微衛(wèi)星DNA標(biāo)記應(yīng)用于畜禽血緣關(guān)系鑒定

張一君，馬海明(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

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微衛(wèi)星DNA標(biāo)記應(yīng)用于畜禽血緣關(guān)系鑒定

張一君*，馬海明**
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

摘 要：隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展，公畜對(duì)畜禽育種的影響越來越大，優(yōu)秀公畜的后裔越來越多，優(yōu)秀種畜在生產(chǎn)上的貢獻(xiàn)也較為突出，因此親子鑒定對(duì)畜牧業(yè)有重要的指導(dǎo)意義。微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)以其具有分布廣泛，多態(tài)信息含量高，呈共顯性以及檢測(cè)方便、快速等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，成為國(guó)際動(dòng)物遺傳協(xié)會(huì)(ISAG)和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)優(yōu)先推薦的分析畜禽遺傳多樣性的工具，被廣泛應(yīng)用于畜禽的遺傳多樣性分析、品種間遺傳距離估測(cè)及親子鑒定和血緣控制來防止近親交配。

關(guān)鍵詞：微衛(wèi)星標(biāo)記；親緣關(guān)系；遺傳多樣性

1 微衛(wèi)星標(biāo)記的結(jié)構(gòu)

微衛(wèi)星標(biāo)記(Microsatellite)，又稱為短串聯(lián)重復(fù)序列(Short Tandem Repeats)或簡(jiǎn)單重復(fù)序列(Simple Sequence Repeats)，是均勻分布于真核生物基因組中的簡(jiǎn)單重復(fù)序列[1-3]，由2～6個(gè)核苷酸的串聯(lián)重復(fù)片段構(gòu)成，美國(guó)人Weber發(fā)現(xiàn)了微衛(wèi)星DNA具有長(zhǎng)度多態(tài)性[4]，并將微衛(wèi)星分為3類：?jiǎn)渭?Pure)SSR、復(fù)合(Compound)SSR和間隔(Interrupted)SSR。單純SSR是指由單一的重復(fù)單元所組成的序列，如(AT)n；復(fù)合SSR則是由2個(gè)或多個(gè)重復(fù)單元組成的序列，如(GT)n(AT)m；間隔SSR在重復(fù)序列中有其他核苷酸夾雜其中，如(GT) nGG(GT)m。由于重復(fù)單位的重復(fù)次數(shù)在個(gè)體間呈高度變異性并且數(shù)量豐富，因此微衛(wèi)星標(biāo)記的應(yīng)用非常廣泛。

2 微衛(wèi)星標(biāo)記的特點(diǎn)

2.1 分布廣泛，有高度多態(tài)性

微衛(wèi)星DNA在真核生物的基因組中廣泛存在且分布比較均勻。平均每10 kb的DNA序列中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)微衛(wèi)星序列[5]。在豬的基因組中，每隔30 kb～50 kb就會(huì)有1個(gè)兩核苷酸重復(fù)[6]。與其他分子標(biāo)記(如RFLP、RAPD及小衛(wèi)星DNA)相比，微衛(wèi)星在基因組中數(shù)量多、分布廣、重復(fù)性好、分布均勻、多態(tài)信息含量高、分析方便、適合進(jìn)行檢測(cè)，因而被認(rèn)為是各類遺傳標(biāo)記中最常用的一種[7]。

2.2 呈共顯性

很多研究表明微衛(wèi)星的遺傳遵循孟德爾遺傳規(guī)律，能夠穩(wěn)定地從上一代遺傳給下一代，并且等位基因間呈共顯性遺傳，更容易區(qū)分出純合子和雜合子，在同一個(gè)體的不同年齡、不同的組織器官等產(chǎn)生的DNA指紋圖完全一致[8]。這使其在物種起源、遺傳圖譜、基因定位及連鎖分析等研究中精確性和可靠性更高。

2.3 微衛(wèi)星標(biāo)記具有保守性

微衛(wèi)星DNA兩端的序列多是相對(duì)保守的單拷貝序列，因此微衛(wèi)星DNA所在區(qū)域在生物的基因組中是相對(duì)較為保守的，即在一些親緣關(guān)系相近的物種中其重復(fù)單位和重復(fù)次數(shù)具有一定的相似性。某一物種的微衛(wèi)星引物可在與其相關(guān)密切的物種中使用。

2.4 微衛(wèi)星標(biāo)記易于檢測(cè)

微衛(wèi)星DNA的長(zhǎng)度一般為200 bp左右，很容易進(jìn)行PCR擴(kuò)增，PCR擴(kuò)增的高度靈敏性、高度特異性及操作簡(jiǎn)便省時(shí)，使微衛(wèi)星標(biāo)記的檢測(cè)非常方便而且準(zhǔn)確[9]，因此適用于降解、陳舊和腐敗檢材的分型鑒定。復(fù)合擴(kuò)增，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，節(jié)約時(shí)間、節(jié)約檢材、提高檢測(cè)效率。目前，STR已廣泛應(yīng)用于遺傳制圖、連鎖分析、親子鑒定、個(gè)體識(shí)別、疾病基因定位和物種多態(tài)性研究等領(lǐng)域。

3 微衛(wèi)星標(biāo)記在親緣關(guān)系鑒定中的應(yīng)用

在畜牧生產(chǎn)中，多頭公畜復(fù)配、系譜追認(rèn)、混合精液輸精、不明確的偷配或亂配認(rèn)證、雙親資料混亂等等常有發(fā)生[10]。錯(cuò)誤的系譜信息會(huì)減緩遺傳進(jìn)展?，F(xiàn)代畜禽生產(chǎn)和育種中，通常要利用畜群系譜圖，根據(jù)親屬的信息來確定個(gè)體的選留。由于微衛(wèi)星位點(diǎn)具有高度多態(tài)性、保守性、呈共顯性以及檢測(cè)方便、快速等特點(diǎn)，已經(jīng)代替了人們最早使用的血型、蛋白多態(tài)性標(biāo)記等方法，以多個(gè)位點(diǎn)在一定群體中各等位基因的頻率為基礎(chǔ)來進(jìn)行血緣鑒定和血緣控制。如今利用多個(gè)微衛(wèi)星座位在該群體中的等位基因頻率，通過計(jì)算排除概率(exclusion probability)便可進(jìn)行親子鑒定和血緣控制[11]。

Ellegren等[12]判定馬的親權(quán)關(guān)系研究表明，組合5個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)可使排除率達(dá)98 %以上，使用10個(gè)位點(diǎn)排除率可達(dá)99.99 %。趙鳳等[13]對(duì)229頭荷斯坦種公牛個(gè)體基因型進(jìn)行了檢測(cè)，并探討其用于牛個(gè)體識(shí)別和親子鑒定的可行性，結(jié)果表明11個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記累積個(gè)體識(shí)別能力為99.99 %，累積非父排除率達(dá)到99.99 %，隨機(jī)個(gè)體一致性概率為1.59×10-17，進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和親子鑒定的效力與可靠性均很高。王燕麗等[14]采用微衛(wèi)星標(biāo)記多重?cái)U(kuò)增結(jié)合熒光標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)，對(duì)金華豬I系保種群中的120頭豬的29個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的基因型進(jìn)行了檢測(cè)可見，金華豬的基因純合率較高，用SPSS軟件將這些豬聚成10大類，個(gè)體間的親緣關(guān)系清楚可見，并根據(jù)聚類結(jié)果對(duì)5頭系譜不明的豬進(jìn)行了親緣關(guān)系分析。楊娜等[15]采用熒光標(biāo)記引物PCR和毛細(xì)管電泳分型的方法將篩選出的14個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)應(yīng)用于64只獼猴人工繁育種群，結(jié)果這些位點(diǎn)在獼猴中均屬于高度多態(tài)位點(diǎn)，單親已知時(shí)累積排除率(CPE2)和雙親未知時(shí)累積排除率(CPE1)達(dá)0.999 9和0.998 5。郭立平等[16]應(yīng)用熒光引物和自動(dòng)測(cè)序技術(shù)確定8個(gè)微衛(wèi)星基因座為西門塔爾牛親子鑒定的核心標(biāo)記，得出8個(gè)位點(diǎn)平均等位基因數(shù)為11.4、平均觀察雜合度0.804、平均期望雜合度0.828、平均多態(tài)信息含量0.807；3種情況下的累計(jì)排除概率分別為：0.99、0.999 5和0.999 998。驗(yàn)證群體的鑒定結(jié)果與系譜一致，LOD值為9.29～14.66，且置信度均達(dá)到95 %。黃建芳等[17]以33頭廣西巴馬小型豬為研究對(duì)象，利用19個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記，對(duì)廣西巴馬小型豬近交群F10～F15世代進(jìn)行遺傳學(xué)檢測(cè)表明，廣西巴馬小型豬近交群體的基因多態(tài)性低且近交程度高，是一個(gè)遺傳性穩(wěn)定的群體。袁文等[18]利用26個(gè)微衛(wèi)星基因座分析了五指山小型豬近交群的遺傳變異及近交程度，結(jié)果表明五指山小型豬近交群具有較高的純合度，保持了一定的遺傳穩(wěn)定性。李軍成等[19]用9個(gè)微衛(wèi)星DNA標(biāo)記對(duì)五群豬進(jìn)行等位基因頻率、遺傳距離、系統(tǒng)發(fā)生樹構(gòu)建和主成分等分析。結(jié)果表明蕨麻豬與蘭州、武威、臨洮和青海四群豬相比，遺傳距離大，主成分差異大，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)．蕨麻豬比較純，沒有受到這四群豬血緣的影響。錢林東等[20]采用10對(duì)常染色體微衛(wèi)星DNA標(biāo)記對(duì)云南文山黃牛的親子關(guān)系進(jìn)行了檢測(cè)分析表明，常染色體微衛(wèi)星DNA標(biāo)記在標(biāo)準(zhǔn)的三聯(lián)體和單親兩種情況下都能用來進(jìn)行親子鑒定，但標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)體情況下的親子鑒定更準(zhǔn)確。劉龍騰等[21]采用微衛(wèi)星標(biāo)記的方法對(duì)132只中國(guó)美利奴羊9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)的等位基因頻率進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)其中7組親子進(jìn)行了親子鑒定。結(jié)果表明，9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在選擇的7組親子中，獲得0.999 8～0.999 9的父權(quán)概率，說明微衛(wèi)星在親緣關(guān)系較近的群體中也可以進(jìn)行親子鑒定。

4 總結(jié)

由于微衛(wèi)星在群體中具有很高的多態(tài)性，因此被廣泛應(yīng)用于人類及動(dòng)物親權(quán)分析、法醫(yī)鑒定等領(lǐng)域，還在增大畜禽種類低遺傳性狀、限性性狀和后期性狀選擇強(qiáng)度、縮短世代間隔、提高選擇準(zhǔn)確性方面有很大優(yōu)勢(shì)。微衛(wèi)星標(biāo)記不僅可構(gòu)建遺傳連鎖圖譜，標(biāo)記輔助選擇及評(píng)估遺傳多樣性等，而且還可以用于豬的疾病診斷性別控制、保護(hù)遺傳學(xué)等方面，相信隨著人們對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)的改進(jìn)、統(tǒng)計(jì)方法和檢驗(yàn)手段的日趨完善,它必將發(fā)揮其更大的作用?！酢?/p>

參考文獻(xiàn)：(21篇，略)

*作者簡(jiǎn)介：張一君(1993.11- )，女，漢族，甘肅天水人，碩士生，研究方向?yàn)樨i的分子遺傳；E-mail：362824409@qq.com。

基金項(xiàng)目：863項(xiàng)目(2011AA100304)。

中圖分類號(hào)：S813.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-0769(2016)02-0047-02

** 通信作者：馬海明，男，教授，研究方向?yàn)樨i的分子遺傳；E-mail: mahaiming2000@163.com。