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编号:10288923
贵州小型香猪群体遗传结构的RAPD分析
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第12期
     作者:吴丰春 魏泓 甘世祥

    单位:吴丰春 魏泓(第三军医大学实验动物中心,重庆 400038);甘世祥(贵阳中医学院动物研究所,贵阳 550002)

    关键词:小型香猪;群体遗传结构;RAPD

    第三军医大学学报001213

    提 要: 目的 分析贵州小型香猪的群体遗传结构。方法 用经过筛选的31条引物对贵州小型香猪个体基因组DNA进行RAPD扩增。结果 经RAPD反应,共扩增出271条带,其中多态性带79条,多态性带频率在0~71%之间,平均为26.6%。不同个体猪拥有的RAPD条带具有差异,但拥有相同条带的个体猪比率较高。该群体猪的相似系数(F)为0.933(0.830~0.980),平均等位基因频率()为0.742,最低平均杂合率()为0.258。结论 贵州小型香猪个体间具有较好的遗传一致性和遗传稳定性,其群体分化程度处在一个较低的水平。
, 百拇医药
    中图法分类号: Q347;Q959.842 文献标识码: A

    文章编号:1000-5404(2000)12-1162-04

    RAPD analysis on genetic construction of Guizhou miniature pig population

    WU Feng-chun, WEI Hong, GAN Shi-xiang

    (Laboratory Animal Center, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China)

    Abstract: Objective To analyze the genetic construction of Guizhou miniature pig population. Methods Thirty-one selected single primers were used to amplify the genomic DNA of Guizhou miniature pigs with random amplified polymorphic DNA (RAPD) techinque. Results After the amplification, 271 bands were found, and of them polymorphic bands were 79 with the frequency of 0~71% (mean 26.6%). Different individual pig has various bands, but the frequency of common bands was high. Based on RAPD patterns, similarity index (F) was 0.933 (0.830~0.980), average alletic frequency () 0.742 and minimum herterozygositics () 0.258. Conclusion There is higher degree of homogenicity and stability in heredity among individuals in the population of Guizhou miniature pig and the degree of population differentiation is at a lower level.
, 百拇医药
    Key words: miniature pigs; genetic construction of population; random amplified polymorphic DNA

    由于猪与人在结构、代谢、机能等方面的相似性,使其成为一种良好的实验用动物和极具希望的异种器官移植供体。在国外由于动物保护组织的限制,利用猪代替猴、犬进行医学生物学实验已成为趋势。近10年来,国外实验用猪用量上升近1倍。由于小型猪体型小,便于操作及饲养管理,便于进行微生物学及遗传学控制,易于标准化,是猪实验动物化的主要途径。我国具有丰富而独特的小型猪资源,其中贵州小型香猪由于长期封闭培育、适度近交以及独特的生物学特性,已引起国内外相关领域的关注。随机扩增多态DNA

    (Random amplified polymorphic DNA, RAPD)技术[1~6],在动物、植物、微生物种属鉴定,亲缘关系的划分及多态性分析中得到广泛应用,但应用于小型猪方面的研究报道很少。本实验应用RAPD技术对我国特有的实验用小型猪贵州小型香猪的群体遗传结构进行分析,旨在评价其遗传稳定性,为以后进一步培育和相关研究形成基础。
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    1 材料和方法

    1.1 猪的来源

    贵州小型香猪由甘世祥教授利用原产地近交程度较高的基础群,历经10余年,进一步作封闭培育,适度近交而建立的品系。

    1.2 猪血DNA样品制备

    随机抽取上述品系猪17头,分别于前腔静脉取血10 ml,加等体积2×ST(0.64 mmol/L蔗糖,0.02 mol/L Tris-HCl, pH 7.6,0.01 mol/L MgCl2,2% TritonX-100)充分混匀,冰浴15 min,破碎红细胞,加5 ml 1×ST洗1~2次,每管加消化液STE(10 mmol/L Tris-HCl pH 8.0,0.25 mmol/L EDTA,100 mmol/L NaCl)5 ml和SDS、蛋白酶K(终浓度分别为1%和0.1 μg/ml)消化,按常规酚、氯仿、异戊醇抽提,乙醇沉淀,TE(10 mmol/L Tris-HCl, pH 8.0, 0.1 mmol/L EDTA)溶解。
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    1.3 试剂

    10×buffer,Taq酶,Mg2+为加拿大SANGON公司产品,dNTP为德国BM公司产品。

    1.4 引物

    购自美国Operon Technologies公司5套试剂盒:Primers Kits for RAPD AB-0320-kitN,AB-0320-Kit2,AB-0320-Kit3,AB-0320-Kit4,AB-0320-Kit5,每套试剂盒含20条引物,共100条。在以多个品系猪进行品系间RAPD研究的基础上,筛选多态性丰富具有品系间差异的引物31条应用于本实验,分析贵州小型香猪的群体遗传结构(引物编号和序列见表1)。

    1.5 PCR反应

    采用美国PE公司2400型PCR仪。25 μl的反应体系中含10×buffer 2.5 μl,Mg2+ 2 mmol/L,dNTP 200 μmol/L,引物15 ng,Taq酶1.5 U,模板DNA 20 ng,扩增程序为94 ℃变性1 min,38 ℃退火1 min,72 ℃延伸2 min,40个循环后接10 min延伸,扩增产物用含有EB(0.5 μg/ml)的1.5%的琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下观察拍照。
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    1.6 数据处理

    1.6.1扩增带的统计 以能在底片上观察到的较清晰的带为准,每一条带用一英文字母表示,同一引物扩增17头猪基因组DNA分子量相同的带用同一英文字母表示。依英文字母的顺序(abcd……)表示每条带分子量的大小,分子量最小的带设定为a。

    1.6.2 不同个体间随机扩增多态DNA片断相似性计算 以“1,0”分别表示扩增带的有无,统计31条引物的扩增结果,利用从Internet网上下载的软件RAPD istance package version 1.04对实验结果进行分析,用软件中提供的相似系数计算方法计算不同个体间的相似系数(F)[3]

    其中Nxy为个体x和个体y共有片断数,Nox为x个体有而y个体没有的扩增带,Noy为y个体有而x个体没有的扩增带。任意两个个体间的遗传距离(P)根据两个个体的相似系数(F)来计算,即P=1-F。
, 百拇医药
    1.6.3 平均等位基因频率()和最低平均杂合率()的计算 为不同个体间的相似系数[7]

    2 结果

    2.1 基因DNA的扩增结果

    研究中所用的31条引物都有良好的扩增结果,见图1,共扩增出271条带,即检测了17头猪的271个位点,其中多态性图带79条,多态性图带频率在0~71%之间,平均为26.6%,见表1。

    表1 31条引物对17头猪基因DNA的扩增结果
, 百拇医药
    Tab 1 Results of RAPD in 17 miniature pigs by 31 single primers Primers

    Sequence

    Total number

    of bands

    Number of

    polymorphic

    bands

    Frenquency of

    polymorphic

    bands(%)
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    ABN-03

    GGTACTCCCC

    6

    2

    33.3

    ABN-04

    GACCGACCGA

    8

    2

    25.0

    ABN-05

    ACTGAACGCC

    6
, 百拇医药
    1

    16.7

    ABN-08

    ACCTCAGCTC

    6

    2

    33.3

    ABN-09

    TGCCGGCTTG

    11

    3

    27.3

    ABN-11
, 百拇医药
    GCGCCGCAAA

    5

    0

    0

    ABN-15

    TCGTGCGGGT

    4

    0

    0

    ABN-16

    AAGCGACCTG

    7

    2
, 百拇医药
    28.6

    ABN-19

    GJCCGTACTG

    8

    3

    37.5

    ABN-20

    GGTGCTCCGT

    11

    3

    27.3

    AB2-02

    CCTGCGGGAA
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    8

    3

    37.5

    AB2-03

    CCAGATGCAC

    7

    0

    0

    AB2-05

    TCAGGGAGGT

    10

    2

    20.0
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    AB2-06

    AAGACCCCTC

    9

    2

    22.2

    AB2-09

    CTTCACCCCA

    6

    4

    66.7

    AB2-12

    TTATCGCCCC

    10
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    2

    20.0

    AB2-13

    CCCGATTCGG

    14

    10

    71.0

    AB2-17

    CTACTGCCGT

    10

    4

    40.0

    AB2-19
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    ACGGCGTATG

    12

    3

    25.0

    AB2-20

    AAGGGTGACC

    8

    2

    25.0

    AB3-04

    CCGAACACGG

    8

    0
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    0

    AB3-05

    CTCCATGGGG

    7

    2

    28.6

    AB3-08

    CATACCGTGG

    11

    4

    36.4

    AB3-10

    AAGCCCGAGG
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    11

    4

    36.4

    AB3-14

    CACCCGGATG

    10

    5

    50.0

    AB3-15

    TGTAGCAGGG

    8

    0

    0
, 百拇医药
    AB4-15

    TGGCGTCCTT

    13

    4

    31.0

    AB5-15

    GGATGCCACT

    8

    0

    0

    AB5-16

    GGTGAACGCT

    8
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    3

    37.5

    AB5-18

    CATGCCAGAC

    15

    3

    20.0

    AB5-20

    GACCAATGCC

    14

    4

    28.6

    Average
, 百拇医药
    26.6

    图1 引物AB2-13的扩增图谱

    Fig 1 Results of RAPD by AB2-13

    1~17:Number of pig;M:Marker

    2.2 群体遗传相似性

    根据31条引物的扩增结果计算不同个体间的相似性(F)和遗传距离(P),见表2。贵州小型香猪群体内相似系数位于0.830~0.980之间,平均值为0.933,平均等位基因频率()为0.742,最低平均杂合率()为0.258。就单个引物来讲,贵州小型香猪个体间的相似系数位于0.810~0.980之间,引物ABN-11、ABN-15、AB2-03、AB3-04、AB3-15、AB5-15在17头猪的扩增结果相同,相似系数为1。
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    表2 个体间的片段相似性和遗传距离

    Tab 2 Similarity index of fragment and genetic distance among individuals

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10
, 百拇医药
    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    1

    0.93

    0.94

    0.90

    0.98

    0.96

, 百拇医药     0.88

    0.94

    0.93

    0.89

    0.92

    0.93

    0.96

    0.93

    0.96

    0.92

    0.95

    2

    0.02
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    0.97

    0.93

    0.88

    0.90

    0.97

    0.96

    0.97

    0.93

    0.94

    0.83

    0.98

    0.93

    0.92
, 百拇医药
    0.97

    0.94

    3

    0.06

    0.03

    0.91

    0.89

    0.96

    0.97

    0.89

    0.83

    0.97

    0.83
, 百拇医药
    0.94

    0.96

    0.94

    0.98

    0.94

    0.98

    4

    0.10

    0.07

    0.09

    0.94

    0.98

    0.93
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    0.91

    0.88

    0.96

    0.88

    0.96

    0.92

    0.94

    0.87

    0.93

    0.84

    5

    0.02

    0.12
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    0.11

    0.06

    0.93

    0.96

    0.96

    0.86

    0.94

    0.97

    0.98

    0.95

    0.93

    0.95

    0.96
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    0.97

    6

    0.05

    0.10

    0.04

    0.02

    0.07

    0.92

    0.92

    0.98

    0.91

    0.95

    0.89
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    0.97

    0.90

    0.93

    0.93

    0.89

    7

    0.12

    0.03

    0.03

    0.07

    0.04

    0.08

    0.97
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    0.92

    0.90

    0.98

    0.95

    0.93

    0.93

    0.97

    0.97

    0.85

    8

    0.06

    0.04

    0.11
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    0.09

    0.04

    0.08

    0.03

    0.91

    0.98

    0.96

    0.90

    0.97

    0.96

    0.95

    0.98

    0.96
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    9

    0.07

    0.03

    0.17

    0.12

    0.14

    0.02

    0.08

    0.09

    0.95

    0.94

    0.92

    0.93
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    0.98

    0.92

    0.96

    0.94

    10

    0.11

    0.07

    0.03

    0.04

    0.06

    0.09

    0.10

    0.02
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    0.05

    0.97

    0.93

    0.97

    0.92

    0.97

    0.87

    0.95

    11

    0.08

    0.06

    0.17

    0.12
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    0.03

    0.05

    0.02

    0.04

    0.06

    0.03

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    0.94

    0.94

    0.96

    0.88

    0.95

    12
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    0.07

    0.17

    0.06

    0.04

    0.02

    0.11

    0.05

    0.10

    0.08

    0.07

    0.03

    0.95

    0.90
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    0.83

    0.84

    0.94

    13

    0.04

    0.02

    0.04

    0.08

    0.05

    0.03

    0.07

    0.03

    0.07
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    0.03

    0.06

    0.05

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    14

    0.07

    0.07

    0.06

    0.06

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    0.10

    0.07

    0.04

    0.02

    0.08

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    0.03

    0.95

    0.96

    0.97

    15

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    0.08

    0.02

    0.13

    0.05

    0.07

    0.03

    0.05

    0.08

    0.03

    0.04

    0.12

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    0.05
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    0.96

    16

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    0.06

    0.07

    0.04

    0.07

    0.03

    0.02

    0.04

    0.13
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    0.12

    0.16

    0.12

    0.04

    0.12

    0.94

    17

    0.05

    0.06

    0.02

    0.16

    0.13

    0.11
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    0.15

    0.04

    0.06

    0.05

    0.05

    0.06

    0.09

    0.03

    0.04

    0.06

    Note:Numbers above the diagonal are similarity index and below the diagonal are genetic distance
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    2.3 不同RAPD条带在17头猪中的频率比较

    统计每条引物的扩增带数,计算RAPD图谱中每条带在17头猪中出现的频率。从统计结果看,17头猪拥有的特异条带不完全相同,但拥有相同条带个体猪比率较高,扩增的271条带中,192条带在17头猪中出现的频率达100%,占71.2%。

    3 讨论

    研究表明,DNA指纹相似系数F是衡量个体间遗传变异程度的可靠参数,F值越大,个体间共有的片段数越多,平均等位基因频率越大,平均杂合率越低,个体间血缘关系越近,遗传变异性越小[7]。常青等[1]对太湖猪各类群内及类群间的相似性系数RAPD研究结果分别为大于或接近0.9。而贵州小型香猪群体内相似系数为0.933(0.840~0.980),高于一般品种猪的水平,其群体分化程度处于一个较低的水平。这与该品系猪是利用原产地近交程度较高的基础群,历经10余年,进一步作封闭或近交培育而成这一事实相符。单一选择,定向培育,可能是该品系猪群体遗传多样性变异较小的主要原因。
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    多态性图带频率和RAPD条带在猪个体中出现的频率可反应群体的选育程度和遗传位点的纯合度。多态性图带频率越低,RAPD条带在群体中出现的频率越高,个体之间共有的片段数越多,遗传位点的纯合度越高,群体的选育程度就越高。本实验扩增出的271条带中,192条在17头猪中出现的频率达100%,占71%,表现出较好的均一性和一致性。以上结果都反映贵州小型香猪是一个近交程度较高的群体,其分化程度处于较低的水平。

    本实验所用的31条引物是在多品系猪RAPD研究的基础上从100条引物中筛选出的在猪品系间具有多态性的引物,用这些经过筛选的在猪品系间具有多态性的引物分析贵州小型香猪的群体遗传结构,比应用不经筛选、随机选用的RAPD引物来分析该群体的遗传结构,其效率更高,结果更可靠。

    基金项目:国家“九五”重点科技攻关项目(96A-23-06-01);国家自然科学基金资助项目(39770398)及重点项目(39830190)
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    作者简介:吴丰春(1969-),男,山东省寿光市人,讲师,主要从事动物分子遗传学方面的研究。电话:(023)68752053

    参考文献:

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    收稿日期:2000-01-20;修回日期:2000-04-01, http://www.100md.com