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DNA基因定位得到较为广泛的研究和应用 | |||
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EST指通过对cDNA 文库随机挑取的克隆进行大规模测序所获得的cDNA 5′或3′端序列。随着EST计划在不同物种间的不时扩展和深入研究,长度一般为150500bp自从美国科学家Craigvent首次提出EST计划以来。数据库中已积累了大量的EST20003年10月为止,NCBIdhEST中列出了451565个鸡的EST占所有物种数据总量的六分之一,其中大多数来自Boardman等的研究效果。Boardman等把21个来自鸡胚和不同组织的323670个测序片段组装为85486个EST片段;根据这些EST数据同其他生物和鸡已知基因的比较结果,估计鸡的真实基因数量大约为35000个。大量EST序列的测定为微阵列的构建提供了很好的基础。目前,世界上很多的实验室正在进行鸡的EST工程的研究,例如,美国特拉华州大学,德国国家环境与健康研究中心。中国农业大学农业生物技术国家重点实验室已经构建了鸡肌肉和肝脏的基因表达芯片,对鸡肌肉和肝脏基因的时空表达差异进行了研究。
分子标志虽然仅诞生十几年。并在家禽的遗传分析、群体遗传学研究、基因定位及育种等方面得到较为广泛的研究和应用。利用分子标志技术加速家禽品种的遗传改良和专门化品系的培育是21世纪畜牧业发展的肯定趋势。随着分子标志手段的不时更新和完善,但已经形成了多种检测方法。其应用的深度和广度也在不时推进,并出现了大量新的高效的特异的现代标志技术,如随机微卫星扩增多态性标记(RMA PD相关序列扩增多态性标记(SRA P靶位区域扩增多态性标记(PA P等。但是相对于其它实验动物和家畜,分子遗传标志在家禽尤其是鸭、鹅等的研究中还没有得到充分的应用。作为世界养禽大国,今后应该在加强家禽重要经济性状分子遗传机制研究、进一步开展基因定位和发展基因诊断技术的同时,充分利用我国丰富的种质资源,及时有效的应用DNA 分子标志技术,加速家禽专门化品系的培育,以提高养禽业的经济效益。
DNA 分子标志技术研究始于20世纪80年代。DNA 水平上遗传多态性的直接反映。随着分子生物学技术的发展,指能够反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA 片段。先后发生了数十种DNA 分子标志技术,主要分为三类:第一类是以分子杂交为核心的分子标志技术;第二类是以PCR为核心的分子标志技术;第三类是以DNA 序列为核心新型的分子标志技术。由于分子标志比传统的生化标志有遗传稳定、变异丰富、准确度高、不受表型影响及不同发育阶段和不同组织的DNA 均可用于分析等优点,所以被广泛应用于动物、植物及微生物的相关研究。近年来,家禽的品种品系鉴定、遗传多样性研究、重要经济性状候选基因研究、遗传距离的估测和基因图谱的制作等许多方面都应用了分子标志技术。笔者对家禽的分子遗传标志相关研究进展综述如下。
以Southern杂交为核心的分子标志技术。而且并非任何内切酶都能发生多态性,最具代表性的发现最早的限制性片段长度多态性(RFLP标志。RFLP标志主要用于遗传连锁图谱的绘制和目的基因标志。由于其多态信息含量不高(仅为0.2左右)制备特异探针需分离其相应的编码基因。再加上技术复杂,有放射性污染等,使其充分应用受到很大程度的限制。近年来,有人将RFLP标志与PCR技术结合起来应用,进一步发展了RFLP遗传标志,目前,该技术在家禽遗传分析等方面已经得到广泛的应用。潘爱銮等、王志跃等、Zhou等、张汤杰等均采用PCR-RFLP对不同品种鸡的LPL基因、IGF基因进行多态性分析。
1985年Jeffrei等制备出在哺乳动物和鸟类基因组DNA 中检测出高度多态性的两个小卫星探针。低严谨的条件下,即33.15探针和33.6探针。用类似于RFLP分析方法。利用小卫星探针与基因组DNA 酶切片段进行Southern杂交,可以得到10多条的杂交图带。由于不同的个体得到不同杂交图谱,就像不同的人具有特异的指纹标识一样,所以称之为DNA 指纹。
DNA 指纹具有多位点性、高变异性、简单而稳定的遗传性及体细胞稳定性等4个特点。EcoRI为限制性内切酶分别对新扬州鸡和京海I号黄鸡DNA 指纹图谱进行了研究。结果标明DNA 指纹J带可作为新扬州鸡和京海I号黄鸡增重的遗传标志进行标志辅助选择。目前主要应用于测定品系的遗传纯度和品系间的遗传距离以及寻找与重要经济性状基因相连锁的遗传标志。盛浩伟等以EA V禽内源性反转录病毒片段)为探针。
William和Welsh等于1990年首次运用随机引物对基因组DNA 进行PCR扩增。目前已应用于家禽群体遗传结构的分析。胜利获得了作为分子标志的多态DNA 片段。1993年我国科学家构建了国际上第一张也是最大的鸡RA PD遗传图谱。RA PD技术具有操作简便快捷、所用引物较短(通常为10个碱基)引物来源丰富而广泛、无需知道引物和模板DNA 序列、相同引物可以用于不同动物的基因组DNA 多态性检测、资料面广、样品用量少、灵敏度高等特点。
1993年由荷兰科学家Zabeau等创建的AFLP分子标志技术。然后把扩增的酶切片段在高分辨率的顺序分析胶上进行电泳,利用PCR技术检测DNA 多态性的一种新方法。AFLP原理是通过PCR反应先把酶切片段扩增。多态性即以扩增片段的长度不同被检测出来。由于该标记结合了RFLP和RA PD各自的优点,只需要极少量DNA 资料,不需要预先知道基因组的序列信息,目前在动物的遗传多样性分析和品种鉴定等方面独具优势,尤其是适于对遗传多样性较贫乏的近缘品种(系)濒危品种及遗传背景了解极少的种群的遗传分析。高玉时等利用AFLP标志对我国12个地方鸡种和引进鸡种隐性白羽鸡进行了遗传检测,结果标明AFLP指纹用于我国地方鸡种的遗传多样性分析、品种鉴定及品种间亲缘关系分析是可行的
微卫星是上世纪80年代末期发展起来的一种新型分子标志。与传统的标志方法相比。因其高度的多态性、广泛而又随机地分布于整个基因组以及共显性遗传的特点,微卫星标记。目前已经成为群体遗传结构、遗传多样性研究中的最普遍最有效的工具之一。微卫星多态性分析在畜禽遗传多样性评估、品种资源的分类和保管等方面发挥着重要作用。
家禽遗传多样性评估方面。欧洲观赏型鸡品种的遗传多样性比较低,Hilliel等、Granevitz等的研究结果发现。亚洲的地方鸡种具有较高的遗传多样性,与品种的培育历史相吻合。Berthouli等基于22个微卫星标志分析了欧洲和亚洲鸡种的遗传多样性,并与欧洲AVIA NP项目所使用的14个微卫星标记的结果作了比较,结果标明AVIA NP框架适用于本地品种的遗传多样性研究。国内中国农业科学院家禽研究所和中国农业大学利用微卫星标记在家禽方面做了大量系统的研究。
品种资源的分类和保存方面。将该DNA 指纹分析结果与各鸡群体形态学标志相结合,高玉时等认为利用鸡群体(品系、品种)微卫星DNA 特征指纹。可以为鸡种的亲缘关系鉴定及维护新品种的知识产权提供科学依据,同时也为监测各配套品系的选育效果、预测杂种优势提供参考价值。同时建立了地方鸡品种保种群微卫星标志档案,并分析世代间的差异,预期可以达到监测保种效果的目的
自20世纪60年代。很多学者对mtDNA 进行了大量的研究,NassM和NassS鸡胚中通过电镜证实了线粒体内存在遗传物质即线粒体DNA 以来。很多种动物的mtDNA 全序列已经全部测定。mtDNA 种间、种内群体间和群体内具有广泛的多态性,分子进化和系统发育中有许多独特的优越性,作为有用的遗传标志已广泛应用在家禽的遗传育种中。Liu等利用mtDNA 高变区分析了日本斗鸡和中国斗鸡的起源关系,验证了日本斗鸡具有双重起源,即起源于中国和东南亚,但也不排除其独立起源于中国的可能。何大乾测定了中国家鸭和野鸭线粒体DNA D-loop区序列,并对其进行系统分析,结果发现中国家鸭具有单一的母系起源,即起源于绿头野鸭,品种形成过程中掺入了少量斑嘴鸭血缘,中国家鸭品种间的遗传差异小。Shi等分析了16个中国家鹅品种、2个欧洲鹅品种以及1个中国鹅和欧洲鹅杂交品种的mtDNA 多态性,结果发现中国鹅种和西方鹅种之间没有共享单倍型,支持中国家鹅起源于鸿雁而欧美鹅种起源于灰雁的观点。
单核苷酸多态性(SNP指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA 序列多态性。为DNA 芯片技术应用于遗传作图提供了基础。SNP标志具有双等位基因的特点,人类和动物基因组中普遍存在一种分子标记。SNP目前最有发展前途的一类新型DNA 标志。目前正广泛地应用于家禽重要经济性状研究领域,有目的导入有利基因或剔除有害基因,拓宽或拓新家禽的经济用途,提高生产性能。
鸡生长、肉质等经济性状上。为进一步分析A-FA BP基因的遗传变异与肌内脂肪含量的关系及该分子标记在育种计划中的应用奠定了基础。束婧婷等以ADSL基因、GA RS-A IRS-GA RT基因作为影响鸡肌肉肌苷酸含量的候选基因,陈宽维等检测了尤溪麻鸡、鹿苑鸡和隐性白羽鸡的A-FA BP基因第85和1805位点的遗传变异。并对2个基因的多态位点进行了合并基因型的研究,结果发现合并基因型的效应不是各自基因型效应的简单相加,但却要高于最好的单个基因型效应。孙文浩等分析了对鸡肉质和风味有重要作用的Myf6基因的遗传效应,结果发现该基因多态性对鸡的肌纤维密度和直径以及局部胴体性状均产生一定的遗传效应。Lei等对来自生长轴上8个基因的30个SNP和1个6bp插入/缺失突变位点与鸡肥度和肌纤维性状进行关联分析,结果标明,生长轴上的基因不只与生长和体沉积有关,还与肥度和肌纤维性状相关联。Ouyang等以GHR为候选基网,F2代全同胞资源群体中对其cDNA 全序列进行SNP扫描,结果共发现3个SNP3个位点的单倍型与公鸡7213542495670和77日龄体重存在关联,与77日龄皮下脂肪厚也有关联,并与7和14日龄母鸡体重有关联。Zhang等分析了CA PN1基因对8个肉用型鸡种胴体和肉质性状的遗传效应,结果共发现3个SNP其单倍型组合与活重、胴体重、胸肌重、腿肌重以及胸肌肌纤维密度有显著关联,CA PN1基因可能是影响鸡肉质性状的主效基因或与主效基因相连锁。
目前为止。有限的关于鸭、鹅功能基因的研究中也只克隆了局部或全长cDNA 鲜少关于基因多态与重要经济性状的相关性研究报道。许盛海等利用PCR-SSCP方法在8个鸭种中对生长激素基因编码区及调控区的序列进行单核苷酸多态性分析,关于水禽分子标志的研究报道非常有限。结果共发现3个突变位点,基因型频率的分布与品种有关,推测所检测到多态位点可能与生产性能相关。赵文明等利用PCR-SSCP方法对籽鹅生长激素基因内含子3进行了单核苷酸多态性分析,结果共发现了7个突变位点,3种基因型,其中BB基因型为优势基因型。Wu等在北京鸭和樱桃谷北京鸭群体重分析LPL基因外显子7变异对生长和腹脂性状的效应,结果发现外显子7C91T突变可能与影响腹脂性状的潜在主效位点相连锁。中国农业大学李宁教授研究小组首次尝试将与北京鸭生长、体尺性状QTL紧密连锁的分子标志应用于北京鸭的育种,这也是目前为止DNA 分子标志技术在鸭育种中的唯一应用。
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