鍪 一一班 Onlin e s ystem:…毫htp:/ www .jabiot ech .org gy 陆 糍羹熊秘按礁 獭 大口黑鲈高密度脂蛋白结合蛋白基因(HBP)SNPs的筛选及与生长 性状关联性分析 周春龙 白俊杰 李胜杰‘樊佳佳 马冬梅 l中国水产科学研究院珠江水产研究所,农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室,广州510380;2上海海洋大学生命与水产学 院,上海20l306 通讯作者,jjbai@163 net 摘要 高密度脂蛋白结合蛋白(high density lipoprotein binding protein,HBP)在动物的脂肪代谢中发挥 重要的作用。脂类是鱼类的重要能源物质,尤其是那些对糖类利用率很低的肉食性鱼类。HBP基因的单 核苷酸多态 I ̄(single nucleotide polymorphism,SNP)可能会影响脂肪代谢,而对大口黑鲈的生长性状产生 影响,研究其SNP与生长性状的相关性可为其分子标记辅助选择提供候选标记。本研究根据大口黑鲈 (Micropterus salmoides)EST-SNP库中HBP基因的序 ̄lJ(GenBank accession No.KF652241),用直接测序法 在HBP基因3’非编码区获得了3个SNPs位点:Hl(G+2782T),H2(T+2817C) ̄BH3(G+2857A);随机选择同 批繁殖、同塘养殖的165尾大口黑鲈样本,对3个SNPs位点用SnaPshot方法进行检测和分型,分型结果用 软件Popgene32进行遗传结构分析;运用软件spss17.0的一般线性模型(general linearmode1.GLM)对获 得的不同基因型与生长性状进行关联分析。结果表明,3个位点均处于哈温平衡,其中Hl和H2位点组 成了两种单倍型(A和B),观测到3种基因型(AA、AB和BB);H1、H2和H3共组成6种双倍型(D1、D2、D3、 D4、D5和D6)。不同基因型与生长性状的相关性分析显示,基因型BB在体质量和全长形态指标显著高 于基因型AB(P<0.05),双倍型D6在体质量和全长形态指标显著高于双倍型D4(P<0.05)。本研究在大 口黑鲈HBP基因3’非编码区获得了与生长性状相关的SNPs标记,可应用于大口黑鲈分子标记辅助选择 育种。 关键词大口黑鲈,单核苷酸多态 Ilf!(SNP),高密度脂蛋白结合蛋白基因(HBP),单倍型,双倍型 SNPs Detection of High Density Lipoprotein Binding Protein Gene (HBP)and Its Association with Growth Traits in Largemouth Bass (Micropterus salmoides) ZHOU Chun—Long '。BAI Jun—Jie LI Sheng—Jie FAN Jia—Jia MA Dong—Mei 1 Key Laboratory of Tropical&Subtropical Fishery Resource Application&Cultivation.Ministry of Agnculture.Pearl River Fisheries Research Institute,Chinese Academy ofFishery Sciences,Guangzhou 510380,China;2 College ofFisheries and Life Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China Corresponding author,jjbai@163.net Abstract High densiy tlipoprotein binding protein(HBP)plays an important role in fat metabolism.Lipid is indispensable to fish energy material,and it is very important for carnivorous fish which has low eficifency to use carbohydrate,especially.The single nucleotide polymorphism(SNP)in HBP gene may affect the fat metabolism,and is correlated with growth traits.Studying the association between the SNP and growth traits 基金项目:国家科技支撑计划(No.2012BAD26B03)、农业科技成果转化资金项目(No.2012GB23260562)和农业部“948”计 划重点项目fNo.201 I-G121 收稿日期:2013-08.06 接受日期:2013—09.04 大口黑鲈高密度脂蛋白结合蛋白基N(HBP)SNPs的筛选及与生长性状关联性分析 SNPs Detection of HBP Gene and Its Association with Growth Traits in Largemouth Bass … can provide candidate markers for marker-assisted selection.In this study,partial genomic fragments of HBP gene were ampliied based fon the sequences of one available contig in the EST-SNP database of largemouth bass(Micropterus salmoides).Three single nucleotide polymorphism(SNP)mutations were identiifed after sequencing the PCR products of twenty individuals(H1:G+2782 T,H2:T+2817C,H3:G+2857A),which were located in Ynon—coding region.For the three SNPs,the genotype and gene frequency of 1 65 largemouth bass were further assayed with the method of SnaPshot.Genetic structure was analyzed by POPGENE32 sofware.A tgeneral linear model(GLM)was used in the correlation analysis between SNPs and growth traits. The results showed that tree lhocus were in Hardy—Weinberg equilibrium.The sites of H 1 and H2 formed two haplotypes(A and B)and three genotypes(AA,AB,and BB).The sites of H 1,H2 and H3 formed six diplotypes(D1,D2,D3,D4,D5 and D6).Association analysis showed that each SNP was not signiifcantly associated with growth traits.The body weight and total length of genotype BB and AB were signiifcantly diferent <0.05).The body weight and total length of diplotypes D2 and D6 were signiifcantly diferent rP<0.05).Our data suggested a signiifcant association between genetic variations in the largemouth bass HBP gene and growth traits.These results indicated that the SNP markers founded in HBP gene Ynon—coding region were candidate genetic markers,which can be used in future breeding programs of largemouth bass. Keywords Largemouth bass,Single nucleotide polymorphism(SNP),High density lipoprotein binding protein gene(HBP),Haplotypes,Diplotype 0引言 高密度脂蛋白结合蛋 ̄t(high density lipoprotein binding protein,HBP)普遍存在于成纤维细胞、主动 脉内皮细胞和肝细胞中,它可与高密度脂蛋 ̄t(high densiy litpoprotein.HDL)和载脂蛋白AI (apolipoprotein AI.apoAI)结合,参与细胞中脂类的 转运(McKnight et a1..2001:Kumagai et a1.,2007)。 对斑马鱼(Danio rerio)的研究发现,该基因能够 是一种肉质鲜美、生长快、适温广的重要经济淡水 养殖鱼类f李胜杰等,2007)。本实验室在大口黑鲈 良种选育中已经取得了较好的效果,获得了具有生 长优势的新品种(樊佳佳等,2012),为了进一步缩 短育种周期,提高选择的效率,拟采用分子标记辅 助选择方法对大口黑鲈的生长性状继续进行选 育。本研究以HBP基因作为大口黑鲈生长性状的 候选基因,通过直接测序法检测SNP,并与生长相 关性状进行关联分析,以期获得与大口黑鲈体质 量、体长等生长性状相关联的SNP标记,为下一步 大口黑鲈分子标记辅助提供候选标记。 脂类的转移,并且对脂类的摄食效率有影nI ̄(Chen et a1.,2003)。脂类是鱼类重要的能源物质,为鱼类 提供生长发育的能量和必须脂肪酸,尤其是那些对 糖类利用率很低的肉食性鱼类,但是食物中过多的 1材料与方法 脂肪不仅会造成鱼类的脂肪肝,也会使鱼类的生长 减缓(梁洪,钱云霞,2007;涂永芹等,2012)。对春鲤 (Cyprinus longipectoralis),尖吻鲈(Lates calcarifer), 1.1材料 用于筛选SNPs位点的样本来源于珠江水产研 Micropterus 长吻觥(Leiocassis longirostris Gunther)的研究进一步 究所水产良种基地养殖的大口黑鲈(moides),取20尾鱼的鳍条样本,一20℃保存于无 说明饲料中高的脂肪含量对生长不利(涂永芹等, sal2012;Williams et a1.,2003;Pei et a1.,2004)。但鱼 水乙醇中。 脂肪代谢相关基因的突变会影响其对脂肪的代谢 生长性状关联性分析的大口黑鲈样品采白广 乃至影响生长 0小献等,2012)。鉴于船P在脂类 东省佛山市九江镇金汇农场。于2011年12月,选 转移和代谢中的重要作用,推测HBP基因的突变 择亲鱼约500尾放入一个面积为800 m 进行培育 会影响鱼类对脂肪的消化和吸收,对鱼类的生长产 及繁殖,翌年4月15日共收集约100万受精卵,并 生影响。 集中放于面积为l0 m2的水泥池中孵化,然后将孵 大口黑鲈(Micropterus salmoides)俗称加州鲈, 化出的鱼苗转入池塘中进行人工培育,将培育出的 234 … gy 大口黑鲈鱼种约6万尾放入一个面积为5 336 m 大 某性状第i个标记在第 个体上的观测值; 表示实 表示 塘中饲养。于2012年l2月从该池塘中随机选择大 验观测所有个体的平均值(即总体平均值);B 口黑鲈成鱼165尾,测量体质量、全长、体长、体高、 第i个标记的效应值;%表示对应个体观测值的随 尾柄长和尾柄高6项形态指标,同时剪取尾鳍放入 机残差效应。酒精一20℃保存。 1.2 SNPs位点筛选 2.1 HBP基因部分序列的SNP位点获得和分析 用广州欣研生物科技有限公司96孔板组织 DNA提取试剂盒提取组织DNA。根据HBP基因 PCR扩增获得639 bp的片段并进行测序。将 2结果与分析 (GenBank accession No.KF652241)序列设计上下 游引物: F:5'-CGCTGAATATAACTCTTACAAGACG一3’: R:5’一AGCGAGTGCTGGATGAGAGAGTGA.3’。 委托广州吉格生物科技有限公司合成。PCR 反应体系为20 ,包括50 ng的模板DNA,10 gL 2xTaq PCR master mix,上、下游引物(20 pmol/gL) 各0.5 gL,加ddH O至20 gL。PCR扩增程序为 94℃3 min;94℃30 S,61.3℃30 S,72℃30 S,共30 个循环;72℃7 min,最后4℃保存。用1.5%琼脂 糖凝胶电泳对扩增产物进行检测,扩增片段委托上 海博尚生物技术有限公司进行测序,测序结果运用 软件Bio Edit进行比对和筛选SNPs位点。 1.3 SnaPshot分型 提供165尾大口黑鲈样品的鳍条DNA和已获 得的3个SNPs位点序列信息,委托上海捷瑞生物 工程有限公司用SnaPshot方法分型。SnaPshot分 型的步骤如下:根据测序获得的3个SNPs位点信 息,用primer 5软件设计引物f引物由上海捷瑞公司 合成)进行多重PCR扩增;取3 gL PCR扩增产物用 ExoI和FastAP纯化,分别用于除去产物中剩余的 引物和dNTP;根据ABI公司提供的SnaPshot试剂 盒,取纯化后的产物按试剂盒说明进行延伸反应; 然后在ABI 3730XL测序仪上进行检测:取1 gL的 延伸产物,然后加8 uL上样loading buffer,在95℃ 变性3 min后立即进行冰水浴。 1.4数据统计分析 采用SPSS17软件一般线性模型(general linear model,GLM)中的多元方差分析模块进行相关分 析,因变量为体质量、全长、体长、体高、尾柄长和尾 柄高6个形态性状,自变量为筛选到的SNPs位点 的不同基因型。其模型为Yo=lx+B + 其中 表示 测序结果比对获得3个SNP位点,见图1。3个位点 均位于3 非编码区,以起始密码子ATG第一个碱基 为1,分别命名为Hl(G+2782T)、H2(T+2817C)和H3 (G+2857A)。 2.2 HBP基因上SNPs位点在群体中的遗传结构分析 运用SnaPshot分型技术对165尾大口黑鲈进 行分型,分型结果采用Popgene32软件进行处理, 获得了3个SNPs突变点的遗传参数见表1。从表1 中可见,H1、H2和H3的遗传多态信息含量 (polymorphism information content, C)分别为 0.3701、0.3701和0.3648,根据PIC值介于0.25~0.50 之间为中度多态,可知3个多态性位点(H1、H2和 H3)都属于中度多态位点,且均处于Hardy. Weinberg平衡状态。 SNP位点基因型及等位基因频率的统计结果 见表2。H1位点碱基G和H2位点的碱基T连锁, 组成单倍型A,H1位点碱基T和H2位点碱基C连 锁,组成单倍型B,H1和H2位点共同组成AA、AB 和BB 3种基因型;H3位点有AA、AG和GG三种碱 基组合,分别命名为AA、AB和BB 3种基因型。 2.3 HBP基因的H1、H2和H3位点与生长性状 相关性分析 运用GLM进行关联分析,H1、H2和H3位点与 生长性状相关性结果见表3。H1和H2位点共同组 成3种基因型,分别AA、AB和BB。BB基因型个 体测量的6个生长性状(体质量、全长、体长、体高、 尾柄长、尾柄高1的平均表型值均高于AB型和AA 型个体的均值,其中BB型与AB型在体质量和全 长上存在显著差异fP<O.05),而AA型个体各生长 性状均值与AB型和BB型个体的均值均不存在显 著差异(P>O.05);H3位点不同基因型个体间的生 长性状均不存在显著差异(P>O.05 。 H1、H2和H3位点共同组成6种双倍型:D1 … 农业生物技术学报 Journal of Agricultural Biotechnology 23 6 表中数值为X+_SE,同一列不同上标字母表示差异显著(P<0.0s),下同 Data in the table are X+SE,different superscript letters in the same column indicate significant difference at P<0.05,the same be— low 表4 HBP基因双倍型与生长-陛状的相关性 Table 4 Correlation of HBP gene diplotypes with growth traits H1、H2和H3:SNP位点 H1,H2 andH3:SNP site 点与性状的关联性(Daly et a1.,2001;张森,李辉, 长性状的影响作用随着位点数的增加而提高。这 2007)。在大口黑鲈(Micropterus salmoides)IGFII基 可能由于不同的SNPs之间存在相互作用,多个突 因上发现了4个SNPs位点,单个位点与生长性状 变位点间的相互作用可能会大于一个位点的作用。 关联分析发现无显著性差异,通过单倍型分析发现 本研究筛选出的3个SNPs位于HBP基因3’端 基因型H1H3和H1H5的双倍型与其它的双倍型存 非编码区,将其与生长性状进行关联分析,结果显 在显著差异(P<0.05)(Li et a1.,2012)。在罗非鱼 示,其对生长性状具有影响作用。mRNA 3’非编码 (Oreochromis niloticus)黑素皮质素受体.4基因 区虽然不编码氨基酸,但其在基因表达中具有 (melanocortin receptor一4,MC4R) ̄rJ大口黑鲈肌肉生 重要的作用。3’区不仅能mRNA稳定性 长抑制素基因fmyostatin.MSTN)的研究中采用单 和降解速率以及mRNA的利用效率,而且还在特 倍型的分析方法,也获得了与生长性状相关的标记 定氨基酸的编码过程中起指导作用(王莹,刘定干, f刘福平等,2009;于凌云等,2010)。本研究采用单 2008)。对B族I型清道夫受体基因fscavenger 位点分析和单倍型分析的方法对大口黑鲈HBP基 class B type I,SR.BI)的研究发现,3'UTR对其 因筛选的3个SNPs标记与其生长性状进行关联分 mRNA的稳定性有显著影响(P<0.05),是 一B,基 析。结果显示,单个位点的不同基因型与生长性状 因转录后水平的关键f王丽等 2013)。功能基 不存在显著性差异;单倍型分析发现不同基因型与 因中3’非编码区碱基的突变或缺失可通过影响正 生长性状存在显著差异fP<0.05),且候选标记对生 常的剪切和拼接而导致基因表达量的变化甚至功 大口黑鲈高密度脂蛋白结合蛋白基因(HBP)SNPs的筛选及与生长性状关联性分析 S Ps Detection of HBp Gene and Its Association with Growth Traits in Largemouth Bass .. ‘J| 能的丧失(Kambadur et a1.,1997)。在草鱼载脂蛋白 因型(AA、AB和BB);HI、H2和H3共组成6种双倍 A—I一1基因3’非编码区发现2个SNPs位点,其组成 型(D1、D2、D3、D4、D5和D6)。不同基因型与生长 的双倍型D3和D6在体长、体高和头长均存在显著 性状的相关性分析显示,基因型BB在体质量和全 05),双倍型 差异(P<0.05),双倍型D3可作为草鱼分子标记辅 长形态指标显著高于基因型AB <0.助选择的候选标记f刘小献等,2012)。在其他动物 D6在体质量和全长形态指标显著高于双倍型D4 中也发现不同基因3’区的SNPs会对基因的功 <0.05)。本研究在册P基因上获得与生长性状 能产生影响,而造成性状差异f顾志良等,2002; 相关的SNPs标记,可应用于大口黑鲈分子标记辅 Jiang et a1.。2OO1)。本研究也表明,HBP基因的3’非 助选择育种。编码区多态性引起HI和H2位点组成的基因型BB 在体重和全长性状显著优于AB型fP<0.o5);H1、 H2和H3位点组成的双倍型D6在体重和全长性状 显著优于双倍型D4(P<0.05)。 基因的基因型存在纯合和杂合基因型,已有研 究也表明,两者都有可能成为劣势基因型。如建鲤 生长激素受体基因上的5个SNP位点多态性与生 长性状关联分析结果显示,5个位点的多态性均与 增重显著相关(P<O.05),并且增重快的基因型除了 一个位点为杂合型外,其他4个均为纯合型f陶文静 等,2011)。建鲤胰岛素样生长因子一I基因第4内含 子上的SNP位点与增重关联分析也发现其劣势基 因型为杂合型(李红霞等,2012)。本研究结果显 示,H1和H2组成的基因型杂合AB型经关联分析 为劣势基因型,推测可能是两个等位基因之间存在 相互抑制的作用,而引起杂合基因型在体质量和全 长性状上劣于纯合基因型。 对鳗鲡(Anguillajaponica)的研究指出HBP作 为配体特异性的与载脂蛋白(apolipoprotein AI, apoAI)结合,能够脂类的转运过程(Katoh et a1.,2001)。对斑马鱼(Danio rerio)HBP基因的研究 表明册P基因在摄食脂肪能量的积累和脂类的转 移中发挥重要作用(Chen et a1.,2003)。基于船P 基因在脂类的代谢中有重要的作用,我们推断该基 因的变异会影响大口黑鲈对脂肪的利用,而对大口 黑鲈的生长性状产生影响。 4结论 HBP基因在动物的脂肪代谢中的发挥重要作 用。本研究以该基因作为研究目标,采用直接测序 法筛选到3个位于基因3 非编码区的SNP位点,进 一步用SnaPshot方法分析这3个SNPs位点在同批 繁殖、同塘养殖的大口黑鲈群体中的基因型,H1和 H2位点组成了两种单倍型(A和B),观测到3种基 参考文献 樊佳佳,白俊杰,李胜杰,等.2012.大口黑鲈“优鲈1号”选 育群体肌肉营养成分和品质评价[J].中国水产科学, 19(3):423—429.(Fan J J,Bai J J,Li S J,et a1.2012. 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