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DNA基因定位得到較為廣泛的研究和應用 | |||
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EST指通過對cDNA 文庫隨機挑取的克隆進行大規模測序所獲得的cDNA 5′或3′端序列。隨著EST計劃在不同物種間的不時擴展和深入研究,長度一般為150500bp自從美國科學家Craigvent首次提出EST計劃以來。數據庫中已積累了大量的EST20003年10月為止,NCBIdhEST中列出了451565個雞的EST占所有物種數據總量的六分之一,其中大多數來自Boardman等的研究效果。Boardman等把21個來自雞胚和不同組織的323670個測序片段組裝為85486個EST片段;根據這些EST數據同其他生物和雞已知基因的比較結果,估計雞的真實基因數量大約為35000個。大量EST序列的測定為微陣列的構建提供了很好的基礎。目前,世界上很多的實驗室正在進行雞的EST工程的研究,例如,美國特拉華州大學,德國國家環境與健康研究中心。中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室已經構建了雞肌肉和肝臟的基因表達芯片,對雞肌肉和肝臟基因的時空表達差異進行了研究。
分子標志雖然僅誕生十幾年。并在家禽的遺傳分析、群體遺傳學研究、基因定位及育種等方面得到較為廣泛的研究和應用。利用分子標志技術加速家禽品種的遺傳改良和專門化品系的培育是21世紀畜牧業發展的肯定趨勢。隨著分子標志手段的不時更新和完善,但已經形成了多種檢測方法。其應用的深度和廣度也在不時推進,并出現了大量新的高效的特異的現代標志技術,如隨機微衛星擴增多態性標記(RMA PD相關序列擴增多態性標記(SRA P靶位區域擴增多態性標記(PA P等。但是相對于其它實驗動物和家畜,分子遺傳標志在家禽尤其是鴨、鵝等的研究中還沒有得到充分的應用。作為世界養禽大國,今后應該在加強家禽重要經濟性狀分子遺傳機制研究、進一步開展基因定位和發展基因診斷技術的同時,充分利用我國豐富的種質資源,及時有效的應用DNA 分子標志技術,加速家禽專門化品系的培育,以提高養禽業的經濟效益。
DNA 分子標志技術研究始于20世紀80年代。DNA 水平上遺傳多態性的直接反映。隨著分子生物學技術的發展,指能夠反映生物個體或種群間基因組中某種差異的特異性DNA 片段。先后發生了數十種DNA 分子標志技術,主要分為三類:第一類是以分子雜交為核心的分子標志技術;第二類是以PCR為核心的分子標志技術;第三類是以DNA 序列為核心新型的分子標志技術。由于分子標志比傳統的生化標志有遺傳穩定、變異豐富、準確度高、不受表型影響及不同發育階段和不同組織的DNA 均可用于分析等優點,所以被廣泛應用于動物、植物及微生物的相關研究。近年來,家禽的品種品系鑒定、遺傳多樣性研究、重要經濟性狀候選基因研究、遺傳距離的估測和基因圖譜的制作等許多方面都應用了分子標志技術。筆者對家禽的分子遺傳標志相關研究進展綜述如下。
以Southern雜交為核心的分子標志技術。而且并非任何內切酶都能發生多態性,最具代表性的發現最早的限制性片段長度多態性(RFLP標志。RFLP標志主要用于遺傳連鎖圖譜的繪制和目的基因標志。由于其多態信息含量不高(僅為0.2左右)制備特異探針需分離其相應的編碼基因。再加上技術復雜,有放射性污染等,使其充分應用受到很大程度的限制。近年來,有人將RFLP標志與PCR技術結合起來應用,進一步發展了RFLP遺傳標志,目前,該技術在家禽遺傳分析等方面已經得到廣泛的應用。潘愛鑾等、王志躍等、Zhou等、張湯杰等均采用PCR-RFLP對不同品種雞的LPL基因、IGF基因進行多態性分析。
1985年Jeffrei等制備出在哺乳動物和鳥類基因組DNA 中檢測出高度多態性的兩個小衛星探針。低嚴謹的條件下,即33.15探針和33.6探針。用類似于RFLP分析方法。利用小衛星探針與基因組DNA 酶切片段進行Southern雜交,可以得到10多條的雜交圖帶。由于不同的個體得到不同雜交圖譜,就像不同的人具有特異的指紋標識一樣,所以稱之為DNA 指紋。
DNA 指紋具有多位點性、高變異性、簡單而穩定的遺傳性及體細胞穩定性等4個特點。EcoRI為限制性內切酶分別對新揚州雞和京海I號黃雞DNA 指紋圖譜進行了研究。結果標明DNA 指紋J帶可作為新揚州雞和京海I號黃雞增重的遺傳標志進行標志輔助選擇。目前主要應用于測定品系的遺傳純度和品系間的遺傳距離以及尋找與重要經濟性狀基因相連鎖的遺傳標志。盛浩偉等以EA V禽內源性反轉錄病毒片段)為探針。
William和Welsh等于1990年首次運用隨機引物對基因組DNA 進行PCR擴增。目前已應用于家禽群體遺傳結構的分析。勝利獲得了作為分子標志的多態DNA 片段。1993年我國科學家構建了國際上第一張也是最大的雞RA PD遺傳圖譜。RA PD技術具有操作簡便快捷、所用引物較短(通常為10個堿基)引物來源豐富而廣泛、無需知道引物和模板DNA 序列、相同引物可以用于不同動物的基因組DNA 多態性檢測、資料面廣、樣品用量少、靈敏度高等特點。
1993年由荷蘭科學家Zabeau等創建的AFLP分子標志技術。然后把擴增的酶切片段在高分辨率的順序分析膠上進行電泳,利用PCR技術檢測DNA 多態性的一種新方法。AFLP原理是通過PCR反應先把酶切片段擴增。多態性即以擴增片段的長度不同被檢測出來。由于該標記結合了RFLP和RA PD各自的優點,只需要極少量DNA 資料,不需要預先知道基因組的序列信息,目前在動物的遺傳多樣性分析和品種鑒定等方面獨具優勢,尤其是適于對遺傳多樣性較貧乏的近緣品種(系)瀕危品種及遺傳背景了解極少的種群的遺傳分析。高玉時等利用AFLP標志對我國12個地方雞種和引進雞種隱性白羽雞進行了遺傳檢測,結果標明AFLP指紋用于我國地方雞種的遺傳多樣性分析、品種鑒定及品種間親緣關系分析是可行的
微衛星是上世紀80年代末期發展起來的一種新型分子標志。與傳統的標志方法相比。因其高度的多態性、廣泛而又隨機地分布于整個基因組以及共顯性遺傳的特點,微衛星標記。目前已經成為群體遺傳結構、遺傳多樣性研究中的最普遍最有效的工具之一。微衛星多態性分析在畜禽遺傳多樣性評估、品種資源的分類和保管等方面發揮著重要作用。
家禽遺傳多樣性評估方面。歐洲觀賞型雞品種的遺傳多樣性比較低,Hilliel等、Granevitz等的研究結果發現。亞洲的地方雞種具有較高的遺傳多樣性,與品種的培育歷史相吻合。Berthouli等基于22個微衛星標志分析了歐洲和亞洲雞種的遺傳多樣性,并與歐洲AVIA NP項目所使用的14個微衛星標記的結果作了比較,結果標明AVIA NP框架適用于本地品種的遺傳多樣性研究。國內中國農業科學院家禽研究所和中國農業大學利用微衛星標記在家禽方面做了大量系統的研究。
品種資源的分類和保存方面。將該DNA 指紋分析結果與各雞群體形態學標志相結合,高玉時等認為利用雞群體(品系、品種)微衛星DNA 特征指紋。可以為雞種的親緣關系鑒定及維護新品種的知識產權提供科學依據,同時也為監測各配套品系的選育效果、預測雜種優勢提供參考價值。同時建立了地方雞品種保種群微衛星標志檔案,并分析世代間的差異,預期可以達到監測保種效果的目的
自20世紀60年代。很多學者對mtDNA 進行了大量的研究,NassM和NassS雞胚中通過電鏡證實了線粒體內存在遺傳物質即線粒體DNA 以來。很多種動物的mtDNA 全序列已經全部測定。mtDNA 種間、種內群體間和群體內具有廣泛的多態性,分子進化和系統發育中有許多獨特的優越性,作為有用的遺傳標志已廣泛應用在家禽的遺傳育種中。Liu等利用mtDNA 高變區分析了日本斗雞和中國斗雞的起源關系,驗證了日本斗雞具有雙重起源,即起源于中國和東南亞,但也不排除其獨立起源于中國的可能。何大乾測定了中國家鴨和野鴨線粒體DNA D-loop區序列,并對其進行系統分析,結果發現中國家鴨具有單一的母系起源,即起源于綠頭野鴨,品種形成過程中摻入了少量斑嘴鴨血緣,中國家鴨品種間的遺傳差異小。Shi等分析了16個中國家鵝品種、2個歐洲鵝品種以及1個中國鵝和歐洲鵝雜交品種的mtDNA 多態性,結果發現中國鵝種和西方鵝種之間沒有共享單倍型,支持中國家鵝起源于鴻雁而歐美鵝種起源于灰雁的觀點。
單核苷酸多態性(SNP指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA 序列多態性。為DNA 芯片技術應用于遺傳作圖提供了基礎。SNP標志具有雙等位基因的特點,人類和動物基因組中普遍存在一種分子標記。SNP目前最有發展前途的一類新型DNA 標志。目前正廣泛地應用于家禽重要經濟性狀研究領域,有目的導入有利基因或剔除有害基因,拓寬或拓新家禽的經濟用途,提高生產性能。
雞生長、肉質等經濟性狀上。為進一步分析A-FA BP基因的遺傳變異與肌內脂肪含量的關系及該分子標記在育種計劃中的應用奠定了基礎。束婧婷等以ADSL基因、GA RS-A IRS-GA RT基因作為影響雞肌肉肌苷酸含量的候選基因,陳寬維等檢測了尤溪麻雞、鹿苑雞和隱性白羽雞的A-FA BP基因第85和1805位點的遺傳變異。并對2個基因的多態位點進行了合并基因型的研究,結果發現合并基因型的效應不是各自基因型效應的簡單相加,但卻要高于最好的單個基因型效應。孫文浩等分析了對雞肉質和風味有重要作用的Myf6基因的遺傳效應,結果發現該基因多態性對雞的肌纖維密度和直徑以及局部胴體性狀均產生一定的遺傳效應。Lei等對來自生長軸上8個基因的30個SNP和1個6bp插入/缺失突變位點與雞肥度和肌纖維性狀進行關聯分析,結果標明,生長軸上的基因不只與生長和體沉積有關,還與肥度和肌纖維性狀相關聯。Ouyang等以GHR為候選基網,F2代全同胞資源群體中對其cDNA 全序列進行SNP掃描,結果共發現3個SNP3個位點的單倍型與公雞7213542495670和77日齡體重存在關聯,與77日齡皮下脂肪厚也有關聯,并與7和14日齡母雞體重有關聯。Zhang等分析了CA PN1基因對8個肉用型雞種胴體和肉質性狀的遺傳效應,結果共發現3個SNP其單倍型組合與活重、胴體重、胸肌重、腿肌重以及胸肌肌纖維密度有顯著關聯,CA PN1基因可能是影響雞肉質性狀的主效基因或與主效基因相連鎖。
目前為止。有限的關于鴨、鵝功能基因的研究中也只克隆了局部或全長cDNA 鮮少關于基因多態與重要經濟性狀的相關性研究報道。許盛海等利用PCR-SSCP方法在8個鴨種中對生長激素基因編碼區及調控區的序列進行單核苷酸多態性分析,關于水禽分子標志的研究報道非常有限。結果共發現3個突變位點,基因型頻率的分布與品種有關,推測所檢測到多態位點可能與生產性能相關。趙文明等利用PCR-SSCP方法對籽鵝生長激素基因內含子3進行了單核苷酸多態性分析,結果共發現了7個突變位點,3種基因型,其中BB基因型為優勢基因型。Wu等在北京鴨和櫻桃谷北京鴨群體重分析LPL基因外顯子7變異對生長和腹脂性狀的效應,結果發現外顯子7C91T突變可能與影響腹脂性狀的潛在主效位點相連鎖。中國農業大學李寧教授研究小組首次嘗試將與北京鴨生長、體尺性狀QTL緊密連鎖的分子標志應用于北京鴨的育種,這也是目前為止DNA 分子標志技術在鴨育種中的唯一應用。
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