中国五个矮马品种的遗传多样性与分子系统学研究

• 收藏
• 分享

获奖名称：

科技进步奖

获奖区域：

贵州

获奖等级：

三等奖

主要完成人：

杨胜林;徐龙鑫;李爱萍;林瑞意;周琳

第一完成单位：

贵州大学

获奖时间：

2016

项目名称：

中国五个矮马品种的遗传多样性与分子系统学研究

联系人：

张晓培

联系电话：

0851-8292187

电子邮件：

st.ahwang@gzu.edu.cn

邮编：

地址：

贵州省贵阳市花溪区

合作完成单位：

单位电话：

0851-88292224

传真：

0851-83621956

网址：

推荐单位(专家)：

贵州大学

摘要：

1.课题来源： 国家自然科学基金《中国五个矮马品种的遗传多样性与分子系统学研究》(2010.1～2012.12) 2.研究目的与意义： 中国矮马以短小精悍、体质结实、温顺和具有广泛适应性而著称于世，与英国设特兰矮马(Shetland)并行共同成为世界的两大原始矮马资源库。历史上由于多种原因使得矮马这一珍稀品种的发展经历了一波三折。目前，关于矮马的来源、影响及系统地位的研究方面还仅限于考古学或史学、染色体比较、生理生化指标和血液蛋白多型分析等方面，以mtDNA为标记的研究还仅限于酶切分析，这些研究结果对矮马的系统学分类也尚无定论。 本研究拟以中国五个矮马品种（云南矮马、四川矮马、贵州矮马、宁强矮马和德宝矮马）和西南马为研究对象，应用线粒体标记(mtDNA,Cyt b)和微卫星标记(SSR)两种途径，采用现代分子生物学手段，开展遗传多样性分析和分子系统学研究。目的是通过线粒体基金组和核基金组双重途径找出中国矮马的遗传变异参数和系统发育信息，为确立中国矮马的系统学地位并制定保护和利用计划提供依据。 3.主要论点和论据： 3.1基于微卫星标记的中国五个矮马品种的遗传多样性分析 3.1.1遗传参数估计 利用13个微卫星标记分析了广西、四川、贵州、云南和陕西矮马的群体的遗传多样性，获得了等位基因频率，基因丰富度，有效等位基因数，杂合度等群体遗传学参数。F统计结果显示，中国五个矮马群体的遗传多样性较为丰富。同时对五个矮马群体内遗传学参数也进行了估计，所测五个矮马群体的杂合度值均较高，但以四川矮马和德宝矮马的有最高希望杂合度(HE=0.85)，相对应地，四川矮马的等位基因丰富度也最高(AR=8.52)，表明四川矮马群体的很少受到选择的影响。 3.1.2遗传距离与遗传分化系数 采用POPULATIONS和GENEPOP3.4等软件对五个矮马群体进行了赖氏(Nei's)遗传距离估计和遗传分化系数(FST)分析，结果表明四川和云南矮马的遗传距离较近，德宝矮马和贵州矮马的遗传距离较近。配对遗传分化系数(pairwise FST)显示：云南矮马和四川矮马之间的FST 值最小(0.04)，而贵州矮马和云南、四川矮马之间的FST值最大(0.08)，表明云南矮马与四川矮马群体之间的遗传差异较小，而贵州矮马与云南、四川矮马的遗传差异相对较大。同时暗示贵州矮马群体更加独立，受到外来影响较小。 3.1.3聚类图与群体遗传结构分析 应用POPULATION软件计算了赖氏(Nei's)遗传距离，并应用neighbor-joining 法构建了基于赖氏(Nei's)遗传距离的聚类图。结果表明，四川矮马和云南矮马距离最近，贵州矮马和宁强矮马距离较近。应用STUCTRUR软件对中国五个矮马品种的群体遗传结构进行了分析，推断了中国五个矮马品种所属个体是否受到外来品种的影响，结果表明，当K值等于3时，能够将大多数个体分配到相应的群体中。 3.1.4瓶颈效应分析 根据微卫星等位基因频率，应用无限等位基因模型(infinite allele model,IAM)、双相突变模型(two-phased model of mutation,TPM)和逐步突变模型(step-wise mutation model,SMM)等3种模型，对五个矮马群体的突变—漂移平衡进行分析。结果表明，德保、云南和宁强矮马近期可能经历了瓶颈效应。 3.2基于mtDNA标记的中国五个矮马品种的遗传多样性与系统分化研究 3.2.1线粒体遗传多样性估计 本研究实际扩增136匹五个中国矮马品种的mt DNA Cyt b基因全序列(1140bp)，长度均为1140bp，共检测到27种单倍型，其中Hap3所占群体含量最高，同时mtDNA D-loop 区为343bp片段进行了扩增，共检测到59种单倍型。其中，Hap11所占群体含量最高。单倍型多样度(H)和核苷酸多样度(π)计算结果显示了五个矮马品种的线粒体遗传多样性较为丰富。 总体上来看中国矮马具有较高的遗传多态性，而从单个群体来看，贵州矮马单倍型多样度高于其他四个品种，云南矮马核苷酸多样度高于其他四个品种，贵州矮马与德保矮马多态信息含量丰富，具有较为丰富的遗传多态性，越西矮马和陕西宁强矮马遗传多样性较为贫乏，遗传多态性相对较低。 3.2.2矮马起源与系统分化研究 基于mtDNA Cyt b基因序列的系统树构建表明，德保矮马与云南矮马距离较近，贵州矮马进化相对独立；越西矮马相对其余四种矮马遗传距离较远。但总体上中国五个矮马品种基因交流较多。与欧洲矮马和矮亚洲马序列相比较，用Network软件绘制中国五个矮马品种Network和国外古代和现代矮马品种空间分布图，显示中国五个矮马亲缘关系较近，五个品种间均存在基因交流，并与欧洲马及亚洲马血缘混杂，有较多的基因交流，很可能来源于同一母系。 4.创见与创新 同时应用线粒体组和核基因组标记分析中国五个矮马品种的遗传多样性，并对其起源和系统分化进行分析，获得了中国矮马品种之间存在基因交流，具有多重母系起源的结论。为确立中国矮马的系统学地位、矮马的保护和利用提供了分子遗传学依据。 5.存在的问题 由于矮马的合理利用的局限性致使矮马的数量急剧下降，给中国矮马的保种带来一定的困难。