申幸嬌，岳秉飛

(中國食品藥品檢定研究院，北京 100050)

分子遺傳標(biāo)記技術(shù)在兔遺傳多樣性分析中的應(yīng)用

申幸嬌，岳秉飛

(中國食品藥品檢定研究院，北京 100050)

實(shí)驗(yàn)兔是重要的實(shí)驗(yàn)動物之一，在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。各種分子遺傳標(biāo)記的出現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)兔系統(tǒng)發(fā)育、種群遺傳結(jié)構(gòu)分析以及質(zhì)量控制等各個領(lǐng)域提供了更為簡便、可靠的研究手段。但目前，國內(nèi)實(shí)驗(yàn)兔遺傳質(zhì)量不穩(wěn)定，遺傳背景不明確，嚴(yán)重制約著實(shí)驗(yàn)兔的應(yīng)用。本文對各種分子標(biāo)記在兔遺傳多樣性中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以為實(shí)驗(yàn)兔遺傳檢測方法的建立提供幫助。

實(shí)驗(yàn)兔;分子遺傳標(biāo)記;遺傳多樣性;遺傳檢測

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，發(fā)展至今，生物技術(shù)已滲透并改變著人們的生活方式。實(shí)驗(yàn)動物的發(fā)展和應(yīng)用程度已被作為衡量生物醫(yī)學(xué)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)動物的質(zhì)量的穩(wěn)定性及對實(shí)驗(yàn)動物遺傳背景的掌握程度直接影響著實(shí)驗(yàn)動物的發(fā)展和應(yīng)用。家兔作為重要的實(shí)驗(yàn)動物之一，廣泛應(yīng)用于抗體制備、熱源檢測等生物醫(yī)藥領(lǐng)域，但其遺傳質(zhì)量控制一直是個難點(diǎn)。本文就實(shí)驗(yàn)用兔遺傳檢測的必要性，分子水平遺傳檢測方法的分類及其在兔類遺傳多樣性的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 家兔作為實(shí)驗(yàn)動物其遺傳檢測的必要性

家兔是最早用于實(shí)驗(yàn)的動物之一，其脂蛋白代謝特征與人類相似，在系統(tǒng)發(fā)育上比嚙齒類實(shí)驗(yàn)動物更接近人類。自上世紀(jì)以來，家兔被廣泛使用，在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究領(lǐng)域里發(fā)揮獨(dú)特的作用。家兔作為實(shí)驗(yàn)兔，易馴服，容易飼養(yǎng)，最大的用處是產(chǎn)生抗體。此外，實(shí)驗(yàn)兔還被廣泛用于生殖生理和避孕藥的研究，眼科的研究，發(fā)熱、解熱和檢查致熱源等實(shí)驗(yàn)研究，膽固醇代謝和動脈粥樣硬化癥的研究，心血管和肺心病的研究等等。

目前，國際上常用實(shí)驗(yàn)兔品種多達(dá)十幾種，我國常用封閉群品種有日本大耳白兔、新西蘭白兔、青紫藍(lán)兔和中國白兔等。實(shí)驗(yàn)動物的遺傳背景對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響至關(guān)重要，但封閉群動物是群體概念，遺傳組成復(fù)雜，尚缺乏統(tǒng)一的遺傳監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和方法。我國目前封閉群兔的遺傳質(zhì)量主要是在繁育環(huán)節(jié)上進(jìn)行控制，遺傳背景不清。這種遺傳背景的不確定性造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大，可重復(fù)性差，嚴(yán)重影響了生命科學(xué)的研究水平。因此開展封閉群兔的遺傳檢測研究，對于其遺傳質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用具有重要意義［1］。

2 分子遺傳標(biāo)記在家兔遺傳多樣性分析中的應(yīng)用

遺傳多樣性的檢測手段多種多樣，根據(jù)研究層次和遺傳標(biāo)記的應(yīng)用歷史，檢測方法可分為形態(tài)標(biāo)記(morphological markers)、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(cytological markers)、生化標(biāo)記(biochemical markers)和分子標(biāo)記(molecular markers)四大類。

封閉群動物遺傳背景復(fù)雜，遺傳形態(tài)標(biāo)記，細(xì)胞學(xué)標(biāo)記，生化標(biāo)記應(yīng)用在其質(zhì)量檢測評定上有很大的局限性。但分子標(biāo)記不同，它可以從本質(zhì)上顯示生物個體之間DNA結(jié)構(gòu)差異，是DNA水平上遺傳多態(tài)性的直接反應(yīng)。分子標(biāo)記需要樣本量少，標(biāo)記數(shù)量極多，多態(tài)性和共顯性豐富。此外，遺傳物質(zhì)來自組織，便于活體檢測。分子標(biāo)記始于1980年，美國學(xué)者Botstein提出DNA限制性酶切片段長度多態(tài)性(RFLP)可以作為遺傳標(biāo)記，之后隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，DNA分子標(biāo)記技術(shù)也得到迅速發(fā)展，現(xiàn)在DNA標(biāo)記技術(shù)已有數(shù)十種。被廣泛應(yīng)用于遺傳多樣性分析、作物遺傳育種、基因組作圖、基因定位、基因庫構(gòu)建、親緣關(guān)系鑒別、物種起源演化等方面。但同時，分子標(biāo)記技術(shù)相對復(fù)雜，研究費(fèi)用高，在研究中也存在局限性。

在遺傳多樣性研究中，較為常用的分子標(biāo)記有RFLP、AFLP、RAPD和 SSR。各種類型的遺傳標(biāo)記方法各具特色，為不同領(lǐng)域的研究提供了豐富的技術(shù)手段。在兔的遺傳檢測中，所用的方法主要有RFLP、RAPD、微衛(wèi)星DNA和單核苷酸多態(tài)性等。

2.1 限制性片段長度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism RFLP)

RFLP技術(shù)是一種以DNA-DNA雜交為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，限制性內(nèi)切酶處理不同的生物個體DNA，從而產(chǎn)生不同酶切片段長度的片段。RFLP是第一代分子標(biāo)記，具有穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好的特點(diǎn)。在遺傳作圖和基因定位等方面得到廣泛應(yīng)用。在兔遺傳多態(tài)性檢測中，馮潔等［2］用21種限制性內(nèi)切酶對上海地區(qū)3個品種實(shí)驗(yàn)用兔mtDNA的多態(tài)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明上海地區(qū)實(shí)驗(yàn)用兔群體線粒體DNA的遺傳多樣性貧乏，遺傳結(jié)構(gòu)單一，進(jìn)一步提示上海地區(qū)兔種可能有共同祖先，或人工飼養(yǎng)近親繁殖嚴(yán)重。夏圣榮［3］等采用 PCR-RFLP法對5個群體523只家兔FGF5基因部分外顯子1的序列進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了2個等位基因、3種基因型，220－222位點(diǎn)存在TCT缺失。5個兔群體均處于Hardy-Weinberg平衡，A1基因?yàn)閮?yōu)勢基因，進(jìn)一步為FGF5基因能否作為家兔毛質(zhì)性狀選育工作的分子標(biāo)記提供了參考。鄺良德等［4］用相同方法對4個不同品種149只家兔MHC-DQA基因第二外顯子的遺傳多態(tài)性進(jìn)行檢測，MboⅡ酶切，M HC-DQA基因外顯子2的第103 bp處表現(xiàn)出多態(tài)性。為MHC進(jìn)行抗病育種提供了分子生物學(xué)基礎(chǔ)，也為實(shí)驗(yàn)兔在MHC復(fù)合物上有新的遺傳檢測多態(tài)性位點(diǎn)提供了依據(jù)。

盡管RFLP技術(shù)在穩(wěn)定性和重復(fù)性上有很大的優(yōu)勢，但酶切的片段數(shù)量有限，信息提供不夠豐富，實(shí)驗(yàn)所需模板DNA較多。特定實(shí)驗(yàn)操作過程復(fù)雜，需要對探針進(jìn)行同位素標(biāo)記，耗時且費(fèi)力。這些劣勢也制約著RFLP在遺傳檢測中的應(yīng)用。

2.2 隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(random amplified polymorphic DNA RAPD)

RAPD分子標(biāo)記技術(shù)是一種利用10 bp的隨機(jī)引物對生物基因組DNA進(jìn)行隨機(jī)擴(kuò)增的分子標(biāo)記技術(shù)。由 Williams和 Welsh實(shí)驗(yàn)室［5，6］首先發(fā)展而來，具有簡便、靈敏、多態(tài)性檢出率高、所需DNA量少的優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于個體和品系鑒定、遺傳多樣性檢測、基因定位、遺傳圖譜構(gòu)建、標(biāo)記輔助選擇和種間遺傳分析等研究中。

近年，國內(nèi)外利用 RAPD技術(shù)在其他動物，植物，微生物種群分析，遺傳作圖等方面取得重要進(jìn)展［7－10］。在兔遺傳多樣性的應(yīng)用中相對較少，但也不乏一些研究值得借鑒。楊麗萍等［11］對布列塔尼亞兔、加利福尼亞兔、新西蘭白兔進(jìn)行了分析，根據(jù)多態(tài)性結(jié)果，通過計(jì)算各品種間、品種內(nèi)的遺傳相似度，發(fā)現(xiàn)加利福尼亞兔品種內(nèi)的相似度最高，品種最純。陳民利等［12］用10對隨機(jī)引物分析了3個家兔品種間的遺傳關(guān)系，表明WHBE兔與日本大耳白兔和新西蘭兔之間有遺傳的相似性，也存在遺傳差異。趙立虎等［13］從140個隨機(jī)引物中篩選出10個多態(tài)性較高的引物，為實(shí)驗(yàn)兔品系鑒定提供了分子依據(jù)。任克良等［14］以獺兔為研究對，利用 RAPD技術(shù)，尋找與獺兔繁殖性能相關(guān)聯(lián)的RAPD標(biāo)記，為開展獺兔繁殖性能的選擇提供理論參考。另外，RAPD技術(shù)在兔近交系培育中也有重要的應(yīng)用。蔡月琴等［15］從60個隨機(jī)引物中篩選出25個多態(tài)性較高的引物，對70只 WHBE兔進(jìn)行 RAPD-PCR分析，結(jié)果表明，隨著WHBE兔近交培育代數(shù)的增加，遺傳相似度呈上升趨勢，說明RAPD技術(shù)可以用于WHBE兔近交系培育的遺傳檢測，為實(shí)驗(yàn)兔近交系的培育提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

RAPD分子標(biāo)記技術(shù)無需預(yù)先知道基因組DNA序列、無需探針標(biāo)記和雜交，就能迅速提供大量的遺傳標(biāo)記，對序列尚未知的動植物的基因組研究有廣闊空間。而且引物隨機(jī)、數(shù)量幾乎可以任意增加，便宜也容易獲得，極適合采用大批量的引物對整個基因組進(jìn)行多態(tài)性分析。但RAPD技術(shù)也有自身的不足，一般表現(xiàn)為顯性遺傳，不能區(qū)分顯性純合和雜合基因型，所提供的信息量不完整，重復(fù)性不好等。

2.3 微衛(wèi)星DNA

微衛(wèi)星DNA是指以1－6 bp核苷酸為單位的多次串聯(lián)重復(fù)序列，長度一般在300 bp以下，又稱短段串聯(lián)重復(fù)(short tandem repeats STR)，簡單重復(fù)序列(single sequence repeats SSR)。SSR標(biāo)記是共顯性遺傳，標(biāo)記帶型簡單、多態(tài)性豐富。同時，遺傳信息量較大、簡便、快速、重復(fù)性好、穩(wěn)定性高，尤其在親緣關(guān)系相近的物種間高度保守。由此SSR標(biāo)記已經(jīng)逐漸取代RFLP而成為被廣泛應(yīng)用的第二代DNA 分子標(biāo)記［16］。

目前，已利用微衛(wèi)星標(biāo)記構(gòu)建了人類、小鼠、大鼠、水稻、小麥、玉米等許多物種的染色體遺傳圖譜，并且已被廣泛應(yīng)用于基因定位及克隆、疾病診斷、親緣分析、品種鑒定、動植物育種、進(jìn)化研究等領(lǐng)域。近年，更多的領(lǐng)域關(guān)注于微衛(wèi)星DNA與某個功能基因的關(guān)系。Joongho Shin等［17］研究了人類 EGFR(表皮生長因子受體)基因，發(fā)現(xiàn)3’端非編碼區(qū)1個A堿基缺失突變，該突變致使該區(qū)微衛(wèi)星的不穩(wěn)定，引起EGFR基因過度表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。Abeeha等［18］研究了人類ob基因微衛(wèi)星的多態(tài)性及其與肥胖癥的關(guān)系。兔微衛(wèi)星研究由Rico等［19］開始，通過克隆找到 4個位點(diǎn)，So103、So108、So128 和 So130;隨后 Mougel 等［20］從 EMBL(the europeanmolecular biology laboratory)基因組文庫中克隆出3個微衛(wèi)星位點(diǎn)(Sat2、Sat3和Sat4)，在7只野兔驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這3個位點(diǎn)均有3～7個等位基因，且呈孟德爾遺傳。Surridge等［21］從歐洲野兔基因組文庫中克隆出2個微衛(wèi)星位點(diǎn)(So133、So144)，這2個位點(diǎn)和另外4個以前報道的多態(tài)位點(diǎn)均在另外20種兔形目動物中得到擴(kuò)增。Korstanje［22］等(2003)通過對富含微衛(wèi)星的染色體組數(shù)據(jù)庫的標(biāo)記掃描，在3、5、6、7、12和19號染色體上發(fā)現(xiàn)了50多個具有多態(tài)性的微衛(wèi)星位點(diǎn)。Ce'line Chantry-Darmonet等［23－25］從歐洲兔基因組文庫分離出305個可能的微衛(wèi)星序列，并發(fā)現(xiàn)了一個新的兔和人類染色體共有的保守片段，繪制了第一個關(guān)于歐洲兔的微衛(wèi)星圖譜，為歐洲兔基因的定位和遺傳標(biāo)記提供了必要的依據(jù)。

鑒于微衛(wèi)星位點(diǎn)數(shù)據(jù)的不斷豐富，微衛(wèi)星標(biāo)記在遺傳多樣性及實(shí)驗(yàn)動物遺傳檢測的研究中發(fā)展迅速。韓春梅等［26］選用Sat2等13個微衛(wèi)星位點(diǎn)分析了育成后的吉戎兔的遺穩(wěn)定性及遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)后代結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，多態(tài)性豐富。為吉戎兔今后的選育及生產(chǎn)提供依據(jù)，并為家兔遺傳學(xué)分析及基因定位提供了有力工具。榮敏等［27］利用10個STR標(biāo)記對七個家兔品種進(jìn)行了遺傳檢測，通過計(jì)算七個家兔品種(9個家兔群體)樣本在10個微衛(wèi)星基因座上的等位基因頻率、多態(tài)信息含量、遺傳雜合度、群體間的遺傳距離及聚類分析，發(fā)現(xiàn)七個家兔品系與培育歷史相吻合，足以表明，微衛(wèi)星作為遺傳檢測的可靠性。陳民利等［28，29］利用 21個微衛(wèi)星位點(diǎn)，分析比較了WHBE兔封閉群、JW兔和NZW兔其基因組存在的微衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，研究了WHBE兔封閉群的微衛(wèi)星多態(tài)性，并對兔的近交系培育進(jìn)行遺傳監(jiān)測，表明微衛(wèi)星DNA標(biāo)記技術(shù)可以作為培育WHBE兔近交系的一種新的輔助方法，以加快近交系培育的速度。樊兆斌等［30］選用10個微衛(wèi)星標(biāo)記分析了中國5個引進(jìn)家兔品種的DNA多態(tài)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在5個品種中，新西蘭兔有效等位基因數(shù)最多，加利福尼亞兔最少;比利時兔平均多態(tài)信息含量和平均雜合度最大，加利福尼亞兔最小。

2.4 單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotide polymorphism，SNP)

單核苷酸多態(tài)性(single nucleotidepolymorphism，SNP)是指在基因組水平上由單個核苷酸變異引起的序列多態(tài)性，包括置換、顛換、缺失和插入，而且任何一種等位基因在群體中的頻率不小于百分之一，是一種二等位基因標(biāo)記［31］。人類基因組中，平均以約1000 bp為間隔分布，是以PCR為基礎(chǔ)的，繼限制性酶切片段長度多態(tài)性標(biāo)記(RFLP)、DNA重復(fù)序列的多態(tài)性標(biāo)記(包括小衛(wèi)星、微衛(wèi)星 DNA重復(fù)序列)之后的第三代遺傳標(biāo)記。標(biāo)記物數(shù)目大，覆蓋密度多，適于大規(guī)模檢測分析。比微衛(wèi)星有更大的潛力。

SNP標(biāo)記在遺傳檢測工作的開展和應(yīng)用基于已發(fā)現(xiàn)定位報道的SNP位點(diǎn)及基因圖譜的完善。關(guān)于SNP檢測發(fā)掘的方法眾多，如以構(gòu)象為基礎(chǔ)的方法，基于PCR、酶切的方法，雜交的方法，基于熒光染料的方法［32］。近年，Gong-Qing Shen［33］創(chuàng)立了 TegMan 探針法用于大量樣本的少量SNP位點(diǎn)的檢測。

SNP標(biāo)記為實(shí)驗(yàn)動物遺傳檢測開辟了新的途徑。胡培麗等［34］建立的單管雙向等位基因?qū)Ｒ恍詳U(kuò)增(singletubebidirectionalallelespecific amplification，SB-ASA)方法可以準(zhǔn)確地檢測國內(nèi)近交系小鼠SNP位點(diǎn)等位基因型。蔣熒梅等［35］通過SNP第三代遺傳標(biāo)記，應(yīng)用PCR-RFLP技術(shù)及連鎖分析方法對B6－Co小鼠突變基因進(jìn)行精細(xì)定位。王淑菁［36］以大鼠RT1復(fù)合物中具多態(tài)性的單核苷酸為研究對象，建立了三種SNP遺傳檢測方法，為大鼠的遺傳質(zhì)量控制提供了新的遺傳檢測手段。

目前，關(guān)于兔SNP的研究多集中于某個功能基因與其SNP位點(diǎn)多態(tài)性關(guān)系的研究，SNP標(biāo)記用于兔遺傳檢測的報道甚少。A.Geraldes等［37］對8個本地品種家兔和四種野兔Y染色體基因多態(tài)性進(jìn)行分析，得到了9個多態(tài)性高的SNP位點(diǎn)。Maribel Mercha'N［38］對兔 OVGP1基因結(jié)構(gòu)多態(tài)性性及mRNA表達(dá)進(jìn)行了研究，在啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)9個SNP位點(diǎn)，1 個 STR 位點(diǎn)。M.J.Argente［39］等對兩個家兔品系的三個生殖相關(guān)侯補(bǔ)基因進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)7個SNP多態(tài)性位點(diǎn)，并闡明了某些位點(diǎn)與生殖能力的相關(guān)性。鄧小松等［40］采用 PCR-SSCP技術(shù)和DNA測序的方法，對比利時兔、天府黑兔、齊卡巨型兔、哈爾濱白兔以及加利福尼亞兔5個肉兔品種的生長激素受體(growth hormone receptor，GHR)基因進(jìn)行單核苷酸多態(tài)性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了2個單核苷酸多態(tài)位點(diǎn)，分別位于外顯子10的705(T→C)和810(C→T)。

李霖等［41］用PCR-SSCP結(jié)合測序的方法檢測了BMP15基因在3個品種兔(安哥拉兔、新西蘭白兔和美系獺兔)中的多態(tài)性，共發(fā)現(xiàn)2個SNPs位點(diǎn)，分別為70位點(diǎn)處堿基突變(A→G)和109位點(diǎn)處堿基突變(C→T)，探究了BMP15基因多態(tài)性與兔產(chǎn)仔數(shù)之間的關(guān)系。

相信隨著SNP檢測方法的成熟，實(shí)驗(yàn)兔SNP位點(diǎn)篩查，基因圖譜研究的推進(jìn)，SNP標(biāo)記將會以其獨(dú)特的優(yōu)勢在兔遺傳檢測中發(fā)揮重要作用。

3 結(jié)語

遺傳檢測是一項(xiàng)艱巨又具有重大意義的工作，實(shí)驗(yàn)動物的質(zhì)量是一切與之相關(guān)的科研試驗(yàn)的基礎(chǔ)。只有應(yīng)用遺傳背景清晰，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好的實(shí)驗(yàn)動物，才能提供更可靠可信的科學(xué)依據(jù)。目前，國內(nèi)實(shí)驗(yàn)兔的遺傳檢測還處于探索階段，無論常規(guī)檢測還是在新培育品種的鑒定中，都缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。建立起實(shí)驗(yàn)兔的遺傳檢測的標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)務(wù)之急。然而在所有的遺傳檢測的方法中，分子遺傳標(biāo)記比形態(tài)標(biāo)記，細(xì)胞標(biāo)記，生化標(biāo)記及免疫標(biāo)記具有顯著的優(yōu)越性，誕生至今，幾十年間，已形成多種檢測方法，并得到廣泛應(yīng)用。但不可忽略任何一種分子遺傳標(biāo)記的局限性。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子遺傳標(biāo)記必將不斷改進(jìn)完善，更多更有效快捷的分子標(biāo)記技術(shù)將會應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)兔的遺傳檢測中。

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Application of the Technology of Molecular Markers on the Analysis of Genetic Diversity of Rabbits

SHEN Xing-jiao，YUE Bing-fei
(National Institutes For Food And Drug Control，Beijing 100050)

Experimental rabbits，one of the most important experimental animals，played an imptant role in medical field.All kinds of genetic markers methods provided more simple，reliable research methods for system development，population genetic structure and quality control，and other fields.However，the application of domestic experimental rabbits is restricted because of their unstalbe quality and unclear genetic background.In this paper，applications of the technology of molecular markers on the analysis of genetic diversity of rabbits are summarized，aimed at providing some help to genetic testing of experimental rabbits.

Experimental rabbits;Molecular genetic markers;Genetic diversity;Genetic detecting

R332

A

1671-7856(2012)09-0072-05

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.009.016

2012-08-15

重大疾病動物模型和實(shí)驗(yàn)動物資源的標(biāo)準(zhǔn)化及評價體系的建立(2011BAI15B00)。

申幸嬌(1987－)女，碩士研究生，E-mail:xjshen816@163.com。

岳秉飛，研究方向:實(shí)驗(yàn)動物遺傳學(xué)，E-mail:yue-bingfei@nifdc.org.cn。