長白明對蝦野生群體雜合子缺失及過量研究

明清蝦通常被稱為大蝦、白蝦和大明蝦，聯合國家糧食農業組織通常被稱為紅尾蝦。它屬于甲殼類、甲殼類、紅藻類、明藻類。主要分布于巴基斯坦和印度-印度尼西亞沿海地區，也分布于中國浙江、福建、廣東、廣東、臺灣和海南。其中，最常見的是福建省、廣東省和廣東省東部沿海地區。長毛明對蝦為大型蝦,肉質鮮美,也可入藥,是我國南部(南海和東海南部)的主要經濟種.目前,關于長毛明對蝦的研究主要集中在養殖育種、生理生化及營養與病害等方面,而對于我國長毛明對蝦野生群體的雜合性研究至今未見報道.等位酶技術具有共顯表達的特點,即它能夠對于某位點的基因型為雜合或純合做出判別,從而為物種的種質資源研究提供相應的技術幫助.該技術在凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)、日本囊對蝦(Marsupenaeusjaponicus)、斑節對蝦(Penaeusmonodon)、刀額新對蝦(Metapenaeusensis)等幾種優良養殖對蝦及鋸緣青蟹(Scyllaserrat)的不同種群的雜合性研究中已成功地應用.本研究應用等位酶分析技術,對我國東南沿海的9個野生長毛明對蝦群體的雜合性進行了研究.其內容包括其雜合體過量和缺失的狀況,并對該狀況發生的原因進行了探討.以便為我國長毛明對蝦種質資源的保護、復壯、良種選育及其資源的可持續利用等多個方面提供必要的基礎資料.1材料和方法1.1樣品的采集和保存實驗材料采自福建的寧德、連江、莆田、泉州、廈門、漳浦、東山及廣東的南澳、深圳等9個地點.每個群體隨機取樣30尾,均為新鮮成熟個體.樣品當天加冰運回實驗室,-40℃保存至分析.1.2ssr.3.3酶系統的檢測取樣品肌肉組織0.5g加入約800mm3的Tris-HCl組織緩沖液(0.1mol/dm3,pH=7.0)冰浴研成勻漿,在4℃條件下以12000r/min離心15min,取上清液,按2∶1加入40%(m/V)蔗糖溶液及20mm3溴酚藍,制備好的酶提取液直接用于電泳或置于4℃冰箱短期保存備用.本實驗采用了垂直板型不連續聚丙烯酰胺凝膠電泳.電泳條件、染色方法、等位酶的縮寫、酶譜的判譯參照黎中寶等(2005)的方法.該實驗總共檢測了15個酶系統,其中有8個酶系統的圖片較清晰,可用來判別分析.它們分別為過氧化物酶(PER,E.C.1.11.1.7)、蘋果酸酶(ME,E.C.1.1.1.40)、蘋果酸脫氫酶(MDH,E.C.1.1.1.37)、天冬氨酸轉氨酶(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)和乳酸脫氫酶(LDH,E.C.1.1.1.27).實驗共檢測到15個酶位點和32個等位基因.本文所采用的主要遺傳學參數包括:雜合體缺乏或過量系數(F)、各多態位點的期望雜合度(He)、各多態位點的觀察雜合度(Ho)及檢測哈溫平衡符合度的概率值(p).該實驗結果采用POPGENE1.32軟件進行處理分析.2雜合子缺乏的田間位置長毛明對蝦9個野生群體各個多態位點的雜合體缺乏或過量系數(F)經X2檢驗的結果詳見表1.長毛明對蝦各群體中多態位點符合或偏離哈溫平衡,及雜合體缺乏或過剩的具體情況如下.寧德群體中Me-2、Est-1位點均非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Est-1、Me-2位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).連江群體中Me-1、Me-2、Mdh-2、Aat-1、Sod-2、Est-1位點均非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Mdh-2、Me-1、Aat-1、Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0),且其中的Me-1、Mdh-2、Aat-1位點雜合體完全缺失(F=1);Me-2、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).莆田群體中Me-1、Me-2、Mdh-2、Sod-2、Est-1位點均顯著地偏離哈溫平衡(p<0.05);Mdh-2、Me-1、Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0);Me-2、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).泉州群體中Aat-1位點符合哈溫平衡(p>0.05),Me-2、Sod-2、Est-1位點顯著地偏離哈溫平衡(p<0.05);Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0);Me-2、Aat-1、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).廈門群體中Aat-1位點符合哈溫平衡(p>0.05),Me-2、Sod-2、Est-1位點非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0),Me-2、Aat-1、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).漳浦群體中Sod-2、Me-2、Est-1位點均非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0),Me-2、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).東山群體中Aat-1位點符合哈溫平衡(p>0.05),Me-2、Est-1、Amy-1位點均非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Amy-1位點表現為雜合子缺乏(F>0),Me-2、Aat-1、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).南澳群體中Me-1、Sod-2位點符合哈溫平衡(p>0.05),Me-2、Est-1位點非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Sod-2位點表現為雜合子缺乏(F>0),Me-1、Me-2、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).深圳群體中Sod-2位點符合哈溫平衡(p>0.05),Me-1、Me-2、Est-1位點非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);Me-1位點表現為雜合子缺乏(F>0),Sod-2、Me-2、Est-1位點表現為雜合體過剩(F<0),并總結了各位點的觀察雜合度和期望雜合度(表1).綜上所述,在長毛明對蝦9個群體的全部多態位點中,共有6個位點符合哈溫平衡(p>0.05),30個位點偏離哈溫平衡(p<0.05);共13個位點表現為雜合子缺乏(F>0),23個位點表現為雜合子過剩(F<0).3雜合度計算公式本研究的實驗結果表明,在長毛明對蝦9個群體中共有30個多態位點偏離哈溫平衡,即這些位點的觀察雜合度(Ho)不等于期望雜合度(He),同時表明這些位點的繁殖方式都不是隨機交配的.有很多因素會對多態位點偏離哈溫平衡產生影響,因為它不但受遺傳學規律的控制,而且還受外界環境的影響.這些影響多態位點偏離哈溫平衡的因素包括純合子過量或雜合子缺失,最常見基因純合子、稀有純合子與其他雜合子的比例失調,常見與稀有雜合子的比例失調,基因頻率因自然選擇作用發生了變化、基因漂變,及相鄰種群的基因由于雜交而正在進入到所研究的區域或是其基因成分發生了變化等.多態位點偏離哈溫平衡的現象在甲殼動物中已見報道:日本囊對蝦(M.japonicus)的Sod-1位點,刀額新對蝦(M.ensis)的Sod-1、Me-4、Aat-1位點,斑節對蝦(P.monodon)的Sdh-3位點,凡納濱對蝦(L.vannamei)的Sdh-2、Adh-3、Aat-2、Mdh-4、Est-2位點非常顯著地偏離哈溫平衡(p<0.01);三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)的Ldh-2、Cat-3、Sod-3、Me-2位點也偏離了哈溫平衡.雜合體缺乏或過量系數(F)用以衡量觀測雜合度偏離哈溫平衡的程度,一般在-1和1之間波動.F=1表明雜合子完全缺失,F>0顯示純合子過多、雜合子缺乏;F<0顯示雜合體過剩;若F=0說明符合哈溫平衡,該種群是隨機交配的.黎中寶等(2004)認為,將雜合體缺乏或過量系數(F)同X2檢驗的概率(p)結合起來能更全面、更客觀地了解群體多態位點的遺傳平衡狀況.雜合體缺乏現象已在多種甲殼類動物中發現:羅氏沼蝦(Macrobrachiumrosenberg)養殖群體的Est-3位點、鋸緣青蟹(S.serrat)連江群體的Est-1位點和斑節對蝦(P.monodon)自然群體中Alp-1、Alp-3、Est-1、Pgm-2、Sod-1和Ldh-1位點均表現為雜合體缺失.雜合子缺失特別是雜合子完全缺失會致使某些基因從基因庫中消失,物種的遺傳多樣性會降低,從而物種適應環境的能力就會下降,這會對種群的生存造成不利的影響.本研究的實驗結果顯示,長毛明對蝦9個群體在不同程度上都存在著相應位點雜合子缺失的現象.雜合子缺失的原因一般認為有以下幾種:種群內交、啞等位基因、Wahlund效應、自然選擇等.近年來長毛明對蝦的資源量顯著下降,種群數量變小,從而加大了種群內交的幾率.此外,長毛明對蝦的受精方式也增加了其種群內交的可能.這是由于長毛明對蝦具封閉式納精囊,雖然為體外受精,體外發育,但卵子的受精是通過納精囊時與精子相遇而發生的.因此,相較精、卵在水中相遇受精的種類而言,其發生近交的可能性大大增加.因此,種群內交有可能是長毛明對蝦雜合子缺失的原因之一.Ball等(1998)認為啞等位基因是作為解釋雜合子缺失現象不可缺少的因素之一.合浦珠母貝(Pinctadamartens)的自然群體中G6PD、6PGD、SOD和AAT位點都存在啞等位基因.中國明對蝦(Fenneropenaeuschinens)人工選育群體雜合子缺失的原因也包含啞等位基因.樣本來自2個以上基因頻率不同的群體會導致雜合子缺失,即Wahlund效應.長毛明對蝦在無節幼體至糠蝦幼體階段營浮游生活.在此期間,幼體有可能隨著海流飄散到離本群體較遠的群體中.此外,長毛明對蝦具有洄游及集群生活的習性.這些都可能產生Wahlund效應.一般認為自然選擇是引起雜合子缺失的重要因素之一.在本研究中,Sod-2位點除在深圳群體中顯示雜合子過量但并不顯著(p=1.00)外,在其他群體中均表現為完全純合或雜合子顯著缺失.這似乎