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树鼩作为新兴的模式动物之一,因其在进化地位上与灵长类动物亲缘关系较为接近,且体型小,易驯养,繁殖能力强,以及存在诸多自发性疾病等特性,可作为某些人类重大疾病研究的动物模型,在医学生物学上已呈现出广泛的应用前景。目前,树鼩已被应用于病毒、神经、免疫、肿瘤和社会生物学的研究,表现出对其应用研究多于基础研究的状态,遗传背景研究就更为少见,不利于实现实验动物标准化。本研究结合不同遗传标记方法的优点,分别采用RAPD(Random amplifiedpolymorphic DNA)和微卫星DNA两种分子标记方法分析中缅树鼩种群的遗传结构并评估其遗传多态性,为开展树鼩繁育工作与实现实验动物标准化提供一定的理论基础和遗传检测方法。
针对目前树鼩基因组信息未知,可供参考的遗传信息匮乏等问题,首先通过建立树鼩RAPD遗传标记分析方法,了解树鼩种群的遗传多样性。采用PCR技术对40条随机引物进行优化,筛选出能有效用于树鼩群体遗传分析的RAPD位点,对48只树鼩个体的基因组DNA进行PCR扩增;应用Popgene1.32与RAPDistancePackage Version1.04等软件进行数据处理并分析树鼩的群体遗传特性。20个扩增效果理想的RAPD引物在48个树鼩个体中共检测到113个位点,平均每个引物可扩增出5.65个位点,其中多态位点数为69个(占61.1%)。树鼩种群个体间的遗传相似系数平均为0.8307,个体间遗传距离在0.09~0.27之间,平均遗传距离为0.1693。雄性群体的遗传多态度(Ho)(0.1864)略高于雌性群体(0.1470),平均遗传多态度(Hpop)为0.1667;树鼩遗传多态度所占的比例在群体内为48.29%,而雌、雄群体间为51.71%。NJ法进行聚类分析得出T15、T33和T47号树鼩个体聚类成一大类,其余45只树鼩个体聚成另一大类,雌、雄个体呈相互交叉现象。实验结果表明,本研究的树鼩群体具有较好的遗传多样性,实验所筛选的20条随机引物和建立的RAPD标记方法可有效用于树鼩种群的遗传结构分析和遗传变异监测。
为了进一步研究中缅树鼩种群的遗传背景,结合微卫星DNA标记具有高度的多态性、共显性遗传、易于PCR稳定扩增等特点,参考国外学者从其它种类的树鼩分离的少数微卫星座位引物,建立微卫星遗传标记方法分析树鼩种群的遗传多态性,并与RAPD方法得出的结果作相互验证。通过利用11个微卫星座位对60只中缅树鼩进行PCR扩增及12%非变性(中性)聚丙烯酰胺凝胶电泳检测微卫星DNA的扩增产物,筛选出9个能扩增出清晰、稳定条带的微卫星位点,并计算其等位基因数、等位基因频率、多态性信息含量(PIC)、基因杂合度等指标。9个微卫星基因座共检测到51个等位基因,平均等位基因数为5.6667。TG22座位的杂期望合度值(H)最高,为0.8936,最低为TG1的0.5042,平均期望杂合度为0.7648。各微卫星座位的多态信息含量值(PIC)在0.4985~0.8896之间,平均值为0.7588,表明该树鼩种群具有较高的遗传多样性。选取6个微卫星基因座的PCR扩增产物进行序列测定分析,出现(AC)n或(AC)n的完全和不完全的核心序列;各座位同源性比对的变化范围为75%~93%。结果表明,筛选的9个微卫星基因座具有较丰富的遗传多态性,可用于中缅树鼩的遗传多样性分析。
研究表明,该树鼩种群具有较丰富的遗传多态性;本研究建立的RAPD和微卫星DNA两种遗传标记方法均适用于分析中缅树鼩种群遗传结构和评估其遗传多样性。多态性较高的树鼩种群有利于动物的繁殖育种,但要广泛应用于生物医学研究中还需要进一步推进实验动物标准化进程,以保证实验结果的一致性和可靠性。