长江刀鲚GHRH基因遗传多态性及其与生长性状的关联分析

2024-07-07 17:27于爱清施永海徐嘉波刘永士邓平平
西北农业学报 2024年6期
关键词:生长性状单核苷酸多态性关联分析

于爱清 施永海 徐嘉波 刘永士 邓平平

摘 要 生长激素释放激素( GHRH)是鱼类生长激素合成和分泌的重要调控因子,对细胞的生长、增殖和分化极为重要。基于长江刀鲚转录组测序数据,利用基因克隆和PCR扩增技术,获得其  GHRH基因的cDNA全长和基因组DNA序列,并开展基因遗传多态性与生长性状的关联性研究,为其分子标记辅助育种提供技术支持。结果显示:长江刀鲚  GHRH基因cDNA全长1 329 bp,由5′-UTR(300 bp)、ORF(465 bp)和3′-UTR(564 bp)组成,推导的蛋白序列由154个氨基酸组成,具有一个信号肽和GLUCA结构域;该基因的DNA序列长2 983 bp,由4个内含子和5个外显子组成,经筛选,在第1、2内含子和第3外显子上分别筛选到9、2和1个SNP位点;12个突变位点共36种基因型,分别与100尾长江刀鲚的体质量、体长和体高性状进行关联分析,获得2个与其生长性状显著相关的位点(g.1636C>T和g.1882A>C)(P<0.05),CC基因型均是优势基因型;利用12个SNP位点分析刀鲚养殖群体的遗传多样性,获得的观测杂合度(HO)、期望杂合度(HE)和多态信息含量(PIC)分别为0.270~0.620、0.338~0.490和0.281~0.370;哈迪-温伯格平衡(HWE)检测结果显示,12个SNP位点中有4个位点显著偏离哈迪-温伯格平衡(P<0.05)。结果表明,长江刀鲚  GHRH基因上位点g.1636C>T和g.1882A>C可以作为优选长江刀鲚繁育亲本的重要候选分子标记。

关键词 长江刀鲚;  GHRH;单核苷酸多态性;生长性状;关联分析

刀鲚(Coilia ectenes)隶属于鲱形目(Clupeiformes)、鳀科(Engraulidae)、鲚属(Coilia),在中国各大水系均能发现其踪迹,其中以长江流域产量最高,最负盛名,因其鱼体丰腴肥满,肉鲜味美,曾与鲥鱼、河豚并称“长江三鲜”,深受国内外消费者的青睐[1]。近年来,由于酷捕滥渔,栖息环境的污染、水文条件的改变、生态环境的恶化及海岸工程建设等诸多因素,其自然种质资源急剧衰退,每年的渔获量波动很大,有的年份甚至不能形成优势种群[2],岌岌可危。随着长江“十年禁捕”政策的实施及长江刀鲚人工繁育、养殖技术的日趋成熟,其自然种质资源衰退的现状获得了缓解,但是在其养殖群体中仍然存在个体表型差异大、生长速度变慢、商品鱼规格小以及新品种匮乏等问题,严重影响了其养殖产业的推广,亟需对长江刀鲚生长性状进行遗传改良。

水产动物的生长性状是受多种环境因素和遗传因素共同影响的,而遗传因素往往能够反应出不同个体/群体种质差异,这亦是本研究进行分子标记辅助长江刀鲚生长性状遗传改良的重要理论基础。分子标记辅助育种是利用分子标记与目标性状基因紧密连锁的特点,对具有性状优势的等位基因或基因型的个体进行分子标记辅助选择育种,是将分子生物学和遗传育种有机结合的新品种选育技术[3-5],不仅提高了选择的准确性,降低了育种成本,而且加快了良种的选育进程,特别适用于繁育周期比较长的水产经济动物的良种选育。鉴于目前长江刀鲚分子标记辅助育种尚处于初始阶段,筛选更多与其生长性状相关的重要SNP标记,对其新品系的选育研究极为重要。

生长激素释放激素(growth hormone-releasing hormone,GHRH),是由脊椎动物下丘脑分泌的一种能够刺激动物脑垂体细胞分泌生长激素(growth hormone,GH)的多肽类物质,具有免疫调控、睡眠调控、生长发育调控及代谢调控等生物学功能[6-7]。禽畜类  GHRH基因的启动子区域、编码区域及非翻译区均存在与其生长速度、品质及脂肪含量等性状密切相关的SNP位点,被作为禽畜类良种选育的重要候选基因。水产动物  GHRH基因多态性亦与其生长性状存在显著相关性,如北极红点鲑(Salvelinus leucomaenis)  GHRH基因第4内含子区域[8]、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)  GHRH基因第3内含子区域[9]、草鱼(Ctenopharyngodon idella)  GHRH基因第2,3,4内含子和第3外显子区域[6]、斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)  GHRH基因第4内含子区域[7]及红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)  GHRH基因外显子区域[10]上均鉴定到了与其生长性状显著相关的SNP标记,并初步应用于相应水产动物的分子标记辅助育种实践。而养殖长江刀鲚  GHRH基因多态性与生长性状的相关性研究尚未见报道,亟需进行相关研究以加速其良种的培育进程。本研究通过对长江刀鲚  GHRH基因进行克隆、扩增和测序,开展基因遗传多态性SNP位点的筛选、检测及其与生长性状的关联分析,以期能够为长江刀鲚的分子标记辅助育种提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所用长江刀鲚均取自上海市水产研究所(上海市水产技术推广站)奉贤科研基地于2017年获得的长江刀鲚核心选育群体(F3)。随机选取3尾二龄刀鲚置于冰上放置1~2 min,迅速将脑组织解剖分离,并用无菌DEPC水冲洗后,迅速放入液氮速冻30 min,再转移至-80 ℃超低温冰箱储存,用于长江刀鲚  GHRH基因的cDNA全长克隆。随机选取100尾同批次同池塘饲养二龄长江刀鲚,用游标卡尺和电子天平测得其平均体长为 (21.89 ± 4.51) cm、平均体高为(3.40±  0.74) cm、平均体质量为(39.83±22.73) g,剪取部分尾鳍置于盛有95%乙醇的  1.5 mL离心管中,分别编号后,置于-20 ℃冰柜中保存,用于长江刀鲚  GHRH基因DNA序列扩增、SNP位点筛选及其遗传多态性与生长性状的关联分析。随机选取大规格雌性刀鲚(99.18 g±12.81 g)、小规格雌性刀鲚(16.10 g±0.26 g)、大规格雄性刀鲚(59.75 g±3.19 g)和小规格雄性刀鲚(18.90 g±0.44 g)各3尾,置于冰上放置1~2 min,迅速将脑组织解剖分离,并用无菌DEPC水冲洗后,置入液氮速冻30 min,再转移至-80  ℃超低温冰箱储存,用于长江刀鲚  GHRH基因的相对表达量变化研究。

1.2 总RNA和DNA的提取

长江刀鲚脑组织总RNA的提取均参照Trizol Reagent Kit(RNA Extraction Kit,Invitrogen)试剂盒说明书进行。获得的总RNA,溶解于DEPC水后,利用NanoVue Plus紫外分光光度计测定其浓度和纯度,并利用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测质量。将质量较好的RNA(28S和18S条带清晰,且28S和18S灰度比约为2∶1、无拖尾现象、点样孔的附近无残留,表明RNA无降解,质量可靠)置于-80 ℃超低温冰箱保存,备用。

长江刀鲚基因组DNA的提取:每个样品取25 mg左右的鳍条组织,经灭菌ddH2O清洗后,剪碎并置于1.5 mL离心管中,参照天根生化科技(北京)有限公司的海洋动物组织基因组DNA提取试剂盒(DP324-03)说明书,提取样品基因组DNA;利用琼脂糖凝胶电泳和NanoVue Plus紫外可见分光光度计检测样本DNA的质量和浓度;经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,显示无拖尾降解现象、条带清晰,且OD260 nm/OD280 nm的比值在1.8~2.0的DNA样品,稀释到50 ng/μL后,置于-20 ℃冰柜中保存,备用。

1.3 长江刀鲚  GHRH基因cDNA全长克隆和表达分析

1.3.1 cDNA第一链的合成 长江刀鲚脑组织所提取的总RNA经测定质量和浓度后,按照PrimeScriptTM Real-time PCR Kit试剂盒(Takara公司,北京)的说明书进行反转录反应,获得用于长江刀鲚cDNA序列拼接所需的cDNA模板,利用NanoVue Plus紫外可见分光光度计检测反转录好的cDNA模板浓度,用RNase free water将终浓度同一调整为200 ng/μL后,置于-20 ℃冰箱保存,备用。

1.3.2 5′-RACE和3′-RACE cDNA模板的合成 参照SMARTerTM  RACE cDNA Amplification Kit(Takara公司,北京)说明书,获得长江刀鲚脑组织3′-和5′-末端的cDNA模板,然后利用NanoVue Plus紫外可见分光光度计检测反转录好的cDNA模板浓度,最后用Tricine-EDTA Bufffer将该模板稀释至500 ng/μL,置于-20  ℃保存,备用。

1.3.3 长江刀鲚  GHRH基因cDNA全长的克隆 基于上海市水产研究所奉贤科研基地课题组长江刀鲚转录组数据,获得CeGHRH的部分  cDNA序列,并利用Primer Premier 5.0 软件分别设计基因特异性引物(CeGHRH-QC)(表1),对CeGHRH的部分cDNA序列拼接质量进行验证。基于测序验证后的序列,设计特异性RACE引物(5′GSP-1~3和3′GSP-1~3),以反转录合成的长江刀鲚脑组织5′-cDNA或3′-cDNA为模板,利用SAMRT-RACE技术获得CeGHRH的cDNA全长。PCR反应体系和反应条件均参照试剂盒说明书进行,PCR产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测后,将目的条带割胶纯化,并进行T-A克隆测序,测序菌液经菌落PCR和琼脂糖凝胶电泳检测后,交由上海生物工程技术有限公司测序(测序所用引物为23-Mer和24-Mer)。

1.3.4 实时荧光定量PCR 以大规格/小规格的雌、雄长江刀鲚脑组织cDNA为模板,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测长江刀鲚  GHRH基因的表达差异情况。基于长江刀鲚  GHRH基因的cDNA序列设计qRT-PCR引物(表1),利用天根生化科技(北京)有限公司生产的Talent荧光定量检测试剂盒(SYBR Green)在StepOne Plus荧光定量PCR仪(ABI,美国)上进行qRT-PCR反应。反应体系和反应条件参照该试剂盒说明书,每个样品做3次技术重复,以长江刀鲚β-actin为内参基因,利用 2-ΔΔCt法计算长江刀鲚  GHRH基因的相对表达量。

1.4  CeGHRH基因组DNA的扩增和SNP位点筛选

基于长江刀鲚  GHRH基因的cDNA序列,利用Primer Premier 5.0软件设计基因特异性PCR扩增引物(表1),其中CeGHRH-FL是参照大西洋鲱  GHRH基因内含子和外显子的相对位置设计而成,用于扩增  CeGHRH基因的第1内含子、第2内含子和第3内含子序列;CeGHRH-SC则以  CeGHRH基因的DNA序列为基础设计而成,然后以具有极端生长表型的不同刀鲚(即体质量最大的10尾鱼和最小的10尾鱼)的DNA样本为模板,利用直接测序法筛选长江刀鲚  GHRH基因上的多态性SNP位点。

1.5   CeGHRH基因多态性与生长性状的相关性分析

基于初步的多态性SNP位点筛选结果,前8个SNP位点由于间隔较近而不适合应用SnaPshot方法进行基因分型,因此采取直接测序的方法对100尾长江刀鲚进行基因分型;后面4个SNP位点则委托上海捷瑞生物工程有限公司利用SnaPshot基因分型技术对100尾长江刀鲚进行基因分型,基于基因分型结果,利用SPSS 20.0软件中的一般线性模型对不同SNP位点的不同基因型与生长性状进行相关性分析。

1.6 群体遗传分析和连锁不平衡分析

基于12个SNP位点的基因分型结果,计算不同位点不同基因型的基因频率和基因型频率,利用GenAlEx 6.5软件[11]计算长江刀鲚养殖群体的有效等位基因数(effective number of alles,NE)、观测杂合度(observed heterozygosity,HO)和期望杂合度(expected heterozygosity,HE)等遗传多样性参数,并对12个SNP位点进行哈迪-温伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium,HWE)检验;利用PIC_CALC软件计算试验群体中每个SNP位点的多态信息含量(polymorphic information content,PIC);利用Haploview 4.2软件[12]对12个SNP位点进行连锁不平衡分析。

2 结果与分析

2.1 长江刀鲚  GHRH基因序列特征分析

长江刀鲚  GHRH基因cDNA全长1 329 bp,开放式阅读框(Open Reading Frame,ORF)全长465 bp,编码154个氨基酸(主要由1个信号肽和GLUCA结构域组成),其中5′-非编码区主要由300个核苷酸组成,3′-非编码区主要由564个核苷酸组成(图1)。利用PCR扩增测序技术获得  CeGHRH基因全长序列,长度为2 983 bp,由5个外显子和4个内含子组成(图2)。

2.2 长江刀鲚  GHRH基因表达分析

在雌性长江刀鲚中,大规格长江刀鲚  GHRH基因的mRNA表达量是小规格的2.04倍;在雄性刀鲚中,大规格长江刀鲚  GHRH基因的mRNA表达量是小规格长江刀鲚的2.24倍(图3),表明长江刀鲚  GHRH基因对于长江刀鲚雌雄群体的生长表型均具有正向调控作用。

2.3 长江刀鲚  GHRH基因多态性与生长性状的相关性分析

以20尾具有极端生长表型长江刀鲚的DNA为材料,利用直接测序法在长江刀鲚  GHRH基因上共检测到12个SNP突变位点(具体位置见图2),其中第1内含子上9个(g.552A>G、g.562A>T、g.592C>G、g.711A>T、g.748C>T、g.865G>T、g.875C>G、g.966A>T和g.1636C>T);第2内含子上2个(g.1882A>C和g.1937C>T);第3外显子上1个(g.2092A>G)。

长江刀鲚  GHRH基因上的12个突变位点共36种基因型,分别与100尾长江刀鲚的生长性状(体质量、体长和体高)进行关联分析,鉴定到2个与长江刀鲚生长性状显著相关的SNP位点(表2)。从中可以看出,位点g.1636C>T 3种基因型个体的体质量、体长和体高的比较结果一致,均是CC>CT>TT,其中CC型个体的体质量、体长和体高性状高于CT型的,显著高于TT型的(P<0.05);位点g.1882A>C的3种基因型个体的体质量、体长和体高的比较结果基本一致,均是CC>AC>AA,CC型显著高于其他两种基因型(P<0.05)。

2.4 长江刀鲚养殖群体的遗传多样性分析

基于长江刀鲚  GHRH基因上的12个突变位点对长江刀鲚养殖群体的遗传多样性进行评估,结果显示(表3),有效等位基因数(NE)为  1.510~1.962,观测杂合度(HO)和期望杂合度(HE)分别为0.270~0.620和0.338~0.490,多态信息含量(PIC)为0.281~0.370,12个SNP位点均属于中度多态(0.25T、g.875C>G、g.966A>T和g.2092A>G)均显著偏离哈迪-温伯格平衡(P<0.05),其余位点则符合哈迪-温伯格平衡(P>0.05)。

2.5 连锁不平衡分析

利用Haploview 4.2软件对长江刀鲚  GHRH基因上的12个突变位点进行连锁不平衡分析(图4),结果显示,位点g.552A>G、g.562A>T、g.592C>G、g.711A>T和g.748C>T处于完全连锁状态,组成Block1,与其他位点处于彼此独立的状态;位点g.865G>T、g.875C>G和g.966A>T处于完全连锁状态,组成Block2,与位点g.1636C>T处于非完全连锁状态(D′<  0.8但r2>0.33),与位点g.1882A>C处于非完全连锁状态(D′>0.8但r2<0.33),位点g.1636C>T和位点g.1882A>C处于非完全连锁状态(D′>0.8但r2<0.33),其他两两位点间处于彼此独立的状态。

3 讨  论

GHRH作为GH/IGF生长轴信号通路中的重要成员,能够与生长激素释放激素受体结合,通过腺苷酸环化酶/cAMP/蛋白激酶信号通路和NO/NO合成酶信号通路促进生长激素的合成和分泌[7],进而影响动物的生长和发育。该基因上鉴定到的突变位点,往往与家养的产奶率[13]、屠宰率[14]、日增重和脂肪厚度[15]和生长性状[16]等经济性状显著相关,而被用于相关经济性状的遗传改良研究。鱼类  GHRH基因的研究从前期的基因克隆、表达模式研究[17-19],逐渐扩展到基因多态性与生长性状关联分析研究[6-7,10],并开展了相关鱼类生长性状遗传改良的育种实践。在长江刀鲚中,基因多态性与生长性状的相关性研究报道相对较少,因此,本研究中首次发现了长江刀鲚  GHRH基因突变位点与生长性状的相关性。

3.1 长江刀鲚  GHRH基因多态性对其生长性状的影响

本研究从长江刀鲚  GHRH基因上总共鉴定到12个突变位点,其中2个位点(g.1636C>T和g.1882A>C)与其生长性状显著相关。位点g.1636C>T中CC基因型个体的体长、体高和体质量性状均显著高于TT基因型个体(P<  0.05),高于CT基因型个体;位点g.1882A>C中CC基因型个体的体质量、体长和体高性状均显著高于其他两种基因型(P<0.05),可以作为长江刀鲚分子标记辅助育种的重要参考位点。研究发现,这2个SNP位点均位于长江刀鲚  GHRH基因内含子,虽然内含子不具有编码氨基酸的能力,但是发生在其他生长相关基因内含子上的突变位点亦导致水产动物的生产性状发生显著差异[20],如斑点叉尾鮰(I.punctatus)MSTN基因第2内含子上的1个突变位点与其体质量、体长性状显著相关(P<0.05)[21];长江刀鲚(C.ectenes)MSTN基因第1内含子上的1个突变位点与其体长、体高和体质量性状显著相关(P<  0.05)[2];红鳍东方鲀(T.rubripes)  FABP7基因第3内含子上的1个突变位点与其体质量、体长、体全长、尾柄长和体高等多数性状均显著相关[20];草鱼(C.idella)  GHRH基因第2、3和4内含子区域各有1个与生长性状显著相关的SNP突变位点[6]。本研究中,其他大部分突变均位于内含子区域,表明相对于外显子的保守性,内含子更加容易受到人工选择压力的影响而产生不同程度的遗传变异。有研究表明,内含子SNPs发生突变的概率经常是外显子的4.3倍[22],部分基因的内含子序列含有增强元件或其他顺式作用元件,能够调控基因的转录或者剪切,增加mRNA在细胞核内的稳定性,而影响基因的表达效应,因此发生在内含子上的遗传突变亦不容忽视。此外,本研究在长江刀鲚  GHRH基因第3外显子上检测到1个错义突变位点(CAG→AAG),导致所编码的氨基酸由谷氨酰胺(Gln)替换为赖氨酸(Lys),这种突变往往能够导致蛋白质结构、活性和翻译效率发生不同程度的变化,引发一系列的生物学效应而影响动物机体的功能,但是该位点的3种基因型个体的生长表型并没有显著差异,表明暂时还未对其生长性状产生显著影响。与此不同的是,王梓祎等[10]在红鳍东方鲀(T.rubripes)  GHRH基因外显子上鉴定到3个与其生长性状显著相关的位点;孙雪等[6]亦在草鱼(C.idella)  GHRH基因第3外显子上鉴定到1个与其生长性状显著相关的位点,表明外显子上发生的基因突变已显著影响其生长性状,而产生了不同程度的生长表型分化。此外,不同水产动物由于生存环境、人工选择压力和选择强度的不同亦导致同种基因的不同位点产生了不同程度的遗传变异。

3.2 长江刀鲚  GHRH基因上SNPs位点的连锁不平衡分析

连锁不平衡是指同一染色体上等位基因间广泛存在的非随机组合现象[6,23]。连锁不平衡的强度经常用D′(表示重组程度)和r2(表示重组和突变的程度)来评估,当两个位点的D′>0.8时,表明两个位点处于强连锁不平衡状态,r2>0.33,表明两个位点紧密连锁;当同时满足D′>0.8且r2>0.33时,表明两位点处于完全连锁状态,经常会作为一个整体进行遗传[6,24-25]。在本研究中,位点g.552A>G、g.562A>T、g.592C>G、  g.711A>T和g.748C>T处于完全连锁状态(D′>0.8且r2>0.33),组成Block1,这5个位点作为一个整体进行遗传,与其他位点属于独立遗传关系;位点g.865G>T、g.875C>G和  g.966A>T处于完全连锁状态(D′>0.8且r2>0.33),组成Block2,这3个位点作为一个整体进行遗传,而与其它位点处于非完全连锁状态  (D′>0.8但r2<0.33)或彼此独立状态(D′<  0.8且r2<  0.33)。此外,本研究所检测到的与其长江刀鲚生长性状显著相关的2个位点  (g.1636C>T和  g.1882A>C)处于非完全连锁状态(D′>0.8但r2<0.33),因此综合这2个位点的基因分型结果,筛选出具有优异基因型的繁育亲本,对于长江刀鲚良种的培育具有重要的参考价值。

3.3  长江刀鲚  GHRH基因座的群体遗传变异分析

杂合度(HO和HE)和多态性信息含量(PIC)是衡量群体遗传变异程度的重要参考指标[26],对于长江刀鲚养殖群体的种质资源评估具有重要作用。在本研究中,12个SNPs位点对于长江刀鲚养殖群体的遗传多样性评估结果显示,观测杂合度(HO)、期望杂合度(HE)和多态信息含量(PIC)分别为0.270~0.620、0.338~  0.490和0.281~0.370,表明长江刀鲚养殖群体仍然具有丰富的遗传变异和较好的种质开发潜力。基于Botstein等[27]提出的多态信息含量(PIC)的判断标准,当PIC<0.25、0.250.5时,分别代表该位点具有低度、中度、高度多态性。在本研究中,12个SNP位点均属于中度多态  (0.25

4 结  论

长江刀鲚  GHRH基因上共检测到12个SNP位点,具有较丰富的突变和遗传多态性,在其第1、2内含子上成功鉴定到2个与其生长性状显著相关的SNP位点(g.1636C>T和g.1882A>C),对长江刀鲚的体长、体高和体质量均有较为显著的影响,且CC基因型均是优势基因型,可以用来辅助长江刀鲚生长性状的遗传改良;其他SNP位点虽然与长江刀鲚的生长性状没有显著的相关性,但是可以用于长江刀鲚养殖群体的种质资源评估。

参考文献 Reference:

[1] 于爱清,施永海,徐嘉波,等.长江刀鲚选育群体转录组EST-SSR的分布特征分析[J].渔业科学进展,2019,40(5):101-109.

YU A Q,SHI Y H,XU J B,et al. Characteristic analysis of microsatellites in selected Coilia ectenes using a transcriptome dataset[J].Progress in Fishery Sciences,2019,  40(5):101-109.

[2] 于爱清,施永海,徐嘉波.刀鲚MSTN基因遗传多态性与生长性状的关联分析[J].水产科技情报,2021,48(2):69-76.

YU A Q,SHI Y H,XU J B. Single nucleotide polymorphisms of MSTN gene and its association with growth traits in Coilia ectenes[J].Fisheries Science & Technology Information,2021,48(2):69-76.

[3] 高一凡,俞小牧,桂建芳,等.鳙 bmi1b基因单核苷酸多态性及其与生长和体型性状的关联性[J].中国水产科学,2022,29(4):503-514.

GAO Y F,YU X M,GUI J F,et al. Single nucleotide polymorphisms in  bmi1b  and their associations with the growth and body type traits of bighead carp(Hypophthalmichthys nobilis)[J].Journal of Fishery Sciences of China,2022,29(4):503-514.

[4] 鲁翠云,匡友谊,郑先虎,等.水产动物分子标记辅助育种研究进展[J].水产学报,2019,43(1):36-53.

LU C Y,KUANG Y Y,ZHENG X H,et al. Advances of molecular marker-assisted breeding for aquatic species[J].Journal of Fisheries of China,2019,43(1):36-53.

[5] TONG J O,SUN X W. Genetic and genomic analyses for   economically important traits and their applications in molecular breeding of cultured fish[J].Science China(Life Sciences),2015,58(2):178-186.

[6] 孙 雪,李胜杰,杜金星,等.草鱼GHRH基因SNPs的筛选及其与生长性状的关联分析[J].农业生物技术学报,2021,29(5):963-972.

SUN X,LI SH J,DU J X,et al. Screening of SNPS in GHRH and association analysis with growth traits in grass carp(Ctenopharyngodon idella)[J].Journal of Agricultural Biotechnology,2021,29(5):963-972.

[7] 张世勇,钟立强,秦 钦,等.斑点叉尾鮰  GHRH基因3个SNPs位点及其单倍型组合与生长性状的关联分析[J].  水生生物学报,2016,40(5):886-893.

ZHANG SH Y,ZHONG L Q,QIN Q,et al. Three SNPs polymorphism of growth hormone-releasing hormone gene (GHRH) and association analysis with growth traits in Channel catfish[J].Acta Hydrobiologica Sinica,2016,40(5):886-893.

[8] TAO W J,BOULDING E G. Associations between single nucleotide polymorphisms in candidate genes and growth rate in Arctic charr (Salvelinus alpinus L.)[J].Heredity,2003,91(1):60-69.

[9] LIANG G,XIA J,YANG S,et al. Ghrh,PRP-PACAP and ghrhr target sequencing via an ion torrent personal genome machine reveals an association with growth in Orange-Spotted grouper (Epinephelus coioides)[J].International Journal of Molecular Sciences,2015,16(11):26137-26150.

[10] 王梓祎,苟盼盼,杨 金,等.红鳍东方鲀生长激素释放激素(GHRH)基因多态性及其与生长性状的关联分析[J].大连海洋大学学报,2022,37(1):34-41.

WANG Z Y,GOU P P,YANG J,et al. Correlation analysis between single nucleotide polymorphisms ( SNPs) of   GHRH  gene and growth traits of tiger puffer Takifugu rubripes[J].Journal of Dalian Fisheries University,2022,37(1):34-41.

[11] PEAKALL R,SMOUSE P E. GENALEX 6:genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research[J].Molecular Ecology Resources,2006,6(1):288-295.

[12] BARRETT J. Haploview :analysis and visualization of LD and haplotype maps[J].Bioinformatics,2005,21(2):263-265.

[13] BAILE C A,BUONOMO F C. Growth hormone-releasing factor effects on pituitary function,growth,and lactation[J].Journal of Dairy Science,1987,70(2):467-473.

[14] CHEONG H S,YOON D H,KIM L H,et al. Growth hormone-releasing hormone(GHRH) polymorphisms associated with carcass traits of meat in Korean cattle[J].BMC Genetics,2006,7(1):1-6.

[15] FRANCO M M,ANTUNES R C,SILVA H D,et al. Association of  PIT1,GH and GHRH polymorphisms with performance and carcass traits in Landrace pigs[J].Journal of Applied Genetics,2005,46(2):195-200.

[16] GUI L S,JIANG Y Y,LIU G Y,et al. Polymorphism in   GHRH  gene and its association with growth traits in tibetan sheep[J].Kafkas Universitesi Veteriner Fakultesi Dergisi,2020,26(1):151-155.

[17] 马冬梅,韩林强,白俊杰.大口黑鲈  GHRH基因启动子区域序列分析及其活性检测[J].海洋渔业,2016,38(4):383-390.

MA D M,HAN L Q,BAI J J. Sequence and activity analysis of GHRH promoter region from Micropterus salmoides[J].Marine Fisheries,2016,38(4):383-390.

[18] 韩林强,白俊杰,李胜杰.大口黑鲈GHRH-LP和 GHRH基因序列同源性、基因结构和时序表达研究[J].水生生物学报,2011,35(3):473-481.

HAN L Q,BAI J J,LI SH J. Comparison of gene structure,sequence homology and expression pattern of Largemouth bass GHRH-LP   and GHRH[J].Acta  Hydrobiologica Sinica,2011,35(3):473-481.

[19] 朱 凡,王 茜,李岩强,等.布氏鲳鲹  GHRH基因克隆、组织和胚胎表达模式[J].基因组学与应用生物学,2019,38(5):1969-1976.

ZHU F,WANG Q,LI Y Q,et al. Cloning,tissue and embryo expression patterns of   GHRH  gene in  Trachinotus blochii[J].Genomics and Applied Biology,2019,38(5):1969-1976.

[20] 杨 晓,马文超,杨 金,等.红鳍东方鲀B-FABP基因SNPs筛选及其与生长性状关联分析[J].广东海洋大学学报,2021,41(5):28-34.

YANG X,MA W CH,YANG J,et al. SNPs screening of B-FABP gene and their association with growth traits in Takifugu rubripes[J].Journal of Guangdong Ocean   University,2021,41(5):28-34.

[21] 张世勇,王明华,钟立强,等.斑点叉尾鮰MSTN基因4个SNP位点及其与生长性状的相关性[J].江苏农业科学,2017(45):30-33.

ZHANG SH Y,WANG M H,ZHONG L Q,et al. Four single nucleotide polymorphisms of MSTN gene and its association with growth traits in Ictalurus punctatus[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017(45):30-33.

[22] NICKERSON D A,TOBE V O,TAYLOR S L. PolyPhred:automating the detection and genotyping of single nucleotide substitutions using fluorescence-based resequencing[J].Nucleic Acids Research,1997,25(14):2745-2751.

[23] HOHENLOHE P A,BASSHAM S,CURREY M,et al. Extensive linkage disequilibrium and parallel adaptive divergence across three spine stickleback genomes[J].Philosophical Transactions of the Royal Society B,2012,367(1587):395-408.

[24] CAMARGO G D,COSTA R B,ALBUQUERQUE L D,  et al. Polymorphisms in TOX and   NCOA2  genes and their associations with reproductive traits in cattle[J].Reproduction,Fertility,and Development,2015,27(3):523-528.

[25] 李明明,吴庆伟,邓玉婷,等.藏羊  BMPR-IA基因多态性及其与产羔性状关联分析[J].畜牧与兽医,2022,54(6):18-22.

LI M M,WU Q W,DENG Y T,et al. Polymorphism of the  BMPR-IA  gene and its correlation with lambing traits in Tibetan sheep[J].Animal Husbandry & Veterinary Medicine,2022,54(6):18-22.

[26] 柴志欣,王 永,钟金城,等.麦洼牦牛  MC4R 基因多态性及与生长性状的相关分析[J].西北农业学报,2013,  22(9):1-6.

CHAI ZH X,WANG Y,ZHONG J CH,et al. Association of   MC4R gene polymorphism with growth traits in Maiwa Yak [J].Acta  Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica,2013,22(9):1-6.

[27] BOTSTEIN D,WHITE R L,SKOLNICK M,et al. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms[J].American Journal of Human Genetics,1980,32(3):314-331.

Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH) Gene PolymorphismsAssociated with Growth Traits in Coilia ectenes

YU Aiqing,SHI Yonghai,XU Jiabo,LIU Yongshi and DENG Pingping

(Shanghai Fisheries Research Institute, Shanghai Fisheries Technology Extension Station, Shanghai 200433,China)

Abstract

To assess the association of polymorphisms of   GHRH  gene with the growth-related traits in Coilia ectenes, we cloned the cDNA full-length sequence and DNA sequence of   GHRH  gene, and further identified and validated single nucleotide polymorphisms (SNPs) in this gene . Based on the transcriptome data of C.ectenes, the cDNA full-length sequence and DNA sequence of   GHRH  gene were obtained by gene cloning technology. SNPs in   GHRH  gene were identified and genotyped in 100 individuals by DNA direct sequencing and SnaPshot method, respectively. Least squares method was used for association analysis between SNPs and growth traits in C.ectenes. Total cDNA length of   GHRH  gene of C.ectenes was 1  329 bp, containing a 5′-UTR of 300 bp, 3′-UTR of 564 bp and an open reading frame of 465 bp. The precursor peptide of GHRH contained 154 amino acids (aa),which included a signal peptide of 19 aa and a GLUCA domain of 27 aa. The genomic DNA of   GHRH  gene was   2 983 bp in length and contained four introns and five exons. Twelve polymorphic sites (SNPs) were identified in intron 1 (9), intron 2 (2) and exon 3 (1). Two SNPs of g.1636C>T in intron 1 and g.1882A>C in intron 2 were significantly associated with the body length, body height and body  mass  traits (P<0.05), while the other sites were not significantly associated with all three growth traits (P>0.05). Population genetic analysis of cultured population of C.ectenes showed that, among these twelve SNPs, the observed heterozygosity (HO), expected heterozygosity (HE) and polymorphism information content (PIC) were 0.270-0.620, 0.338-0.490 and 0.281-0.370, respectively. This study provides useful information for further studies on genetic evaluation of germplasm resources and marker assisted selection (MAS) in C.ectenes.

Key words Coilia ectenes;GHRH;Growth trait;Single nucleotide polymorphism;Association analysis

Received  2022-06-28    Returned 2022-09-11

Foundation item The Natural Science Foundation of Shanghai (No.19ZR1477900);Shanghai Agriculture Applied Technology Development  Program,China[Grant No.G(2016)-6-2-2].

First author YU Aiqing, male, senior engineer. Research area:aquaculture, aquatic animal genetic and breeding. E-mail:aiqingyu0125@163.com

Corresponding   author SHI Yonghai, male, research fellow. Research area:aquaculture, water environment monitoring and aquatic animal reproductive biology. E-mail:yonghais@163.com

(责任编辑:顾玉兰 Responsible editor:GU Yulan)

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