本发明涉及基因工程与水产遗传育种领域,特别是涉及一种与牡蛎高温耐受性相关的分子模块、检测引物及应用。
背景技术:
1、牡蛎是一种广泛分布的双壳贝类,在世界几乎所有的沿海国家都有养殖,是贝类中产量最高的经济物种。我国牡蛎养殖产量高达619.9万吨,占全球总产量的80%以上,是世界上第一大的牡蛎养殖国。近年来,随着全球变暖的加剧,海水温度急剧升高,伴随而来的是牡蛎在全球范围内出现了夏季度大规模死亡的现象,这给牡蛎养殖业带来了巨大的经济损失。牡蛎夏季大规模死亡现象1915年首次被观察到,随后在更多地域内相继出现。我国也是牡蛎等贝类批量死亡高发区,根据《2022中国水产动物卫生状况报告》,我国2021年度因牡蛎度夏等批量死亡损失高达59亿元。最新数据调查研究表明,牡蛎夏季大规模死亡的原因涉及许多因素,其中高温是主要的环境因素之一。高温会引起牡蛎的氧化应激反应、造成机体组织损伤,同时由于夏季牡蛎性腺发育的加速和产卵会消耗巨大的能量,使其应对环境应激所需的高代谢率得不到支持,加剧了牡蛎胞内损伤的积累,并且伴随着病原体入侵等其他因素,导致牡蛎出现了大规模死亡的现象。因此,牡蛎耐高温品系的育种显得尤为重要,它可以提升牡蛎在突发高温事件中的存活率。
2、现阶段,我国牡蛎育种行业大多采用传统表型选择的方法,该方法不仅耗时长而且存在一定主观性。而随着分子育种在水产动物育种中的运用,育种的效率得到了极大的提升,包括全基因组选择(genomic selection, gs)和分子标记辅助选择(marker-assisted selection, mas)等分子育种手段为快速筛选具有优势性状的亲本,节省了大量时间,提升了育种效率,是解决牡蛎育种行业及养殖产业问题的重要技术手段。全基因组选择无疑是效率最高的分子育种手段,但对于牡蛎等低个体附加值的物种而言其造价较高,依照目前的价格很难在所有水产物种中普及,而分子模块辅助育种作为全基因组选择育种和分子标记辅助选择育种中间过度形式,其在对重要经济性状通过全基因组关联分析进行遗传定位的基础上,挖掘目标性状相关的基因组区段,批量挖掘同一个遗传单元(分子模块)的分子模块,通过解析这些功能基因背后的遗传和分子机制,并对其中调控关键基因进行改良,结合计算生物学和合成生物学,模拟和预测遗传单元之间综合调控的潜力,实现对复杂性状最大程度上的定向改良。这样既确保了分子育种的效率,同时显著较低了育种成本,成为水产动物育种的一条比较可行的技术路线。目前分子模块设计育种已经在水稻、小麦等植物上得到了初步的运用,而在水产动物领域也逐渐被采用,技术团队也利用全分子模块辅助育种技术育成了我国首个基于分子模块辅助育种的牡蛎高糖原新品种。因此,以分子模块辅助育种作为技术手段,是培育耐高温新品系的重要途径,而耐高温分子模块挖掘是利用分子模块育种技术培育耐高温新品种的关键。
3、长牡蛎和福建牡蛎分别是我国北方和南方的牡蛎养殖业的主要养殖品种,栖息在长江以北的寒冷以及长江以南的温暖水域,在长期的地理适应过程中对温度的适应性产生了分化,对南方温暖水域的长期地理适应塑造了福建牡蛎更强的温度耐受性。在面临热胁迫时,福建牡蛎的半致死温度比长牡蛎高1℃,温度胁迫心率拐点和标准代谢率分别为33.4℃和33.1℃,比长牡蛎的28.9℃和29.2℃分别高出4.5℃和3.9℃,表明福建牡蛎对高温胁迫具有更好的耐受能力。转录组以及重测序数据表明,热休克关键基因heat shockprotein 90(hsp90)在长牡蛎与福建牡蛎中呈现出分化的表达模式,并且在上游非编码区受环境选择,表明其在高温耐受性中发挥重要作用。系统进化分析显示二者在巨蛎属亲缘关系最近,并且二者之间不存在生殖隔离,因此可以利用种间杂交、回交等育种手段培育耐热性状分化的群体,结合分子模块辅助育种作为技术手段,对其热耐受关键基因hsp90进行遗传和分子机制解析,挖掘影响hsp90表达以及耐热性的调控元件(分子模块),从而筛查耐高温的个体作为亲贝,从而提升牡蛎高温胁迫下的热耐受性,为牡蛎耐高温新品种的培育奠定基础。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种与牡蛎高温耐受性相关的分子模块、检测引物及应用,以解决上述现有技术存在的问题,本发明提供的分子模块具有分子标记规模小,检测成本与精度大幅下降,效果更显著等优点。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、本发明提供一种与牡蛎高温耐受性相关的分子模块,所述分子模块包括第一snp分子标记、第二snp分子标记、第三snp分子标记和第四snp分子标记;
4、所述第一snp分子标记为如seq id no.23所示序列的第130位存在t/g突变;
5、所述第二snp分子标记为如seq id no.23所示序列的第685位存在a/t突变;
6、所述第三snp分子标记为如seq id no.23所示序列的第912位存在att/a突变;
7、所述第四snp分子标记为如seq id no.23所示序列的第1604位存在c/t突变。
8、进一步地,所述第一snp分子标记所在位点处的基因型包括tt、tg和gg,所述第二snp分子标记所在位点处的基因型包括aa、at和tt,所述第三snp分子标记所在位点处的基因型包括attatt、atta和aa,所述第四snp分子标记所在位点处的基因型包括cc、ct和tt。
9、本发明还提供一种检测所述分子模块的引物对,包括如seq id no.1所示序列的上游引物和如seq id no.2所示序列的下游引物。
10、本发明还提供所述的引物对在牡蛎遗传育种中的应用,所述第一snp分子标记所在位点处的基因型为gg的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第二snp分子标记所在位点处的基因型为tt的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第三snp分子标记所在位点处的基因型为aa的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第四snp分子标记所在位点处的基因型为tt的牡蛎高温耐受性高于其它基因型。
11、本发明还提供一种选育耐高温牡蛎的方法,包括以下步骤:
12、以待测牡蛎样本dna为模板,利用所述的引物对进行pcr扩增,根据扩增产物测定所述分子模块中对应位点的基因型,选择至少一个对应位点处为优势基因的牡蛎为亲本进行繁育;
13、所述第一snp分子标记所在位点处的优势基因型为gg,所述第二snp分子标记所在位点处的优势基因型为tt,所述第三snp分子标记所在位点处的优势基因型为aa,所述第四snp分子标记所在位点处的优势基因型为tt。
14、进一步地,所述pcr扩增的反应体系为dna聚合酶1μl,dna模板1μl,dntp 1μl,正向引物2μl,反向引物2μl,ddh2o 43μl。
15、进一步地,所述pcr扩增的反应条件为94℃ 5min;94℃ 30s,55℃ 30s,72℃2min,35-40个循环;72℃ 5min。
16、进一步地,所述基因型的测定方法包括利用sanger测序进行测定。
17、本发明公开了以下技术效果:
18、本发明基于热休克反应中关键调控基因hsp90启动子区域进行高通量测序和基因分型,筛选到与hsp90基因表达量高度相关的遗传变异,针对筛选到的分子标记进行启动子活性验证,针对关键的4个调控位点开发出了与牡蛎耐高温相关的功能性标记的分子模块,并以此模块为基础进行分子标记辅助育种。
19、与基于全基因组关联分析和基因组选择筛选出的分子标记相比,本发明提供的分子模块具有分子标记规模小,检测成本与精度大幅下降,效果更显著等优点,为精确尺度上的分子育种提供了可能,通过检测分子模块内的关键遗传位点,筛选优势组合分子标记个体,得到具有耐高温优势性状的亲贝,大幅提升牡蛎育种效率。
1.一种与牡蛎高温耐受性相关的分子模块,其特征在于,所述分子模块包括第一snp分子标记、第二snp分子标记、第三snp分子标记和第四snp分子标记;
2.根据权利要求1所述的分子模块,其特征在于,所述第一snp分子标记所在位点处的基因型包括tt、tg和gg,所述第二snp分子标记所在位点处的基因型包括aa、at和tt,所述第三snp分子标记所在位点处的基因型包括attatt、atta和aa,所述第四snp分子标记所在位点处的基因型包括cc、ct和tt。
3.一种检测权利要求1或2所述分子模块的引物对,其特征在于,包括如seq id no.1所示序列的上游引物和如seq id no.2所示序列的下游引物。
4.如权利要求3所述的引物对在牡蛎遗传育种中的应用,其特征在于,所述第一snp分子标记所在位点处的基因型为gg的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第二snp分子标记所在位点处的基因型为tt的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第三snp分子标记所在位点处的基因型为aa的牡蛎高温耐受性高于其它基因型,所述第四snp分子标记所在位点处的基因型为tt的牡蛎高温耐受性高于其它基因型。
5.一种选育耐高温牡蛎的方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述pcr扩增的反应体系为dna聚合酶1μl,dna模板1μl,dntp 1μl,正向引物2μl,反向引物2μl,ddh2o 43μl。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述pcr扩增的反应条件为94℃ 5min;94℃ 30s,55℃ 30s,72℃ 2min,35-40个循环;72℃ 5min。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基因型的测定方法包括利用sanger测序进行测定。
