海湾扇贝和紫扇贝杂交一代扇贝生长性状的全基因组关联分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 宋新宇 |
| 答辩日期 | 2024-05-13 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 王春德 |
| 关键词 | 海湾扇贝 紫扇贝 杂交 分子育种 全基因组关联分析 Argopecten irradians irradians A. purpuratus Hybridization Molecular breeding Genome-wide association study (GWAS) |
| 学位专业 | 生物与医药硕士 |
| 其他题名 | Genome-wide association study of growth traits in a hybrid scallop between Argopecten irradians and A. purpuratus |
| 英文摘要 | 海湾扇贝北部亚种（Argopecten irradians irradians）（后称海湾扇贝）是一 种重要的海洋经济双壳贝类，其自然分布于美洲沿岸，80 年代初引进后成为我 国最主要的扇贝养殖品种。然而，近年来由于近亲繁殖导致近交衰退，严重阻 碍了我国海湾扇贝养殖业的健康可持续发展。为了解决这一问题，引进了同属 的紫扇贝（A. purpuratus），并突破了雌雄同体海湾扇贝和紫扇贝的种间杂交技 术，获得了杂种优势极显著的杂交子一代（F1），对改良海湾扇贝种质，提高其 产量发挥了重要作用。然而，F1杂交群体个体间的生长性状存在显著差异，并 且对其遗传基础又知之甚少。为了揭示其杂种优势机制，鉴定超优生长性能相 关位点和基因，本研究构建加性和上位效应模型，对 F1杂交扇贝群体的生长相 关性状进行了全基因组关联分析，以期为 Argopecten 属扇贝的杂交育种提供高 效的现代分子育种技术，进而实现海湾扇贝种质的遗传改良，推动扇贝产业的 可持续健康发展。 （1）海湾扇贝和紫扇贝的杂交一代群体构建和表型值获取。本研究将海湾 扇贝群体（♀）和紫扇贝群体（♂）进行种间杂交，构建了遗传变异丰富的海湾 扇贝和紫扇贝（以下简称海紫）杂交一代群体，从中随机挑选1500个个体在相 同环境条件下养殖 4个月后，随机测量了 403个个体的壳形态和体质量相关的 6 个生长性状，最终选取了其中 198 个表型值处于正态分布的个体用于后续全 基因组关联分析（GWAS）分析。结果显示，杂交一代群体的体质量相关性状 变异系数（31.33-39.56%）高于壳形态相关性状（12.04-16.16%），并且体质量 性状间的相关性极高（88-98%），而壳形态性状间的相关性相对较低（72-92%）， 表明群体内存在较大遗传变异，为GWAS分析鉴定性状相关SNP和基因提供了 理想材料。 （2）杂交群体生长性状的全基因组关联分析。对198个个体进行了深度为 10×的重测序，以前期获得的杂交一代扇贝的单倍体型基因组为参考，对其进行 了基因分型。构建加性模型和加性-加性上位模型对杂交群体的 6个生长性状进 行了GWAS分析。其中加性模型鉴定出 3,077个相关 SNP和 14个候选基因， 其中大部分位点（97.8%）分布在体质量相关性状中；加性-加性上位效应模型 共鉴定出133,094对互作 SNPs对和 20个存在外显子 SNP的候选基因对，绝大 多数 SNP（96.2%）与壳形态性状相关。体质量性状的 SNP 互作几乎全部为母 本-母本互作，而在壳形态性状中大多数 SNP为母本-父本和母本-母本互作。表 明体质量性状可能主要受到母源效应影响，而亲本间相互作用则在杂交扇贝的 壳形态中起到重要贡献。此外，许多位点之间存在高阶上位性互作现象，这可能是杂交扇贝杂种优势形成的因素之一。 （3）杂交扇贝生长相关候选 SNP 和基因的验证。本研究重新构建了遗传 变异丰富的海紫杂交一代群体，在相同环境下养殖 5 个月后从中选取了生长性 能差异显著的缓慢生长组和快速生长组各30只，以此为材料验证鉴定到的相关 SNP 和基因。从鉴定到的与生长性状显著相关的SNP中选取了9个位点，利用 KASP 基因分型技术在缓慢生长组和快速生长组中进行了基因分型并统计了每 个位点在两群体间的等位基因频率差异。分析了显著性SNP所分布的4个候选 基因在两个群体间的表达差异。结果显示在9个SNP中，有8个等位基因频率 在两个群体间存在显著差异。此外，虽然大多数 SNP均为同义突变，并且相对 应的候选基因的表达水平在两个群体之间也几乎没有显著性差异。但是，这些 突变可能影响了候选基因的翻译共折叠速率，从而对蛋白质的功能和构象产生 影响，进而导致了杂交扇贝的生长性状差异。本研究的 GWAS分析鉴定到的相 关 SNP 和基因的可靠性较高，为下一步的标记辅助选择育种提供了重要的分子 基础。 本研究利用杂交一代扇贝的单倍体型基因组（包括母本型和父本型）为参 考，构建加性效应模型和上位效应模型对海紫杂交一代群体的生长性状进行了 全基因组关联分析，分别鉴定出了加性效应和互作的 SNP位点以及候选基因， 为杂交扇贝的分子育种提供了理论依据和分子基础，为进一步了解水生动物杂 种优势和种间杂交种的遗传结构提供了新的思路。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/40062]  |
| 专题 | 中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 宋新宇. 海湾扇贝和紫扇贝杂交一代扇贝生长性状的全基因组关联分析[D]. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：烟台海岸带研究所
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