CN103757113B - 草鱼亲子鉴定微卫星荧光多重pcr的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种草鱼亲子鉴定微卫星荧光多重PCR的方法。所述方法按下列步骤进行:1、草鱼个体DNA提取;2、草鱼多态性微卫星引物的筛选;3、草鱼微卫星多重PCR条件的优化和扩增;4、亲子鉴定。本发明利用微卫星标记与多重荧光PCR技术结合,筛选了13个高度多态性微卫星位点,组建3个多重荧光PCR体系,通过测序仪分型,对草鱼家系进行高通量个体识别和亲子关系分析;本发明的建立为草鱼种质鉴定、家系管理和增殖放流效果评估提供了一种新的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及到生物工程领域,特别涉及到一种草鱼亲子鉴定微卫星荧光多重PCR的方法。
背景技术
草鱼是中国传统的“四大家鱼”之一,原产地为于长江、珠江和黑龙江等水系,具有生长快、易于饲养、营养价值高等优点,被我国和全世界各地广泛引进养殖,是我国最主要的淡水养殖品种之一。近几十年来,由于环境污染、过度捕捞以及水利设施建设等因素,长江等河流的草鱼自然资源量日益减少。为了保护四大家鱼的种质资源,我国自上世纪七十年代就开展了四大家鱼种质资源研究,并在长江中游先后建立了4个国家级原种场。同时,每年国家还投入大量经费在主要河流和湖泊进行草鱼增殖放流,以期增加天然资源量和改善生态环境。另一方面,随着我国草鱼养殖规模的不断扩大、养殖密度,养殖过程出现种质退化、病害增加等现象,制约草鱼养殖的发展。良种选育是我国草鱼养殖产业健康、持续发展的重要手段。
分子标记是种质资源鉴定、家系选育和放流效果评估等研究和应用中一个重要技术手段。目前已有研究将线粒体DNA、随机扩增多态性DNA、微卫星DNA等标记应用于草鱼种质资源研究,但都是在群体水平的应用,而个体识别分析还不能实现。然而,家系选育中,了解整个家系遗传多样性、子代与亲代的对应关系以及子代与子代的关系,对指导亲本选留,从而避免近亲杂交、种质衰退有重要的作用。同样,在增殖放流工作中,需要了解回捕个体与放流个体的对应关系,以评估放流的效果。对个体识别可以采用物理标记的办法,但这种办法对于幼鱼具有很大局限性,或因为幼体太小无法标记,或因为标记对幼体生存产生较大影响。因此选用有效的分子标记,实现个体识别和亲子关系鉴定是草鱼良种选育和放流效果评估工作中的一种可靠、高效的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构建草鱼亲子鉴定的微卫星荧光多重PCR方法,用于鲢亲子鉴定、家系管理和放流效果。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种草鱼亲子鉴定微卫星荧光多重PCR的方法。所述方法按下列步骤进行:
(1)、草鱼个体DNA提取
剪取草鱼鳍条或其他组织,采用常规酚-氯仿的方法或者高盐法提取基因组DNA,并将DNA稀释至约100ng/μl;
(2)、草鱼多态性微卫星引物的筛选
根据文献发表的草鱼微卫星引物序列,合成引物,并分别对20个野生草鱼个体进行PCR扩增,筛选出扩增稳定、多态性强、杂合度高的引物;跟引物的退火温度、等位基因大小以及引物序列,设计成不同的多重PCR,本发明共筛选出13对草鱼微卫星引物:CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116;
(3)、草鱼微卫星多重PCR条件的优化和扩增
将上述筛选出来的13对引物,组合成3个多重PCR,多重PCR组合1引物为CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388;多重PCR组合2引物为CID0015、CID0029、CID0321、HLJC116;多重PCR组合3引物为CID0037、CID0177、CID0276、HLJC115,其中每一对引物的正向引物的5'端标记上荧光物质,CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116的荧光物质分别是FAM、HEX、FAM、FAM、TAMRA、FAM、HEX、FAM、TAMRA、TAMRA、HEX、HEX、TAMRA;
多重PCR组合1的PCR体系为总体积25μl,包括基因组DNA100ng,10×PCR缓冲液2.5μl,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388正反引物各0.5μM,补充灭菌双蒸水至25μl,PCR反应条件为:94℃预变性3min;94℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸1min,共30个循环;72℃再延伸6min,最后16℃保存;
多重PCR组合2除引物之外的PCR体系和反应条件与多重PCR组合1的相同;
多重PCR组合3的PCR体系为总体积25μl,包括基因组DNA100ng,10×PCR缓冲液2.5μl,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID0037、CID0177、HLJC115正反引物各0.5μM,CID0276正反引物各为0.7μM、补充灭菌双蒸水至25μl,PCR反应条件与多重PCR组合1的PCR条件相同;
(4)、亲子鉴定
将多重PCR产物在测序仪上进行分型,读取个体等位基因大小bp,即碱基对,排成数字基因型矩阵。采用软件Cervus v3.0对数据进行分析,根据待测个体与亲本基因型之间的相关性,确定待测个体与哪个亲本具有亲子关系。
本发明的积极效果为:
1、本发明利用微卫星标记与多重荧光PCR技术结合,筛选了13个高度多态性微卫星位点,组建3个多重荧光PCR体系,通过测序仪分型,对草鱼家系进行高通量个体识别和亲子关系分析;
2、本发明一次PCR反应可以检测4或5个位点,相对简单的单位点检测,效率提高了4以上,费用下降为原来的三分之一左右;
3、通过测序仪分型,克服了利用聚丙烯酰胺凝胶电泳分型中等位基因大小判读误差的问题,提高了基因型数据的准确性,分析结果表明,99%待测个体能够正确找到其父母本;
4、本发明的建立为草鱼种质鉴定、家系管理和增殖放流效果评估提供了一种新的技术手段。
附图说明
图1为引物cid0025测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图2为引物cid0367测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图3为引物cid0388测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图4为引物cid12测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图5为引物cid0327测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图6为引物cid0029测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图7为引物cid0321测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图8为引物cid0015测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图9为引物HLJC116测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图10为引物cid0177测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图11为引物cid0276测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图12为引物HLJC115测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
图13为引物cid0037测序图(依次为亲本L1,亲本L2,子代LC1);
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。
1、草鱼样本DNA提取
采集4个草鱼家系亲本共8尾及相应的子代94尾,剪取鳍条保存,采用高盐法提取基因组DNA:取少量鳍条放入EP管中,加入加500μLHOM Buffer(80mmol/L EDTA,100mmol/L Tris,0.5%SDS,pH8.0)和浓度为20mg/mL的蛋白酶K10μL,在55℃消化3-12小时,消化至溶液完全透明;加入浓度为4.5mol/L的NaCL500μL和300μL氯仿,充分混匀15min,10000r/min离心10min;将上清液转移到另一离心管;加入600μL的异丙醇,混匀,13000r/min离心10min,弃上清液;加入0.5mL体积百分比浓度为70%的乙醇,洗涤5min,以13000r/min离心10min,弃上清液;干燥沉淀,并用TE缓冲液(10mmol/L Tris-HCl,PH8.0;10mmol/L EDTA,PH8.0)或灭菌水溶解;测定DNA浓度,并把样本DNA浓度调整至100ng/μL。
2、草鱼多态性微卫星引物的筛选
根据文献发表的草鱼微卫星引物序列,合成引物,并分别对20个野生草鱼个体进行PCR扩增,筛选出扩增稳定、多态性强、杂合度高的引物;跟引物的退火温度、等位基因大小以及引物序列,设计成不同的多重PCR。
本发明共筛选出13对草鱼微卫星引物:CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116。
3、草鱼微卫星多重PCR条件的优化、扩增及基因分型
将上述筛选出来的13对引物,组合成3个多重PCR,多重PCR组合1引物为CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388;多重PCR组合2引物为CID0015、CID0029、CID0321、HLJC116;多重PCR组合3引物为CID0037、CID0177、CID0276、HLJC115。其中每一对引物的正向引物的5'端标记上荧光物质,CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116的荧光物质分别是FAM、HEX、FAM、FAM、TAMRA、FAM、HEX、FAM、TAMRA、TAMRA、HEX、HEX、TAMRA,见表1。
表1草鱼3个多重荧光PCR组合的引物序列及荧光物质
注:F表示正向引物,R表示反向引物,所荧光物质均标记在正向引物的5'端。
表2草鱼亲子鉴定PCR反应体系
多重PCR组合1的PCR体系为总体积25μL,包括基因组DNA100ng,10×PCR缓冲液2.5μL,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388正反引物各0.5μM,补充灭菌双蒸水至25μL。PCR反应条件为:94℃预变性3min;94℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸1min,共30个循环;72℃再延伸6min,最后16℃保存。
多重PCR组合2的PCR体系为总体积25μL,包括基因组DNA100ng,10×PCR缓冲液2.5μL,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID0015、CID0029、CID0321、HLJC116正反引物各0.5μM,补充灭菌双蒸水至25μL。PCR反应条件为:94℃预变性3min;94℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸1min,共30个循环;72℃再延伸6min,最后16℃保存。
多重PCR组合3的PCR体系为总体积25μL,包括基因组DNA100ng,10×PCR缓冲液2.5μL,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID0037、CID0177、HLJC115正反引物各0.5μM,CID0276正反引物各为0.7μM、补充灭菌双蒸水至25μL。PCR反应条件:94℃预变性3min;94℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸1min,共30个循环;72℃再延伸6min,最后16℃保存。
PCR结束后,取2μL在琼脂糖凝胶上电泳检测,显示预期片段大小且产物浓度较高的样本,送到商业服务公司采用ABI3130测序仪进行基因分型。
4、亲子鉴定:
根据测序仪分型结果,利用GeneMarker读取个体等位基因大小(bp,即碱基对),结合人工加以校正,排成数字基因型矩阵。表3a和表3b表示部分草鱼个体部分的基因型数据。
采用软件Cervus v3.0对基因数据进行等位基因频率(allelefrequecy)分析、模拟分析(simulation analysis)以及亲子分析(parentage analysis),通过似然率检验待测个体与亲本基因型之间的相关性,确定待测个体与哪个亲本具有亲子关系。表4是草鱼13个微卫星位点亲子关系分析的遗传信息情况,结果显示,在双亲未知时,13个位点的累积排除概率为99.14%,在双亲之一已知时,累积排除概率为99.98%。亲子分析结果显示,94尾子代中有93尾能正确找到其父母本,鉴定准确率为98.94%。
表3a草鱼部分个体的部分基因型数据
表3b草鱼部分个体的基因型数据
表4草鱼13个微卫星位点亲子关系分析的遗传信息
Locus | k | HO | HE | PIC | NE-1P | NE-2P | HW |
CID0025 | 8 | 0.981 | 0.791 | 0.749 | 0.605 | 0.427 | ND |
CID0367 | 8 | 0.906 | 0.718 | 0.656 | 0.714 | 0.547 | NS |
CID0388 | 12 | 1.000 | 0.800 | 0.760 | 0.588 | 0.411 | ND |
CID12 | 7 | 0.849 | 0.674 | 0.613 | 0.752 | 0.588 | NS |
CID0327 | 13 | 1.000 | 0.792 | 0.754 | 0.590 | 0.412 | ** |
CID0029 | 5 | 0.113 | 0.110 | 0.107 | 0.994 | 0.944 | ND |
CID0321 | 10 | 0.849 | 0.734 | 0.679 | 0.685 | 0.513 | NS |
CID0015 | 9 | 0.925 | 0.796 | 0.757 | 0.590 | 0.413 | ND |
HLJC116 | 11 | 0.981 | 0.805 | 0.766 | 0.579 | 0.402 | ND |
CID0177 | 8 | 0.962 | 0.687 | 0.630 | 0.734 | 0.565 | *** |
CID0276 | 10 | 0.925 | 0.667 | 0.609 | 0.751 | 0.585 | *** |
HLJC115 | 8 | 0.491 | 0.481 | 0.442 | 0.876 | 0.725 | ND |
CID0037 | 10 | 0.566 | 0.738 | 0.683 | 0.682 | 0.510 | NS |
注:样本量为102尾;k,等位基因数量;HO,观测杂合度;HE,期望杂合度;PIC多态信息含量;NE-1P,双亲未知时的排除率;NE-2P,双亲之一已知的排除率;HW,偏离哈迪温伯格平衡检验,**显著,***极显著,NS,不显著,ND,不确定。
以上结果表明,利用本发明的微卫星多重荧光PCR方法能高效快捷实现草鱼家系的亲子鉴定分析,准确率约为99%,满足草鱼种质鉴定、家系管理和增殖放流效果评估的要求。
以上所述仅是本发明的非限定实施方式,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种草鱼亲子鉴定微卫星荧光多重PCR的方法。其特征在于:所述方法按下列步骤进行:
(1)、草鱼个体DNA提取
剪取草鱼鳍条或其他组织,采用常规酚-氯仿的方法或者高盐法提取基因组DNA,并将DNA稀释至约100ng/μl;
(2)、草鱼多态性微卫星引物的筛选
根据文献发表的草鱼微卫星引物序列,合成引物,并分别对20个野生草鱼个体进行PCR扩增,筛选出扩增稳定、多态性强、杂合度高的引物;根据引物的退火温度、等位基因大小以及引物序列,设计成不同的多重PCR,本发明共筛选出13对草鱼微卫星引物:CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116;
(3)、草鱼微卫星多重PCR条件的优化和扩增
将上述筛选出来的13对引物,组合成3个多重PCR,多重PCR组合1引物为CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388;多重PCR组合2引物为CID0015、CID0029、CID0321、HLJC116;多重PCR组合3引物为CID0037、CID0177、CID0276、HLJC115,其中每一对引物的正向引物的5'端标记上荧光物质,CID12、CID0015、CID0025、CID0029、CID0037、CID0177、CID0276、CID0321、CID0327、CID0367、CID0388、HLJC115、HLJC116的荧光物质分别是FAM、HEX、FAM、FAM、TAMRA、FAM、HEX、FAM、TAMRA、TAMRA、HEX、HEX、TAMRA;
多重PCR组合1的PCR体系为总体积25μL,包括基因组DNA 100ng, 10×PCR缓冲液2.5μL,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID12、CID0025、CID0327、CID0367、CID0388正反引物各0.5μM,补充灭菌双蒸水至25μL,PCR反应条件为:94℃预变性3min;94℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸1min,共30个循环;72℃再延伸6min,最后16℃保存;
多重PCR组合2除引物之外的PCR体系和反应条件与多重PCR组合1的相同;
多重PCR组合3的PCR体系为总体积25μL,包括基因组DNA 100ng,10×PCR缓冲液2.5μL,Mg2+2.3mM,Taq DNA聚合酶2U,CID0037、CID0177、HLJC115正反引物各0.5μM,CID0276正反引物各为0.7μM、补充灭菌双蒸水至25μL,PCR反应条件与多重PCR组合1的PCR条件相同;
(4)、亲子鉴定
将多重PCR产物在测序仪上进行分型,读取个体等位基因大小bp,即碱基对,排成数字基因型矩阵,采用软件Cervus v3.0对数据进行分析,根据待测个体与亲本基因型之间的相关性,确定待测个体与哪个亲本具有亲子关系。
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- 2014-01-17 CN CN201410022080.0A patent/CN103757113B/zh active Active
Non-Patent Citations (4)
Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN103757113A (zh) | 2014-04-30 |
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