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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2013年第7期
虹鳟（Oncorhynchus mykiss）在分类学上属鲱形
目、鲑科、大麻哈鱼属，是一种冷水性鱼类，原产
美国加利福尼亚，1874 年经人工移植驯化在世界许
多地方养殖。中国黑龙江省 1959 年首次从朝鲜引进
虹鳟进行养殖，目前中国已有 20 多个省（市）开展
收稿日期 ：2012-12-14
基金项目 ： 甘肃省自然科学基金项目（1010RJZA200），甘肃省农业生物技术研究与应用开发项目（GNSW-2011-21），甘肃省教育厅硕士生
导师科研基金项目（1002-03）
作者简介 ：胡丹丹，女，硕士研究生，研究方向 ：动物遗传及生物技术 ；E-mail ：shininghu@126.com
通讯作者 ：刘哲，男，教授，硕士生导师，研究方向 ：鱼类遗传育种 ；E-mail ：liuz@gsau.edu.cn
虹鳟 MHC-UBA 基因遗传多样性分析
胡丹丹  刘哲  邵淑娟  杨娟  王建福
（甘肃农业大学动物科学技术学院，兰州 730070）
摘 要 ： 主要组织相容性复合体（Major histocompatibility complex，MHC）是存在于脊椎动物体内，与免疫功能密切相关的
高度多态性基因群，也是研究适应性进化过程的最佳候选基因之一。采用 PCR-SSCP 及克隆测序的方法分析了 184 尾虹鳟 MHC Ⅰ
类 UBA 基因第 2 外显子的遗传多样性。结果共检出 12 个等位基因，其中有 11 个为首次发现。单个个体最多存在 4 种等位基因，
预示虹鳟 UBA 基因可能存在 2 个以上拷贝位点。12 种等位基因同源性在 98.08%-99.23% 之间，核苷酸变异位点百分率 6.13%，氨
基酸变异位点百分率 17.44%。抗原肽结合区（PBR）和非抗原肽结合区（non-PBR）的非同义替换率（dN）均显著大于同义替换率（dS）
（P<0.001），说明虹鳟 UBA 基因在进化过程中受到正向选择的作用。氨基酸组分和密码子使用偏性分析表明各同义密码子使用频率
不均衡。系统发育分析结果显示，虹鳟 UBA 基因与大西洋鲑 UBA 基因亲缘关系较近。研究结果表明，虹鳟 UBA 基因具有丰富的
遗传多样性，可望作为抗病育种应用中的一个潜在遗传标记。
关键词 ： 虹鳟 UBA 基因 克隆测序 遗传多样性
Genetic Diversity of The MHC-UBA Gene in Rainbow Trout
Hu Dandan Liu Zhe Shao Shujuan Yang Juan Wang Jianfu
（College of Animal Science and Technology，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070）
Abstract:  Major histocompatibility complex（MHC）is central to the vertebrate immune system. The genes of the MHC are amongst
the most variable in vertebrates and represent some of the best candidates to study processes of adaptive evolution. In this study, the variation
of MHC class Ⅰ UBA gene exon 2 in the 184 Rainbow trout was investigated by PCR-SSCP, followed by cloning and DNA sequencing. For this
research 12 alleles were identified, of which 11 were novel. A maximum of four alleles was amplified per individual in this locus, suggesting that
there are at least two copies site of UBA gene in Rainbow trout. Variation percentage of nucleotide and amino acids were 6.13% and 17.44%,
respectively. The polymorphism information content is 0.794 3. Sequence homology analysis showed that gene homology range from 98.08% to
99.23% among the 12 alleles. The non-synonymous substitutions were significantly higher than the synonymous substitutions in the peptide-
binding regions（PBR）and non-PBR（P<0.001）, this result might suggest that the polymorphism of UBA gene seems to be maintained by a
positive selection. Frequencies of synonym codons were not distributed equally. The neighbor-joining phylogram of UBA gene showed Rainbow
trout and Atlantic salmon was assumed to be closely related. The study indicated that a high level of genetic diversity existed in Rainbow trout,
and it might be a potential genetic marker in Rainbow trout breeding.
Key words:  Rainbow trout UBA gene Cloning and sequencing Genetic diversity
了虹鳟养殖［1］。随着养殖规模的不断扩大，一些恶
性传染性疾病流行的机会增大，而且在有些地方已
经形成严重危害，因此开展虹鳟抗病功能基因的研
究，进而通过分子标记进行抗病育种，在预防和控
制疫病的流行和蔓延方面具有非常重要的意义。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第7期100
主要组织相容性复合体（major histocompatibility
complex，MHC）基因是存在于脊椎动物体内编码
MHC 分子的一类基因家族，具有高度多态性。其
编码产物是一种位于细胞表面的糖蛋白，广泛参与
免疫应答的诱导和调节，因此与动物对疾病的抗
性和易感性密切相关，在免疫学上具有极为重要
的意义［2］。因其具有高度的多态性，因此也是研
究脊椎动物适应性进化的候选基因之一［3］。按照
MHC 基因编码蛋白分子的不同可以分为 3 类，分
别为 MHC Ⅰ类分子、MHC Ⅱ类分子和 MHC Ⅲ类
分 子。MHC Ⅰ 类 分 子 是 由 α 链（α1、α2、α3） 和
β2-微球蛋白（β2m）通过非共价键形成的异二聚体，
α1 和 α2 结构域构成槽型的抗原肽结合区，分别由
MHC Ⅰ类基因的第 2 和第 3 外显子区编码，主要负
责内源性抗原（如病毒）的加工和呈递，将内源性
抗原肽呈递给 CD8+ 细胞毒性 T 细胞。
最早对 MHC 的研究是在 20 世纪 50 年代，从
小鼠等哺乳动物开始的。鱼类 MHC 研究起步较晚，
1990 年，Hashimoto 等［4］ 率先克隆了鲤鱼 MHC Ⅰ
基因，随后，在许多鱼类中都发现 MHC 多态性与
机体抗病力密切相关，如牙鲆（Paralichthys olivac-
eus）［5］、大西洋鲑（Salmo salar）［6］、虹鳟（Oncor-
hynchus mykiss）［7］、欧江彩鲤（Cyprinus carpiovar Co-
lor）［8］等，因此 MHC 的研究已成为鱼类分子免疫
学和鱼类抗病辅助育种的研究热点之一。目前挪威
和澳大利亚的科学家已利用 MHC 基因作为分子标记
成功地筛选出了大西洋鲑的抗病品系［6］。
虹鳟 MHC Ⅰ类基因家族包括Ⅰ a 区和Ⅰ b 区，
UBA 基因为Ⅰ a 区的一个经典的有义基因座位，位
于 18 号染色体的长臂［9］，包括 7 个外显子和 6 个
内含子［10］。Dijkstra 等［11］发现虹鳟被传染性造血器
官坏死病病毒（infetious haematopoietic necrosis virus，
IHNV）感染后，UBA 基因在性腺细胞系中的表达
量上升 ；Landis 等［12］发现，虹鳟在被病毒感染后，
Ⅰ 类 b 区 基 因（ 包 括 UAA、UCA、UDA、UEA 和
UGA）的表达量也上升，说明了 MHC Ⅰ类基因在虹
鳟抵抗病毒感染方面具有重要作用。本研究采用聚
合酶链式反应 - 单链构象多态性（Polymerase Chain
Reaction-Single Strand Conformation Polymorphism，
PCR-SSCP）和克隆测序的方法分析了虹鳟 UBA 基
因第 2 外显子多态性，以期为进一步筛选抗病相关
的分子标记，并进行虹鳟抗病育种工作奠定理论
基础。
1 材料与方法
1.1 材料
试验所用 184 尾虹鳟来自于同一养殖条件。
1.2 方法
1.2.1 DNA 的提取 取肌肉组织用酚 - 氯仿抽提法
提取基因组 DNA，TE 溶解，经 1% 琼脂糖凝胶检
测，-20℃保存备用。
1.2.2 引物设计和 PCR 扩增 引物设计参照 Gen-
Bank 中 虹 鳟 MHC 基 因 序 列（ 登 录 号 AB162342），
通过 Primer Premier 5.0 软件设计上游引物 UBA-F：5-
TGTCTACCTTACAGCTACGC-3，下游引物 UBA-R ：
5-CTCACCTCCAGTCTGATTG-3（TaKaRa 合 成 ）。
PCR 反应体系 25 μL，包括模板基因组 DNA 1.0 μL，
上 下 游 引 物 各（10 pmol/μL）1.0 μL，dNTP（2.5
mmol/L）1.0 μL，10×buffer（ 含 Mg2+）2.5 μL，Taq
DNA 聚合酶（5 U/μL）0.2 μL，ddH2O 18.3 μL。PCR
反应程序 ：94℃ 3 min ；94℃ 30 s，55.5℃ 30 s，72℃
30 s，32 个循环 ；72℃延伸 10 min。经 2% 琼脂糖
凝胶检测，-20℃保存备用。
1.2.3 单链构象多态性（Single Strand Conformation
Polymorphism，SSCP） 分 析 取 2 μL 的 PCR 产 物，
加 入 8 μL 的 变 性 上 样 缓 冲 液（98% 去 离 子 甲 酰
胺、0.025% 溴酚蓝、0.025% 二甲苯青、10 mmol/L
EDTA）。98℃变性 10 min，迅速冰浴 10 min 后上样
于非变性聚丙烯酰胺凝胶中，电泳所用聚丙烯酰胺
凝胶（丙烯酰胺∶N，N-亚甲双丙烯酰胺 =39∶1）
浓度为 12%。电泳条件为室温（约 12℃）250 V 预
电泳 30 min，然后 160 V 电泳 18 h，电泳结束后银
染法显带。具有相同带型的个体可推断其基因型
相同。
1.2.4 目的片段胶回收和克隆测序 对不同 SSCP
带型个体 PCR 产物进行分离纯化，将所得片段与
pMD19-T 载 体（TaKaRa） 连 接， 并 转 入 大 肠 杆 菌
DH5α 菌株（Tiangen）。通过菌液 PCR 扩增筛选阳性
克隆，每个样品随机挑取 8 个阳性克隆，由上海生
物工程有限公司测序。
2013年第7期 101胡丹丹等 ：虹鳟 MHC-UBA 基因遗传多样性分析
1.2.5 等位基因命名 等位基因命名参考哺乳动
物及其它脊椎动物中广泛采用的 MHC 基因命名规
则［13］，即在位点名称后用一个星号“*”和数字代
表一个特异的等位基因，星号前为基因座位，星号
后为等位基因。等位基因的分型以 MHC 基因同源序
列所编码氨基酸间的错义替换超过或等于 5 个残基
作为一个等位基因主型，少于 5 个残基的变异作为
主型中的一个亚型。如等位基因 Onmy-UBA*0201，
Onmy 代表虹鳟拉丁学名两个单词前两个字母，UBA
表示 MHC 的Ⅰ类 a 区的一个基因，前两位数字“02”
表示该等位基因所属的等位基因主型，后两位数字
“01”表示亚型。
1.2.6 数据统计分析 获得的序列通过 NCBI 中的
BLAST 同源检索，确认是否为目的片段。用 MEGA5.0
软件分析核苷酸序列和氨基酸序列的变异位点、平
均碱基组成、平均氨基酸含量、密码子使用频率，
确定等位基因个数，并构建邻接（Neighbor-Joining，
NJ） 系 统 发 生 树（ 选 择 Kimura 两 参 数 模 型， 用
Bootstrap 法进行 1 000 次评估）。用 DnaSP5.10.01 软
件 Jukes & Cantor 模型计算 UBA 第 2 外显子整个序列，
PBR 区和 Non-PBR 区核苷酸同义替换率（dS）和非
同义替换率（dN）。使用 U 检验进行选择压力检测。
2 结果
2.1 虹鳟UBA基因第2外显子PCR扩增及SSCP分型
结果
利 用 引 物 UBA-F、UBA-R 对 虹 鳟 UBA 基 因 第
2 外显子进行扩增，得到一条 280 bp 左右的特异性
条带（图 1），经测序，包含第 2 外显子的全部序列
（261 bp）。所有 PCR 产物经 SSCP 分析后，获得 6
种不同的带型。
2.2 虹鳟UBA基因第2外显子等位基因数
对 6 种带型对应的样品进行克隆后测序（共
测序 48 个克隆，每个样品 8 个克隆），检测到虹
鳟 UBA 基因第 2 外显子等位基因 12 个（GenBank
中 序 列 登 录 号 ：JX136662-JX136673）。 除 Onmy-
UBA*0106 与 GenBank 中登录号为 AB162342 的 UBA
第 2 外显子序列相同外，其余 11 个为首次发现。单
个个体所包含的等位基因数为 1-4 个（表 1），有 70
个个体只检出 1 个等位基因，等位基因数为 3 和 4
的个体数分别为 41 和 73，未检出等位基因数为 2
的个体。
表 1 个体中 UBA 基因外显子 2 等位基因数及相应的个体数
等位基因数 个体数 总体数 百分率（%）
1 70
184
38.04
2 0 0.00
3 41 22.28
4 73 39.67
2.3 虹鳟UBA基因第2外显子核苷酸和氨基酸序列
的变异
261 bp 的核苷酸序列比对后发现存在 16 个核苷
酸变异位点（图 2），变异百分率 6.13%，变异范围
1-4 个位点。氨基酸序列比对后发现 86 个氨基酸残
基存在 15 个变异位点（图 3），占 17.44%，变异范
围在 1-4 之间。PBR 区核苷酸变异百分比为 6.25%，
氨基酸变异百分比为 18.75%，Non-PBR 区核苷酸变
异百分比为 6.10%，氨基酸变异百分比为 17.14%。
虹鳟 UBA 基因第 2 外显子等位基因 Onmy-UBA*0103
和 Onmy-UBA*0105 测序部分峰图序列比较，图中显
示了第 2 外显子的 31 bp 和 49 bp 处分别发生了 T/C
和 A/G 突变（图 4）。
2.4 虹鳟UBA基因第2外显子等位基因密码子使用
情况
虹鳟 UBA 基因第 2 外显子密码子的使用存在明
显的偏倚现象，其中 CAG 使用频率最高，为 8.02%，
其次是 ACU、GAC 分别为 5.70%、5.58%。并且多
个同义密码子的使用也表现出了偏倚性，例如编码
亮氨酸（Leu）的 6 个密码子中，CUG 使用频率达
到了 95.24%，CUU 使用频率为 4.76%，而其他的 4
种密码子却没有使用（表 2）。在所编码的氨基酸序
500
bp
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 M
1-9 ：PCR 扩增产物 ；M ：DNA 相对分子质量标准 DL500
图 1 虹鳟 UBA 基因第 2 基因外显子 PCR 产物检测
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第7期102
10
Onmy-UBA*0101
Onmy-UBA*0102
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0104
Onmy-UBA*0105
Onmy-UBA*0106
Onmy-UBA*0107
Onmy-UBA*0108
Onmy-UBA*0109
Onmy-UBA*0110
Onmy-UBA*0111
Onmy-UBA*0201
Onmy-UBA*0101
Onmy-UBA*0102
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0104
Onmy-UBA*0105
Onmy-UBA*0106
Onmy-UBA*0107
Onmy-UBA*0108
Onmy-UBA*0109
Onmy-UBA*0110
Onmy-UBA*0111
Onmy-UBA*0201
Onmy-UBA*0101
Onmy-UBA*0102
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0104
Onmy-UBA*0105
Onmy-UBA*0106
Onmy-UBA*0107
Onmy-UBA*0108
Onmy-UBA*0109
Onmy-UBA*0110
Onmy-UBA*0111
Onmy-UBA*0201
20 30 40 50 60 70 80 90
100 110 120 130 140 150 160 170 180
190 200 210 220 230 240 250 260
“·”代表与等位基因 Onmy-UBA*0101 相同的碱基
图 2 虹鳟 UBA 基因第 2 外显子核苷酸序列分析结果
Onmy-UBA*0101
Onmy-UBA*0102
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0104
Onmy-UBA*0105
Onmy-UBA*0106
Onmy-UBA*0107
Onmy-UBA*0108
Onmy-UBA*0109
Onmy-UBA*0110
Onmy-UBA*0111
Onmy-UBA*0201
HLA-A2
10
* * * * * * * * * * * * * * * *
20 30 40 50 60 70 80 90
“·”代表与等位基因 Onmy-UBA*0101 相同的氨基酸残基，“--”表示缺失，“*”显示为 UBA 基因抗原肽结合位点
图 3 虹鳟 UBA 基因第 2 外显子氨基酸序列分析结果
2013年第7期 103胡丹丹等 ：虹鳟 MHC-UBA 基因遗传多样性分析
列中，只有等位基因 UBA*0201 含有 20 种氨基酸，
其它等位基因均不含半胱氨酸（Cys）。且氨基酸平
均含量有较大差异，如 ：天冬氨酸（Asp）平均含量
为 9.06%，而半胱氨酸（Cys）平均含量为 0.11%。
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0105
A
A A A A A A A
A A A A A A A T
T TTTTT
TTTTTTC C C C C C CG
G GGGGG
GGG
31
C
C C C C C C C C C
49
4931
图中显示了 UBA 基因第 2 外显子的 31 bp 和 49 bp 处分别发生了 T/C 和 A/G 突变
图 4 虹鳟 UBA 基因第 2 外显子测序部分峰图
表 2 虹鳟 Onmy-UBA 基因第 2 外显子等位基因密码子的使用
密码子 使用次数 密码子 使用次数 密码子 使用次数 密码子 使用次数
UUU（F） 0.9（0.48） UCU（S） 1.0（0.97） UAU（Y） 1.9（0.77） UGU（C） 0.1（2.00）
UUC（F） 2.9（1.52） UCC（S） 2.1（2.03） UAC（Y） 3.1（1.23） UGC（C） 0.0（0.00）
UUA（L） 0.0（0.00） UCA（S） 1.0（0.97） UAA（*） 0.0（0.00） UGA（W） 0.0（0.00）
UUG（L） 0.0（0.00） UCG（S） 0.0（0.00） UAG（*） 0.0（0.00） UGG（W） 2.0（2.00）
CUU（L） 0.1（0.24） CCU（P） 0.0（0.00） CAU（H） 1.0（2.00） CGU（R） 1.0（1.92）
CUC（L） 0.0（0.00） CCC（P） 1.0（1.33） CAC（H） 0.0（0.00） CGC（R） 1.0（1.92）
CUA（L） 0.0（0.00） CCA（P） 2.0（2.67） CAA（Q） 0.0（0.00） CGA（R） 0.0（0.00）
CUG（L） 2.0（5.76） CCG（P） 0.0（0.00） CAG（Q） 6.9（2.00） CGG（R） 0.1（0.16）
AUU（I） 3.0（2.00） ACU（T） 4.9（2.48） AAU（N） 1.0（0.52） AGU（S） 2.0（1.95）
AUC（I） 0.0（0.00） ACC（T） 2.0（1.01） AAC（N） 2.8（1.48） AGC（S） 0.1（0.08）
AUA（M） 1.1（0.72） ACA（T） 0.0（0.00） AAA（K） 1.0（0.41） AGA（R） 1.9（3.83）
AUG（M） 1.9（1.28） ACG（T） 1.0（0.51） AAG（K） 3.9（1.59） AGG（R） 0.1（0.17）
GUU（V） 1.0（0.57） GCU（A） 0.2（0.16） GAU（D） 3.0（0.77） GGU（G） 1.9（1.24）
GUC（V） 1.0（0.57） GCC（A） 3.0（2.88） GAC（D） 4.8（1.23） GGC（G） 0.2（0.11）
GUA（V） 3.0（1.71） GCA（A） 0.9（0.88） GAA（E） 0.0（0.00） GGA（G） 3.1（2.00）
GUG（V） 2.0（1.14） GCG（A） 0.1（0.08） GAG（E） 4.0（2.00） GGG（G） 1.0（0.65）
数字代表密码子使用次数，括号内数字为相对同义密码子的使用度（RSCU）
2.5 选择压力检测
UBA基因第2外显子全序列dN 与dS 分别为 0.012 6
和 0.002 9，PBR 区 dN 为 0.014 3 而 dS 为 0，Non-PBR
区 dN 与 dS 分别为 0.012 4 和 0.003 6。用 U 检验进行
选择压力检测的结果是，全序列、PBR 区和 Non-PBR
区的 dN 都极显著大于 dS（P<0.001）（表 3）。
表 3 UBA 基因第 2 外显子、PBR 区、Non-PBR 区核苷酸同义替换率和非同义替换率
位点 核苷酸数 非同义替换率 dN（SE） 同义替换率 dS（SE） U-检验 P 值
PBR 48 0.0143±0.0028 0.0000 5.1071 <0.001
Non-PBR 213 0.0124±0.0009 0.0036±0.0008 7.3080 <0.001
Total 261 0.0126±0.0007 0.0029±0.0007 9.7984 <0.001
2.6 UBA基因第2外显子等位基因间系统发生分析
采用 MEGA5.0 软件根据等位基因间核苷酸序列
变异构建邻接系统发育树，分析了本研究所发现的
虹鳟 Onmy-UBA 基因第 2 外显子序列（JX136-
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第7期104
662-JX136673） 和 从 GenBank 下 载 的 大 西 洋 鲑
Sasa-UBA 基 因 部 分 第 2 外 显 子 序 列（JN561333，
JN561336，JN561337，JN561338，AY762573，
AY762575，AY762583，AY762587，AY762589，
AY762593，AY762595，AY762597） 以 及 斑 马 鱼
Dare-UBA 基 因（NM131471，BC164159） 之 间 的 系
统发生关系。结果（图 5）显示，虹鳟和大西洋鲑
UBA 基因起源于同一分支，尤其是等位基因 Sasa-
UBA*3101 和 Sasa-UBA*2501 与 Onmy-UBA 基因表现
为高度同源性，表明虹鳟与大西洋鲑 UBA 基因的亲
缘关系较近。
仅存在一个经典的 UBA 基因座，Ⅰ b 区包含 UAA、
UCA、UDA、UEA、UFA、UGA， 其 中 UFA 为 假 基
因。且Ⅰ b 区基因起源于Ⅰ a 区基因，由 UBA 复
制后转化而来［16，17］。本研究发现的 UBA 多座位现
象不同与以往的研究。等位基因数为 4 的虹鳟有
73 尾（表 1），说明扩增结果并非偶然。为排除扩
增结果为Ⅰ b 区基因的可能，将 UBA（JX136662）
与 UAA（AF091779）、UCA（AB162343）、UDA
（AB162343）、UEA（AB162343）、UFA（AY071855）、
UGA（HM208332）第 2 外显子序列进行比对，序列
同源性分别为 46.12%、67.44%、67.05%、54.92%、
65.13% 和 62.45%，而 UBA 基因外显子 2 的 12 个等
位基因之间同源性为 98.08%-99.23%。说明本研究
所设计的引物特异性较高，扩增目的片段为 UBA 基
因第 2 外显子。其存在多座位的原因可能来源于染
色体的复制，有研究表明现存二倍体虹鳟的祖先为
四倍体，虹鳟在进化过程中 MHC 经历了复制事件，
而且与四倍体发生时间相近［18］。Kiryu［19］认为外显
子改组可能会导致虹鳟 UBA 基因存在另一拷贝位点，
但对此还需要进一步的研究证明。有关 MHC Ⅰ a 区
基因多座位的现象在斑马鱼（Danio rerio）［20］、大西
洋鲑［21］和青鳉（Oryzias latipes）［22］中已得到证实。
此外，MHC 多态性还表现在每个基因座都存在
大量的等位基因。王海燕等［23］研究发现青石斑鱼
的 MHC I 类的 5 个等位基因，Grimholt 等［24］分别在
大西洋鲑和金头鲷中发现了 UBA 的 12 个和 2 个等
位基因。夏春等［25］对草鱼 MHC Ⅰ类基因研究也发
现，α1 和 α2 区域存在大量插入 / 缺失突变。本研究
发现 UBA 等位基因 12 个。Aoyagi 等［17］的研究也证
明了虹鳟 UBA 基因第 2 外显子存在高度多态性，且
变异主要发生在抗原肽结合区，这导致了个体在免
疫力上存在差异。引起 MHC 基因多态性的动力主要
是环境中的病原压力［26，27］。
3.2 选择压力检测
很多关于 MHC 基因序列多态性的研究都证明
了 MHC 基因的多态性是正向选择的结果［28，29］。非
同义替换率和同义替换率的比值可以用来检测任何
一段 DNA 序列的平衡选择［30］，一般认为 dN/dS<1
（P<0.05）是受到负向选择的作用，dN/dS=1 为平衡
Onmy-UBA*0107
Onmy-UBA*0201
Onmy-UBA*0101
Onmy-UBA*0110
Onmy-UBA*0102
Onmy-UBA*0104
Onmy-UBA*0103
Onmy-UBA*0106
Onmy-UBA*0109
Onmy-UBA*0105
Onmy-UBA*0111
Onmy-UBA*0108
Sasa-UBA*3101
Sasa-UBA*2501
Sasa-UBA*1901
Sasa-UBA*0502
Sasa-UBA*2301
Sasa-UBA*0202
Dare-UBA*NM131471
Dare-UBA*BC164159
100
91
100
100
100
84
100
0.05
图 5 Onmy-UBA，Sasa-UBA 和 Dare-UBA 基因第 2 外显
子邻接系统发育树
3 讨论
3.1 MHC基因多态性
MHC 作 为 脊 椎 动 物 基 因 组 中 高 度 多 态 的 区
域，不同物种间基因座位数有所不同［14，15］。本研
究从单个个体扩增出等位基因数为 1-4 个，暗示虹
鳟 UBA 基因至少存在两个拷贝位点。已往研究认为
虹鳟 MHC Ⅰ类基因包括Ⅰ a 区和Ⅰ b 区，Ⅰ a 区
2013年第7期 105胡丹丹等 ：虹鳟 MHC-UBA 基因遗传多样性分析
选 择 的 结 果，dN/dS>1（P<0.05） 为 正 向 选 择 的 作
用［31， 32］。参照人类 HLA I 类分子的三维结构，对虹
鳟 UBA 基因的 PBR 位点进行了界定［33， 34］，UBA 基
因外显子 2 全序列、PBR 区及 Non-PBR 区的 dN 均
极显著大于 dS（P<0.001），可以认为虹鳟 UBA 基因
在进化过程中主要受到正向选择的作用。此外，氨
基酸含量的差异性及密码子使用频率的不同都说明
了虹鳟 UBA 基因在进化过程中受到选择压力，导致
了对密码子使用存在偏倚性。
3.3 MHC在抗病育种中的应用
MHC 作为与免疫相关的基因家族，不同等位
基因具有不同的抗病能力，这已在包括鱼类的很多
物种中被证明［35，36］。Johnson 等［7］发现虹鳟Ⅰ类 b
区基因在抗细菌冷水病的作用，并筛选出 8 个和该
区基因紧密连锁的标记，Miller 等［37］将大西洋鲑对
IHNV 有抗性的基因位点定位在非经典的 MHC Ⅰ类
基因上，Kjglum 等［6］发现大西洋鲑的Ⅰ类的 UBA
基因与 IHNV 抗病性相关，并且已利用 MHC 基因作
为分子标记成功地筛选出了大西洋鲑抗 IHNV 的抗
病品系。虹鳟、大西洋鲑和斑马鱼 UBA 等位基因间
系统发生关系表明，虹鳟 UBA 基因与大西洋鲑 UBA
基因亲缘关系较近，推测虹鳟 UBA 基因可能具有与
大西洋鲑 UBA 基因相似的功能，有望作为虹鳟抗病
育种的一个潜在遗传标记，尤其在鲑鳟鱼类易感的
传染性造血器官坏死病抗病育种中具有应用价值。
4 结论
从虹鳟 UBA 基因第 2 外显子的序列中发现了 12
个等位基因，有 11 个为首次发现。单个个体最多存
在 4 种等位基因，说明虹鳟 UBA 基因存在多拷贝位
点（至少 2 个）。虹鳟 UBA 基因第 2 外显子多态性丰富，
且在进化过程中受到正向选择的作用，可望作为抗
病育种应用中的一个潜在遗传标记。
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（责任编辑 马鑫）