CN117004701A - 一种仿刺参性别鉴定的分子标记及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于仿刺参性别鉴定技术领域,具体涉及一种仿刺参性别鉴定的分子标记及应用。所述分子标记C77185的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明提供的仿刺参性别分子标记可准确鉴定不同地理群仿刺参的性别,具有实用、准确、高效等特点,可在实际生产过程中应用,例如在人工诱导仿刺参排卵前辨别雌雄,从而有效控制精卵比例,提高受精率,节约养殖成本。该分子标记还可用于仿刺参相关研究中的活体性别鉴定,例如从管足等组织中抽提DNA,进行早期雌雄区分,从而可开展特定性别的实验研究。
Description
技术领域
本发明属于仿刺参性别鉴定技术领域,具体涉及一种仿刺参性别鉴定的分子标记及应用。
背景技术
仿刺参(Apostichopus japonicus),又名刺参,属棘皮动物门(Echinodermata),海参纲(Holothuroidea),辛那参目(Synallactida),刺参科(Stichopodidae),仿刺参属(Apostichopus),自然栖息于西太平洋北部,包括俄罗斯远东沿海、日本和韩国沿岸、中国黄渤海海域等,是最常见的海洋高等无脊椎动物。仿刺参含有多糖、皂苷等多种活性物质,是我国海水养殖单产值最大的品种之一。据《2022年中国渔业统计年鉴》统计显示,2021年仿刺参养殖面积371万亩,产量22.27万吨,一二三产业产值超1000亿元。然而,仿刺参的性别鉴定成为制约其产业发展的关键问题之一,仿刺参不具备明显的性别二态性,在繁殖期排放精卵前难以通过其表型辨别雌雄,因此,极易由于不平衡的雌雄配比降低其受精率和孵化率,从而增加养殖成本。性别控制技术在水产养殖中是不可缺少的,阐明海参性别决定与分化的分子机制是棘皮动物遗传学、育种学以及进化生物学研究的热点问题。DNA分子标记是性别鉴定的重要工具,不受发育时期和组织部位的限制,并可实现活体鉴定,具有实用、准确和高效等特点。为提高养殖效益,也为进一步开展仿刺参的遗传育种和性别研究工作,亟需建立一种可靠的基于DNA分子标记的仿刺参性别鉴定方法。
目前所发表的关于仿刺参活体鉴定的DNA分子标记和鉴定方法仅有一例,且存在准确性低、假阳性高(雌性易扩增出暗带)、结果可能受地理群体分布的影响等缺点,亟需开发一种准确、高效、且适用于不同地理群体分布的仿刺参雌雄鉴定的分子标记和方法。
发明内容
本发明有效解决上述问题,提供了一种快速、准确、可靠的仿刺参性别鉴定的分子标记及应用。
为实现上述目的,本发明采用技术方案为:
一种仿刺参性别鉴定的分子标记,所述分子标记C77185的核苷酸序列如SEQ IDNO:1所示。
一种所述的仿刺参性别鉴定的分子标记的应用,所述分子标记在鉴定仿刺参性别中的应用。
所述带有分子标记C77185的仿刺参为雄性。
一种所述的仿刺参性别鉴定的分子标记的检测引物对,所述引物对的核苷酸序列为:
C77185F:TCCAGCATGAGATATCAGCTCTTT,
C77185R:TGGAACCCTCAGCAGCTCTA。
一种所述的引物对的应用,所述引物对在扩增用于鉴定仿刺参性别的分子标记中的应用。
一种扩增仿刺参性别分子标记的试剂盒,含所述引物对。
一种所述试剂盒的应用,所述试剂盒在鉴定仿刺参性别中的应用。
一种仿刺参的性别鉴定方法,包括以下步骤:
S1,提取仿刺参的基因组DNA;
S2,以基因组DNA为模板进行PCR扩增,扩增所用的引物为所述引物对序列;
S3,扩增产物进行琼脂糖电泳检测,具有特异性扩增条带的为雄性,否则为雌性。
所述仿刺参基因组DNA模板的浓度为1~10ng/ul。具体为:采集仿刺参肌肉或管足,提取基因组DNA,作为仿刺参基因组DNA模板。
所述PCR扩增的反应条件为94℃预变性5min,94℃变性30s,68℃退火30s,72℃延伸30s,35个循环,72℃保温10min,4℃保存。
所述PCR反应体系为上下游引物的核苷酸序列SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:3所示;所述PCR反应体系为模板1ul(模板浓度为1~10ng/ul),上游引物0.5ul(10pmole/ul),下游引物0.5ul(10pmole/ul),无酶无菌水5.5ul,Taq酶7.5ul(TaKaRa Ex TaqTMVersion 2.0plus dye),总体系15ul。
所述对PCR反应产物进行电泳检测,所述电泳时间为25min。扩增出长度为270bp特异性条带的为雄性个体,否则为雌性个体。
本发明所具有的优点:
本发明建立了一种快速、准确、适用于各个地理群体仿刺参的性别鉴定方法,只需要对仿刺参的基因组DNA提取,以及常规的PCR扩增以及电泳结果即可实现性别鉴定,准确率达100%。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的分子标记在仿刺参中遗传性别鉴定结果示意图。其中1-6号雌雄样本个体分别为日照、灵山岛、旅顺、莱州、刘公岛、担子岛群体的仿刺参。
图2是本发明实施例所提供的分子标记在仿刺参中遗传性别鉴定结果示意图。其中1-12号雌雄样本个体分别为日照、日照、刘公岛、刘公岛、灵山岛、灵山岛、担子岛、担子岛、莱州、莱州、旅顺、旅顺群体的仿刺参。图2中1-12号样本与图1中1-6号样本为不同个体,即共准确验证6个地理群体中36个雌雄样本的遗传性别。
具体实施方法
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明,应当指出的是,此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明,并不局限于本发明。
本发明通过高通量测序手段,分别将雄性29个个体和雌性33个个体的所有样本5X 测序数据进行混池,经过生物信息学及 bwa 比对、组装、特异片段筛选、过滤、回比等分析,得到在雌雄混池中具有显著差异的候选序列。根据候选序列设计引物,分别以日照、灵山岛、旅顺、莱州、刘公岛、担子岛6个地理群体的6个雌性和6个雄性仿刺参基因组DNA为模板,进行PCR扩增,筛选得到1条可在雄性样本中扩增出特异性条带,且在雌性样本中扩增不出条带的DNA分子标记C77185。随后,扩大样本量,继续用分子标记C77185的引物对进行扩增,经验证其遗传性别和生理性别完全一致,准确率达100%。
本发明提供的仿刺参性别分子标记可准确鉴定不同地理群仿刺参的性别,具有实用、准确、高效等特点,可在实际生产过程中应用,例如在人工诱导仿刺参排卵前辨别雌雄,从而有效控制精卵比例,提高受精率,节约养殖成本。该分子标记还可用于仿刺参相关研究中的活体性别鉴定,例如从管足等组织中抽提DNA,进行早期雌雄区分,从而可开展特定性别的实验研究。
实施例1
1、取样及DNA抽提
分别采集日照、刘公岛、灵山岛、担子岛、莱州和旅顺这6个地理群体的33个雌性仿刺参个体和29个雄性仿刺参个体的肌肉组织,利用液氮对仿刺参肌肉组织进行速冻,并放置在-80℃冰箱保存。利用快速核酸裂解方法制备DNA提取液。
2、仿刺参性别相关片段筛选分析
利用二代测序 Novaseq技术对以上样本进行重测序,分别将雄性和雌性所有样本5X 数据进行 merge,构成混池。随后,将雄性混池样本与雌性参考基因组进行BWA 比对,mapping 率为 93.88 %,利用 SOAPdenovo 软件对未比对上的reads进行组装,K-mer设置为31,组装得到基因组XY-1。以上述组装获得的基因组(XY-1)作为参考基因组,将雌性混池数据与其进行 BWA 比对,筛选没有雄性数据比对上的雌性组装片段(XY.fa)。将以上片段利用 ncbi-blast-2.2.29+的 blastn 分别与原雌性参考基因组进行blast 比对,按照比对上的长度超过该 contig 长度的 60%原则对结果进行筛选,共比对上 1731 个 contig。从XY.fa中剔除上述1731个contig,保留剩余contig(Contigs_1.fa)。以XY-1为参考基因组,随机挑选 1 个雄性样本,与其进行比对,统计覆盖度大于 20X 的 contig(Contigs_2.fa)。将Contigs_1.fa与Contigs_2.fa取交集,进一步得到1981条 contig。再分别以1个雌性基因组和1个雄性基因组为参考,利用blastn比对方法对上述contig进行筛选,过滤掉在雌性基因组中比对上的以及在雄性基因组中未比对上的contig,最终得到36条contig。
3、仿刺参遗传性别鉴定分子标记验证
利用生工生物对上述36条contig进行引物设计及引物对合成,其中,26条contig由于序列太短或AT值太高,无法设计引物,最终合成了10对引物。分别提取6个地理群体6个雌性和6个雄性仿刺参个体的基因组DNA备用。以上述基因组DNA为模板,分别利用上述10对引物进行PCR扩增,筛选得到1条可在雄性样本中扩增出特异性条带,且在雌性样本中扩增不出条带的DNA分子标记C77185,长度为270bp(参见图1)。
表1 10对引物在雌雄样本中的扩增结果
实施例2
1、取样及DNA抽提
采集6个地理群体12个雄性和12个雌性仿刺参肌肉组织,利用快速核酸裂解方法提取样本基因组DNA。
2、PCR扩增反应条件
以所得的DNA为模板,进行PCR扩增反应,所述PCR反应上下游引物的核苷酸序列SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:3所示;所述PCR反应体系为模板1ul(模板浓度为1~10ng/ul),上游引物0.5ul(10pmole/ul),下游引物0.5ul(10pmole/ul),无酶无菌水5.5ul,Taq酶7.5ul(TaKaRa Ex TaqTMVersion 2.0 plus dye),总体系15ul;所述PCR反应程序为94℃预变性5min,94℃变性30s,68℃退火30s,72℃延伸30s,35个循环,72℃保温10min,4℃保存PCR反应产物。
3、仿刺参遗传性别鉴定方法
对PCR反应产物进行电泳检测,所述电泳时间为25min。扩增出长度为270bp特异性条带的为雄性个体,否则为雌性个体(参见图2);由图2可见,在雄性样本中扩增出特异性条带,且在雌性样本中扩增不出条带的DNA分子标记C77185,长度为270bp,经验证该24个样本的遗传性别和生理性别完全一致,准确率达100%。并且图2中1-12号样本与图1中1-6号样本为不同个体,即共准确验证6个地理群体中36个雌雄样本的遗传性别。
序列表
<110>中国科学院海洋研究所
<120>一种仿刺参性别鉴定的分子标记及鉴定方法
<160>3
<170>SIPOSequenceListing 1.0
<210>1
<211>270
<212>DNA
<213>仿刺参(Apostichopus japonicus)
<400>1
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<211>24
<212>DNA
<213>人工序列(Artificial)
<400>2
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<220>3
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列(Artificial)
<400>3
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Claims (10)
1.一种仿刺参性别鉴定的分子标记,其特征在于,分子标记C77185的核苷酸序列如SEQID NO:1所示。
2.一种权利要求1所述的仿刺参性别鉴定的分子标记的应用,其特征在于,所述分子标记在鉴定仿刺参性别中的应用。
3.按权利要求1所述的仿刺参性别鉴定的分子标记的应用,其特征在于,带有分子标记C77185的仿刺参为雄性。
4.一种权利要求1所述的仿刺参性别鉴定的分子标记的检测引物对,其特征在于,引物对的核苷酸序列为:
C77185F:TCCAGCATGAGATATCAGCTCTTT,
C77185R:TGGAACCCTCAGCAGCTCTA。
5.一种权利要求4所述的引物对的应用,其特征在于,所述引物对在扩增用于鉴定仿刺参性别的分子标记中的应用。
6.一种扩增仿刺参性别分子标记的试剂盒,其特征在于:含权利要求4所述引物对。
7.一种权利要求6所述试剂盒的应用,其特征在于:试剂盒在鉴定仿刺参性别中的应用。
8.一种仿刺参的性别鉴定方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,提取仿刺参的基因组DNA;
S2,以基因组DNA为模板进行PCR扩增,扩增所用的引物为权利要求4所述引物对序列;
S3,扩增产物进行琼脂糖电泳检测,具有特异性扩增条带的为雄性,否则为雌性。
9.按权利要求8所述的性别鉴定方法,其特征在于,所述仿刺参基因组DNA模板的浓度为1~10ng/ul。
10.按权利要求8所述的性别鉴定方法,其特征在于,所述PCR扩增的反应条件为94℃预变性5min,94℃变性30s,68℃退火30s,72℃延伸30s,35个循环,72℃保温10min,4℃保存。
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