高级细胞综述1

微卫星标记在研究中国猕猴遗传多样性中的应用研究进展摘要：猕猴是生物医学中理想的实验动物，但是由于近亲交配、非法捕猎等各种原因，猕猴的生物多样性正在逐渐丧失，为了保护中国猕猴的遗传多样性以及对中国猕猴的合理开发和利用提供理论基础，且为其它猕猴的研究提供参考，这篇文章对微卫星在研究中国猕猴遗传多样性中的应用进行了综述。目前对猕猴遗传多样性的研究主要集中在核DNA和线粒体DNA。尤其是线粒体DNA，由于线粒体DNA是细胞核外遗传物质，能够独立地进行复制和转录，与核DNA相比，具有以母系方式遗传、分子结构简单、进化速度快、碱基变异大等特点，因而研究者经常用它进行分子标记。关键词：微卫星标记；中国猕猴；遗传多样性。Abstract:Rhesusmacacaisidealexperimentalanimalinbiomedical,butbecauseofinbreeding,illegalhuntingandotherreasons,themonkeyisgraduallylosingbiologicaldiversity.InordertoprotectthegeneticdiversityofChinesemacaquesandprovideatheoreticalbasisforChinesemacaquesrationaldevelopmentandutilizationandprovideareferenceforotherresearchmonkeys,microsatellitesinChineserhesusmacacageneticdiversityresearchapplicationswerereviewedbythisarticle.CurrentresearchonthegeneticdiversityofmacaquesfocusedonnuclearDNAandmitochondrialDNA.EspeciallyismitochondrialDNA,mitochondrialDNAistheextranucleargeneticmaterialandcapableofreplicationandtranscriptionindependently,comparedwithnuclearDNA,havingamaternalgeneticway,molecularstructureissimple,fastevolution,thegenemutationandothercharacteristics,thusresearchersoftenuseitforamolecularmarker.Keywords:microsatellitemarkers;Chinesemacaques;geneticdiversity.1.前言近年来，越来越多的疾病危害着人体的健康，使人体的身体素质不断地降低，而猕猴作为一种在进化上与人类更为接近的物种，经常作为实验动物【1】；并且，由于近亲交配、非法捕猎等原因，使得猕猴的遗传多样性不断地丧失，所以，保护猕猴的遗传多样性对人类来说显得非常重要。遗传多样性是物种多样性的核心，是物种长期进化的产物【2】。遗传多样性的研究，对于濒危物种的保护有很大的作用。物种的进化潜力取决于其遗传多样性，物种的经济价值同样也依赖于它的遗传多样性。目前，国内外学者都在努力分析猕猴的遗传多样性，不仅从形态学、行为学了解猕猴的多样性，而且也从染色体水平去分析猕猴的多样性，随着生物技术的不断发展，现在越来越多的是在DNA水平对猕猴的多样性进行分析，包括核DNA和线粒体DNA水平的分析【3】。微卫星是短串联重复序列，一般以1-6个碱基为重复单位，有人也称之为简单重复序列、简单序列长度多态性或短串联重复。由于微卫星寡核昔酸的重复次数在同一物种的不同基因型间差异很大，于是这一技术很快便发展为一种分子标记，并首先在人类和小鼠中构建了以微卫星为主的分子连锁图谱【4】．有学者研究表明，中国猕猴的遗传多样性在DNA水平是比较丰富的。本文主要从微卫星标记方法在研究中国猕猴遗传多样性中的应用做一综述。2.微卫星标记的发展二十世纪八十年代以前，由于生物学技术的落后，几乎所有的分子标记都局限在分析蛋白质的多态性，主要是利用凝胶电泳来检测蛋白质的多态性，通过蛋白质的变化来推测基因的不同，这种方法由于本身的间接性，因而不能准确地检测基因的差异【5】。二十世纪八十年代以后，由于生物学技术的突飞猛进的发展，使得基因工程技术出现，所以对生物学的研究转向到了DNA水平，这一技术的出现，对微卫星标记起到了很大的推动作用。DNA是双螺旋结构，比较稳定，直接携带者生物体的遗传信息。从DNA水平分析物种的遗传多样性，更加可靠【6】。微卫星是短串联重复序列，在同一物种不同的个体之间由于重复次数不同，造成了遗传多样性，微卫星DNA标记是以1～6个碱基为核心而组成的短串联重复序列，在基因组中具有数量大、分布广、多态性高的特点，比其他标记更具有检测方法简便、快速，重复性好，结果可靠等优点，被认为是物种遗传多样性评估的最佳分子标记【7】。3.微卫星标记在猕猴遗传多样性中的应用微卫星标记只需要少量组织，操作简单，就能让DNA降解，进行有效地分析鉴定。微卫星标记带型比较简单，记录条带基本一致，客观明确，PCR技术的利用，使微卫星标记技术实现了操作自动化，大大提高了效率【8】。与其它标记技术相比，具有以下特点:第一，在每个微卫星DNA两端的序列多是相对保守的单拷贝序列，尤其在亲缘关系相近的物种间是保守的，而且在一些紧密相关的物种中其重复单位和重复次数具有一定的相似性。第二，这些小的、串联排列的重复序列经常是通过核苷酸链的滑动错配或者其它未知的过程来改变它们的长度,从而导致微卫星在数量上的差异【9】。张卉,李进华等【10】为建立封闭群实验猕猴，对皖南山区猕猴种群的遗传背景进行了初步调查。活体测量了18只猕猴的形态特征变量，并使用微卫星标记对33只猕猴进行了遗传多样性分析。体重变量具有显著的性别差异,躯干变量具有显著的年龄差异。同时从12个微卫星标记中筛选出9个具多态性标记,在猕猴群中平均检测到8个等位基因,群体杂合度H=0.825±0.106,多态信息含量PIC=0.788±0.121。皖南山区猕猴种群的形态特征体现了福建亚种的特性，在微卫星水平上表现出较高的遗传多样性，适合进行引种并建立猕猴的封闭群。DavidGleenSmith,JohnMcdonugh等【11】从整个地理范围的212只恒河猴的血液当中提取了DNA，每个样本中的线粒体DNA的835个碱基对被扩增，测序，比对，构建了系统进化树并测定了这些恒河猴的遗传距离。包括来自中国的恒河猴的DNA序列的进化树经常被用来测定单倍型或单倍群的起源。印度恒河猴序列形成了一个非常大的核酸多样性非常低以及没有地理结构的同源单倍群，第二个更小的单倍群来源于缅甸。来自缅甸和中国东西部的序列是不同于印度的主要单倍群【12】。每个这些序列形成单倍型表现出更大的核苷酸多样性和或人口结构的独立的集群。与此相对应，从被认为是代表不同亚种印度猕猴序列（基于形态学差异）被混合在树中，而来自中国的猕猴也表现出了一些亚种分类学方面的问题（但不是全部）。用分子方差分析方法测定了序列之间成对的差异表明区域变化对序列之间成对的差异贡献了72%，统计学分析也表明中国东西方种群的平均差异是显著的。这些结果表明中国和印度的大多数恒河猴都存在繁殖隔离，如果不是全部，在更新世期间，印度猕猴经历了严重的遗传瓶颈，而且一些基因漂流向西进入印度随后被重新建立。来自中国三个不同省份养殖中心的样品包括起源于中国东西部的恒河猴序列【13】。猕猴间遗传差异（即使是从同一个地方繁育中心收购）是起源于不同地理区域和被用作生物医学实验的受试者可以向所研究的性状表型差异。J.Satkoski1,D.George等【14】用从GenBank中找到的被捕获的中国野生型猕猴的序列分析了203只圈养的中国猕猴的线粒体DNA序列来比较中国境内野生和圈养的恒河猴种群的遗传结构。作者比较了圈养的印度恒河猴和圈养的中国恒河猴的22个微卫星的基因型，中国种群和印度种群具有显著性差异，中国种群更具有异质性。因此，与印度恒河猴相比较，中国恒河猴具有较高的遗传表型变异。作者的研究表明中国西部的省份比中国东南部省份具有更多的亚群，中国南部种群结构简单，可能是最近才形成的。人类介导的中国猕猴种群杂交成功意味着中国育种策略会影响对美国生物医药研究的解释。4.展望微卫星除了应用于评估动物遗传多样性，还广泛应用于遗传疾病的诊断、构建遗传图谱、亲子鉴定、种质鉴定、基因定位等许多领域。STR呈显性遗传，在基因组中不仅数量大、分布广，而且多态性丰富，哺乳动物的STR位点具有高度的保守性，相同物种的STR引物可在与其关系紧密的物种中使用【15】。STR分析方法具有简单，易于操作，重复性好，结果可靠等优点,因此它在物种遗传多样性评估中经常被当做最佳分子标记。目前在人类基因组中已经定位了4000多个微卫星标记，在家禽、日本猕猴、家畜、植物体内也已经相继发现了丰富的STR位点。所以，微卫星标记在研究猕猴遗传多样性方面的应用前景是非常广泛的。参考文献1.DietrichWFetal.Acomprehensivegeneticmapofthemousegenome.Nature,1996,380:149一150.2.DibCetal.Acomprehensivegeneticmapofthehumangenomebasedon5264microsatellites.Nature,1996,380:152一154.3.NakamuraYetal,Variablenumberoftandemrepeat(VNTR)markersforhumangenemapping.Science,1987,235:1616-1622.4.张桂香，微卫星标记及其应用研究探讨.全国畜牧兽医总站畜禽牧草种质资源保存利用中心.北京100094.5.5.StoneWH，ElyJJ，ManisGS，eta1．ClassicalgeneticmarkersandDNAmarkers：Acommensalmarriage．Primates,1993，34：365—376.6.MelnickDJ,HoelzerGA,AbsherR,AshleyMV.mtDNAdiversityinrhesusmonkeysrevealsoverestimatesofdivergencetimeandparaphylywithneighboringspecies.MolBiolEvol1993,10:282–295.7.FoodenJ,LanyonSM.Blood-proteinallelefrequenciesandphylogeneticrelationshipsinMacaca:areview.AmJPrimatol1989,17:209–241.8.KanthaswamyS,SmithDG.Useofmicrosatellitepolymorphismsforpaternityexclusioninrhesusmacaques(Macacamulatta).Primates1998,39:135–145.9.LingB,VeazeyRS,LuckayA,PenedoC,XuK,LifsonJD,MarxP.SIVmacpathogenesisinrhesusmacaquesofChineseandIndianorigincomparedwithprimaryHIVinfectionsinhumans.AIDS2002，16:1489–1496.10.张卉,李进华,赵健元,汪腾海.皖南山区猕猴种群的形态特征与微卫星遗传多样性初步分析.实验动物与比较医学[J],.2008,28(4):225-228.11．DavidGleenSmith,JohnMcdonugh