长白明对虾野生群体杂合子缺失及过量研究

长白明对虾野生群体杂合子缺失及过量研究

明清虾通常被称为大虾、白虾和大明虾，联合国家粮食农业组织通常被称为红尾虾。它属于甲壳类、甲壳类、红藻类、明藻类。主要分布于巴基斯坦和印度-印度尼西亚沿海地区，也分布于中国浙江、福建、广东、广东、台湾和海南。其中，最常见的是福建省、广东省和广东省东部沿海地区。长毛明对虾为大型虾,肉质鲜美,也可入药,是我国南部(南海和东海南部)的主要经济种.目前,关于长毛明对虾的研究主要集中在养殖育种、生理生化及营养与病害等方面,而对于我国长毛明对虾野生群体的杂合性研究至今未见报道.等位酶技术具有共显表达的特点,即它能够对于某位点的基因型为杂合或纯合做出判别,从而为物种的种质资源研究提供相应的技术帮助.该技术在凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)、日本囊对虾(Marsupenaeusjaponicus)、斑节对虾(Penaeusmonodon)、刀额新对虾(Metapenaeusensis)等几种优良养殖对虾及锯缘青蟹(Scyllaserrat)的不同种群的杂合性研究中已成功地应用.本研究应用等位酶分析技术,对我国东南沿海的9个野生长毛明对虾群体的杂合性进行了研究.其内容包括其杂合体过量和缺失的状况,并对该状况发生的原因进行了探讨.以便为我国长毛明对虾种质资源的保护、复壮、良种选育及其资源的可持续利用等多个方面提供必要的基础资料.1材料和方法1.1样品的采集和保存实验材料采自福建的宁德、连江、莆田、泉州、厦门、漳浦、东山及广东的南澳、深圳等9个地点.每个群体随机取样30尾,均为新鲜成熟个体.样品当天加冰运回实验室,-40℃保存至分析.1.2ssr.3.3酶系统的检测取样品肌肉组织0.5g加入约800mm3的Tris-HCl组织缓冲液(0.1mol/dm3,pH=7.0)冰浴研成匀浆,在4℃条件下以12000r/min离心15min,取上清液,按2∶1加入40%(m/V)蔗糖溶液及20mm3溴酚蓝,制备好的酶提取液直接用于电泳或置于4℃冰箱短期保存备用.本实验采用了垂直板型不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳.电泳条件、染色方法、等位酶的缩写、酶谱的判译参照黎中宝等(2005)的方法.该实验总共检测了15个酶系统,其中有8个酶系统的图片较清晰,可用来判别分析.它们分别为过氧化物酶(PER,E.C.1.11.1.7)、苹果酸酶(ME,E.C.1.1.1.40)、苹果酸脱氢酶(MDH,E.C.1.1.1.37)、天冬氨酸转氨酶(AAT,E.C.2.6.1.1)、超氧化物歧化酶(SOD,E.C.1.15.1.1)、酯酶(EST,E.C.3.1.1.-)、淀粉酶(AMY,E.C.3.2.1.1)和乳酸脱氢酶(LDH,E.C.1.1.1.27).实验共检测到15个酶位点和32个等位基因.本文所采用的主要遗传学参数包括:杂合体缺乏或过量系数(F)、各多态位点的期望杂合度(He)、各多态位点的观察杂合度(Ho)及检测哈温平衡符合度的概率值(p).该实验结果采用POPGENE1.32软件进行处理分析.2杂合子缺乏的田间位置长毛明对虾9个野生群体各个多态位点的杂合体缺乏或过量系数(F)经X2检验的结果详见表1.长毛明对虾各群体中多态位点符合或偏离哈温平衡,及杂合体缺乏或过剩的具体情况如下.宁德群体中Me-2、Est-1位点均非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Est-1、Me-2位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).连江群体中Me-1、Me-2、Mdh-2、Aat-1、Sod-2、Est-1位点均非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Mdh-2、Me-1、Aat-1、Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0),且其中的Me-1、Mdh-2、Aat-1位点杂合体完全缺失(F=1);Me-2、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).莆田群体中Me-1、Me-2、Mdh-2、Sod-2、Est-1位点均显著地偏离哈温平衡(p<0.05);Mdh-2、Me-1、Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0);Me-2、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).泉州群体中Aat-1位点符合哈温平衡(p>0.05),Me-2、Sod-2、Est-1位点显著地偏离哈温平衡(p<0.05);Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0);Me-2、Aat-1、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).厦门群体中Aat-1位点符合哈温平衡(p>0.05),Me-2、Sod-2、Est-1位点非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0),Me-2、Aat-1、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).漳浦群体中Sod-2、Me-2、Est-1位点均非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0),Me-2、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).东山群体中Aat-1位点符合哈温平衡(p>0.05),Me-2、Est-1、Amy-1位点均非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Amy-1位点表现为杂合子缺乏(F>0),Me-2、Aat-1、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).南澳群体中Me-1、Sod-2位点符合哈温平衡(p>0.05),Me-2、Est-1位点非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Sod-2位点表现为杂合子缺乏(F>0),Me-1、Me-2、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).深圳群体中Sod-2位点符合哈温平衡(p>0.05),Me-1、Me-2、Est-1位点非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);Me-1位点表现为杂合子缺乏(F>0),Sod-2、Me-2、Est-1位点表现为杂合体过剩(F<0),并总结了各位点的观察杂合度和期望杂合度(表1).综上所述,在长毛明对虾9个群体的全部多态位点中,共有6个位点符合哈温平衡(p>0.05),30个位点偏离哈温平衡(p<0.05);共13个位点表现为杂合子缺乏(F>0),23个位点表现为杂合子过剩(F<0).3杂合度计算公式本研究的实验结果表明,在长毛明对虾9个群体中共有30个多态位点偏离哈温平衡,即这些位点的观察杂合度(Ho)不等于期望杂合度(He),同时表明这些位点的繁殖方式都不是随机交配的.有很多因素会对多态位点偏离哈温平衡产生影响,因为它不但受遗传学规律的控制,而且还受外界环境的影响.这些影响多态位点偏离哈温平衡的因素包括纯合子过量或杂合子缺失,最常见基因纯合子、稀有纯合子与其他杂合子的比例失调,常见与稀有杂合子的比例失调,基因频率因自然选择作用发生了变化、基因漂变,及相邻种群的基因由于杂交而正在进入到所研究的区域或是其基因成分发生了变化等.多态位点偏离哈温平衡的现象在甲壳动物中已见报道:日本囊对虾(M.japonicus)的Sod-1位点,刀额新对虾(M.ensis)的Sod-1、Me-4、Aat-1位点,斑节对虾(P.monodon)的Sdh-3位点,凡纳滨对虾(L.vannamei)的Sdh-2、Adh-3、Aat-2、Mdh-4、Est-2位点非常显著地偏离哈温平衡(p<0.01);三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)的Ldh-2、Cat-3、Sod-3、Me-2位点也偏离了哈温平衡.杂合体缺乏或过量系数(F)用以衡量观测杂合度偏离哈温平衡的程度,一般在-1和1之间波动.F=1表明杂合子完全缺失,F>0显示纯合子过多、杂合子缺乏;F<0显示杂合体过剩;若F=0说明符合哈温平衡,该种群是随机交配的.黎中宝等(2004)认为,将杂合体缺乏或过量系数(F)同X2检验的概率(p)结合起来能更全面、更客观地了解群体多态位点的遗传平衡状况.杂合体缺乏现象已在多种甲壳类动物中发现:罗氏沼虾(Macrobrachiumrosenberg)养殖群体的Est-3位点、锯缘青蟹(S.serrat)连江群体的Est-1位点和斑节对虾(P.monodon)自然群体中Alp-1、Alp-3、Est-1、Pgm-2、Sod-1和Ldh-1位点均表现为杂合体缺失.杂合子缺失特别是杂合子完全缺失会致使某些基因从基因库中消失,物种的遗传多样性会降低,从而物种适应环境的能力就会下降,这会对种群的生存造成不利的影响.本研究的实验结果显示,长毛明对虾9个群体在不同程度上都存在着相应位点杂合子缺失的现象.杂合子缺失的原因一般认为有以下几种:种群内交、哑等位基因、Wahlund效应、自然选择等.近年来长毛明对虾的资源量显著下降,种群数量变小,从而加大了种群内交的几率.此外,长毛明对虾的受精方式也增加了其种群内交的可能.这是由于长毛明对虾具封闭式纳精囊,虽然为体外受精,体外发育,但卵子的受精是通过纳精囊时与精子相遇而发生的.因此,相较精、卵在水中相遇受精的种类而言,其发生近交的可能性大大增加.因此,种群内交有可能是长毛明对虾杂合子缺失的原因之一.Ball等(1998)认为哑等位基因是作为解释杂合子缺失现象不可缺少的因素之一.合浦珠母贝(Pinctadamartens)的自然群体中G6PD、6PGD、SOD和AAT位点都存在哑等位基因.中国明对虾(Fenneropenaeuschinens)人工选育群体杂合子缺失的原因也包含哑等位基因.样本来自2个以上基因频率不同的群体会导致杂合子缺失,即Wahlund效应.长毛明对虾在无节幼体至糠虾幼体阶段营浮游生活.在此期间,幼体有可能随着海流飘散到离本群体较远的群体中.此外,长毛明对虾具有洄游及集群生活的习性.这些都可能产生Wahlund效应.一般认为自然选择是引起杂合子缺失的重要因素之一.在本研究中,Sod-2位点除在深圳群体中显示杂合子过量但并不显著(p=1.00)外,在其他群体中均表现为完全纯合或杂合子显著缺失.这似乎