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第26卷第4期 试验研究 藏系绵羊遗传多样性及其品种(系)分化的研究 杨晓军,赵有璋 (甘肃农业大学动物科学技术学院,兰州 730070) 摘要:以青海和甘肃省分布的8个藏系绵羊群体为对象,对其基因组DNA进行了RAPD分析。结果表明:群体内遗传多 样性指数Ho值平均为0.37,总群体平均遗传多样性指数Hsp为1.51;藏系绵羊的遗传多样性75.5 分布在品种群间, 24.5 分布在品种群内;品种内个体间的平均D值为0.01 7 7(0.015 2~0.019 7);品种群间的平均D值为0.049 2 (O.041 9~O.056 9)。现有藏系绵羊可划分为高原草地型(Altiplano Meadow Type,AMT)和山谷草地型(Valley Grassplot Type,VGT)两大类群。 关键词:遗传多样性;品种分化;藏系绵羊;RAPD 中国的绵羊分为三大系,即蒙古羊系、藏绵羊系和哈萨克绵 羊系。藏系绵羊在我国青藏高原及与其毗邻的川、滇、甘等高寒 地区均有分布,是在长期的自然和人工选择培育下形成的地方 品种。由于地域环境的复杂性,藏系绵羊形成了丰富多样的生 态类型,在体型、外貌、生产性能和生态适应性等方面都有明显 的差别(赵有璋等,1991)。但到目前为止,对于藏系绵羊遗传多 态性和品系分化方面的研究仍处于较低的水平,不仅表型方面 的资料不全,更没有足够的来自遗传学和分子生物学方面的信 息,就很难对藏系绵羊进行全面的分析和认识。这种情况 了对藏系绵羊各群体间的亲缘关系以及其起源和遗传分化的深 入了解,也难以准确区分其品种(类型),也不利于定向培育新品 种(系、群)和合理开发利用这种家畜的遗传资源(杨晓军等, 2002)。RAPD技术自问世以来就以其简便、经济、快捷、高效且 无须事先了解物种的相关分子生物学信息等特点,已广泛应用 于系统发育、动植物物种鉴定、群体遗传分析、基因图谱构建、标 记和定位目的基因、标记辅助选择以及疾病诊断等领域(穆里 斯,1998)。因此,本文采用RAPD技术对藏系绵羊的遗传多样 性进行了探讨.以便为正确认识藏系绵羊的品种(系)分化过程 提供必要的参考资料。 1材料与方法 1.1 样品采集 本研究仅从甘肃省的藏羊分布区玛曲县、夏河 县、迭部县、岷县、宕昌县和青海省天峻县、贵南县采集了8个具 有代表性的地方群体。对每种类型的藏羊进行颈静脉采血。所 采血样全血用肝素抗凝,野外用便携式小冰箱保温,运回实验室 后置于一20 C冰箱保存待用。共采血样340头份,类型、数量及 来源等列于表1。 1.2试剂及仪器 1.2.1 实验用试剂 随机引物(Opera公司产品,代号见表2)、 Taq DNA聚合酶、dNTPs、PCR Kit,XDNA Marker(Sigma公司 产品)均采购自北京经科宏达生物技术公司;其余均为国产分析 纯。 收藕Et期:2005—12—22 作者简介:杨晓军(1965一),男,博士.副教授。主要从事绵、山羊遗 传繁育教学与研究工作。 文章编号:1007—9726(2006)04—0019一O4(中图分类号:¥826.2) 表1藏系绵羊类群及样本数 1.2.2实验用仪器DNA提取用的高速冷冻离心机和普通离 心机均为上海精密仪器二厂生产。扩增用PCR仪为PE 2400 DNA扩增仪;DNA检测用上海国产的756CRT型紫外/可见分 光光度计。电泳设备为北京六一厂生产的DYY一Ⅲ电脑多用电 泳仪和普通水平电泳槽。照相用南京农业大学生物技术开发公 司生产_的GIS-1000型数码凝胶图像处理系统。 其他常规设备若干。 1.3方法 1.3.1 基因组DNA的提取 采用改进的高盐法提取基因组 DNA。用紫外分光光度法检测其纯度和浓度。 1.3.2 PCR与电泳 在25 l反应体系中,模板DNA的量为 6O~120 ng,引物量为6 pmol,Mg 浓度为2.0 mM,Taq DNA 聚合酶为2.0 u,dNTP浓度为200 M;94℃预变性3 min后35 次循环的参数设定为:94 C 1 min,36℃1 min,72 C 2 min又 30 sec,最后72℃延伸10 min。扩增产物用1.5 的琼脂糖凝胶 按4~5 V/em的电压电泳1.5 h左右(用1×TAE缓冲系统)。 (详见杨晓军等,2003)。 1.3.3统计分析方法 1.3.3.1遗传多样性指数的计算 遗传多样性的量化采用 Shannon多样性指数。 1.3.3.2遗传距离指数的计算 任意两个个体(品种或类型 内、品种或类型间)之间RAPD标记的片段共享度(F)为: F一2Nxy/(NT+Ny) 其中,Nxy是个体 和个体Y PCR扩增分子量相同的 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国草食动物 DNA片段总数,Nx、Ny分别是个体 和个体Y PCR扩增产物 的DNA片段总数。由此可以计算出任意两个个体间的遗传距 离指数(D): D一1一F 2006正 表2筛选后的引物及其RAPD标记 序号 1 引物 OPA—l1 OPA一15 OPA一16 标记总数 标记可变数 1.3.3.3聚类分析根据D值,运用UPGMA法和NJ法对不 4 同品种进行聚类分析和构建聚类关系图。 ()PA—l7 【】PA一19 2 结果 2.1 随机引物的筛选和RAPD标记在18个引物中均出现 b OPB一19 OPD—O2 可以判断的清晰条带。筛选后的引物及扩增情况见表2。每个 引物扩增7~16个片段,其中非常清晰并具有较高重复性的条 带平均3~5条。所扩增出的片段在8个类群中呈现不同的多 8 0PD—O7 ()PD一13 1O ()PF一01 OPF一19 ()PI一10 态性,其标记可变数为5~15个,标记多态频率为69.23 ~ 100 ,平均为88。17%。 l】 12 13 14 15 16 17 在340个个体检测到31 501个标记片段,平均每个个 体约为92.65个,这些扩增片段的大小在0.2~2.5 kb之间。 图1列举了引物OPK一03的部分PCR产物的电泳结果。 2.2品种的遗传多样性指数 以品种(系)为群体单位,用 0PJ一03 OPK——03 OPW—O2 0PW一06 0PW—O7 ()PW一19 200 Shannon多样性指数来估计类型群遗传多样性指数(Ho)、总群 体遗传多样性指数(Hsp)、群体平均遗传多样性指数(Hpop)、 遗传多样性在群体内(Hpop/Hsp)及群体间(Hsp—Hpop/ Hsp)的分布,结果见表3。 合18 计 注;*表示随机 I物的碱基序列可按引物代号查阅Opera公司的产品 目录。 ¨ u 7 9¨¨9¨u TB47 TB20 TB5 TH6 TH14 TH38 GJ6u 0 0 8 L三 u 0 8 ( 2 CJ3 QK29 QK25 Ma ̄er 图1引物OPK一03的部分PCR产物的电泳结果 由表3可以看出,Ho值的变异范围为0.242~0.461,平均 宕昌黑藏羊,岷县黑藏羊为最小。品种群间的平均D值变异范 围为0.041 9~O.056 9,总平均值为0.049 2。可见品种(系)间 的遗传变异远远大于品种(系)内的遗传变异。 2.4聚类关系 根据8个品种间的平均遗传距离指数进行 UPGMA和NJ聚类分析,结果如图2(A和B)所示。 由图2A可以看出,进行UPGMA法聚类后用于研究的8 个地方藏系绵羊明显地被分成两大类群:①来自青海的天峻藏 羊和甘肃的乔克型藏羊、欧拉型藏羊、甘加型藏羊有较近的亲缘 为0.37。在18种引物的平均的Ho值中,贵德黑藏羊为最大 (0.386),乔克型藏羊和岷县黑藏羊最小(分别为0.356和 0.357)。由不同引物估测到的Hsp、Hpop、Hpop/Hsp和(Hsp Hpop)/Hsp的值差异很大,总平均值分别为1.51、0.370、 0.245和0.755,从总体上说,遗传多样性的75.5 分布在品种 群间,24.5 分布在品种群内。 2.3遗传距离指数 2.3.1 个体间的遗传距离指数 个体间的遗传距离指数以个 体为单位,两两组合计算共享片段数(N )、共享度(F)和遗传 距离指数(D)。在实验用的340个个体中,平均遗传距离指数 为0.017 7。 关系,同属于高原草地型(Altiplano Meadow Type,AMT)藏羊; ②来自甘肃的岷县黑藏羊、宕昌黑藏羊、迭部山谷藏羊和青海的 贵德黑裘皮羊有较近的亲缘关系,同属于山谷草地型(Valley Grassplot Type,VGT)藏羊。 由图2B可以看出,根据NJ法聚类后用于研究的8个群体 被划分的结果和UPGMA法有较大的差异,但是欧拉型藏羊和 2.3.2 品种间的遗传距离指数 在进行个体比较的基础上,计 算出品种内和品种问的遗传距离指数。计算结果列于表4。 从表4可以看出,品种内个体间的平均D值为0.015 2~ 0.019 7,其中贵德黑藏羊和欧拉羊最大,其次是山谷型藏羊和 甘加型藏羊之间、岷县黑藏羊和宕昌黑藏羊之间的亲缘关系并 未发生变化。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第26卷第4期 试验研究 表4 品种间的平均遗传距离指数 TB 0L 6J OK TH 蛐 HZ DZ A B 图2 根据遗传距离用UPGMA法(A)和Nj法(B)构建的藏系绵羊品种间的系统发生关系 TB一天峻藏羊 TH一宕昌黑藏羊 QK一乔克型藏羊 MH一岷县黑藏羊 0L一欧拉型藏羊 DZ一山谷型藏羊 GJ一甘加型藏羊 HZ一贵德黑藏羊 3讨论 本研究标记多态频率为88.17 ,说明RAPD技术用于基 因组的遗传多样性具有很高的灵敏度和检出率 总群体平均遗 传多样性指数(HSP一1.51)说明本研究用的藏羊群体具有丰 富的遗传多样性。群体遗传多样性指数(O.755)说明藏羊核基 因组有75.5 的变异存在于群体间,而只有24.5 的变异存在 于群体内。这种结果与我国主要地方山羊品种核基因组遗传多 国家黑藏羊保种场相对较少受到外来品种的影响或基因交流较 少的结果是一致的。另外由表4也可看出,藏羊品种内个体间 的平均D值为0.017 7(0.015 2~0.019 7),而.品种间的平均遗 传距离指数D值变异范围为0.049 2(O.041 9~O.056 9)。可见 品种(系)间的遗传变异远远大于品种(系)内的遗传变异。以上 事实说明我国藏系绵羊在品种间核基因组存在着丰富的遗传多 样性,并已具有很明显的品种间遗传分化,可以认为藏系绵羊有 几个不同的品种。但另一方面也说明藏系绵羊在品种内核基因 组的遗传多样性相对较为贫乏。 样性在群体问和群体内分布分别为85.83 和14.17 的结果 (李祥龙等,2000)基本一致。表3显示的不同品种的Ho值也 表明,平均的Ho值中,贵德黑藏羊为最大(0.386)。这与其作为 据赵有璋等(1991)报道,藏羊原产于陕西西部和甘肃,又名 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国草食动物 羌 。后随着羌人的迁徙,羌羊进驻到青藏高原,经累世繁衍, 青藏高原已成为藏羊的中-O产区。青藏高原生态环境纷繁多 样.藏系绵羊在长期的自然和人工选择培育下形成了丰富多彩 2006年 藏羊的遗传多样性指数(Ho)为0.357(低于总平均值0.0l3), 宕昌黑藏羊为0.385(高于总平均值0.015),说明岷县黑藏羊受 引入品种的影响,其遗传多样性已明显降低 同时.二者之间的 遗传距离已达0.04l 9,而岷县黑藏羊和欧拉型藏羊间的遗传距 离也只有0.042 5.表明了岷县黑藏羊和宕昌黑藏羊间的分化程 的生态类型。。张松荫(1 985)最早曾将青藏高原的藏羊粗略地分 为河谷藏羊、山谷藏羊、草地藏羊三种。而在青藏高原的不同地 域,又形成了各具特色的地域类型和亚型(蔡伯凌等,l984;《甘 肃畜禽品种志》,1986),如甘肃甘南等地分布藏羊主要为草地 型.据其地域和特性又分为欧拉型、甘加型和乔克型三个亚型。 在藏系绵羊中还有两种各具特殊生态经济意义的亚型:产优质 羔皮的贵德黑藏羊和多胎多产的樟木羊(《青海省畜禽品种 资源调查报告》,l983;《青海省畜禽品种志》,l 983)。 度已和岷县黑藏羊和欧拉型藏羊间的分化程度基本相当。因此, 岷县黑藏羊和宕昌黑藏羊问的分化程度已达到品种分化的水平。 从图2B中可以看出,在系统发生过程中,天峻藏羊是最古 老的群体,从中较早分化的一支是山谷型藏羊.另一支又分化出 了各种不同的类群.其中以贵德黑藏羊分化最早,同时也提示甘 加型藏羊、欧拉型藏羊和乔克型藏羊问存在较近的亲缘关系,岷 县黑藏羊和宕昌黑藏羊与乔克型藏羊也有较近的亲缘关系,这 反映出这些群体问存在着一定的基因交流。 涂正超等(1998)在对l2只藏系绵羊进行线粒体DNA的 遗传多样性分析后认为,藏系绵羊有三个母系来源.其mtDNA 主要以I单倍型存在。而且藏系绵羊的mtDNA多态性比较贫 乏。在本研究中由于没有外源种的比较、随机引物的数量有限 和所采样本类群少以及缺少其他相关证据,因此对藏系绵羊的 起源问题仍有待更进一步的探讨 参考文献 [13赵有璋,姚军,张元旦.青藏高寒牧区藏系绵羊生态价值初探[J]. 中国养羊,1991,(3):10~12. 从图2A中可以看出,经过长期的人工定向选育和自然选 择,在藏系绵羊的系统发生过程中由其祖种分化出的两支,较早 的一支适应于气温寒冷的高海拔草地,形成了现存的包括天峻 藏羊、乔克型藏羊、欧拉型藏羊和甘加型藏羊等体型较大的高原 草地型类群,其中甘加型藏羊和欧拉型藏羊亲缘关系最近.天峻 藏羊和乔克型藏羊有较近的亲缘关系,说明在这一支中最早分 化出来的是天峻藏羊和乔克型藏羊,它们较多地保留了祖种的 特征,而甘加型和欧拉型是从乔克型藏羊或类似群体中分化出 来的,而且分化时间也不长。另一支适应于气温相对温和的低 海拔山谷草地.形成了现存的包括岷县黑藏羊、宕昌黑藏羊、贵 德黑藏羊等体型较小的山谷草地型类群.其中岷县黑藏羊和宕 昌黑藏羊之间亲缘关系最近.与贵德黑藏羊间也有较近的亲缘 关系.说明在这一支中山谷型藏羊分化最早,一方面它较多地保 E2]杨晓军.赵有璋.藏系绵羊遗传多样性的研究进展[J].甘肃农业大 学学报,2002,37(4):395~400. 留了祖种的特征.另一方面它又是各种黑藏羊的直接祖先。这 一点可从其群体中黑色个体比例高达63.64 (《甘肃省畜禽品种 [3]穆里斯K B.聚合酶链式反应FM].北京:科学出版社.1998. 志》,1 986)的事实中得到验证。岷县黑藏羊和宕昌黑藏羊是从类 E4]杨晓军,赵有璋.藏系绵羊随机扩增多态性DNA最佳反应体系的 研究[J].中国草食动物,2003。23(2).3~6. [5] 张松荫.中国绵羊地方品种的形成探讨_LJ].中国养羊。1985.(2)3~6. E6]蔡伯凌,孟宪祁,益西吉多,等.绵羊[A].畜牧兽医汇编 1980~1990(畜牧、草原分册)Ec].1984.P11 7~1 23. E7]青海省畜禽品种资源调查队.青海省畜禽品种资源调查报告JR]. 1983. 似于贵德黑藏羊的群体中较晚些时候才分化出来的两个类群。 从地理的角度看,甘肃岷县和宕昌两县毗邻.而且在历史上 宕昌曾是岷县的一个镇。因此将岷县黑藏羊和宕昌黑藏羊视作 同一类型的黑裘皮羊是很自然的事。但从1 973年开始,为了提 高岷县黑藏羊的裘皮质量,甘肃省引入卡拉库尔种公羊在岷县 许多地方进行杂交改良试验,获得了明显的改进效果,不仅体重 增加,而且毛色变黑、光泽度增加,皮板面积增大(《甘肃省畜禽 E8]青海省畜禽品种志、图谱编辑委员会.青海省畜禽品种志[M]。 1983. 品种志》,l986)。尽管对改良点的选择是有的,但受经 济利益的驱使,不难想象其后果是现有的岷县黑藏羊基本上都 [9]甘肃畜禽品种志rM].兰州:甘肃人民出版社。1986. [103李祥龙.郑桂茹.张亚平.绵羊、山羊和岩羊mtDNA的RFI P及 其遗传分化研究[J].畜牧兽医学报。2000,31(4):289~295. [11]涂正超,张亚平.藏系绵羊线粒体DNA遗传多样性研究[J].畜牧 兽医学报,1998,29(2):132~135. 是卡拉库尔羊的杂种后代,这也必然降低了其群体内的遗传多 样性。而地理位置偏僻的宕昌则相对保留了较为纯种的黑藏羊 群体。从RAPD分析的结果(表3和表4)也可以看出,岷县黑 Study on the Genetic Diversity and the Breeds Differentiation of Tibet Sheep Yang Xiao-j un,Zhao You-zhang (Faculty of Animal Science and Technology,Gansu Agricultural University,I anzhou 730070) Abstract:The alalysis of random amplified polymorphic DNA(RAPD)were used tO investigate the genetic diversity of eight breeds of Tibet sheep from Oansu and Qinghai province of northwest China.The results showed that:The average genetic diversitv index(Ho) within breeds was 0.37;The average diversity over all populations(Hsp)was 1.51.Portioning of genetic variability on average showed that,24.5 distributed within and 75.5 between breedsThe average genetic distance index(D)wa 0.0 1 7 7(0.0 1 5 2~ .0.0 1 9 7)within and 0.049 2(0.04 1 9~0.056 9)between breeds of Tibet sheep.The breeds of Tibet sheep cOUld be divided int0 Ahi piano Meadow Type(AMT)and Valley Grassplot Type(VGT). Key Words:genetic diversity;random amplified polymorphic DNA;breeds differentiation;Tibet Sheep