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.     

大泽蟹家族来了新成员

最近,日本硫球大学理工学研究博士生成濑贯在该校举行的日本甲壳类学会上发表,今年在冲绳本岛和附近岛屿对东亚最大的泽蟹类进行调查中,发现每个岛屿生栖的泽蟹各不相同,雄性的生殖器形状和甲壳的宽度,冲绳岛和渡嘉敷岛泽蟹甲壳的宽度为6公分,久米岛为5公分,伊平屋岛为4公分。并发现了3个大泽蟹的新品种。这些大泽蟹种群原来的祖先是一样的,但在适应每个岛屿环境中,分化出来的新种群。这对蟹类近代进化上的研究和大泽蟹对硫球列岛的演变历史非常重要。由于大泽蟹种群的现存个体数急剧减少,被环境省列为濒危品种。     

虾类遗传多样性的研究现状

同工酶技术已经被广泛应用于虾类群体遗传学及标记辅助选择育种等研究方面.同工酶电泳显示对虾有相应的亚群差异,暖水性虾类的遗传多样性水平高于冷温性种类;连续分布的且在不同生活史阶段所处的栖息地环境变化幅度大的种类往往表现出较低的遗传多态性,虾类群体的多态位点比例和杂合度都较低,养殖群体比野生群体更低.但同工酶电泳技术往往检测不出一些"隐性"或"中性"变异而低估了遗传多样性水平.随着分子生物学技术的发展,从20世纪90年代开始,虾类遗传多样性的研究逐渐向线粒体DNA和核DNA的多态性方向发展.限制性片断长度多态性(RFLP)在虾类线粒体多倍型、物种标记以及比较野生和养殖群体线粒体COI 基因的多态性比较等方面应用普遍.随机扩增多态性(RAPD)技术主要应用于虾类不同地理群体遗传多态性调查,养殖群体与野生群体之间、养殖群体世代之间的遗传多态性比较,该技术得到的虾类遗传多样性水平高于同工酶电泳技术.扩增片断长度多态性(AFLP)技术在虾类中主要应用于遗传连锁图谱的构建,有关虾类的AFLP遗传多样性分析的报道不多.利用AFLP技术对连续选育群体的遗传多样性研究显示,随着选育世代的增加,选育群体的遗传多样性呈现下降趋势,但随着选育时间的延长,群体之间的分化逐渐降低,群体的遗传结构开始趋于稳定,成为一个品系.单一重复序列(SSR)技术主要用于标记种群遗传特异性、不同地理群体间以及野生和养殖群体间的遗传多样性差异.DNA序列分析技术特别是线粒体序列分析技术近年来在虾类遗传多样性研究中的应用逐渐增多.mtDNACOI、mtDNA12S rRNA和mtDNA16S rRNA的基因序列差异被应用于形态相近物种的鉴别、亚属分类、确定个体间亲缘关系和野生与养殖群体间的遗传多样性差异等.为了实现对虾类种群遗传差异的更深入了解,人们把种群遗传结构的研究和系统地理学相结合,即用分子系统地理学的方法来研究遗传谱系空间分布的历史特征,通过种群遗传结构的分析来探讨种内系统地理格局的形成机制、系统发育关系以及现有分布特征,并结合种群的地理分布状况来发现和验证与其相关的地质事件,追溯和揭示种群的进化历程.从育种、养殖以及资源保护的角度出发,人们开始研究野生群体的种质基因库,希望根据群体遗传结构确定合理的增殖策略,制定科学的保护措施,确保虾类养殖业的持续发展.     

历史DNA在鱼类群体遗传与进化研究中的应用

历史耳石、鳞片作为鱼类群体遗传与进化研究宝贵的DNA来源,记录了几十年甚至几百年间的遗传信息,使得鱼类群体遗传与进化研究可以扩展到历史时间尺度,从而可以直接反映人类活动对鱼类遗传多样性及适应性进化的影响。近十几年来,随着高通量测序技术的蓬勃发展,历史耳石、鳞片作为基因组数据的来源成为现实,可提供更为精细的遗传数据。然而,历史样本具有DNA高度降解、外源DNA污染等特点,利用历史DNA进行群体遗传学研究仍然是一项十分困难的工作。作者对历史耳石、鳞片样本DNA的提取方法,基因分型技术进行了总结,以期为克服这些困难提供思路。另外,作者综述了利用历史样本进行鱼类群体遗传与进化研究的现状与热点。伴随新一代分子技术的普及与发展,历史DNA可以提供更为丰富的遗传信息,将为鱼类群体遗传与进化相关研究提供新的思路与证据,未来势必拥有更广阔的应用前景。     

海洋浮游甲壳类分子系统学研究进展

回顾海洋浮游甲壳类系统学研究的基础上，综述了生化水平和DNA(mtDNA和核DNA)水平的分子系统学研究现状。分子标记中DNA序列分析最为常用，其次是RFLP和RAPD分析，mtDNA主要应用于分类学、群体遗传学、种间分子进化和系统发育重建研究，而核DNA则应用于科以上较高阶元的系统发育和种内、近缘种间的遗传结构和遗传分化研究。最后对存在的问题和应用前景进行了展望。     

单环刺螠线粒体基因组全序列的获得——长PCR 结合鸟枪法测序

由于具有单基因所不可比拟的优势,线粒体基因组现已成为后生动物种群遗传和分子系统发育研究中一个重要的信息来源。本研究选取螠虫动物的代表物种——单环刺螠(Urechis unicinctus),详细阐述了利用长PCR方法扩增其线粒体DNA,获得约15 kb的扩增产物,进而构建shotgun文库,最终成功获得单环刺螠线粒体基因组全序列的流程。本实验流程样品需求量少、设备要求低、简便快捷。     

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。     

东海近岸带鱼(Trichiurus japonicus)线粒体控制区序列的群体遗传变异研究

带鱼(Trichiurusjaponicus)是广泛分布于东亚大陆架海域的暖温性近底层经济鱼类,也是东海区最重要的海洋渔业捕捞对象。然而,目前的研究报道对东海近岸带鱼群体遗传变异特性认识不足,不利于其种群的遗传资源保护和管理。本研究利用线粒体控制区序列对东海近岸带鱼6个群体191个个体的遗传多样性、遗传分化和历史动态进行分析。在577 bp长的控制区序列中共检测到70个多态位点,定义了121个单倍型。群体总的单倍型多样性较高(0.9911),但总的核苷酸多样性较低(0.0092),群体间遗传多样性水平差异较小。单倍型遗传学关系、Fst值和分子方差分析结果均表明群体间的遗传分化不显著,存在广泛的基因交流。历史动态分析结果表明东海近岸带鱼群体在更新世中晚期可能经历了瓶颈效应和随后的群体快速扩张,这是导致群体遗传多样性较低的主要原因。带鱼较强的扩散能力、洄游行为、海洋环流以及近期的群体扩张可能是造成东海近岸带鱼缺乏显著的系统地理种群结构的原因。研究结果提示,在线粒体DNA水平上,东海近岸带鱼群体是一个随机交配的种群,在遗传资源管理上可作为一个单元进行管理。     

文昌鱼线粒体基因组特征分析及分子标记探讨

线粒体基因组已被广泛应用于后生动物分子系统发育和群体遗传的研究。文昌鱼（Amphioxus）作为研究脊椎动物起源和进化的模式动物,在脊椎动物起源和进化研究中占据极为重要的位置。作者综合分析文昌鱼2科7个种的51条线粒体基因组全序列,全面揭示了文昌鱼线粒体基因组的基本特征。文昌鱼线粒体基因组均编码后生动物标准的37个基因...     

棘皮动物线粒体基因组研究进展

线粒体基因组是存在于真核生物线粒体中的重要遗传物质,可独立进行复制、转录和蛋白质合成.与核基因组相比,线粒体基因组具有长度相对较短、点突变率高等特点,被认为是研究生物系统进化的重要对象之一.近年来,在海洋生物研究中,线粒体基因组已被广泛应用于遗传分析、种质鉴定、分子标记挖掘以及系统进化研究等领域并取得了丰富的成果.棘皮...     

两种体色三疣梭子蟹线粒体DNA 部分片段序列的比较分析

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)作为重要的海洋经济动物,其常见体色(头胸甲)为茶绿色。近年来在我国沿海海域海捕三疣梭子蟹中开始出现体色为紫色的一类梭子蟹,除体色不同外,二者表型特征并无显著差异。对两种体色三疣梭子蟹不同个体的线粒体COI和16S rRNA基因进行了序列比对分析以判定二者之间的亲缘关系。结果发现COI和16S rRNA基因在两种体色三疣梭子蟹群体中的核苷酸序列一致性分别为99.87%和99.88%,表明紫色三疣梭子蟹并未发生亚种的分化,即紫色和茶绿色群体属于同一个种。并利用GenBank数据库检索了梭子蟹科其他15种海产蟹的16S rRNA序列,进行了序列同源性比对分析和分子系统学方面的探讨,为梭子蟹种属分类学研究提供分子依据。     

基于线粒体12S rRNA序列探讨4种青蟹系统发育关系及中国沿海青蟹的分类地位

研究青蟹属4种青蟹的系统发育关系,阐明分布于中国沿海青蟹的分类地位,本研究采集了青蟹属4种青蟹以及中国沿海的青蟹样品,测定分析了其线粒体12S rRNA部分片段序列。结果表明4种青蟹的12S rRNA基因片段长度存在差异,每一种的个体都单独聚为1支,中国沿海的青蟹样品全部与Scylla paramamosain聚为1支,结果提示分布于中国沿海的青蟹主要是S.paramamosain。S.serrata,S.paramamosain和S.tranquebarica3个种间的亲缘关系较近,这3个种形成1个单系群并且具有很高的自展置信值。S.olivacea与其他3个种互为单系,与以上3种青蟹的亲缘关系较远。     

两种体色三疣梭子蟹亲缘关系的PCR-SSCP分析

三疣梭子蟹作为重要的海洋经济动物,其常见体色为茶绿色。近年来在我国东部沿海海域海捕三疣梭子蟹中开始出现体色为紫色的一类梭子蟹,除体色不同外,二者表型特征并无显著差异。为确定两种体色三疣梭子蟹之间的关系,本文对两种体色三疣梭子蟹不同个体的线粒体COl和16srRNA基因进行了比较分析以判定体色的差异是否由于种属的差异引起的。通过对以上两个基因部分序列的SSCP和相关序列测定分析,发现在紫色和茶绿色群体中这两个线粒体保守序列基因的SSCP电泳条带图谱相似,序列分析表明COl和16srRNA基因在两种体色三疣梭子蟹群体中的核苷酸序列相似度分别为99．81％和99．91％。以上结果表明,紫色三疣梭子蟹并未发生亚种的分化,即紫色和茶绿色群体属于同一个种。此外,紫色梭子蟹群体的线粒体DNA序列在进化关系上较茶绿色群体更为保守。     

10种蟹类18S rDNA 和COⅠ基因序列分析及其分子系统发育研究

应用分子系统发育学的方法,以蟹类18S rDNA和线粒体细胞色素C氧化酶亚单位Ⅰ(COⅠ)基因序列片段为分子标记,结合形态学特征对10种蟹类的分类地位进行探讨。实验共获得10 条18S rDNA序列,长度为1780~1787 bp,其中A、T, G,C平均含量分别为23.72%, 24.58%,24.52%和27.17%;通过序列对比,发现18S rDNA序列相对保守,只含有1个从88 bp 到130 bp 约 50 bp的高可变区;物种间碱基距离比较小,从0.001到0.017。18S rDNA系统发育树为方蟹总科、沙蟹总科和梭子蟹总科起源于同-海洋蟹类祖先提供了分于生物q证惦,开上火亚N内尔量分别为26.88%.弓蟹科。获得的5条CO Ⅰ基因序列,长度均为709 bp,A、T,G、C平均含量分别为26.88%,37.62%,17.50%和18.00%;COⅠ基因片段变异性高,物种间碱基距离从0.016到0.138。COⅠ基因系统发育树真实地反映了住属各物种之间的进化关系,和传统分类非常吻合,为形态特征相似的姆类鉴定提供了-种快速准确的方法。     

Contrasting genetic diversity with phenotypic diversity in coloration and size in Xantho poressa (Brachyura: Xanthidae), with new results on its ecology

The ecology of Xantho poressa (Olivi, 1792) (Brachyura) was studied during field trips to the Mediterranean Sea, the Black Sea and the Spanish Atlantic Ocean. Our results reveal that X. poressa lives from the intertidal to the shallow subtidal zone, and inhabits relatively protected rocky shores, often with pebble underground, from juvenile to adult stages. A mark–recapture experiment revealed a high population density in this habitat. All stages, but predominantly juveniles, show a variability of colour patterns, which allow the crabs to blend in with the rocky substratum, thereby hiding from predators as passive defence. Adulthood can be reached with a carapace length smaller than 6 mm. The morphometric analysis of the species revealed allometric growth in carapace shape. Variability in overall size could be observed at different collecting sites. Neither the colour morphs nor the size differences could be attributed to differences of Cytochrome Oxidase subunit I mitochondrial DNA sequences, suggesting that ecological rather than genetic patterns are responsible for the different phenotypes.     

Vehicles versus conservation of invertebrates on sandy beaches: mortalities inflicted by off-road vehicles on ghost crabs

Sandy beaches face increasing anthropogenic pressures, with vehicle traffic being ecologically highly harmful. Ghost crabs (Fam. Ocypodidae) are conspicuous on many beaches, and they have been used as a bio‐monitoring tool to measure the ecological responses to human disturbance. However, the mechanisms causing declines in crab numbers are unknown, yet conservation must target the actual impact mechanisms. Therefore, we quantified the magnitude and mechanisms of off‐road vehicle (ORV) impacts on ghost crabs, addressing three key questions: (i) Does abundance of ghost crabs respond to traffic intensity?; (ii) Can burrows protect crabs from vehicles? and (iii) Can mortalities caused by vehicles contribute to population declines? ORV‐impacts were measured on North Stradbroke Island (Australia) for Ocypode cordimanus and Ocypode ceratophthalma. Crab densities were significantly lower in areas subjected to heavy beach traffic, suggesting direct crushing by vehicles. Burrows only partially protect crabs against cars: all individuals buried shallow (5 cm) are killed by 10 vehicle passes. Mortality declines with depth of burrows, but remains considerable (10–30% killed) at 20 cm and only those crabs buried at least 30 cm are not killed by ORVs: these ‘deep‐living’ crabs represent about half of the population. After crabs emerge at dusk they are killed in large numbers on the beach surface. A single vehicle can crush up to 0.75% of the intertidal population. While conservation measures should primarily regulate night traffic, our results also emphasise that the fossorial life habits of sandy beach animals cannot off‐set the impacts caused by ORVs.     

Stock structure and demographic history of the Indo-West Pacific mud crab Scylla serrata

The increasing exploitation of mangrove forests, without any sustainable planning, has been seriously compromising the survival of this ecosystem and of its exclusive resources. Scylla serrata is one of the most commercially exploited crabs inhabiting mangroves and estuaries of the Indo-Pacific region. This species is extensively harvested, mainly for selling to the tourist market, and, as a consequence, its populations are in constant decline. The aim of the present study was to assess the level of genetic exchange of S. serrata within the Western Indian Ocean (WIO), using a population genetic structure approach. To achieve this goal, we reconstructed the intra-specific geographic pattern of genetic variation by partial sequencing the mitochondrial DNA cytochrome oxidase subunit I, in samples from seven mangrove sites of the WIO. Our data set then encompassed all the sequences for the same genetic marker deposited in Genbank and corresponding to samples from South East Asia, Australia and some Pacific Islands: this allowed us to estimate the level of connectivity among S. serrata populations within its distribution area.     

Concordance of microsatellite and mitochondrial DNA markers in detecting genetic population structure in the boring giant clam Tridacna crocea across the Indo‐Malay Archipelago

Mitochondrial DNA (mtDNA) is a single, usually non‐recombining locus, and often uniparentally inherited. Therefore, its ability to reveal recent gene flow among populations is usually questioned. In this study, the genetic population structure of 16 populations of Tridacna crocea (n = 366) from the Indo‐Malay Archipelago (IMA) was examined with 10 microsatellite markers and compared to previous studies using mtDNA, in order to test if the revealed population structure was congruent between the two marker systems. The results showed that the genetic population structure revealed by the two marker systems was mostly congruent, with a high correlation between cytochrome c oxidase subunit I (COI) and microsatellites. The studied populations could be divided by both marker systems as follows: (i) Eastern Indian Ocean, (ii) Central IMA, and (iii) Western Pacific. Populations in the Central IMA showed high gene flow. However, populations in the Java Sea (Karimunjava, Pulau Seribu) were grouped into a separate cluster by mtDNA analysis, while this grouping was not detected by microsatellites. It was also noteworthy that there is obvious heterozygosity deficiency in most of the populations, which may be caused by null alleles, inbreeding or population expansion. Overall, these results indicate that the mitochondrial COI gene is applicable for population genetic analysis and precise recovery of connectivity patterns of giant clams. Therefore, the combination of mtDNA and nuclear DNA markers can lead to a more complete understanding of population genetics. Moreover, this study is expected to facilitate fully displaying the population genetic structure of giant clams combining with other researchers' results.