四种珍珠贝类遗传多样性及遗传结构分析

【摘要】我国的海水珍珠产业曾经历过一个快速发展的时期,而成为世界第一大海水珍珠生产国。在我国实现大规模养殖进行海水珍珠生产的是马氏珠母贝(Pinctadamartensii,或P.fucatamartensii),它以生产海水珍珠——“南珠”而闻名于世。但长期的人工养殖导致了种质退化,因此开展了历时十年的马氏珠母贝遗传改良工作。在这个过程中,引进了马氏珠母贝印度群体(典型特征为生长快速,贝壳薄等),跟三亚本地的群体进行杂交,一定程度上改善了生长和珍珠质分泌性状。但引进群体对海南的马氏珠母贝自然种质资源所产生的影响是一个不能忽视的问题。近年来由于淡水珍珠生产和后期加工技术的快速发展,其具有的成本优势对海水珍珠产业形成了严重的冲击。因此,开展具有更高经济价值的珠母贝和大珠母贝及具有优良生长性状的企鹅珍珠贝的养殖和育珠研究成为海水珍珠产业的突围之举。而这些珍珠贝的大规模养殖需要大量的苗种。目前,我国的珍珠贝苗种主要来自捕获的野生亲本。为了避免快速的近亲繁殖重蹈种质退化的覆辙,保护经济珍珠贝类的遗传多样性,本研究开发和利用已有的珍珠贝微卫星标记,分析比较了印度马氏珠母贝引进前后海南三亚的马氏珠母贝群体遗传结构的变化；分析了海南岛周围珠母贝、大珠母贝和企鹅珍珠贝自然群体的遗传结构,为各珍珠贝种质资源结构的评估及其苗种大规模生产中亲本的选择提供了理论依据。实验的主要结果如下：1.马氏珠母贝：利用之前从96个微卫星标记中筛选出的4个在2003三亚群体和印度引进群体间具有不同等位基因的微卫星标记,分析马氏珠母贝的2003印度引进群体、2003三亚亚龙湾野生群体、2009三亚安游野生群体、2010三亚南山野生群体的遗传变异,结果表明：2003印度引进群体、2003、2009和2010三亚野生群体的平均观测和期望杂合度分别为0.32、0.63,0.43、0.73,0.29、0.66,和0.25、0.71。平均等位基因数和等位基因丰度分别为4.0、3.4,3.8、3.6,4.8、4.1、和4.8、4.2。由此可见,由于引进群体与本地群体间的基因流,随着时间推移,2009和2010群体平均等位基因数和等位基因丰度有所增加,但观测杂合度却呈下降趋势。表现出一定程度的瓶颈效应。在遗传分化上,印度引进群体与2003、2009以及2010野生群体间的分化系数(Fst)分别为为0.37、0.23、0.21,显示印度马氏珠母贝引进后,在6-7年间与三亚野生群体间产生了明显的基因交流：而2003三亚群体与2009、2010三亚群体的遗传分化系数分别为：0.34、0.33,具有明显遗传分化。从Nei’s遗传距离来看,2003印度引进群体与2003、2009和2010三亚野生群体的遗传距离分别是1.00、0.89、0.90。2003三亚群体与2009和2010三亚群体之间的遗传距离分别是：0.70、0.80。而2009和2010两群体间的距离仅为0.61。趋势与Fst变化一致。4个位点在每个群体中至少三个偏离哈迪温伯格平衡(HWE),由于这些位点是经过选择的非中性位点。2.珠母贝：利用GenBank中的基因组微卫星序列,开发了珠母贝基因组标记14个。用其中5个标记评估了珠母贝的陵水养殖群体、亚龙湾野生群体、安游野生群体、和三亚湾野生群体以及广西北海的野生群体。结果显示五个群体的平均期望杂合度和观测杂合度分别为0.60、0.53,0.61、0.59,0.58、0.55,0.61、0.54,和0.57、0.52。平均等位基因数和等位基因丰度分别为2.8、2.6,3.4、3.0,3.2、2.7,3.6、3.2,和2.4、2.3。各野生群体的多样性水平中等。近交系数Fis接近于零。5个位点在5个群体中绝大多数符合HWE(仅Pmg18HU在三个群体中显著偏离),提示海南岛周围的珠母贝群体遗传结构基本处于平衡状态,种质资源结构良好。遗传分化方面,三个三亚的野生群体间遗传分化很小(0.001-0.012),而陵水养殖群体及北海野生群体与这三个三亚群体的遗传分化显著(0.028-0.052)。有趣的是陵水养殖群体与北海群体的遗传分化很小(0.007),提示养殖群体的苗种可能由北海来源的亲本产生。基于遗传距离的UPGMA系统树上北海群体和陵水养殖群体聚为一支,三亚的三个群体聚为另一支。北海群体与三亚群体间大的遗传分化,可利用来在育种中产生新的不同经济性状的系列。3.大珠母贝：利用本实验室开发的14对新的大珠母贝微卫星标记分析了大珠母贝的养殖群体、2003年亚龙湾野生群体、2010年三亚湾野生群体的遗传结构。结果显示：平均期望和观测杂合度分别为0.77、0.61,0.80、0.69,和0.77、0.63。平均等位基因数和等位基因丰度分别为4.0、4.0,7.1、5.3,和6.0、4.6,三个群体的遗传多样性中等,以养殖群体最低,03年的亚龙湾野生群体最高。绝大多数位点(野生群体中各一个,养殖群体中2个)在三个群体中都符合HWE,说明海南的大珠母贝自然群体的遗传结构比较健康,没有明显的近交效应。在遗传分化上养殖群体与三亚湾野生群体最小(Fst=0.009)。两个野生群体间的遗传分化Fst达到0.035。三个群体的Nei’s遗传距离呈现相同趋势,养殖群体与三亚湾群体间遗传距离最小为0.10,而两个野生群体间遗传距离为0.17。说明养殖群体的亲本基础群可能采自三亚湾。4.企鹅珍珠贝：对他人发表的企鹅珍珠贝微卫星标记进行优化和筛选,挑出5个扩增稳定的多态位点对企鹅珍珠贝陵水养殖群体、湛江养殖群体、湛江野生群体、三亚野生群体的遗传结构进行评估。四个群体的平均期望杂合度和观测杂合度分别为0.30、0.16,0.48、0.35,0.53、0.40,和0.65、0.45。平均等位基因数和等位基因丰度分别为4.86、2.4,3.2、2.97,6.0、3.11,和5.6、4.83。养殖群体的多样性低于野生群体,主要由于养殖群体亲本基础群较小。五个位点中除各有一个在两个养殖群体中偏离HWE,在野生群体均符合HWE。说明三亚和湛江的野生企鹅珍珠贝资源遗传结构比较健康,未见明显近交效应。在遗传分化上湛江野生与养殖群体间分化最小(Fst=0.0359),陵水养殖群体与三亚野生群体的遗传分化次之(Fst=0.0421)。提示企鹅珍珠贝苗种的生产呈现本地化特征。而湛江组与海南组间的遗传分化显著(Fst0.0670-0.0759)Nei’s遗传距离趋势相同,湛江养殖和野生群体的遗传距离最小(0.2065),海南养殖和野生群体次之,为0.2419。湛江组与海南组之间遗传距离明显增大(0.2996-0.3643)。
【作者】黄绪振；
【导师】王嫣；
【作者基本信息】海南大学，水产养殖学，2014，硕士
【关键词】马氏珠母贝；珠母贝；大珠母贝；企鹅珍珠贝；微卫星标记；遗传多样性；遗传结构；

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