Genetic diversity of selected GIFT strains of Oreochromis niloticus
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摘要:
用微卫星和扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism，AFLP)分子标记对海南、广州和青岛吉富品系尼罗罗非鱼的遗传多样性和遗传分化进行了研究。9对微卫星引物和4对AFLP引物的分析结果一致。微卫星分析表明，青岛吉富鱼的平均等位基因数(4.8)、平均观测杂合度(0.528)、平均多态信息含量(0.605)最高，海南吉富鱼的平均等位基因数(4.4)、平均观测杂合度(0.479)、平均多态信息含量(0.549)最低。AFLP分析显示，青岛吉富鱼的多态位点比例(48.4%)和基因多样性(0.245)最高，海南吉富鱼的多态位点比例(36.3%)和基因多样性(0.147)最低。这些表明，青岛吉富鱼的遗传多样性最高，海南吉富鱼最低。遗传分化分析表明，两两群体间遗传分化显著(微卫星FST为0.07~0.11，P < 0.01；AFLP FST为0.24~0.29，P < 0.01)。AMOVA分析显示，大部分遗传变异(微卫星的分析结果为91.26%；AFLP的为67.6%)来源于群体内个体间，表明吉富鱼选育品系尚具有进一步选育的潜力。
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关键词:
- 吉富罗非鱼 /
- 遗传多样性 /
- 遗传分化 /
- 微卫星DNA /
- 扩增片段长度多态性(AFLP)
Abstract:Genetic diversity and differentiation among three stocks of selected GIFT strains of Oreochromis niloticus was analyzed using microsatellite DNA and AFLP markers. Nine microsatellite loci and four primer pairs of AFLP revealed consistent results. Microsatellite data showed that Qingdao GIFT stock had the highest mean number of alleles (4.8), mean observed heterozygosity (0.528) and mean PIC (0.605), whereas Hainan GIFT the lowest. AFLP analysis demonstrated that Qingdao GIFT had the highest proportion of polymorphic loci (48.4%) and gene diversity within populations (0.245), whereas Hainan GIFT the lowest. These observations indicated that Qingdao GIFT has the highest genetic diversity, whereas Hainan GIFT the lowest. Genetic differentiation among the three GIFT strains was significant as revealed by microsatellite (FST=0.07~0.11, P < 0.01) and AFLP (FST =0.24~0.29, P < 0.01).AMOVA indicated that the majority of genetic variation (91.26% by microsatellite analysis and 67.6% by AFLP) was attributed to difference of individuals within stocks, suggesting that GIFT strains of O.niloticus has some potential for further selective breeding.
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吉富品系尼罗罗非鱼(以下简称吉富鱼，GIFT strain of Oreochromis niloticus)是由国际水生生物资源管理中心通过4个非洲原产地直接引进的尼罗罗非鱼品系(埃及、加纳、肯尼亚、塞内加尔)和4个亚洲养殖品系(以色列、新加坡、泰国、中国台湾)，经混合选育获得的优良品系[1]。我国的吉富鱼是1994年由上海水产大学从菲律宾引进的，目前已成为我国罗非鱼养殖的主要品种之一。从1996年起，在青岛、广州、蚌埠3个选育基地进行逐年系统选育。2004年获F8代，2005年获F9代。海南吉富水产品有限公司建立了吉富鱼苗种生产基地，主要生产“吉诺玛”品牌的吉富罗非鱼。“吉诺玛”吉富罗非鱼亲本在菲律宾培育，2003年已选育出第15代，雄性率达到95%以上，提高生长率为100%。目前，吉诺玛公司亲本已发展到第17代，在中国市场上销售的已达第14代。
不少学者对吉富鱼与其它品系罗非鱼的遗传多样性进行了比较研究，发现吉富鱼的遗传多样性较高。酯酶(EST)同工酶分析表明，EST-2谱带可作为吉富鱼同我国现有主养尼罗罗非鱼品系的遗传标志[2]。随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA，RAPD)标记分析表明，吉富鱼群体的平均遗传相似度(0.75)低于奥利亚罗非鱼(0.92)和其他3个尼罗罗非鱼群体(0.78~0.82)[3]。张传涛等[4]对不同选育世代的吉富罗非鱼的遗传多样性进行了RAPD分析，发现遗传多样性呈逐代下降的趋势。微卫星分子标记分析显示，吉富鱼的平均等位基因数最多，平均观测杂合度最高[5-6]。但我国不同吉富鱼选育品系的遗传多样性尚缺乏比较研究。微卫星是一个具有高度多态性并呈共显性遗传的分子标记，已被广泛应用于水产动物的遗传多样性研究。扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism，AFLP)分子标记也具有多态性高的特点。MARIETTE等[7]研究表明AFLP和微卫星在基因组水平上对物种遗传多样性的评价具有等同的效果。目前，AFLP已用于贝类、虾类等无脊椎经济物种上的遗传多样性研究[8-10]。本文用微卫星和AFLP 2种分子标记对吉富鱼不同选育品系的遗传多样性进行分析，为吉富鱼的进一步选育提供遗传依据。
1. 材料和方法
1.1 吉富鱼来源
海南吉富鱼为海南吉诺玛公司提供的第14代，广州吉富鱼为广东省罗非鱼良种场选育第9代，青岛吉富鱼为青岛罗非鱼良种场选育的第8代。均由广东省罗非鱼良种场提供。随机采42尾海南吉富鱼、32尾广州吉富鱼和35尾青岛吉富鱼，取肌肉样品保存于95%酒精中供提DNA用。
1.2 基因组DNA的提取
DNA的提取按郭奕惠等[11]和王小玉等[12]。每个个体约取25 mg肌肉组织，用纯水洗2次后，放入1.5 mL离心管内，先加入100 μL TEN9细胞裂解缓冲液(50 mmol · L-1 Tris · HCl，pH 9.0；100 mmol · L-1 EDTA；200 mmol · L-1 NaCl)，剪碎，再分别加入400 μL TEN9裂解液、150 μL SDS(10%)和10 μL蛋白酶K(10 mg · mL-1)，混匀后于56℃消化至溶液澄清。然后用酚、氯仿、异戊醇常规方法抽提DNA，用去离子超纯水溶解。提取的基因组DNA定量后配成20 ng · μL-1的工作溶液备用。
1.3 微卫星引物筛选、PCR扩增及其产物检测
从CARLETON等[13]分离的尼罗罗非鱼微卫星引物中选取20对，由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。先用海南吉富鱼、广州吉富鱼和青岛吉富鱼少量个体的DNA样品对微卫星引物进行PCR筛选。PCR反应体系为20 μL，包括2 μL PCR buffer(10×)，2 μL dNTP(2 mmol · L-1)，1.6 μL Mg2+(25 mmol · L-1)，正反向引物(10 μmol · L-1)各0.5 μL，0.2 μL Taq DNA聚合酶(5 u · μL-1)，2 μL DNA(20 ng · μL-1)，其余为纯水。反应程序为94℃变性5 min，然后30个循环，每个循环包括94℃变性30 s，55℃退火30 s，72℃延伸1 min，最后72℃延伸10 min。每次PCR设置空白对照，共筛选出特异性强、重复性好的9对微卫星引物，其序列见表 1。
表 1 筛选的罗非鱼微卫星引物的序列Table 1. Sequences of screened SSR primers of tilapia位点 locus 引物序列5′-3′
primer sequence 5′-3′重复单元
repeat unit注册号
GeneBank accession no.UNH735 F：GTGCACACAGCAGAGGCTAA
R：CTTTGCTGCTGTCGGAGTTTgt G63984 UNH846 F：TGGAGCAGCTTCTTCTACATCA
R：CACATGATGGAAGCCGTGTAca G68185 UNH849 F：CCCAGGTGCATATTTCCCTA
R：CTTGCTCTGCTTTGCTGAAAgt G68187 UNH855 F：ACTCCCGCTGTTGCTGTTAG
R：GAGGGGAGCCTACAACGTAAac G68191 UNH871 F：CGTGACAGCTGTGTATGCAA
R：TGGCATTCAGATTGAAATGGTac G68201 UNH954 F：GGAAAACGTTTGGAGAGACG
R：AAACGGAGCTCCTGTCTGAAtg G68250 UNH985 F：GCGTCTTGATGCAGGATACA
R：TCCCGACGAGCAACTGTTATca G68266 UNH995 F：CCAGCCCTCTGCATAAAGAC
R：GCAGCACAACCACAGTGCTAgt G68274 UNH1007 F：TTCTCTACCTGTGAACATTTGC
R：AAGGCAGTCCTGCTCTATGCca G68283 PCR扩增产物检测：PCR扩增产物先用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测(缓冲液为0.5×TBE，电压150 V，电泳40 min，EB染色)。然后用5%(w/v)的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，银染检测。
1.4 AFLP实验步骤
酶切、连接、预扩增、选择性扩增和电泳分析的条件和相关的反应程序参照VOS等[14]和王小玉等[15]的方法进行。实验所用选择性扩增引物是从22对引物组合中筛选的4对引物(E-AGG/M-CTT、E-AGG/M-CAA、E-AAG/M-CGA和E-AGG/M-CGA)。
1.5 微卫星的等位基因统计和数据分析
由于2个碱基重复的微卫星常常有很多扩增带，但它们的浓度不同染色深浅也不同，一般最亮的带即为目的片段——等位基因，其余的为影子带。离加样孔最近的等位基因编码为A，其余依次为B、C…。用POPGEN 32软件[16]计算等位基因数(number of alleles，A)、等位基因频率(allelic frequency，F)、观测杂合度(obsevered heterozygosity，Ho)、期望杂合度(expected heterozygosity，He)和Nei′s遗传距离。按下列公式计算多态信息含量(polymorphism information content，PIC)：
$$ \text { PIC }=1-\sum\limits_{i=1}^{-m} p_i^2-\sum\limits_{i=1}^{m-1} \sum\limits_{j=i+1}^m 2 p_i^2 p_j^2 $$ 其中， pi和 pj分别表示第i和第j个等位基因在群体中的频率，m为等位基因数。依据各位点的基因型频率对3个吉富鱼养殖群体进行Hardy-Weinberg平衡的显著性检测。用Arlequin 3.0[17]计算两两种群遗传分化指数FST。此外运用Arlequin 3.0[17]进行AMOVA[18]分析，以分析遗传变异在群体内和群体间的分布情况，并在10 000次重复随机排列(random permutation)检测种群间遗传变异的显著性。
1.6 AFLP的条带统计与数据分析
对银染之后得到的电泳谱带进行统计，将每个条带视为一个位点，有带的个体该位点记为“1”，无带的记为“0”，形成1和0数据矩阵。运用AFLP-SURV 1.0[19]软件，计算每个种群内的基因多样性(gene diversity within populations，hS)和在5%水平上的多态位点比例(proportion of polymorphic loci，PLP)，总基因多样性(overall gene diversity，HT，总位点平均)，平均基因多样性(average gene diversity，HS，群体平均)，群体间遗传分化(genetic differentiationg between populations，DST)和遗传分化指数(proportion of genetic differentiation，FST)。hS方差分为样本引起的方差(variance due to sampling of individuals，VarI)和位点引起的方差(variance due to sampling of loci，VarL)，HS的方差分为样本方差(VarI)、位点方差(VarL)和群体方差(variance due to sampling of populations，VarP)。此外，10 000次重复随机排列检测种群间遗传分化指数FST的显著性。根据REYNOLDS等[20]计算出群体间的遗传距离，再运用Arlequin 3.0[17]进行AMOVA[18]分析，以分析遗传变异在群体内和群体间的分布情况，并检测种群间遗传变异的显著性(10 000次重复)。
2. 结果
2.1 微卫星多态性分析
9个微卫星位点在3个吉富鱼群体中共扩增出48个等位基因，其中海南吉富鱼共扩增42个等位基因，广州吉富鱼40个，青岛吉富鱼43个。海南吉富鱼部分个体扩增出了广州吉富鱼和青岛吉富鱼群体个体中未出现的等位基因，分别为位点UNH985的等位基因B、E和UNH1007的等位基因A。9个位点中，UNH735扩增的等位基因数最多(7个)，UNH885最少(3个)。3个吉富鱼群体未出现特有的等位基因。等位基因频率分布在0.012~0.786之间(表 2)。
表 2 3个吉富鱼群体9个微卫星位点的等位基因频率Table 2. Allele frequencies at nine microsatellite loci among three GIFT strains of O.niloticus位点 locus 等位基因 allele 海南吉富鱼 Hainan GIFT 广州吉富鱼 Guangzhou GIFT 青岛吉富鱼 Qingdao GIFT UNH985 A 0.071 0.094 - B 0.095 - - C 0.179 0.234 0.114 D 0.524 0.438 0.443 E 0.131 - - F - 0.234 0.443 UNH871 A 0.571 0.516 0.671 B 0.262 0.047 0.100 C 0.155 0.375 0.200 D 0.012 0.063 0.029 UNH995 A 0.036 0.016 0.243 B 0.167 0.297 0.114 C 0.119 0.031 0.143 D 0.679 0.578 0.343 E - 0.078 0.157 UNH855 A 0.167 0.234 - B 0.786 0.766 0.600 C 0.048 - 0.400 UNH1007 A 0.048 - - B 0.036 0.016 0.143 C 0.571 0.469 0.214 D 0.262 0.516 0.600 E 0.083 - 0.043 UNH846 A - 0.094 0.114 B - 0.031 0.114 C - 0.125 0.057 D 0.441 0.234 0.229 E 0.083 0.391 0.243 F 0.476 0.125 0.243 UNH735 A 0.036 0.031 0.515 B 0.167 0.297 0.162 C 0.274 0.031 0.059 D 0.191 0.063 0.088 E 0.155 0.188 0.059 F 0.095 - 0.074 G 0.083 0.391 0.044 UNH849 A 0.071 0.094 0.031 B 0.107 0.063 0.016 C 0.238 0.094 0.172 D 0.191 0.406 0.219 E 0.143 0.297 0.375 F 0.250 0.047 0.188 UNH954 A 0.012 0.032 0.100 B 0.024 - 0.057 C 0.571 0.452 0.357 D 0.381 0.387 0.257 E - 0.129 0.129 F 0.012 - 0.100 海南吉富鱼的等位基因数量在3~7之间，平均为4.7，广州吉富鱼的等位基因数量在2~6之间，平均为4.4，青岛吉富鱼的等位基因数量在2~7之间，平均为4.8(表 3)。
表 3 3个吉富鱼选育群体的遗传多样性Table 3. Genetic diversity of three selected GIFT strains of O.niloticus位点 locus 参数 parameters 海南吉富鱼 Hainan GIFT 广州吉富鱼 Guangzhou GIFT 青岛吉富鱼 Qingdao GIFT UNH985 A 5 4 3 Ho 0.595 0.844 0.343 He 0.670 0.701 0.603 PIC 0.625 0.637 0.508 UNH871 A 4 4 4 Ho 0.571 0.656 0.486 He 0.588 0.597 0.506 PIC 0.517 0.507 0.451 UNH995 A 4 5 5 Ho 0.214 0.250 0.457 He 0.502 0.579 0.776 PIC 0.455 0.505 0.728 UNH855 A 3 2 2 Ho 0.429 0.406 0.800 He 0.357 0.365 0.487 PIC 0.316 0.295 0.365 UNH1007 A 5 3 4 Ho 0.571 0.719 0.486 He 0.601 0.522 0.580 PIC 0.541 0.397 0.521 UNH846 A 3 6 6 Ho 0.452 0.656 0.886 He 0.579 0.763 0.812 PIC 0.478 0.717 0.770 UNH735 A 7 6 7 Ho 0.381 0.594 0.500 He 0.830 0.730 0.697 PIC 0.796 0.671 0.660 UNH849 A 6 6 6 Ho 0.595 0.281 0.313 He 0.817 0.735 0.757 PIC 0.780 0.681 0.705 UNH954 A 5 4 6 Ho 0.500 0.065 0.486 He 0.534 0.639 0.778 PIC 0.433 0.555 0.734 平均average A 4.7 4.4 4.8 Ho 0.479 0.497 0.528 He 0.609 0.626 0.666 PIC 0.549 0.552 0.605 注：A. 等位基因数；Ho. 观测杂合度；He. 期望杂合度；PIC.多态信息含量
Note: A. number of alleles；Ho. obsevered heterozygosity；He. expected heterozygosity；PIC. polymorphism information content海南吉富鱼群体的平均观测杂合度、平均期望杂合度和平均多态信息含量分别为0.479、0.609和0.549，广州吉富鱼群体的平均观测杂合度、平均期望杂合度和平均多态信息含量分别为0.497、0.626和0.552，青岛吉富鱼群体的平均观测杂合度、平均期望杂合度和平均多态信息含量分别为0.528、0.666和0.605。并且海南吉富鱼和广州吉富鱼的平均观测杂合度、期望杂合度和多态信息含量相差不大(表 3)。
各群体的卡方检验表明，海南吉富鱼群体表现为Hardy-Weinberg平衡，广州和青岛吉富鱼群体均显著偏离Hardy-Weinberg平衡(P < 0.05)；各位点的卡方检验表明，在9个多态位点中，3个吉富鱼群体只在位点UNH846处于平衡状态，其它位点都不同程度地偏离Hardy-Weinberg平衡。进一步对3个群体中各位点的基因型频率分别做平衡分析，9个位点中，海南吉富鱼群体有4个位点UNH735、UNH849、UNH995、UNH1007，广州吉富鱼有4个位点UNH849、UNH954、UNH985、UNH995，青岛吉富鱼有7个位点UNH735、UNH849、UNH855、UNH954、UNH985、UNH995、UNH1007均偏离平衡(表 4)。
表 4 3个吉富鱼养殖群体的Hardy-Weinberg平衡的χ2检验Table 4. Chi-square test for Hardy-Weinberg equilibrium of three selected GIFT strains of O.niloticus位点
locus海南吉富鱼
Hainan GIFT广州吉富鱼
Guangzhou GIFT青岛吉富鱼
Qingdao GIFTUNH985 18.063 16.012* 15.028* UNH871 8.803 9.509 11.218 UNH995 39.337* 95.618* 41.604* UNH855 2.924 0.443 14.927* UNH1007 31.248* 6.009 16.412* UNH846 5.719 9.992 24.058 UNH735 99.374* 18.235 63.103* UNH849 29.923* 93.452* 78.821* UNH954 5.707 67.313* 47.030* 总位点
overall loci39.58 64.71* 68.49* 注：*. P < 0.05
Note：*. P < 0.05海南吉富鱼与青岛吉富鱼群体间的遗传距离最大(0.245)，海南吉富鱼与广州吉富鱼群体间的遗传距离最小(0.138)。从两两群体间的遗传分化指数FST看，海南吉富鱼与广州吉富鱼群体间的遗传分化指数FST最小(0.07)，海南吉富鱼与青岛吉富鱼群体间的遗传分化指数FST最大(0.11)。并且群体间遗传分化具有极显著性差异(P < 0.01)(表 5)。
表 5 吉富鱼群体间的遗传距离(对角线下方)与遗传分化指数FST(对角线上方)Table 5. Pairwise Nei′s genetic distance (below diagonal) and FST (above diagonal) among three GIFT stocks群体 stock 1 2 3 1 海南吉富鱼 HainanGIFT - 0.070* 0.108* 2 广州吉富鱼 GuangzhouGIFT 0.138 - 0.080* 3 青岛吉富鱼 ShanghaiGIFT 0.245 0.183 - 注：*. P < 0.01
Note：*. P < 0.01从AMOVA分析数据可知，91.26%来源于群体内个体间的遗传变异，群体间的遗传变异仅为总遗传变异的8.74%(表 6)。但群体间遗传分化显著(FST=0.087；P < 0.0001)。
表 6 吉富鱼群体的AMOVA分析Table 6. AMOVA of GIFT strain of O.niloticus based on microsatellite marker变异来源
source of variation自由度
df方差总和
sum of squares变异组分
variance components所占比例/%
percentage of variation群体间 between stocks 2 44.448 0.269 8.74 群体内 within stocks 215 603.909 2.809 91.26 总计 total 217 648.358 3.078 100 2.2 AFLP多态性分析
4对选择性引物E-AGG/M-CTT、E-AGG/M-CAA、E-AAG/M-CGA和E-AGG/M-CGA在3个吉富鱼群体共109个个体中共产生248个位点，3个群体之间未出现稳定的群体鉴别标记谱带。上述4对引物在海南吉富鱼、广州吉富鱼和青岛吉富鱼扩增的位点数分别为248、243、244个，其多态性条带比例分别为36.3%、39.9%和48.4%，群体内的基因多样性在0.179(海南吉富鱼)至0.245(青岛吉富鱼)之间。个体方差占总变异的20%左右，位点方差占80%(表 7)。
表 7 4对引物在吉富鱼群体内检出的扩增片段总数、多态性片段比例和基因多样性Table 7. Number of bands, percentage of polymorphic bands, and genetic diversity within stocks observed in GIFT strains of O.niloticus群体
stock位点数
No. of bands多态位点比例
(P0.05)hS VarI% VarL% Hainan GIFT 248 36.3 0.179±0.011 21.0 79.0 Guangzhou GIFT 243 39.9 0.210±0.012 18.6 81.4 Qingdao GIFT 244 48.4 0.245±0.011 26.3 73.7 注：P0.05. 在5%水平上的多态位点比例(%)；hS. 群体内基因多样性；S.E.. 标准误差；VarI. 样本方差；VarL. 位点方差
Note：P0.05. proportion of polymorphic loci at 5% level (%)；hS. gene diversity within populations；S.E. standard error；VarI. variance due to sampling of individuals；VarL. variance due to sampling of loci3个吉富鱼群体的总基因多样性(HT)是0.291，平均基因多样性(HS)是0.211±0.019，HS变异中VarI、VarL和VarP的比例分别为2.4%、8.8%和88.8%，表明群体平均基因多样性大部分来自于群体变异。群体间平均遗传分化(DST＝HT－HS)是0.080±0.000。AMOVA分析结果显示67.6%的遗传变异来源于群体内个体间，群体间的遗传变异占总遗传变异的32.4%。群体间遗传分化显著(FST=0.324；P < 0.0001)(表 8)。
表 8 吉富鱼群体遗传变异的分布Table 8. Partitioning of genetic variation within and between three selected GIFT strains of O.niloticus based on AFLP marker变异来源
source of variation自由度
df方差总和
sum of squares变异组分
variance components所占比例/%
percentage of variation群体间 between stocks 2 567.171 7.428 32.4 群体内 within stocks 106 1642.994 15.500 67.6 总计 total 108 2210.165 22.928 100 两两群体间的遗传分化指数也较高，最小值是0.240(海南吉富鱼与广州吉富鱼)，最大值是0.294(广州吉富鱼与青岛吉富鱼)。并且群体间遗传分化具有显著性差异(P < 0.01)。按REYNOLDS等[20]方法计算的遗传距离也反映了相似的遗传关系(表 9)。
表 9 吉富鱼群体间遗传分化指数FST(对角线下)和遗传距离(对角线上)Table 9. Pairwise FST(below diagonal)and Reynolds et al genetic distance between stocks (above diagonal)of GIFT strains of O.niloticus群体 stock 1 2 3 1 海南吉富鱼 HainanGIFT - 0.274 0.329 2 广州吉富鱼 GuangzhouGIFT 0.240* - 0.348 3 青岛吉富鱼 QingdaoGIFT 0.280* 0.294* - 注：*. P < 0.01
Note：*. P < 0.013. 讨论
微卫星数据分析显示，3个吉富罗非鱼群体的遗传多样性较高，其中青岛吉富鱼群体的遗传多样性最高，等位基因数和平均观测杂合度分别为4.8和0.528，广州吉富鱼次之，等位基因数和平均观测杂合度分别为4.4和0.497，海南吉富鱼最低，平均等位基因数和平均观测杂合度分别为4.7和0.479。表明选育代数越多，遗传多样性就越低。RUTTEN等[5]用14对微卫星分子标记对第5代吉富鱼(泰国NAGRI提供)的遗传变异分析显示，吉富鱼群体的平均等位基因数目和平均观测杂合度分别为7.5和0.696。ROMANA-EGUIA等[6]用5对微卫星标记对亚洲吉富鱼养殖种群遗传多样性分析表明，吉富鱼群体的平均等位基因数目和平均观测杂合度分别为10和0.683，表明本研究的吉富鱼养殖群体的遗传多样性略低于国外种群。原因可能与所用的引物不同有关，也可能与选育方式、选育代数不同等因素有关，吉富鱼被引进我国后在不同地理环境下经过多次选育，导致稀有等位基因的缺失，使其遗传多态性有所降低。因此，在选育中要尽量避免遗传多样性的丧失。尽管所研究的吉富罗非鱼遗传多样性低于国外种群，但其遗传多样性仍处于较高水平，表明目前养殖的吉富罗非鱼仍有一定的选育潜力。
AFLP数据分析显示，青岛吉富鱼多态性条带比例最高(48.4%)，广州吉富鱼次之(39.9%)，海南吉富鱼(36.3%)最低。同其他鱼类的AFLP结果相比，吉富鱼群体的多态位点比例低于黄姑鱼Nibea albiflora群体(52.58%~62.70%)[21]和中国沿海真鲷Pagrosomus major群体(58.4%~64.0%)[22]，高于斑点叉尾NFDAA Ictalurus punctatus部分养殖群体(18.6%)[23]以及观赏鱼类金龙鱼Scleropages formosus(12.7%~15.6%)[24]，表明AFLP多态位点比例的高低与不同种类有关[25]。3个吉富鱼群体的基因多样性分别为0.179(海南吉富鱼)、0.210(广州吉富鱼)和0.245(青岛吉富鱼)。湘湖、美国和沙市3个尼罗罗非鱼群体RAPD遗传多样性指数(1-相似性指数S)分别为0.202、0.205和0.176[26]；4个尼罗罗非鱼群体(AnIⅠ、AnⅡAnⅢ、吉富群体GF)分别为0.184、0.219、0.215和0.254[3]。表明本文所研究的吉富鱼群体的遗传多态性与其他尼罗罗非鱼群体相近。但张传涛等[4]用RAPD对连续选育的吉富鱼F6~F9 4个世代群体的遗传变异研究发现，F6、F7、F8、F9的多态位点比例分别为23.4%、21.1%、19.4%、18.3%，Shannon多样性指数分别为0.149、0.131、0.118、0.108，遗传多样性呈逐渐下降的趋势。因此，对遗传选育过程中遗传多样性的动态变化进行监测是十分必要的。
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表 1 筛选的罗非鱼微卫星引物的序列
Table 1 Sequences of screened SSR primers of tilapia
位点 locus 引物序列5′-3′
primer sequence 5′-3′重复单元
repeat unit注册号
GeneBank accession no.UNH735 F：GTGCACACAGCAGAGGCTAA
R：CTTTGCTGCTGTCGGAGTTTgt G63984 UNH846 F：TGGAGCAGCTTCTTCTACATCA
R：CACATGATGGAAGCCGTGTAca G68185 UNH849 F：CCCAGGTGCATATTTCCCTA
R：CTTGCTCTGCTTTGCTGAAAgt G68187 UNH855 F：ACTCCCGCTGTTGCTGTTAG
R：GAGGGGAGCCTACAACGTAAac G68191 UNH871 F：CGTGACAGCTGTGTATGCAA
R：TGGCATTCAGATTGAAATGGTac G68201 UNH954 F：GGAAAACGTTTGGAGAGACG
R：AAACGGAGCTCCTGTCTGAAtg G68250 UNH985 F：GCGTCTTGATGCAGGATACA
R：TCCCGACGAGCAACTGTTATca G68266 UNH995 F：CCAGCCCTCTGCATAAAGAC
R：GCAGCACAACCACAGTGCTAgt G68274 UNH1007 F：TTCTCTACCTGTGAACATTTGC
R：AAGGCAGTCCTGCTCTATGCca G68283 
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表 2 3个吉富鱼群体9个微卫星位点的等位基因频率
Table 2 Allele frequencies at nine microsatellite loci among three GIFT strains of O.niloticus
位点 locus 等位基因 allele 海南吉富鱼 Hainan GIFT 广州吉富鱼 Guangzhou GIFT 青岛吉富鱼 Qingdao GIFT UNH985 A 0.071 0.094 - B 0.095 - - C 0.179 0.234 0.114 D 0.524 0.438 0.443 E 0.131 - - F - 0.234 0.443 UNH871 A 0.571 0.516 0.671 B 0.262 0.047 0.100 C 0.155 0.375 0.200 D 0.012 0.063 0.029 UNH995 A 0.036 0.016 0.243 B 0.167 0.297 0.114 C 0.119 0.031 0.143 D 0.679 0.578 0.343 E - 0.078 0.157 UNH855 A 0.167 0.234 - B 0.786 0.766 0.600 C 0.048 - 0.400 UNH1007 A 0.048 - - B 0.036 0.016 0.143 C 0.571 0.469 0.214 D 0.262 0.516 0.600 E 0.083 - 0.043 UNH846 A - 0.094 0.114 B - 0.031 0.114 C - 0.125 0.057 D 0.441 0.234 0.229 E 0.083 0.391 0.243 F 0.476 0.125 0.243 UNH735 A 0.036 0.031 0.515 B 0.167 0.297 0.162 C 0.274 0.031 0.059 D 0.191 0.063 0.088 E 0.155 0.188 0.059 F 0.095 - 0.074 G 0.083 0.391 0.044 UNH849 A 0.071 0.094 0.031 B 0.107 0.063 0.016 C 0.238 0.094 0.172 D 0.191 0.406 0.219 E 0.143 0.297 0.375 F 0.250 0.047 0.188 UNH954 A 0.012 0.032 0.100 B 0.024 - 0.057 C 0.571 0.452 0.357 D 0.381 0.387 0.257 E - 0.129 0.129 F 0.012 - 0.100
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表 3 3个吉富鱼选育群体的遗传多样性
Table 3 Genetic diversity of three selected GIFT strains of O.niloticus
位点 locus 参数 parameters 海南吉富鱼 Hainan GIFT 广州吉富鱼 Guangzhou GIFT 青岛吉富鱼 Qingdao GIFT UNH985 A 5 4 3 Ho 0.595 0.844 0.343 He 0.670 0.701 0.603 PIC 0.625 0.637 0.508 UNH871 A 4 4 4 Ho 0.571 0.656 0.486 He 0.588 0.597 0.506 PIC 0.517 0.507 0.451 UNH995 A 4 5 5 Ho 0.214 0.250 0.457 He 0.502 0.579 0.776 PIC 0.455 0.505 0.728 UNH855 A 3 2 2 Ho 0.429 0.406 0.800 He 0.357 0.365 0.487 PIC 0.316 0.295 0.365 UNH1007 A 5 3 4 Ho 0.571 0.719 0.486 He 0.601 0.522 0.580 PIC 0.541 0.397 0.521 UNH846 A 3 6 6 Ho 0.452 0.656 0.886 He 0.579 0.763 0.812 PIC 0.478 0.717 0.770 UNH735 A 7 6 7 Ho 0.381 0.594 0.500 He 0.830 0.730 0.697 PIC 0.796 0.671 0.660 UNH849 A 6 6 6 Ho 0.595 0.281 0.313 He 0.817 0.735 0.757 PIC 0.780 0.681 0.705 UNH954 A 5 4 6 Ho 0.500 0.065 0.486 He 0.534 0.639 0.778 PIC 0.433 0.555 0.734 平均average A 4.7 4.4 4.8 Ho 0.479 0.497 0.528 He 0.609 0.626 0.666 PIC 0.549 0.552 0.605 注：A. 等位基因数；Ho. 观测杂合度；He. 期望杂合度；PIC.多态信息含量
Note: A. number of alleles；Ho. obsevered heterozygosity；He. expected heterozygosity；PIC. polymorphism information content
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表 4 3个吉富鱼养殖群体的Hardy-Weinberg平衡的χ2检验
Table 4 Chi-square test for Hardy-Weinberg equilibrium of three selected GIFT strains of O.niloticus
位点
locus海南吉富鱼
Hainan GIFT广州吉富鱼
Guangzhou GIFT青岛吉富鱼
Qingdao GIFTUNH985 18.063 16.012* 15.028* UNH871 8.803 9.509 11.218 UNH995 39.337* 95.618* 41.604* UNH855 2.924 0.443 14.927* UNH1007 31.248* 6.009 16.412* UNH846 5.719 9.992 24.058 UNH735 99.374* 18.235 63.103* UNH849 29.923* 93.452* 78.821* UNH954 5.707 67.313* 47.030* 总位点
overall loci39.58 64.71* 68.49* 注：*. P < 0.05
Note：*. P < 0.05
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表 5 吉富鱼群体间的遗传距离(对角线下方)与遗传分化指数FST(对角线上方)
Table 5 Pairwise Nei′s genetic distance (below diagonal) and FST (above diagonal) among three GIFT stocks
群体 stock 1 2 3 1 海南吉富鱼 HainanGIFT - 0.070* 0.108* 2 广州吉富鱼 GuangzhouGIFT 0.138 - 0.080* 3 青岛吉富鱼 ShanghaiGIFT 0.245 0.183 - 注：*. P < 0.01
Note：*. P < 0.01
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表 6 吉富鱼群体的AMOVA分析
Table 6 AMOVA of GIFT strain of O.niloticus based on microsatellite marker
变异来源
source of variation自由度
df方差总和
sum of squares变异组分
variance components所占比例/%
percentage of variation群体间 between stocks 2 44.448 0.269 8.74 群体内 within stocks 215 603.909 2.809 91.26 总计 total 217 648.358 3.078 100
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表 7 4对引物在吉富鱼群体内检出的扩增片段总数、多态性片段比例和基因多样性
Table 7 Number of bands, percentage of polymorphic bands, and genetic diversity within stocks observed in GIFT strains of O.niloticus
群体
stock位点数
No. of bands多态位点比例
(P0.05)hS VarI% VarL% Hainan GIFT 248 36.3 0.179±0.011 21.0 79.0 Guangzhou GIFT 243 39.9 0.210±0.012 18.6 81.4 Qingdao GIFT 244 48.4 0.245±0.011 26.3 73.7 注：P0.05. 在5%水平上的多态位点比例(%)；hS. 群体内基因多样性；S.E.. 标准误差；VarI. 样本方差；VarL. 位点方差
Note：P0.05. proportion of polymorphic loci at 5% level (%)；hS. gene diversity within populations；S.E. standard error；VarI. variance due to sampling of individuals；VarL. variance due to sampling of loci
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表 8 吉富鱼群体遗传变异的分布
Table 8 Partitioning of genetic variation within and between three selected GIFT strains of O.niloticus based on AFLP marker
变异来源
source of variation自由度
df方差总和
sum of squares变异组分
variance components所占比例/%
percentage of variation群体间 between stocks 2 567.171 7.428 32.4 群体内 within stocks 106 1642.994 15.500 67.6 总计 total 108 2210.165 22.928 100
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表 9 吉富鱼群体间遗传分化指数FST(对角线下)和遗传距离(对角线上)
Table 9 Pairwise FST(below diagonal)and Reynolds et al genetic distance between stocks (above diagonal)of GIFT strains of O.niloticus
群体 stock 1 2 3 1 海南吉富鱼 HainanGIFT - 0.274 0.329 2 广州吉富鱼 GuangzhouGIFT 0.240* - 0.348 3 青岛吉富鱼 QingdaoGIFT 0.280* 0.294* - 注：*. P < 0.01
Note：*. P < 0.01
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[1] EKNATH A E, TAYAMEN M M, PALADA-VERA M S, et al. Genetic improvement of farmed tilapias: the growth performance of eight strains of Oreochromis niloticus tested in different farm environments[J]. Aquac, 1993, 111(1/4): 171-188. doi: 10.1016/0044-8486(93)90035-W
[2] 赵金良, 李思发, 李晨虹, 等. 吉富等五品系尼罗罗非鱼生化遗传标志[J]. 上海水产大学学报, 1997, 6(3): 166-171. [3] 杜诚, 卢迈新, 叶星, 等. 五个罗非鱼群体的遗传分析与分子标记[J]. 大连水产学院学报, 2005, 20(1): 26-28. [4] 张传涛, 李思发, 颉晓勇. 吉富品系尼罗罗非鱼选育系F6~F9遗传变异的RAPD分析[J]. 上海水产大学学报, 2007, 16(1): 7-10. doi: 10.3969/j.issn.1004-7271.2007.01.002 [5] RUTTEN M J M, KOMEN H, DEERENBERGR M, et al. Genetic characterization of four strains of Nile tilapia using microsatellite markers[J]. Animal Genetics, 2004, 35(2): 93-97. doi: 10.1111/j.1365-2052.2004.01090.x
[6] ROMANA-EGUIA M R R, IKEDA M, BASIAO Z U, et al. Genetic diversity in farmed Asian Nile and red hybrid tilapia stocks evaluated from microsatellite and mitochondrial DNA analysis [J]. Aquac, 2004, 236(1/4): 131-150. doi: 10.1016/j.aquaculture.2004.01.026
[7] MARIETTE S, LE-CORRE V, AUSTERLITZ F, et al. Sampling within the genome for measuring within-population diversity: trade-offs between markers [J]. Mol Ecol, 2002, 11(7): 1 145-1 156. doi: 10.1046/j.1365-294x.2002.01519.x
[8] 王志勇, 柯才焕, 王艺磊, 等. 从AFLP指纹和标记基因序列看我国养殖的四种鲍的亲缘关系[J]. 高技术通讯, 2005, 15(12): 93-98. doi: 10.3321/j.issn:1002-0470.2004.12.020 [9] 喻达辉, 朱嘉濠. 利用ITS和AFLP标记探讨中国、日本和澳大利亚3种珠母贝的亲缘关系[J]. 南方水产, 2006, 2(5): 36-44. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2006.05.007 [10] 岳志芹, 王伟继, 孔杰, 等. 用AFLP方法分析中国对虾抗病选育群体的遗传变异[J]. 水产学报, 2005, 29(1): 13-19. doi: 10.3321/j.issn:1000-0615.2005.01.003 [11] 郭奕惠, 黄桂菊, 喻达辉. 合浦珠母贝DNA的抽提和RAPD反应体系的优化[J]. 南方水产, 2006, 2(4): 59-64. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2006.04.010 [12] 王小玉, 喻达辉, 郭奕惠, 等. 七种珍珠贝RAPD鉴别标记的初步研究[J]. 南方水产, 2006, 2(1): 18-22. https://www.schinafish.cn/cn/article/id/3aa2630e-b18b-49bd-9950-c0eaf166fc74 [13] CARLETON K L, STREELMAN J T, LEE B Y, et al. Rapid isolation of CA microsatellites from the tilapia genome[J]. Anim Genetics, 2002, 33(2): 140-144. doi: 10.1046/j.1365-2052.2002.00817.x
[14] VOS P, HOGERS R, BLEEKER M, et al. AFLP: new technique for DNA fingerpringting[J]. Nucleic Acids Res, 1995, 23(21): 4 407-4 414. doi: 10.1093/nar/23.21.4407
[15] 王小玉, 喻达辉, 黄桂菊, 等. 合浦珠母贝印度家系F1代的AFLP分析[J]. 中国水产科学, 2007, 14(1): 52-58. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2007.01.008 [16] YEH F C, BOYLE T J B. Population genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits[J]. Belg J Botany, 1997, 129(2): 157. https://www.semanticscholar.org/paper/Population-genetic-analysis-of-codominant-and-and-Yeh/013886d718112ec35e2585b9de38a35444cf3a67
[17] EXCOFFIER L, LAVAL G, SCHNEIDER S. Arlequin ver. 3.0: An integrated software package for population genetics data analysis[J]. Evolutionary Bioinformatics Online, 2005, 1(3): 47-50. doi: 10.1177/117693430500100003
[18] EXCOFFIER L, SMOUSE P, QUATTRO J. Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: Application to human mitochondrial DNA restriction data[J]. Genetics, 1992, 131(2): 479-491. doi: 10.1093/genetics/131.2.479
[19] VEKEMANS X, BEAUWENS T, LEMAIRE M, et al. Data from amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers show indication of size homoplasy and of a relationship between degree of homoplasy and fragment size[J]. Mol Ecol, 2002, 11(1): 139-151. https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/Ch9QZXJpb2RpY2FsRU5HTmV3UzIwMjQwOTEwMTY1MjU1EiA2NGQ5ZjM1NmVjNjYxMmQyZmIxODQxNzZhY2FhZGY3MRoIaHNxbnoya3k%3D
[20] REYNOLES J, WEIR B S, COCKERHAMC C. Estimation of the coancestry coefficient: basis for a short-term genetic distance[J]. Genetics, 1983, 105(3): 767-779. doi: 10.1093/genetics/105.3.767
[21] 韩志强, 高天翔, 王志勇, 等. 黄姑鱼群体遗传多样性的AFLP分析[J]. 水产学报, 2006, 30(5): 640-646. doi: 10.3321/j.issn:1000-0615.2006.05.010 [22] 王志勇, 王艺磊, 林利民, 等. 利用AFLP指纹技术研究中国沿海真鲷群体的遗传变异和趋异[J]. 水产学报, 2001, 25(4): 289-293. doi: 10.3321/j.issn:1000-0615.2001.04.001 [23] MICKETT K, MORTON C, FENG J, et al. Assessing genetic diversity of domestic populations of channel catfish (Ictalurus punctatus) in Alabama using AFLP markers[J]. Aquac, 2003, 228(1): 91-105. https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/Ch9QZXJpb2RpY2FsRU5HTmV3UzIwMjQwOTEwMTY1MjU1EiA2OTNlYjU3MTg5NDc0NzkwZjdiYzk3N2ZkY2M5NGYzNxoIbXd3cXF0ZnU%3D
[24] YUE G H, LI Y, LIM L C, et al. Monitoring the genetic diversity of three Asian arowana (Scleropages formosus) captive stocks using AFLP and microsatellites[J]. Aquac, 2004, 37(1/4): 89-102. https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/Ch9QZXJpb2RpY2FsRU5HTmV3UzIwMjQwOTEwMTY1MjU1EiBiMDg0NjZhNTU4MDU3YWJiODEwYjYwMzA1OWIyYjhjMxoIcXQ4d296aW4%3D
[25] 李斌, 顾万春, 陈晓阳. AFLP标记在生物种质资源研究中的应用[J]. 世界林业研究, 2001, 14(4): 11-17. doi: 10.3969/j.issn.1001-4241.2001.04.002 [26] 夏德全, 曹萤, 吴婷婷, 等. 用RAPD分析对罗非鱼遗传变异的研究及其对杂种优势的应用[J]. 水产学报, 1999, 23(1): 27-32. https://www.cqvip.com/doc/journal/969518668
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