isolation and characterization of tetranucleotide microsatellites from atlantic haddock...

5
Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock Melanogrammus aegle®nus) Patrick T. O'Reilly, 1,2, * Arran A. McPherson, 1,3 Ellen Kenchington, 2 Chris Taggart, 1,3 Mathew W. Jones, 3 and Paul Bentzen 3,4 1 Department of Oceanography, Dalhousie University, Halifax, NS, Canada B3H 4J1 2 Fisheries & Oceans Canada, Bedford Institute of Oceanography, Dartmouth NS, Canada B2Y 4A2 3 Marine Gene Probe Laboratory, Dalhousie University, Halifax, NS, Canada B3H 4J1 4 Marine Molecular Biotechnology Laboratory, School of Aquatic and Fishery Sciences, Seattle, WA 98105, USA Abstract: Five tetranucleotide microsatellite loci developed from Atlantic haddock Melanogrammus aegle®nus) are presented. Loci were isolated using a modi®ed magnetic bead-hybridization selection procedure that enriched for tetranucleotide microsatellites. Loci were polymorphic 3±99 alleles per locus; mean, 33.2) and exhibited high levels of observed heterozygosity 0.07±0.99; mean, 0.73) in a sample of 70 haddock collected from the Scotian Shelf in the Northwest Atlantic Ocean. Primer sets for 5 tetranucleotide microsatellites, originally developed from cod Gmo34), were also tested in Atlantic haddock; one pair yielded readily de- tectable product and was variable in the population assayed 29 alleles; heterozygosity, 0.96). These loci are suitable for kinship analyses in aquaculture-related applications, and are potentially useful for resolving population structure in the wild. Key words: Atlantic haddock, tetranucleotide microsatellite, magnetic-bead enrichment. INTRODUCTION Atlantic haddock Melanogrammus aegle®nus) is a demersal gadoid ®sh that is found along much of the North Atlantic continental shelf, as far south as the Bay of Biscay in the east and Rhode Island in the west. Canadian commercial landings of haddock have historically been on the order of 100,000 tonnes on the Scotian Shelf Dept. of Fisheries and Oceans, Canada, 2000), and haddock remains the most economically important commercial ®n-®shery in Atlantic Canada. However, since the mid to late 1980s, stock bio- mass in most regions has declined, with concomitant changes in age-structure, reductions in size-at-age, condi- tion, and maturity schedules Dept. of Fisheries and Oceans, Canada, 2000). The Eastern Scotian Shelf haddock ®shery has been closed since 1994. The decline in the harvest ®shery has stimulated de- velopment of commercial rearing and aquaculture of haddock for human consumption. As is often the case for marine ®sh species undergoing aquaculture development, haddock brood stock is collected from the wild and main- tained in captivity until spawning time. Frequently, only 10 to 20 males and 10 to 20 females are placed together in a Received September 26, 2001; accepted December 11, 2001. *Corresponding author: telephone 902-426-4647; fax 902-426-6814 e-mail OReillyP@ mar.dfo-mpo.gc.ca Mar. Biotechnol. 4, 418 ± 422, 2002 DOI: 10.1007/s10126-002-0010-4

Upload: patrick-t-oreilly

Post on 14-Jul-2016

214 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

��������� �� ���� ���������� �� ������� �������� ������������ ���� ������� ��� ������������ ���������

������� � �� ���������� ����� � ���� �������� ��� � � �����������

����� ����������� ���� � !�� ��� ��" ��#� $ ��% ���&

���������� � � ��������� �������� ���������� �������� ��� ����� ��� !�"#�������� ' � ��� ������ ������ $������� � � ��������� �������� ��� ����� �"% &"�'���� (�� )�*� +�*������ �������� ���������� �������� ��� ����� ��� !� '���� '�� ���� ���� ���� +�*������ � �� � &,���� �� #������ � �� ��� �������� -& ./�01� ��&

��������� (�) � ����#�� ���" *������� ���� ���� " ) ��+ " ,��* �������� ��""��� -'���������� �����2��.

�� +� � �� " /��� � � ������ " #���� � *�"�0 " *��� ��� 1 �"2��1��"�%����� � � ����� +��� "#� ����

����� " ,�� � ����#�� ���" *������� ���� � /��� � � +���*��+��� -�344 ��� � � + � ���#�5 * ��� ���. ��"

6��1�� " ���� � ) �� �, �1� �) " � � ��%������� -77837445 * ��� 78�. �� � ��*+� �, 87 ��""��� ���� �� "

,��* �� 9������ 9� �, �� �� :����� �� �������� � �� ���* � � �� ,�� ; � ����#�� ���" *������� ���� ��

���������� " ) ��+ " ,��* ��" -(��&.� � � ���� � �� " �� �������� ��""���5 �� +��� �� �" " � �"��� " 2

� ���1� +��"#�� ��" ��� )����1� �� �� +�+#������ ����� " -�4 ��� � �5 � � ��%�������� 74<. �� � ���� ��

�#���1� ,�� ������+ ������ � �� �=#��#��#� 2� ��� " �++���������� ��" �� +�� ������� #� ,#� ,�� � ���)���

+�+#������ ���#��#� �� �� ���"

� � ���� �������� ��""���� � ����#�� ���" *������� ���� � *��� ���21 �" �����* ��

������������

�������� ��""��� -'���������� �����2��. �� � " * ����

��"��" 0�� ���� �� ,�#�" ����� *#�� �, �� :���� ��������

������ ���� �� �,� �� ,�� ��#�� �� �� $�� �, $����� �� ��

��� ��" ���" >����" �� �� � �� ����"��� ��** �����

���"���� �, ��""��� ��) ������������ 1 � �� �� ��" � �,

�77�777 ���� � �� �� 9������ 9� �, -? +� �, (��� �� � ��"

� ���� ����"�� �777.� ��" ��""��� � *���� �� *���

����*������ �*+������ ��** ����� 0�20�� �� �� ��������

����"� @�� ) �� ���� �� *�" �� ��� �4A7�� ����� 1��2

*��� �� *��� � ����� ��� " ���� "� ���� �����*�����

����� � �� �� 2���#��#� � � "#������ �� ��% 2��2�� � ���"�2

����� ��" *��#���� ��� "#� � -? +� �, (��� �� � ��"

� ���� ����"�� �777. �� ���� �� 9������ 9� �, ��""���

0�� �� ��� 1 � ���� " ���� �44&

�� " ���� �� �� ���) �� 0�� �� ��� ���*#��� " " 2

) ��+* �� �, ��** ����� � ����� ��" �=#��#��#� �,

��""��� ,�� �#*�� ����#*+���� �� �� �,� � �� ��� ,��

*���� 0�� �+ �� � #�" ������ �=#��#��#� " ) ��+* ���

��""��� 1���" ����� �� ���� �� " ,��* �� ���" ��" *���2

���� " �� ��+��)��� #���� �+������ ��* (� =# ����� ���� �7

�� �7 *�� � ��" �7 �� �7 , *�� � �� +��� " ��� �� � �� �

� � �) " 9 +� *1 � �<� �77�5 ��� +� " ? � *1 � ��� �77�

3��������� �����4 ������� .0"5 "65 6 78 ��� .0"5 "656/� �5���� �9�����):

���;��5��;� ; �

��� $��� ����� &� &�A 3 &��� �77�?>B �7�778C��7��<277�277�72&

Page 2: Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

��**#��� �+������ ����� ��" ��� �� ���� �� " �) � ��

��#�� �, "��� �� � �� #���� �+������ �� ��*+� � -��"2

"��� �� � ���� �+��� ��. /���� �� ����� �1�#� +�� ����

-��. ������1#����� �� �� �#�)�)��� �,,�+���� -(�. �� *�� �

�� , *�� � *�� 1 �#++� ����� �+������ ��" , �����%�����

�#�� �� �, ��� � �� ��"�)�"#��� ����#�� ���� ����� ��

���*���� � �+��� � >, *��� �� ��"�)�"#��� "� +��"#�

��* � �� )�������� �� � +��"#���) �#�� �� - �� )�� ���2

� ����1� )�������� �� �� ���"����� �, +�� ���� �� "�,, �2

����� �#�)�)�� �*��� (� ���)� 5 � ?��� � ��� �44;. *��

1 �#,0�� ���� ���� ���� �����21�� " -�� ���"�*. � � �����

�, �7 �� &7 (� 0�� ,�� ,#�#� 1���"����� *�� � +� � �� ) ��

, � �, �� �������� ,�*��� ��� � ��#�� �� ��� �����" ,��

��1� " (� 0�� ��" ���� �, � � ��� )�������� *�� 1 ����� ��"

*�� 1 ��* *����0 " �� �#�� ���) � � ������� �� ��

+���� �� � �� �=#��#��#� �+ ������ ,����

@����� )����1� *�� �#��� � � ��� *��� �� 1�� " ��

+���* ��� ����� � ������ -���. � +� � �� �*+������

����� �� -�. )��#�� �� ��1� "��� +�� ����� �� + "���

�#���* �, ��""��� �=#��#��#� +�+#������� +��"#� "

,��* ��**#��� �+������ +��� "#� �5 -�. " ) ��+ � 2

����+ 21�� " * ���"� �� �)��" �� *���*�% ��1� "���5

-�. *������� � � ��� "�) ����� �� �=#��#��#� ��� �5 ��"

-&. ������ �� � ���)��� ����� ���#��#� �� ���" +�+#2

������� ���� *�� +��) �������� �� +��� ����� ������+ ��0�

"�) ����� @ � � � � +��� ; � � � ����#�� ���" *����2

��� ���� � ,��* ��""��� ���� � � ������ " #���� � *�"�2

0������ �, �� *��� ��� 1 �"2��1��"�%����� � � �����

+��� "#� �, @�*����� � �� -�44�. ���� �� �, ���� �����

��+������ 6��1�� *��� "�� � "#� " ��� ��#�� ���� � ����)

�� "��#�� ���" *������� ���� � -�� ���� ��" ������

�44;. ��" � � ����� 6��1�� &21+ "�,, � �� � 1 �� �

�"D�� �� ��� � � ���� � +��� � �#��� �, +��* � � ��� �,

� � ���� +#1���� " ��" -(���� �����. � ����#�� ���"

*������� ���� � -���� � � ��� �777. �� ����� �*+��,� ��

��""���

������ �� �� ���

�� ���� � ��� �������� � ���� ������� � ��

?:� �� 6����� " ,��* � ����� ��""��� �+ ��* � �12

���� " ,��* �� $�� �, (#�"� ��" ���� " �� 87E ������

������* �� +��� "#� �� ,�������� @�*����� � �� -�444.�

1#� *�"�0 " �� �� ���� ���� � �� -�77�.� � � #� " ��

������ ��" ���� � ����#�� ���" *������� ���� � $�� F��

� ��*�� ?:� ��� "�� �� " ���� �� � ��������� �%�*

9��> �,� � " +���+���������� #���� ���, ��� ������ +���2

+����� � � ��*�� ?:� ��� ����� " �� 9:G ���� ��

-@�*����� � ��� �444. �� �� +� � �� �, �� � ���������

�%�* <�>� ����� �#�� 9:G ���� � "�* ��� 1#� ���

9:G ���6 �3� ��*�� � ��*1����� *�� �#� � ���� +��2

� "#� �� �" " � ��*�� ?:� ���� 9:G ���� �� ������ "

�� 1��� �"� H���� 9:G +��* ��� �� � ��*1����� � 2

��*��29:G ?:� ��� ��� �*+��0 " ��" ��1��"�% " ��

-I���.& ��" -I���.& ������#�� ���" � 1�#�" ��

��� +��)�"��2���� " +���*��� ��� 1 �"� )�� � 1����� ���2

D#��� ������ " �� �� ;� �" �, �� ������#�� ���" �:������ � " ?:� ��� � *�) " ,��* �� �����21 �"

��*+� 6 #���� � + �� " ���� � 9:G2� ��*�� � ��*1�2

���� *�� �#� � � � � � �� " ,��* �� 1 �"� 1� " ��2

�#���� �� 4<�� >� � " )������ ,��* �� @�*����� � ��-�444. +��� "#� � �� � ��) � " 9:G2� ��*�� ?:� ���

"�� ���� ��� �*+��0 "� ����� " ���� � ���� � �) �2

���� +���*�"� ->�)����� �� �����1�"� ����,. ��" �����2

,��* " ���� >�)����� ��� :� 9��� ��*+ � �� � ���

,�������� �� *��#,���#� �� +�������5 @�*����� � ��

-�444. #� " � ��������� �%�* � �� "�� �� ���� � ?:�

,��* � ��*�� ?:� +���� �� �������� ���� +H��A ���2

�*�" ?:� ��� 6����� " #���� J��� � -K�� ����� ����,.

+���*�" ���#*��� �� �#���� " 1� �� *��#,���#� � >�� ��

?:� ��� ���� � =# �� " #���� ��� � ) �� +��* � -II�

��� �I� I�� ��� I. ��" �* ����*2����*���� -��� ���2

����� :!. �� �*�� =# ��� ?� � �*������ ���� � 2

=# ����� �� *����� �� +� � �� �, �� �" ������ ���� �

� =# �� �� ��� � ��" �, �� � ��*�� ��� �� � =#�� "

�� #� �, � *�"�0 " �� �*�� ������� � ��* � �� � 2

=# �� �� � ��*1����� ���� �B �; ���� � �, � *��#� ��

4<��� ,����� " 1� �7 � ���"� �� <7�� �� ���� �� "��� ����� � *+ ���#� +� ) �� " �� *���*�% " ��� ���2

���� -��1��"�%�����. 1 �� � �� 9:G � =# �� ��" ��

F������ ��� �� 9 =# ����� � �#��� #���� �� ��� �����

� *+ ���#� �, ;<�� -� ��** �" " 1� �* ����*. � � ������ )����1� 9 =# ����� � ������� � � �����% " #����

�� �$> �8� ��� ��� �#��*�� " � =# �� �

����� �������� �� ���� ���� �! ����� ���

"������#��� � � ���� ������� �����

?:� ,��* 87 ��""��� ���� �� " ,��* �� �� �� $���

� ���� �, �� 9������ 9� �, ��� 6����� " #���� J��� �

� ��*�� 6�������� ���#*�� �����"��� �� �� *��#,��2

�#� ��� +������� /��� � � �*+��0 " ��"�)�"#���� #���� �

� ��� I ��#� ��� *����� � ������� � � ����� " �#� ��

�72�� )��#* �� �� ;7 *� ���� �7 *� ����� +@ A&� 7�

*� ��� ":��� 7; �� �, #���1 � " +��* �� 7; �� �,

� ����#�� ���" �������� ���� ,�� @�""��� &�4

Page 3: Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

$���%&� + �������9 =# �� ����* �9 =# �� �I �$������ �����:#*1 ��/��#�������� ��������1� �) "@ � ��%�������-@�.��6+ �� "@ � ��%�������-@ .��)��# �,� ��

,��? )������,��*@��"� ��1 ���6+ ��������-@ �.��"��� ������ *+ ���#� �,(�) � ����#�� ���" �������� ���� /���>����� ",��*��������@�""������"� /��#�

>����� ",��*��"-���� � ����777.�� �� "��@�""�������*�� �� � 1�� "�����*+� �,87��""������� �� ",��*�� 9������9� �,

/��#�

� + �������

� =# ��

���* �� =# ��

��� �����

:�

9�% ����

-1+.

:#*1 �

�,��� � �

@�

@

@ �

��-��.

�� �

-�I��. �-�I��. �-�I��. &

(B�III�������������I

�(&�8<7�

<738�

�778�

7787

�7

;&

�B�I�������������I��

�� 8

-I��I. �-I���. ;

(B������I�I���������

�(&�8<7�

�4�3��7

47<;8

7<44

78�;7

;7

�B���I������I��������I

�� 4

-I���. ��

(BII��I����I����II��

�(&�8<7�

�;�3�7A

�8748�

74<4

7�;<8

;7

�B�II����III��I�I����

�� ��

-I���. �8-I���. �

(BI�����III��II����

�(&�8<7&

���3&A�

44�7

744&

�7

;&

-I���. ;

�BI��II�I���������I�

�� &<

-���I. �8

(B�������I��I������I

�(&�8<7;

��&3�4<

�A7A&�

74�;

7���;

;�

�B���������������������

I*��&�

-I���. �

(BII��II�������II�I��

�(>�;4��&

��73��<

�474A<

74;<

7A4�7

;7

�B������I��II��������

�(��*���� � �����777

&�7 ������� � �� ���� � ��

Page 4: Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

@ 6 �� (�* ��1 � " +��* � -��1� �.� 7A H =�, ?:�

+���* ��� �� �*�� ������� ���"������ � � �� ,������B �

���� �, 4&�� ,�� � *��#� �5 � ���� � �, 4&�� ,�� � *��#� �=��� ,�� �7 � ���"�5 8��� ,�� �7 � ���"�5 �; ���� � �, 47��,�� �7 � ���"�� =��� ,�� �7 � ���"�5 8��� ,�� �7 � ���"�-�� � =� �� ��) � �� ��1� �.5 ��" � ���� �, 8��� ,�� �;*��#� � (�) � ����#�� ���" *������� ���� ���� (���

(�A� (��4� (��&� ��" (��8. �, �� 8 " ) ��+ "

,��* ��" -���� � � ��� �777. � � � �� " #���� ���"������

�+ ��0 " 1� �� �#������ ��" �� ��� ����� � *+ ���#� � &��1 ��� �� � ��** �" " ��� ����� � *+ ���#� � (�����2

��� ���� �� =#�� )��#* �, " ����% " ,��*�*�" -���2

������� 77;E ��C)�� 1��*�+� ��� 1�# . ��� �"" " �� ���

��*+� � " ���#� " ,�� �7 *��#� � �� 4&��� ��" ��% ,���2������ " �� < �� <E +���������*�" � �� ,�� � �� � ��#��

-" + �"��� �� �� ��% �, �� 6+ �� " +��"#��5 ��1� �.

�������� ���� ��� � � �� 1��"� � � )��#���% " #���� ��

(�$> >> -@������� ������ !�+��.

� ������ � �������

1� �) " � � ��%������� -�. ��� ����#��� " �� ��

+��+������ �, ��"�)�"#��� 6��1����� � "�,, � �� ��� � � �62

+ �� " � � ��%������� -��. ��� ����#��� " #���� I�:���

K ����� ��" -���*��" ��" ��#�� �� �44;. �� �#*1 � �,

��� � � �1� �) " ��� 1�� " �� � ��*+� ��% �, 87 0��� ��"

���,��*����� �, � ����+�� +��+������� �� @��"�2 ��1 ��

6+ �������� ��� � �� " #���� I�:��� K ����� ��"

������

��� ���� A7E �, �� ���� � ������ " ������� " �� ��

*�� *������� ���� ������� ��+������ ���������� �, +��*�����

&21+ � + �� *���,� ���� *������� ���� 21 ����� ���� �

� � ��� � �" ������ �� ) �� ��*���� �� ��� �� ������ " � �

���* �� � � " ) ��+ " ,�� �� ���� ���� 6��1�� " #��=#

� =# �� �� ��� � �� 1��� �, �� ;� ��" �� � ����� F�������� �� � �+ ���) ������ (�) +��* � � �� �� �" " )����1�

+��0� � ���������� �, � �� � 1��"� -��1� �. ��� � �

+���*��+��� -�344 ��� � � + � ���#�5 * ��� ���. ��" 62

��1�� " ��� �� ) �� ���� �� -77837445 * ��� 78�. ��� �

�, < � ����#�� ���" *������� ���� � ���������� " ) ��+ " ,��

��"� (��&� ����� �*+��0 " ��" ��� ,�#�" �� 1 � #� ,#�

��"�*����� *��� � �� ��""��� -�4 ��� � �� �� L 74<5

��1� �. �� � *������ ��" ���� ��� � ,��� " �� �*+��,� ��

� � ��)������ :�� �, �� ���� ���� " )�" �� �, ���2

��0���� " +���#� ,��* @��"�2 ��1 �� 6+ ��������

-��1� �.

����������

�� � ; � � � ����#�� ���" *������� ���� � ,��* ��""���

+��)�" � �#�� �, ���� ���� 6��1�� *���*�� ��� ��#�� �

��"� ���� �� 6� +���� �, '����� ��� ��) ��� � � ����

+��*����� &21+ "�,, � �� � ��#�� �� )����#� ���� �� � ��2

��) �� ��� �� �" ���,� ��" ��% #���� *��#�� �� �#��*�� "

���� *� >� �""������ � ��) ����� ���� � �, �� ; ��"

� ����#�� ���" *������� ���� � � �� "� ����� �*+��0 � ��

��""��� (�) �, �� � < ���� �� ������ )����1� ��" �� ����

�#���1� ,�� #� �� �=#��#��#� " ) ��+* ��� ������+ ���2

��� �� ��" � ���)��� +�+#������ ���#��#� �� �� ���" ��

��6�� ���#� -'���. 6��1�� " ���� � ��� � � �*��� �� 87

��"�)�"#��� �#�) � "� ��" �� *�� 1 �#���1� ,�� +�+#������

������ �

�������������

����� / / ��� ��" �� �� � �, �� ����"��� �����

I#��" ) �� � &+#9>� �>>�+>9 ,�� ���� ����� ��*+� �

,��* I ��� � $���� � ��������"� � I��"��� / $ �� ���

��" / / ��� ,�� �� �� ��������� �� �� ��1������� ��

�+ ������ ���� ,#� �� � ! �� � ,�� � �+ ���� ?:� � 2

=# ����� ���� � � ���� ��� �#++��� " 1� � ����"���

$��� �������� 9���� �� � � ���� +���� ����+ ����� �� ��

��" �� ,�� �� " ) ��+* ��� ����� * ��� ��" �++����2

���� �, � � ��� 1��� �������� �� �������� 0�� �� � ��"

�=#��#��#�

������

? +���* �� �, (��� �� � ��" � ���� ����"� -�777. H+"�� �

�� � � �� " ������� 9� �, ���#�" ������ �� �777 >�B �� ?

������ 9���� &; ? +���* �� �, (��� �� � ��" � ���� ����"��

�3�;

?��� � � � @ �1��� �� �� �������� �� ��" /���*���� 9 -�44;.

H� �, ?:� *������� ���� +���*��+���* �� �����% � � ���

���� ������� 1 �� � ����� �� ��" ���#��� 0�� �� &� #��� �

���� �;B�7;3���

@�*������ �$� ����#�� �/� (��� � ?>� ��" (� ���� �� ��

-�444. H��) ���� ���� � ��" �������� +��� "#� � ,�� ������#�����

�, � ��*�� ?:� ��1���� � ����� " ,�� *������� ���� � ���� �5

�,��� �8B;773;78

� ����#�� ���" �������� ���� ,�� @�""��� &��

Page 5: Isolation and Characterization of Tetranucleotide Microsatellites from Atlantic Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

���� ����� � �� �� ����� ��� ��������"� �/� !�� �� � �

��" $ ��% �� � -�77�. >�������� �, ��� ��) � � ����#�� ���"

*������� ���� � �� �������� � ����� -������ �������. '� > �

���� �B��3��

���� �� ��� / � �?� ��" $ ����*� �? -�777. ? ) ��+* �� �,

���2 ��" � ����#�� ���" � + �� *������� ���� ���� �� �������� ��"

-(���� �����.; '� > � 4B��A3��4

�� ���� ��� ��" ������ !� -�44;. �� )��)��� � �������� �,

?:� 0�� �+������� ��" ��� �++�������� �� 0�� �� � ��" �=#��#�2

�#� ! #��� ��� &8B�43;;

���*��"� �� ��" ��#�� �� ( -�44;. I�:��� -K �����2��.

��+#������ � � ���� ��,���� ,�� 6��� � ��� ��" �#* �����* !

����� A7B�&A3�&4

&�� ������� � �� ���� � ��