胡子鲇性别连锁分子标记开发及性别相关基因筛选

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胡子鲇(Clarias fuscus)是我国南方大面积养殖的淡水经济鱼类。胡子鲇生长具有显著的性别二态性,但目前其性别连锁分子标记和性别决定分子机制等方面研究滞后,严重制约了其单性育种的研究进程。本研究首先通过全基因组重测序技术在胡子鲇雌雄个体间开发性别连锁分子标记;其次,基于RAD技术构建胡子鲇遗传连锁图谱,进行性别性状QTL定位分析,鉴定性别连锁标记和性别决定区域;最后,结合不同发育时期性腺转录组,鉴定性别相关候选基因。主要结果如下:(1)对胡子鲇雌、雄个体进行全基因组重测序,雌、雄分别获得132.10 Gb和139.14 Gb clean data。随后将clean data比对到胡子鲇参考基因组进行变异位点检测,在雌鱼中平均开发了3,695,323个SNP位点和766,774个In Del位点,在雄鱼中平均开发了3,720,578个SNP位点和777,131个In Del位点。进一步进行性别性状关联分析,筛选获得156个性别连锁SNP标记和25个性别连锁In Del标记,并注释了33个功能基因,包括ak7、ppp1r12a和rfx1等性别相关基因。(2)对胡子鲇全同胞家系父母本和200个子一代个体进行RAD测序和基因分型,共计获得6,453个SNP标记。分别将母本和父本分离标记构建胡子鲇性别特异连锁图谱:雄性遗传图谱划分为28条连锁群,总图距4390.4 c M,上图标记3,615个,标记间平均遗传距离1.21 c M;雌性遗传图谱划分为28个连锁群,总图距为5135.64 c M,上图标记3,892个,标记间平均遗传距离1.32 c M。通过雌雄总图距计算得出雌、雄重组率比为1.09。进一步构建整合遗传图谱,划分为28个连锁群,总图距4870.15 c M,上图标记6,453个,标记间平均遗传距离为0.75 c M。(3)在全同胞家系中进行性别性状QTL定位,在连锁群LG13中成功定位到1个性别相关QTL位点q SEX-1,包含225个连锁SNP标记。QTL定位主峰LOD阈值为77.18,位于138.32 c M处,对表型变异的贡献率为83.1%。其余连锁群上均未发现QTL定位区间,推测LG13为胡子鲇性染色体。根据q SEX-1内性别连锁标记均为父本杂合推断胡子鲇为XX/XY性别决定系统。在q SEX-1区间内确定了一个候选性别决定区间,该区间总图距为33.844 c M,含有29个SNP标记,验证发现np544标记与性别高度连锁。并在上述性别连锁标记鉴定到bmp2、esrrb和tgfbrap1等性别相关基因。(4)对雌、雄胡子鲇不同发育时期性腺进行转录组测序分析,共获得125,951条转录本序列。通过比较转录组分析确定了5,821个雄性高表达基因和4,028个雌性高表达基因,其中80个基因在雌性中特异表达,2个基因在雄性中特异表达。最后筛选了fem-1a、fem-1b、fem-1c、snrpa1、dkn1b、klhl10、sycp2和tdrd5等性别相关基因和Fanconi anemia、TGF-β等性别相关通路。综上,本研究基于高通量测序构建了胡子鲇第一张遗传连锁图谱,筛选了其性别连锁SNP位点,鉴定了性别决定区间及相关候选基因,为胡子鲇性别控制育种技术提供了方法指导和重要工具,也为后续性别决定机制研究奠定基础。
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