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RFLP技术和RAPD技术-3

2020.9.01

一个较为详细的遗传连锁图谱不仅对该物种的遗传学基础研究有重要意义,同时对该物种的育种研究也很有帮助。Potlethwait和Stephen 等用RAPD技术进行斑马鱼遗传连锁图谱的制作。Liu把RAPD技术应用到鲶鱼基因图谱研究中。孙效文等建立了鲤鱼的遗传连锁图谱。图谱有RAPD分子标记56个,鲤鱼的SSLP标记26个,鲫鱼的SSLP标记有19个,斑马鱼的SSLP标记有70个,鲤鱼基因标记91个,图谱有50个连锁组,连锁图给出鲤鱼的基因组大小在5789cm左右。

2.2确定种、品种间的亲缘关系

种群亲缘关系的传统研究方法是从形态学、细胞学、生化指标等方面进行,但受个体和环境的影响较大,有时不能反映物种本身所固有的特征。物种基因组的组成在RAPD图谱上得到体现,亲缘关系越近,基因组中的同缘序列越多,则以相同引物扩增出的共有标记也就越多。因此,RAPD技术与传统方法结合是研究物种亲缘关系的有效手段。对不同种、同种不同群体的DNA进行RAPD分析,筛选出特征性条带,计算相似系数和遗传距离,从而可确定它们的亲缘关系。李思发等用RAPD技术研究中国沿海六水系绒螯蟹(中华绒螯蟹和日本绒螯蟹)群体的亲缘关系,从48个引物中筛选出2个具有群体特异性的引物,其中Z2扩增的 880bp片段为珠江蟹和南流江蟹两群体所共有,扩增的700bP片段为长江蟹、黄河蟹、辽河蟹、瓯江蟹四群体所特有。这可作为区别中华绒螯蟹(长江蟹、黄河蟹、辽河蟹、瓯江蟹)和日本绒螯蟹(珠江蟹、南流江蟹)的分子遗传标记。用RAPD技术对中国沿海六水系绒螯蟹进行两大类型划分与生化遗传差异分析、形态特征多元分析的结果一致。宋林生等用RAPD方法研究对虾属六个种间的亲缘关系,用20个随机引物扩增,共得到364条清晰稳定的多态性片段,根据扩增片段的共享度计算相对遗传距离指数,然后用UPGMA和NJ等聚类方法对其进行分析,构建系统树,确定了它们之间的亲缘关系。聚类分析的结果为:中国对虾、长毛对虾和墨吉对虾三者的关系最近,它们首先聚类在一起,然后与斑节对虾聚在一起,最后是南美白对虾和日本对虾。从其结果可以看出,外部形态比较相似的种类在基因组DNA上表现出较大的相似性,反之则较小。宋林生等用RAPD方法研究六种海产虾类基因组DNA多态性,结果显示六种虾的亲缘关系与传统的分类结果基本一致。谢浩等用RAPD方法研究三种绒螯蟹的亲缘关系,用一组引物对每种各10个个体的基因组DNA进行扩增,得到一批特异、可重复的扩增图谱。扩增区带相似串的分析结果表明,中华绒螯蟹与日本绒螯蟹的亲缘关系较远,而南流江的绒螯蟹(合浦亚种)与日本绒螯蟹较近。

Borrwsky等用随机引物扩增产物重新构建了脊椎动物DNA指纹图。Sultman等用DNA标记对丽鱼科鱼类的系统发育进行了研究。何舜平等运用RAPD的方法对五种鲤科鱼类进行了分析,并论述了鮈鲫的系统位置。何舜平等通过对鲤科鱼类的随机扩增,获得了大量有系统发育信息的DNA多态片段,并绘制了低等鲤科鱼类代表属种的分支系统图。夏德全等用RAPD方法分析太湖大银鱼、太湖新银鱼和寡齿新银鱼的亲缘关系,同时发现有个别样品的核基因组与太湖中已有的几种银鱼有显著差异。邹曙明等用RAPD方法研究草鱼、柏氏鲤和3个地理种群鲤的亲缘关系,研究结果支持中国东部鱼类具有双重来源性的观点。

2.3特定基因的标记

利用DNA分子水平上的变异作为遗传标记进行基因标记已成为可能。周开亚等用RAPD方法研究鉴别中华绒螯蟹种群,用200个随机引物对中华绒螯蟹辽河种群、长江种群和瓯江种群进行RAPD分析,其中引物HX01和HX02检测到瓯江种群和辽河种群所有样品共有HX01—0.4和HX02—0.7扩增片段;而长江种群样品的PCR反应中无这两个扩增片段出现,因而可作为长江种群的鉴别标记。未发现可区分瓯江种群和辽河种群的标记。谢浩等用RAPD方法研究三种绒螯蟹的亲缘关系,用引物OPO—05对25个中华绒螯蟹个体、27个日本绒螯蟹个体及12个日本绒螯蟹合浦亚种个体扩增,发现中华绒螯蟹所有个体都能扩增出一条大小约为1kb的区带,且相当明显和稳定,而其它两种在相同条件下仅有个别个体能扩增出相当微弱的区带。因此,可将这一区带作为一个遗传标记,用于鉴别中华绒螯蟹与日本绒螯蟹及其合浦亚种。
目前RAPD已广泛应用于鉴别、鉴定不同的生物种类。Johnson用RAPD技术鉴定了不同实验室品系的斑马鱼。薛国雄对长江、珠江、黑龙江三大水系的草鱼产卵场及太湖中捕捞的草鱼进行覆盖性的RAPD分析,结果表明每一水系的草鱼种群均有其特征性基因图谱,可作为种群鉴定的依据。夏德全等应用该技术检测了一个奥利亚罗非鱼养殖群体和湘湖,美国和沙市三个尼罗罗非鱼养殖群体,获得了鉴别尼罗罗非鱼和奥利亚罗非鱼的分子遗传标记。姚纪花等利用20个随机引物对产于方正、彭泽和淇河地区的三个银鲫种群进行了RAPD检测,也获得了银鲫种群鉴定的分子标记。邓怀等对青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、鲤鱼、团头鲂、胭脂鱼、土鲶和黄颡鱼进行了RAPD—PCR扩增。结果显示RAPD是一种非常灵敏的种间鉴定技术,特别是对鱼卵和鱼苗的鉴定有重要意义。郑光明等以池养的鲮、麦鲮为材料,提取血液基因组DNA,利用随机引物进行PCR扩增,通过缩短扩增时间和电泳时间,快速鉴定了三种不同的鲮鱼,并建立了一套 DNA分子水平上的快速鉴定鱼种的方法。

2.4识别同一物种的性别差异

虾、蟹的性染色体没有统一的模式,用常规核型分析方法不能鉴别性染色体。通过RAPD技术可找出同一物种不同性别的基因组DNA特征性条带,从而有助于研究性别控制机制,也可为性别确定提供分子依据。邱涛用RAPD技术识别中华绒螯蟹的性别,200个引物中有17个引物扩增出群体水平的差异,其中一个引物(OPM14)扩增出个体水平的差异:雄性有一个800bP的特异带,而雌性没有。这可作为有价值的性别鉴别标记。

2.5监测遗传渗入,维持物种遗传多样性

目前,人为的养殖活动、人工放流等使得虾、蟹类种内不同种群间非自然的遗传渗入已相当普遍,应引起重视,需加以监测并收集数据,为保护种质资源、维持物种遗传多样性提供依据。李思发等用RAPD指纹标记研究中国大陆六水系绒整蟹的亲缘关系,引物OPP17扩增的947bP片段的出现频率,在长江、黄河、辽河三群体中显著地从南到北递减,长江蟹87.5%、黄河蟹41.66%、辽河蟹10.83%。这一遗传渗入的度量可作为区别三水系中华绒螯蟹的判据。邱涛等用RAPD方法研究中华绒螯蟹长江、辽河、瓯江水系三群体的遗传多样性,并未发现三群体间存在特征性条带,但群体间差异大于群体内差异。未发现群体间的分子遗传标记,但三群体间确实存在差异,表明近来种质资源混杂,遗传渗入是其中原因之一。

RAPD标记可用于群体遗传学研究,检测种群内、种群间的遗传多样性水平,并为种群识别提供可靠的遗传标记。Bardakci等用RAPD技术评估了罗非鱼的种群内、种群间的遗传变异度。Bielawski等进行了太平洋海岸条斑鲈的RAPD分析。Caccone等对欧洲尖吻鲈的DNA多态性进行 RAPD—PCR分析。Garcia等尝试在斑节对虾中用RAPD分析不同地理群体间的遗传多态性,并就其在虾类选育中的应用作了初步探讨。王绕梅等用 RAPD技术检测野生鲫鱼和四个金鱼代表种的基因组DNA多态性。张德春用该技术对湖北、广西两个鲢鱼人工养殖群体进行了遗传多样性的比较研究,为链鱼人工繁殖的科学规范提供一定的理论依据。张四明等进行了中华鲟随机扩增多态性DNA及遗传多样性研究,结果显示中华鲟天然群体核DNA水平的遗传多样性较低,从而为中华鲟资源的监测和保护提供了理论依据。石拓等用该技术对中国对虾朝鲜半岛西海岸群体的基因组DNA多态性进行了检测,表明该对虾群体的遗传多样性水平较低。宋林生等对日本对虾野生群体和养殖群体的遗传结构的RAPD标记进行了初步的研究,并认为将RAPD以及其他分子标记技术用于海洋动物的育苗育种中,进行标记辅助育种,是海洋动物增养殖健康发展的有力保证。


RAPD技术程序简单快捷,且无需事先确定目的基因的序列,无种属特异性,有无数的引物可供利用,能产生足够的多态性,无需同位索,可以鉴别物种之间和种群之间的基因组的差异,也可区分个体之间的差异。为此,许多从事水产育种工作的科研人员已把RAPD技术应用到水产遗传育种上,并已取得—定的成果。在海水鱼类(如大黄鱼等)、海水虾类的种质资源研究中,由于同工酶所揭示的种内水平上的遗传差异水平非常低,而RAPD比同工酶更能指示DNA多态性,因此RAPD分子标记在鱼类、虾类、蟹类种质资源遗传学研究中有着广泛的应用前景。目前RAPD分析主要应用于标记鉴定、遗传作图、系统发育和进化及亲缘关系的研究、种群的划分、群体遗传多样性研究等。但在实际应用中,RAPD也表现出不足,如显阳性位点,在后代中不能区别是纯合体还是杂合体;稳定性较差;高度的变异性等缺点。当然有些是可以避免的,解决的方法是对单链引物进行筛选,优化反应条件,但第一个缺点是无法避免的。如能把RAPD与其它分子标记如RFLP、AFLP和微卫星等结合使用,RAPD仍将会发挥更好的用途。总之,随着生物技术的不断发展和更多应用,RAPD技术也将更加完善,应用更加广泛。


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