微卫星DNA标记技术及其在海洋生物遗传学中的应用

DNA简单重复序列从1974年在海洋生物中被发现,到1989年“微卫星”术语开始使用这段时间是这种新型分子标记技术的发展阶段。伴随着PCR技术的发明、成熟与拓展,微卫星DNA以其多态性高、随机分布、共显性遗传、重复性好等特点在生物学的个体及系统发育方面得到很广泛的应用。本文从微卫星DNA的发展简史开始,较详细地介绍了它的原理、方法及策略,然后概括了在海洋动、植物的遗传学中,微卫星DNA在遗传多样性分析、遗传图谱构建、基因鉴定和标记以及系谱认证等领域的研究,展望了其在海洋生物分子育种、基因克隆、生物保护等方面的应用前景。     

海洋经济贝类分子遗传标记及其应用的研究进展

摘 分子遗传标记是随着分子生物学技术的发展而出现的遗传标记技术,它突破了形态和细胞水平上遗传标记的局限性,发挥着独特的优势。本文简要介绍了同工酶、RFLP、RAPD、AFLP、mtDNA、SSR等几种常用的分子遗传标记技术方法,并比较了各种技术的优点和局限性;概述了这些遗传标记技术在海洋经济贝类群体遗传结构和变异、遗传分化、遗传育种、种质鉴定、基因定位和构建遗传图谱研究等方面的应用和取得的研究成果。     

分子标记技术及其在育种中的应用

九十年代后发展起来的分子标记技术因其所具有的 高效性和可靠性而得到广泛应用,也为动植物育种工作提供了新的研究手段。它可用于标记 辅助选择、品种鉴定、亲本选择等。分子标记辅助育种可以加速育种工作的发展,缩短育种 进程。目前,分子标记辅助育种在农作物如水稻、小麦、玉米,猪、牛、羊、鸡等家畜家禽 育种中已得到比较广泛的应用,积累了大量经验。综述近年来国内外分子标记辅助育种的研 究进展,并对海洋动物分子标记辅助育种工作的开展进行了初步探讨。     

DNA分子标记在水生动物遗传学上的研究进展

遗传变异是生物的重要特征之一，它决定着生物的存在和发展，因而成为人类一直极力要揭开其奥秘并进行能动性改造的方面之一。随着分子生物学理论和技术的发展，以及与水生生物遗传学的相互渗透，近十几年来，分子标记、基因克隆和基因转移技术取得了惊人的进展，一些新基因目前已稳定地转人多种水生生物中。目前分子标记辅助选择育种和基因转移已成为培育新品种的有效手段。与主要的农作物相比，水生生物大多数性状均表现为数量遗传、个体基因组高度杂合、进行传统的遗传育种非常耗资、费时和费力。分子生物学技术的介入，特别是DNA分子标记技术的发展和应用，对水生动物遗传学研究起到了巨大的推动作用。DNA分子标记大多是以DNA片段的电泳谱带形式表现的。依据其遗传特性，可分为显性和共显性标记两种。依据其在基因组中的出现频率，又可分为低拷贝序列标记和重复序列标记。依其多态性检出所用的分子生物学技术，可分为以Southern杂交技术为基础的分子标记，     

DNA分子标记技术在海带遗传育种研究中的应用

本文系统地介绍了部分常用的DNA分子标记技术,并结合我国海带养殖情况阐述了遗传标记技术在海带及大型海藻遗传育种中的应用。     

鱼类微卫星标记的研究进展

微卫星DNA(microsatellite DNA),又称短串联重复(short tandem repeats,STRs)、简单序列重复(simple sequence repeats,SSRs),由2~6个碱基对的核心序列串联重复而成,与其它常用的分子遗传标记(例如同工酶、RFLP、RAPD、AFLP)相比,微卫星标记具有座位数目巨大并随机分布于基因组     

海洋动物群体遗传学的研究进展

近年来，海洋动物群体遗传学已经成为海洋生态研究的热点和重要研究领域。介绍了影响海洋动物群体遗传结构的因素，阐述了海洋动物群体遗传的变化规律，概括了多年来国内外海洋动物群体遗传学的研究成果和研究进展，详细介绍了海洋动物群体遗传类型和海洋动物群体遗传学常用的遗传标记，并对今后海洋动物群体遗传学的研究方向进行了展望。     

黄鳍棘鲷微卫星标记开发及其在鲷科鱼类中的跨物种扩增

采用基于高通量测序平台的SLAF-seq技术,开发出47个高多态性的黄鳍棘鲷(Acanthopagrus latus)微卫星标记,其中二碱基重复位点17个,三至六碱基重复位点30个。各位点的等位基因数为2～27(均值为10),观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0. 156～0. 938(均值为0. 682)和0. 177～0. 963(均值为0. 741),多态信息含量(PIC)为0. 166～0. 946(均值为0. 705)。经Bonferroni校正后,有43个位点符合哈迪-温伯格平衡(HWE),其余4个位点偏离HWE。这些多态性微卫星标记为黄鳍棘鲷遗传资源研究提供新的有效分子标记。跨物种扩增结果显示,共有31个黄鳍棘鲷微卫星标记可在9种鲷科鱼类中成功扩增。其中17个标记在太平洋棘鲷(Acanthopagrus pacificus)、黑棘鲷(Acanthopagrus schlegelii)和澳洲棘鲷(Acanthopagrus australis)中具有较好的通用性,这些标记可为棘鲷属(Acanthopagrus)的系统进化和种群遗传学分析提供新的标记来源;另有3个标记在二长棘梨齿鲷(Evynnis cardinalis)、真赤鲷(Pagrus major)、蓝点赤鲷(Pagrus caeruleostictus)及黄牙鲷(Dentex hypselosomus)中具有通用性。     

DNA分子标记技术在紫菜属中的应用现状及展望

伴随着遗传学的发展,遗传标记经历了形态学标记、细胞学标记、生化标记和DNA分子标记4个阶段。DNA分子标记诞生于20世纪80年代中期,与其他遗传标记相比,它具有如下优点：（1）直接以DNA的形式表现,在生物各个组织、各个发育阶段都可以检测到,不受季节、环境限制;（2）数量极多,遍及整个基因组;（3）多态性高,自然存在许多等位变异;（4）表现“中性”,既不影响目标性状的表达,与不良性状也没有必然的连锁;     

波纹唇鱼微卫星分子标记的筛选及适用性分析

采用磁珠富集法及利用生物素标记的(CA)15寡核苷酸探针从波纹唇鱼(Cheilinus undulatus)基因组DNA Bsp143Ⅰ酶切位点的400~1000 bp片段中筛选CA/GT微卫星位点。洗脱的杂交片段克隆到PMD18-T载体上构建富集微卫星基因组文库后,通过PCR筛选出阳性克隆进行测序。在120条序列中有88条序列包含有重复次数不少于5次的微卫星位点,阳性序列比例达到73.33%。其中完美型(perfect)类型微卫星最多的重复次数为26次。在88条非冗长序列中,共有28条(31.82%)微卫星重复序列两端有侧翼序列能够进行引物设计。用波纹唇鱼3个个体的混合基因进行引物筛选,其中的24对具有清晰的扩增条带。将筛选的24对引物对波纹唇鱼1个群体的39个个体进行遗传多样性分析,其中4对引物扩增产物为单态,20对扩增产物呈多态性;20对扩增多态的引物在39个个体中扩增出等位基因数为2~12,平均有效等位基因数为3.5。该波纹唇鱼群体的PIC、Ho、He的平均值分别为0.0782、0.8513、0.5667。这20个微卫星位点适于波纹唇鱼群体遗传结构的研究分析。     

高识别力的微卫星标记系统在鳜属(Siniperca)物种鉴定中的应用

根据自行分离的翘嘴鳜微卫星序列（GenBank登录号：DQ789247-DQ789306）设计并合成20对微卫星引物,对鳜属鱼类4个物种即翘嘴鳜、大眼鳜、斑鳜和暗鳜共80个个体进行了物种鉴定分析.结果表明,20对微卫星引物共检测到293个等位基因,大小在80-301bp之间.它们在4个物种中的多态性位点百分率分别为90%、75%、85%和85%,累积个体识别率和非父排除率均达到0.9999,属于高识别力的微卫星遗传标记系统,可以用来进行鳜属鱼类物种的鉴定分析.UPGMA聚类分析表明,翘嘴鳜与暗鳜之间亲缘关系最近,可归属于第Ⅰ类;大眼鳜为第Ⅱ类;斑鳜独自为第Ⅲ类.本研究可为鳜属鱼类的分类及进化关系、群体遗传结构分析等提供理论支持,为野生原种鳜类遗传多样性的监测和评估以及鳜类优良的种质资源得到合理保护和开发利用奠定基础.     

海带和长海带配子体无性繁殖系微卫星DNA多态性比较分析

探讨促进海带配子体克隆资源的有效保存和合理利用途径,进行海带良种和杂交海带培育,开发了18个海带微卫星DNA标记,并用这些标记分析了海带和长海带配子体克隆的遗传多样性.这些标记相互独立,至少在1个物种中呈多态性.在36份海带配子体中,这些标记检测到的等位基因数量从2～7个不等,揭示的基因多样性在0.21(H144)和0.75(H120)之间,揭示的香农氏信息指数在0.37(H144)和1.55(H120)之间.长海带和海带的平均等位基因数(1.5/3.3),平均基因多样性(0.12/0.45)和平均香农氏信息指数(0.20/0.81)显著不同.根据总样本确定的前2个最丰富等位基因中,绝大多数的频率在长海带和海带之间存在显著差异.长海带和海带之间在基因多样性和香农氏信息指数反映的遗传多样性上的平均遗传分化分别达35.6%和36.9%.     

利用微卫星标记估计凡纳滨对虾生长性状的遗传力

Pacific whiteleg shrimp(Litopenaeus vannamei) is an economically relevant shrimp species in many Asian countries. The specific objective of the current research was to assess microsatellite markers in screening the fastgrowth of domesticated L. vannamei stocks to establish a founder population for breeding-selection plans. The postlarvae produced by the reproduction of second generation broodstock were cultured in the same conditions throughout a five months growing period. Ninety juvenile shrimp were selected from the slow-, medium- and the fast-growth groups, and ten microsatellite markers were used to investigate their genetic diversity, and to understand the improvement of a breeding-selection scheme. Ten polymorphic loci(markers)(M1–M10) were produced at ten loci in this sample, among them Primer M8 was the highest polymorphic locus and M7 was the lowest one. A specific locus was found in the fast-growth group using Primer M5. The longest genetic distance(0.481) was determined between the fast- and medium-growth groups and the shortest(0.098) was between the slow- and medium-growth groups; therefore, the largest genetic identity(0.946) was observed between the slowand medium-growth groups and the smallest(0.667) was observed between the medium- and fast-growth groups.The Unweighted Paired Group with Arithmetic Average(UPGMA) dendrogram based on Nei's genetic distances provided two different groups; the first consist of the slow- and medium-growth groups and the second the fastgrowth group. Selection response and realized heritability for growth were 11.55% and 31.26%, respectively.Therefore, this set of microsatellite markers would provide a useful tool in shrimp breeding schemes.     

基于SLAF-seq技术开发蓝圆鲹微卫星标记及跨物种扩增检测

采用基于高通量测序平台的SLAF-seq技术开发蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)微卫星标记,从获得的1 450个四至六碱基重复微卫星位点中随机挑选93个位点进行引物合成和多态性检测,最终开发出31个多态性微卫星标记.群体遗传学检测结果表明,31个位点的等位基因数为4~29(均值13.48),观测杂合度(Ho)为0.281~0.875(均值0.650),期望杂合度(He)为0.557~0.958(均值0.838),多态信息含量值(PIC)为0.456~0.939(均值0.803),表明所开发的31个微卫星位点均具有较高的多态性.Hardy-Weinberg平衡检测表明,17个位点符合HWE("哈迪-温伯格"平衡),且各位点间不存在连锁不平衡现象.跨物种扩增结果显示,分别有27、20、20、18、9个微卫星标记在颌圆鲹(Decapterus macarellus)、长身圆鲹(Decapterus macrosoma)、无斑圆鲹(Decapterus kurroides)、竹荚鱼(Trachurus japonicus)及金带细鲹(Selaroides leptolepis)中具有较好的通用性.本研究开发的多态性长碱基重复微卫星标记可为蓝圆鲹渔业资源的科学管理和保护提供有力的遗传学评估手段,亦可为圆鲹属和鲹科鱼类系统进化研究提供新的分析手段.     

分子标记概述及其在藻类中的应用

遗传标记经历了形态标记、细胞学标记、蛋白质标记及DNA标记的四个重要发展历程。纵观遗传学的发展历史,遗传学的发展推动了新型遗传标记的发展,每一种新型遗传标记的发现,均推进了遗传理论与技术的发展。19世纪后期,孟德尔以豌豆为材料,利用7对形态学标记对杂种后代的不同个体依据性状表现进行归类分析,发现了著名的遗传分离规律和独立分配规律。细胞学标记是指能明确显示遗传多态性的细胞学特征,如染色体形态、数目和结构在不同物种中的差异等,可以作为一种遗传标记来进行基因定位。20世纪50年代,人们发现同工酶是一种可用于物种起源与进化研究、种质鉴定、分类等诸多领域的分子标记技术(Markert et al.,1959)20世纪后期以来,DNA分子标记技术不断涌现,相继建立了RFLP(restriction fragment lengthen polymorphisis)、DNA指纹 (DNA fingerprint)，RAPD (random anplified polymophism DNA), AFLP(amplified fragnent lengthen polynorphisn)、微卫星 DNA (microsate llite DNA).SNP(single nucleotide polymorphisn)等专门的技术，在生物研究中得以广泛应用。分子标记技术应用于藻类学研究较晚,主要用于藻类的系统发生、地理分布、种群遗传、分类、亲本鉴定、杂种优势的鉴别及种质鉴定等领域。     

淇河鲫的RAPD标记及遗传多样性

利用40条随机引物对淇河鲫种群进行了RAPD扫描，并与彭泽鲫、普通野鲫鱼进行了比较；共有31条引物有扩增产物，扩增的DNA片段长度在250～1000bp之间；引物S42、S50和S184对三种群的扩增产物有显著差异，可作为其分子遗传标记。用10条引物对10尾淇河鲫鱼的遗传多样性进行了分析，其平均遗传相似率为0．782。     

蟹类微卫星DNA标记的筛选及其在遗传学研究中的应用

微卫星DNA标记是近年来最受研究者青睐的分子标记之一.由于其具有高度多态性、共显性遗传、基因组中含量丰富且随机分布等特点,已被应用于种群分化研究、亲缘分析、基因连锁分析、进化以及生态学研究等许多领域.近年来,蟹类微卫星的研究报道日益增多.文中对蟹类微卫星分离方法、引物设计、遗传学特性以及在种群遗传、家系分析、遗传多样性评价等方面的最新研究进展进行综述,并分析微卫星分析中无效等位基因(null allele)、"结巴"带(stutter bands)和上游等位基因"扩增丢失"现象(upper allelic dropout)的产生原因以及对微卫星基因型判读带来的影响.     

大菱鲆(Scophthalmus maximus)抗鳗弧菌(Vibrio anguillarum)性状的微卫星分子标记研究

采用微卫星分子标记技术分析验证了133对微卫星分子标记,以期为大菱鲆(Scophthalmus maximus)育种提供合适的抗鳗弧菌分子标记。实验鱼经鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染,分为非抗病组与抗病组。对两组鱼PCR扩增出的差异条带进行个体统计,再进行微卫星位点与抗鳗弧菌的相关性分析,并分析对比了两组鱼的遗传多样性。结果表明,微卫星位点Sma-USC108、Sma-USC141的等位基因片段分别在215bp和200bp与抗鳗弧菌性状的正相关性极显著,相关系数分别达到0.363和0.407(P0.01);微卫星位点FF0911、Sma-USC62、Sma-USC279的等位基因片段分别在189bp、163bp和236bp与抗鳗弧菌性状的负相关性极显著,相关系数分别达到–0.377、–0.364和–0.363(P0.01)。经过二次验证,最终确定Sma-USC141和FF0911两个微卫星位点可指导大菱鲆抗鳗弧菌的辅助育种。两组大菱鲆的群体遗传多样性分析对比表明:抗病群体与非抗病群体的遗传变异水平较低,两个群体的遗传多样性水平相当。     

基于SLAF-seq技术的黑棘鲷微卫星标记开发及其在鲷科鱼类中的通用性研究

黑棘鲷(Acanthopagrusschlegelii)是广泛分布于西北太平洋的暖温性中下层经济鱼类,也是我国沿海重要的海洋捕捞鱼类和增养殖对象。然而,目前有关黑棘鲷的微卫星标记研究报道较少,难以对其种质资源状况作出精确评估。本研究采用SLAF-seq技术测序共获得22489个二至六碱基重复的黑棘鲷微卫星序列,短重复序列(二、三碱基)占总微卫星序列的90.8%,长重复序列(四至六碱基)占有9.2%。经过157对随机合成引物的多态性筛选,开发出49个高多态性的黑棘鲷微卫星标记,其中短重复序列位点有25个,长重复序列位点有24个。每个位点的等位基因数(Na)为2—20(均值为8.3),观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.097—0.938和0.122—0.922(均值分别为0.663和0.701),多态信息含量(PIC)为0.118—0.897(均值为0.655)。经Bonferroni校正后,有47个位点符合哈迪-温伯格平衡(HWE),各位点间未检测到连锁不平衡现象,仅2个位点偏离HWE。结果表明,所开发的大部分微卫星标记具有高多态性,蕴含的遗传信息含量较为丰富,能够为黑棘鲷的种群遗传资源评估提供数量充足、类型多样的有效分子标记。跨物种扩增结果显示,有43个黑棘鲷微卫星标记可在9种鲷科鱼类中成功扩增,其中28个标记在太平洋棘鲷(Acanthopagruspacificus)、黄鳍棘鲷(Acanthopagruslatus)和澳洲棘鲷(Acanthopagrusaustralis)中具有较好的通用性,2个标记在平鲷(Rhabdosargussarba)、蓝点赤鲷(Pagruscaeruleostictus)、真赤鲷(Pagrusmajor)、二长棘犁齿鲷(Evynnis cardinalis)及黄牙鲷(Dentex hypselosomus)中具有通用性。这些通用性标记可为阐明鲷科属、种间的系统进化关系和棘鲷属鱼类的群体遗传学分析提供新的标记来源和研究角度。