栉孔扇贝（Chlamys farreri）BAC未端序列中SSR和SNP分子标记的开发及初步应用研究

栉孔扇贝（Chlamys farreri）是我国重要的经济养殖贝类，具有抗逆及快速生长性状群体的选育是栉孔扇贝养殖业得以持续发展的基础。目前迅速发展的分子标记辅助育种技术为优良品种的快速选育提供了有力支撑。本研究以栉孔扇贝为主要研究材料，探讨研究了栉孔扇贝BAC末端序列中SSR和SNP分子标记的开发检测及初步应用。利用本实验室所构建的栉孔扇贝两个BAC文库，随机挑取10,237个BAC克隆进行末端测序并对得到的序列进行生物信息学分析。得到的BAC末端序列（BAC-ended sequences, BESs）经base-calling，去除载体序列、大肠杆菌E. coli基因组等污染序列后，共得到17,447条BESs（cut-off value=Q20），平均读长为446bp，测序总长度为7,773,272bp，可覆盖0.63%栉孔扇贝基因组序列。其中14,628条BESs（83.84%）是7,314个BAC克隆双末端均测序成功的结果。分析显示，栉孔扇贝基因组中（A+T）含量为63.45%，（G+C）含量为36.55%，AT含量明显高于GC含量，可见栉孔扇贝基因组序列中AT分布丰富。经Tandemrepeats finder软件分析显示，8,550条BESs含有串联重复序列，占测得序列的49.0％，其中含有的串联重复序列共计17,785个。重复单元为1-6bp的简单重复序列（SSR序列），≥12bp重复中，以六核苷酸重复为主，五、四核苷酸重复次之，三核苷酸重复最少。经RepeatMasker软件分析，发现了大量的反转录重复元件，其中LTR/Gypsy和LINE/CR1最为丰富，占整个基因组序列的1.87%和1.22%。将栉孔扇贝BESs与Nr、Nt及EST数据库进行blast比对，分别有2,083、1,375和1,901条BESs序列与相应的数据库比对上，其中446（2.56%）条比对上栉孔扇贝相关基因序列。与已完成基因组测序的10种无脊椎动物，以及2种脊椎动物的比较基因组学分析中发现，栉孔扇贝可能与紫色球海胆（Strongylocentrotus purpuratus）亲缘关系最近。利用栉孔扇贝BESs进行了微卫星标记的开发，选择其中14个微卫星标记对大连和青岛两个地理群体进行遗传多样性研究，分析其遗传结构和分化水平。14个基因座在两群体中的平均等位基因数Na分别为18.9286和26.2143，平均有效等位基因数Ne为11.7505和17.0891，平均观察杂合度Ho为0.5100和0.4204，平均期望杂合度He为0.9156和0.9450，多态信息含量PIC分别为0.8940和0.9302,群体遗传多样性水平较高。两群体间的无偏遗传相似性系数为0.4879，遗传距离为0.7177，平均基因分化指数Fst为0.0243，基因流Nm为10.0179，显示群体间遗传分化程度较弱，遗传变异主要来自于群体内个体之间，经Hardy-Weinberg平衡检验，两群体普遍存在杂合子缺失现象。本研究表明，所开发的BES-SSR是高度多态位点，用于群体遗传多样性分析效果很好，显示BES是微卫星标记开发和应用的重要资源。基于栉孔扇贝BESs及本实验室所保存的2005年作图亲本DNA，分别采用PCR扩增后直接测序和基因组测序比对两种策略进行SNP分子标记的开发及检测。第一种策略是根据栉孔扇贝BESs利用BatchPrimer3.0批量设计引物，共合成PCR引物370对，其中260对引物能够在亲本中有效扩增，扩增效率为70.27%。将亲本的PCR扩增产物分别测序，得到的序列利用Sequencer5.0Demo软件进行比对，共开发出候选SNP位点342个，分布在112个BAC克隆上。其中符合拟测交策略的SNP有154个，分布在76个BAC克隆上。利用该方法也开发出19个Indel标记，分布在13个BAC克隆上。这些SNP及Indel标记经分型及连锁分析后可用于遗传图谱的构建。第二种策略是通过基因组高通量测序，获得亲本各约10倍覆盖的Solexa100bpPE测序数据，利用ssahaSNP软件进行SNP的筛选，其中比对的参考序列是栉孔扇贝17,447条BESs。设置参数match、identity和map值分别为80、92和2时，得到候选SNP位点222,182个，候选Indel位点41,250个；当这些参数值分别提高到90、95和5时，显示得到53,398个候选SNP位点，7,092个候选Indel位点。为验证这些SNP，选择32个SNP位点设计引物进行验证，32个位点扩增效率为84.38%，测序成功率为77.78%，在可分析数据中验证SNP正确率为76.19%，其中可用于遗传作图的SNP比例为56.25%。研究结果初步证实以BESs为参考序列通过基因组测序后大规模比对筛选SNP的策略是可行的，是进行大规模SNP开发以及构建高密度遗传连锁图谱的重要途径。分别采用TP-M13荧光检测技术和MALDI-LOF质谱法对栉孔扇贝BAC末端SSR和SNP分子标记进行分型，成功得到12个SSR和39个SNP的分型结果。利用这些标记以及本实验室已发表的AFLP标记，成功构建了雌雄两张遗传连锁图谱；雌性连锁群有149个标记，其中含16个SNP和4个SSR；雄性连锁图有201个标记，其中含21个SNP和3个SSR。雌雄两连锁群中分别有18和22个标记与物理图谱的contigs对应上，初步实现了物理图谱与遗传图谱的整合。