草鱼与赤眼鳟杂交F1线粒体基因组的基因突变与性状关联性分析

Mitochondrial DNA is the cytoplasmic genetic material, which has the ability to replicate independently, transcription and translation other than the nuclear genetic material. On the one hand, mitochondrial DNA showed highly conservation between different species, on the other hand, because of the lack of histone protection and complete repair system, Mitochondrial DNA is easy to be vulnerable to environment factors, hybridization and paternal leakage. Based on the known mitochondrial DNAs of grass carp, barbel chub and their F1 hybrids, we will use the high-throughput sequencing technology to screen the gene mutations in the mitogenomes of grass carp × barbel chub F1 hybrids, and verify these mutations by conventional PCR and sequencing technology. Furthermore, we will carry out association study of the mutations and some characters, such as form, growth, and resistance of grass carp × barbel chub F1 hybrids by software SAS and TASSEL. It is aimed to illustrate the biological significance of the gene mutations of grass carp × barbel chub F1 hybrids. Once it is succeeded, it can not only enrich the content of fish cytoplasmic inheritance mechanism, but also provide important scientific basis for grass carp cross-breeding and germplasm improvement.

线粒体DNA是除核遗传物质以外，能够独立进行复制、转录和翻译的遗传物质。一方面线粒体DNA在不同物种间表现出高度保守；另一方面，由于其缺乏组蛋白的保护和完整的修复系统，易受环境、杂交、父性渗透等因素影响而发生变异。本项目基于已知的草鱼、赤眼鳟和杂交F1线粒体基因组，一方面采用高通量测序技术筛选草鱼与赤眼鳟正、反交F1线粒体基因组的突变位点，并采用常规PCR技术获得个体突变位点区域序列，验证突变位点的稳定性和真实性，分析突变的类型。另一方面对大样本群体进行突变位点与形态、生长和抗逆等方面的关联性分析，阐明草鱼、赤眼鳟和杂交F1线粒体基因组突变的生物学意义。这一工作的完成不仅能够丰富鱼类细胞质遗传机制的内容，而且还能为草鱼杂交育种、草鱼种质资源改良提供科学依据。

线粒体DNA（mtDNA）一方面在不同物种间表现出高度保守，另一方面，由于其缺乏组蛋白的保护和完整的修复系统，易受环境因素影响，发生变异。已知人类和高等脊椎动物中mtDNA的突变与多种疾病有关。项目前期比对发现草鱼与赤眼鳟杂交F1与父母本之间存在多个位点的突变，但其突变的稳定性和和真实性以及生物学意义尚不清楚。本项目通过高通量测序结合一代测序筛选和验证杂交F1突变位点，并分析突变位点与形态学、生长特性、肌肉营养成分、抗GCRV感染能力和性腺分化与发育等性状的关联性。结果表明杂交F1线粒体16SrRNA、COX3和ND3、ND1等基因存在多个突变位点，经比对分析可用于区分杂交F1和父母本，这为后续杂种子代的选育提供分子遗传基础。对杂交群体进行了形态学分析、肌肉营养成分分析、生长特性分析、抗GCRV感染分析和性腺分化与发育相关研究，与线粒体16SrRNA、ND3、COX3和ND1基因突变位点进行相关性分析未发现明显关联性。能否找到线粒体基因位点与以上相关性状的关联性，还需进一步扩大序列分析广度，后续将继续对其余10个蛋白编码基因和D-loop区进行分析，以期确定是否有关联。如果找到关联位点和性状，将为后续杂交F1的选育提供有力帮助。