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林麝分子遗传学研究进展.doc

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    • 林麝分子遗传学研究进展[摘要]林麝是目前养殖规模较大、数量最多的麝科动物之一,雄麝 能分泌名贵中药材麝香,具冇很高的药用价值和经济价值,由于栖息地的 丧失及乱捕乱猫,该物种野生种群数量及分布范围己急剧减少因此,深 入了解林麝分子遗传学相关研究,能为林麝遗传资源保护和遗传选育工作 奠定坚实的基础该文综述了近年来有关林麝分子标记、遗传分类、人工 繁育、泌香性能、疾病等方面的分子遗传学研究进展,以期为后续的分子 遗传工作提供一定的理论依据[关键词]林麝;分子遗传学;分子标记;人工繁育;泌香林麝Moschusberezovskii又名麝鹿、香獐,属偶蹄目Artiodactyla> 麝科Moschidae、麝属Moschus,是冃前养殖规模较大、数量最多的麝科 动物之一雄麝香腺分泌的外激素一一麝香在传统中药领域发挥着重要的 作用[1-2] o由于国际香料市场和医疗行业对麝香需求量的大增,人类“杀 麝取香”和对其栖息地的严重破坏,已使该物种野生种群数量急剧减少, 现存麝类已面临濒危目前,林麝已被列人CTTES附录I中,《中国濒危 动物红皮书》将麝列为濒危或易危动物[3]我国1988年颁布的野生动物 保护法将林麝列为国家二级保护动物,2002年又将其提升为一级保护动 物。

      麝的珍贵引起了许多生物学工作者的浓厚兴趣,在林麝的生态学[4]、 行为学[5]、分类学[6]、生理学[7]以及麝香的药理学与临床应用[8]等方 面开展了积极的探索近年來,随着现代生物技术的不断发展,细胞生物学、分子生物学等新兴生物技术开始被不断地运用到林麝遗传育种工作中,为林麝的育种保 护工作注入新的活力其中,以新兴发展起来的分子遗传标记技术最引人 注目,分子遗传标记的出现使基于此类标记的选择育种技术有了实现的可 行性,显现出了巨大的应用潜力当前,分子遗传标记在林麝遗传育种中 的应用主要体现在遗传分类、人工繁育、泌香、疾病等方面本文就分子 遗传学在林麝研究中的应用现状做一综述,并对后期研究进行了展望,以 期为提高林麝的生产性能提供参考1林麝分子遗传标记分子遗传标记是基于DNA差异进行个体或群体遗传多样性分析的有力 工具常用于林麝遗传多样性分析的分子标记方法冇AFLP, mtDNA,微卫 星DNA等AFLP技术在种群结构和差异的调查中起着非常重要作用[9]陈轩[10]根据AFIF分子标记的特点,以四川养麝研究所白沙养麝场21只林麝样品 和金凤山养麝场14只林麝样品为材料,对2个种群的遗传多样性进行了 比较分析,结果发现四川养麝研究所白沙养麝场圈养的2个林麝种群均具 有较高水平的遗传多样性,但金凤山种群具有相对较高的遗传多样性。

      赵 莎莎[11]利用相同的原材料进一步检测了 22对选择性引物组合,共获得 T 908个AFIF多态片段,结果证明了麝香高产组在多态位点比率(PPL) 上极显著高于参照组和低产组,在遗传多样性水平上也有更高的幣体竞争 优势mtDNA是核外遗传物质,由于mtDNA的控制区富含A, T碱基,属于遗 传高变区,进化速度比其他区域快,多态性丰富,常被应用到野生动物群 体遗传多样性检测中彭红元等[12]通过分析四川省3个本地种群中林麝 mtDNA控制区域582bp片段,发现94个变异位点,在109个个体中检测出 27个单倍型,表明3个群体间很少进行遗传交流,建议建立系谱以增加群 体间基因的交流2014年,冯慧等[13]调査了陕西省林麝1个圈养种群3 个野生种群mtDNAD-Loop632bp片段的遗传多样性和种群结构,结果表明, 陕西省林麝群体mtDNAD-loop区序列存在着较丰富的变异和遗传多样性, 凤县野生群体和凤县养殖场群体的核甘酸多样性和单倍型多样较高,养殖 场种群没有出现近亲繁殖及遗传多样性下降的情况凤县野生群体和凤县 养殖场群体两者遗传分化较小,存在着较高的基因流水平微卫星DNA广泛分布与真核生物基因组中,具冇多态性高、共显性遗 传、选择中性、易于操作等特点,是一种极具应用价值的分子遗传标记, 由于微卫星重复序列在群体间和不同的个体间通常表现出很高的序列变 异性,并且这种变异呈共显遗传,因而在微卫星重复序列广泛应用于物种 遗传多样分析。

      2004年,邹方东[14]运用微卫星标记法构建了 3个林麝基 因组微卫星富集文库,每个文库含冇上万个转化子2005年,Z()u等[15] 又运用了改进的富集文库方式来分离微卫星位点,获得了野生林麝的多态 位点,结果发现70%的基因组文库为(AC) _n文库,8个微卫星位点呈现 高度多态性,可作为研究林麝的分子遗传标记2006年,夏珊[16]对构建 林麝的微卫星文库筛选了 6个多态性好的座位,并对林麝的遗传多样性进 行初步的分析,6个微卫星座位的多态信息含量(P1C)最低为0.6214, 最高为0. 7984,说明这6个林麝微卫星座位具有高度多态性,进一步证明 了微卫星DNA是很好的分子遗传标记2林麝遗传分类研究目前,对林麝的遗传分类有3种研究手段,分别为形态解剖学、细胞 遗传学和分子生物学一种是根据外形、头骨和距骨的形态特点以及生态 习性、分布等认为麝确是一个独立物种[17]陈服官等[18]根据林麝生物 标本,再一次肯定了这种分类方法林麝作为麝科动物一个亚种除了在形 态解剖学上得到了明确的肯定外,从细胞遗传学特征来看,也得到了有力 的支持细胞的染色体组型和染色体带型都代表着种的特性,它为不同物 种在分类研究和确定其在进化过程中的位置提供了一个重要的依据。

      2004 年,邹方东等[19]以林麝外周血淋巴细胞为实验材料,首先建立了适合林 麝淋巴细胞增殖的培养体系,并用培养出的细胞制备染色体,确定林麝核 型是2N二58,且全都是端着丝粒染色体,还首次应用染色体G-带技术,对 林麝染色体的G-带带型进行了研究,确定了林麝染色体是2店58,且全都是端着丝粒染色体,这与其他鹿科动物存在较大差异结果表明,从细胞遗传学角度将麝分为单独一科也是比较合理的随着分子生物学的发展,麝作为独立的科在分子水平上相继得到了印证Kuznetsova等[20] 对鹿科家族成员和其他偶蹄动物的线粒体基因12S和16SrR7A (2445bp) 的序列和核6-spectrin基因(828bp)的区域进行分析,发现鹿科和麝存 在儿个分子共源性特征刘学东等[21]则利用测得梅花鹿、坡鹿、原麝和 林麝的线粒体12SrRNA基因全序列,与GenBank中检索到的緜鹿、长颈鹿 和牛12SrRNA基因全序列进行对比,分别应用ME, ML, MP方法重建系统树,发现3种树拓扑结构一致,结果显示麝、鹿、牛、长颈鹿均各自为单系群,且麝作为一个单系进化此外,采用PCR技术和序列测定方法从线 粒体DNA上得到367bp的细胞色素b基因片段序列,分析其序列可得出在 麝、獐、鹿和鹿的系统进化中,麝约在600万年前与鹿科分歧,而鹿科的3个亚科是在350-500万年前开始分歧,表明麝可单独作为麝科[22] o张亮则采用克隆SRY基因的CDS区的方法,得到林麝和马麝的SRY基因,对 其进行分析显示,支持麝作为独立一科的观点[23] o 2009年,彭红元等[12] 测定了林麝全线粒体序列,分别运用MP, Baryes方法与其他22种反刍亚 H的动物相关基因序列进行系统进化分析,表明林麝与鹿科动物的亲缘关系最为接近,并单独形成一支,在牛科和鹿科之前分化出来,为鹿科、牛 科互为姐妹群。

      2012年,冯慧等[13]从秦岭林麝的毛发样品中提取得到线 粒体DNACytb基因的部分序列,并对其进行序列分析,发现林麝、原麝、 马麝、喜马拉雅麝、黑麝是5种独立的种,林麝与原麝的亲缘关系最近, 进一步弥补了现有形态分类硏究的不足,得到更有说服力的分析结果截 至目前,运用各种克隆方法得到的林麝DNA序列,对其分析后发现其遗传 学分类与形态解剖学、细胞遗传学得到的结果是相同,对麝作为单独一个 物种的结果进行了充分的肯定3林麝分子遗传学在人工繁育上的应用经过50多年的发展,我国在林麝的人工繁育方面取得了不少优秀成 果但是,由于基础研究及资金等方面的问题,我国的圈养林麝规模一直 徘徊在6000只左右[24],并且在林麝养殖过程中出现的种群退化、后代 抗病力下降等问题也不断凸显,因此,加大对林麝的人工繁育研究,特别 是基础研究工作力度显得尤为重耍2004年,邹方东等[25]首次成功克隆了与林麝生殖相关的核B -A亚基成熟肽序列,为林麝的人工繁育和麝资源的保护利用提供了相关基础资料也有人对俄罗斯西伯利亚地区、远东地 区和萨哈林岛的麝进行遗传多样性分析,发现随着栖息地的分裂,麝的近 亲繁殖遗传多样性在不断上升,进而出现种群隔离现象[26] o此外,岳碧松研究团队对四川省米亚罗、金凤、马尔康3个养殖场的林麝进行微卫星 分析,表明都是冇效的群体规模,其遗传结构具冇重要的保护意义,并建 议在林麝人工育种时应当充分考虑这种遗传结构[27],这为林麝的选育工 作提供了新的认识。

      2013年,岳碧松研究团队再次对四川米亚罗地区人工 繁育林麝的多态性进行微卫星分析,发现由于引入新的血缘,林麝的杂合 程度和遗传多样性在不断增加[28],为林麝的人工繁殖管理提供了一种新 的方法4分子遗传学与林麝泌香的关系获取麝香是保护林麝遗传资源的本质因素,提高麝香的产量,对林麝泌香相关的研究已经从组织解剖水平深入到泌香分子机制的研究陈轩[10]分析了林麝AFLP的多态性与产香量的关系,筛选出34个在高产组和低产组间等位基因频率分布冇显著(P参照组〉低产组(P〈0.01),表明在 生存适合度上,高产组相对低产组具有遗传多样性水平更高的幣体竞争优 势,这个结果也说明泌香能力这一性状并不是单基因控制的,而是跟个体 整体遗传素质相关,受多基因影响和调控的,根据标记座位分布的同质性 检验结果,筛选出了 34个在高产组和低产组间有显著(P〈0・05)差异分 布的标记位点,这些筛选出的标记位点在高产组与低产组间的等位基因频 率分布存在显著差异,可能会与影响泌香性状的相关遗传因素(如控制麝 香合成的基因位点、生长或激素调控的遗传因子、免疫调控的遗传因子等) 关联,从而为后续研究提供了优先检测的标记选择。

      白康[29]采用PCR-SSCP、测序分析等生物技术手段对雄性激素受体(AR)基因外显子1, 4, 8进行研究,结果显示,AR基因外显子1, 4, 8 在所做样本中不存在多态性,说明雄性林麝AR基因外显子(1, 4, 8)在 林麝中具有高度保守性王勤等[30]克隆了调控林麝的繁殖和泌香的重要 垂体激素FSH- B和LH- P基因,这为开展林麝泌香过程中基因表达的关联分析提供了一定的理论依据5分子遗传学与林麝疾病相关分析麝类疾病是长期阻碍林麝人工养殖发展的关键因素随着分子生物学 的发展,分子遗传标记技术已经运用到林麝的疾病诊治过程中,这为寻找 麝类疾病起因,制定相应抗体提供了一种新的借鉴方法罗燕等[31]对林麝肺源致病性Escherichiacoli毒力基因进行了检测及鉴定为进一步研究林麝肺源致病性E. col i的致病机制奠定了基础,同时为防治林麝E. col i性肺炎提供了依据2013年,邹丹丹等[32]克隆和表达了林麝IL-1P基 因,为其用于林麝疾病的防治奠定基础李灵等[33]以四川养麝研究所的115只林麝个体为对象,通过对MHCII类经典的DR和DQ座位的分离、遗传变异分析和化脓性疾病相关性的分析,揭示了林麝MHCII基因多态性的维持机制及其与化脓性疾病的密切关系。

      周鑫等[34]为调查林麝肺源致病 性大肠杆菌0因子血清型以及相关耐药基因的流行状况,采用玻板凝集反 应法进行0因子血清型鉴定,同吋用PCR方法检测耐药基因,发现29株 菌皆携带多种耐药基因,这对林麝临床科学合理用。

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