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中国三个牛种遗传多样性和分子系统进化研究

赖松家  
【摘要】:本研究采用PCR产物,Sanger双脱氧链终止法自动测序技术,测定了我国饲养的14个黄牛品种(其中两个引进品种)84个个体和5个牦牛品种(类群)33个个体的线粒体DNA控制区(D-loop)全序列,分析结果表明: 我国饲养的黄牛D—loop全序列长度为910bp、911bp和912bp,检测到83个多态位点,占分析位点总数的9.10%,其中单一多态位点19个,简约信息位点64个;核苷酸位点突变类型有五种,即转换、颠换、插入/缺失及转换与颠换共存。确定了45种单倍型,其中单倍型H10和H6为中国黄牛的主体单倍型,中国本地黄牛品种38种单倍型,其中32种单倍型为相应品种所特有。各单倍型在品种间和品种内的分布和频率均不平衡,所测定的14个黄牛品种单倍型平均多样度为0.9593±0.0126,各单倍型间的平均遗传距离为0.016(0.000—0.055),说明我国黄牛D-loop单倍型类型丰富。黄牛品种内各序列平均核苷酸差异数19.675,核苷酸多样度2.164%,黄牛品种间核苷酸分歧度(Dxy)从0.292%—4.571%;品种间双参数距离范围较大(0.000—0.053)。结果表明我国黄牛具有非常丰富的遗传多样性。群体核苷酸不配对分布曲线是一条不规则的多峰波浪型曲线,所有序列Tajima's D中性检验结果不显著(p>0.01),表明中国黄牛在过去没有出现群体扩张。分子方差分析表明,品种间的方差组分占总变异的26.5%,品种内的方差组分为73.50%,经检验差异极显著(p<0.01),进一步分析各品种间的Fst P值,大部分品种间差异不显著,部分品种间差异显著或极显著。表明我国黄牛品种间出现了显著的遗传分化。 本研究在国际上首次测定了牦牛线粒体DNA控制区(D-loop)全序列,并采用了克隆测序,反向测序进行验证,表明结果是准确可靠的。牦牛线粒体DNA控制区全序列长度为891 bp至895 bp。T、C、A、G四种核苷酸的含量分别为28.5%、25.3%、32.5%、13.7%。检测到47个变异位点,约占分析位点总数的5.23%,其中简约信息位点36个,单一多态位点11个;核甘酸变异类型有转换、颠换、插入/缺失四种。确定了24种单倍型,单倍型H6和H4为中国牦牛的主体单倍型,各单倍型在品种间分布不平衡,所测定的5个牦牛品种(类群)单倍型平均多样度为0.9697±0.0180,各单倍型间的平均遗传距离0.014(0.000—0.037),说明我国牦牛D—loop单倍型类型丰富。牦牛的品种内各序列平均核苷酸差异数10.936,核苷 酸多样度1.231%;耗牛品种间核昔酸分歧度(Dxy)从0.760%一2.155%,品种间双 参数距离范围为0.003一0.029。结果表明我国耗牛遗传多样性丰富。 我国耗牛控制区全序列核营酸数量比我国黄牛少巧一21 bp,核昔酸变异率耗牛 (5.23%)较黄牛(9.10%)低,核营酸多样度黄牛(2.164%)较耗牛(1.231%)高 约一倍。表明我国黄牛遗传多样性较耗牛丰富。 试验测定了我国饲养的黄牛13个品种82个个体、耗牛5个品种(类群)31个 个体和水牛4个地方类群18个个体的线粒体DNA细胞色素b部分(420 bp)序列, 分析结果表明: 黄牛中发现11个多态位点,单一信息位点6个,简约信息位点5个,确认了 13种单倍型,单倍型核营酸平均差异数为2.331,核营酸多样度为0.555%,品种间 核普酸分歧度(Dxy)从0.048%一1 .23%,双参数距离从0.000一0.012;在10、17、 78、81四个位置检测到氨基酸序列变异,黄牛各品种间在cys、Leu、Ala、ne、Thu、. Val、Tyr七种氨基酸组成含量有差异。耗牛中发现9个变异位点,单一信息位点4 个,简约信息位点5个,确定了6种单倍型,单倍型核营酸平均差异数1,798,核营 酸多样度为0.428%,在69、118两个位置检测到氨基酸变异,耗牛各品种间在Ile,Thr 两种氨基酸组成含量存在差异。水牛中发现5个多态位点,单一信息位点2个,简 约信息位点3个,确定了5种单倍型,单倍型核普酸平均差异数为1.065,核昔酸多 样度为0.254%,没有发现氨基酸变异。结果表明,中国黄牛遗传多样性较耗牛丰富, 中国水牛遗传多样性贫乏;线粒体DNAD一loop区遗传多样性较Cyth基因遗传多 样性丰富。 Cytb基因核昔酸的变异类型在黄牛中为转换和颠换,在水牛和耗牛中只有转 换,三种牛均以转换为主,没有缺失/插入;核昔酸的替换三种牛均发生在密码子的 第三位,三种牛均以同义替换为主,黄牛各品种仅在安西黄牛中检测到非同义替换, 耗牛和水牛中没有检测到非同义替换,同义替换的速率(ds)高于非同义替换的速率 (ka)。 黄牛、耗牛和水牛3种牛的Cytb序列中,不同位点碱基含量不同,3种牛均为 密码子的第一位点和第三位点富含碱基A,第二位点富含碱基T。同一碱基在不同 的密码子位点和不同的牛种中含量不同,黄牛中T、A在第2位点最高,G在第一 位点最高,C在第三位点最高;耗牛和水牛中T在第二位点最高,G在第一位点最 高,C、A在第三位点最高。可见,在不同位点和不同牛种间密码子的碱基组成存 在较大偏倚。比较黄牛、水牛、耗牛密码子的使用频率,不同的密码子在同一牛种 使用频率不同,同一密码子在不同的牛种中使用不同;同义密码子在牛种内和牛种 间使用频率不平衡,结果表明,密码子使用频率存在偏倚性。 采用黄牛和耗牛mtDNA控制区全序列单倍型,黄牛、耗牛和水牛m


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