由无量山乌骨鸡、盐津乌骨鸡和雪峰乌骨鸡组成。在此基础上, 增加了下载的红原鸡和家鸡(含乌骨鸡)数据, 构建了新的中介网络图(图3b)。中介网络图主体结构没有改变, 同样是以H1、H3、H7为中心节点, 仅在H12、H9与H8、H11之间增加了H36这个节点, 其他新的单倍型都是低频的衍生分支。H3、H7为中心节点的两支无红原鸡分布, 这与系统发育树相符。乌骨鸡没有形成特有的进化支, 与家鸡并没有明显区分开来。
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