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细胞学标记技术在动物研究中的应用

2020年07月23日 浏览量: 评论(0) 来源:《遗传标记在实验动物遗传质量控制中的应用》 作者:宋国华 责任编辑:yjcadmin

一、分类与品种鉴定

染色体是基因的载体,染色体遗传和变异,并控制着发育。不同生物种属间染色体数目、染色体带型各不相同,因此可作为动物分类的依据。染色体分类系统没有形态分类来得方便,但是一个能密切反映生物学关系的分类系统,是以衡量染色体的同源程度来研究物种与物种之间,以至于属与属之间的亲缘关系及演化规律,从而建立以不同染色体组构成为基础的分类单位——属。

C带在整个分裂间期和分裂期相对稳定,可以用来进行品系鉴定和遗传监测。凌丽华等但41报道对T739小鼠及其亲本的C带染色体进行了研究,从C带的多态证明了T739小鼠为近交系小鼠。王凤山等利用染色体复合荧光染色技术对10个近交品系小鼠核型进行分析,建立该个品系近交系小鼠特有的染色体着丝粒带型核型,指出该方法用于遗传质量监测具有较高灵敏性,并且覆盖面广。我国学者用常规法、G带、C带和Ag-NOR技术对中国黄牛的染色体做了大量的工作,发现《中国牛品种志》的分类基本上是正确的,但有些出入。例如西藏牛、丽江牛、迪庆牛的Y染色体为中着丝点或亚中着丝点,应属北方黄牛;鲁西牛、南阳牛的Y染色体为近端着丝点,应属南方黄牛;岭南牛的Y染色体为中着丝点和近端着丝点,应属中原黄牛。

二、亲缘关系和演化

显微技术的改进,使人们能够更深入讨论物种分类系统演化和生物多样性等问题。染色体核型分析对生物分类工作极为有效,但要对近缘品系进行鉴定,则需要采用染色体显带技术,即将某种实验对象染色体制片用不同物理化学手段处理,再用染料染色,染色体臂上显出不同的带数。Makino通过观察绵羊、山羊染色体的形态之间存在很大的相似性,首先提出了绵羊、山羊可能起源于共同的祖先。Wurster和Dain认为绵羊、山羊的染色体存在密切的联系,它们由共同的祖先进化来时,染色体组型发生了罗伯逊易位。后来Kaftanovskaya进一步用G带染色法证实,绵羊与山羊的常染色体和性染色体没有差异,但由于山羊的1号与3号、2号与8号、5号与11号染色体发生罗伯逊易位,分别形成了绵羊的1号、2号和3号3对中部着丝点染色体。Hendefson等用银染分带方法分析牛科动物带纹的同源性时发现,山羊、绵羊Ag-NOR都分布在染色体端部。

染色体显带和FISH技术相结合能够正确估计异源染色质和缺体染色体片段的大小。1999年Nanda等利用荧光原位杂交技术,通过探索斑马鱼的Hox基因家族成员分布为切入点,首次将鱼类基因组与人类和小鼠的基因组进行了对比,发现在进化地位上相距甚远的硬骨鱼类与哺乳动物基因组之间仍然具有很大的相似性,虽然这种在进化地位上差别较大的远缘物种之间的保守同线群,与近缘种之间相比较少且短,但正是这些存在于远缘物种间的保守同线群才是最本质地反映进化历程的遗传学证据,同时它们也可能是脊椎动物最本质特征。

三、染色体畸变的研究

刘瑞清等人应用染色体FISH技术,利用人9号和14号染色体特异探针,对深低温冻存和长期传代的黑叶猴细胞染色体畸变进行了分析。确定在长期冻存和传代过程中,一些黑叶猴细胞在12号和17号染色体之间发生了易位。结果表明荧光原位杂交技术用人染色体特异探针能有效地检测出人类和灵长类动物染色体畸变。确定DNA链在染色体上的精细位置,适用于检查某些特殊的染色体易位和缺失,如涉及11号染色体q23的易位常见于急性白血病,t(4;11)见于急性淋巴细胞白血病(ALL),t(6;11)、t(9;11)见于急性粒细胞白血病(AML),t(11;19)见于急性淋巴细胞白血病和急性粒细胞白血病。

四、转基因整合位点的检测

目前,将外源基因直接导入动物基因组已经成为创造新品种的常用方法。转移基因的表达和整合位点有关,整合位点不同,基因的表达有明显差异。转移基因的整合还可能会引起插入突变,产生明显的表型效应。染色体显带技术和荧光原位杂交技术可用来直接检测外源基因是否整合及整合位点。通过标记的DNA探针与转基因动植物细胞中的mRNA杂交,观测其显示信号的强弱,还可获得转基因表达的信息。另外,还可以利用该技术检测体细胞杂交产生的杂种中两亲本的染色体是否有重组,判断哪一个亲本染色体被排斥等现象。

五、构建DNA物理图谱

用常规的分子生物学技术构建分子图谱是基于对DNA分子的标记,从中找出不同的DNA序列之间的连锁关系和相对位置。这种分析方法的准确性和图谱的分辨率取决于染色体减数分裂时DNA的重组率。由于重组率在染色体上的分布是不均匀的,靠近着丝粒的异染色质区的DNA重组率远比距离着丝粒远的低得多,从而造成两个分子标记之间的遗传距离发生误差。FISH在构建DNA分子图谱时,所用的分辨率是指两个标记了不同染色荧光素的不同的DNA探针能够检测到的最小距离,它决定了图谱的准确性和精密程度。在中期染色体上用FISH技术构建染色体分子图谱,这一水平的分辨率为1~3Mb,尚且可用离心机械力将中期染色体拉长5~20倍,这一水平的分辨率约为100kb;在间期核的染色质上用FISH技术构建染色体分子图谱,由于染色质凝缩程度很低,FISH的分辨率可达50kb左右;在游离的染色体上用FISH技术构建染色体分子图谱,也就是对间期核进行处理,使其释放出游离的染色丝,这种染色丝已失去原有的细胞空间结构,故DNA凝缩程度进一步降低,其FISH分辨率接近12kb。高分辨率的FISH能快速准确地得到探针序列之间的顺序、方向及真实的物理距离,因而被广泛地应用于DNA物理图谱的构建。


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