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微卫星DNA标记在畜禽遗传选育中的应用


微卫星DNA标记在畜禽遗传选育中的应用 摘要 概述了微卫星 DNA 的结构、功能及形成机制,对其在分子标记方面 的特点及在基因定位、基因图谱绘制、分析群体遗传结构、预测杂交优势等畜禽 遗传选育方面的应用优势进行了分析。 关键词 微卫星;分子标记;多样性;基因分析 长期以来,对畜禽的遗传选育研究的准确性和敏感性始终受数量与环境影 响, 难以提高选育的效率和选育过程的预见性。 直到近年微卫星标记技术的出现, 人类对畜禽品种遗传与选育的研究进度才明显加快。 微卫星标记在畜禽品种资源 分类及遗传多态性评估和保存研究中,因为数量大、分布广且均匀、多态信息含 量高、 检测快速方便等优点, 被公认为理想分子选择标记而在畜禽遗传选育中得 到广泛应用。 1 微卫星 DNA 的结构特点 微卫星(microsatellite)一般以 1~6 个碱基为核心序列,首尾相连组成串联 重复序列[1]。这种序列存在于几乎所有真核生物的基因组中,均匀分布于基因 的间隔区和内含子、外显子和调控区(如启动子、增强子) 。在染色体上,除着 丝粒及端粒区域外, 其他区域也广泛散在分布有微卫星位点(Winter, 1992)[2]。 微卫星是一种多态标记, 本身却无位点特异性,为了解决不同实验室用不同方式 所做图谱的合并、融合问题,Beckmann 等(1990)在序列示踪位点(Sequence Tagged Site,STS)的基础上提出以微卫星核心序列为中心,两侧各加上一段侧 翼序列, 这两段侧翼序列可以将包含于它中间的微卫星特异地定位于基因组的某 一部位,构成可通过 PCR 技术从基因组中检测出来的序列示踪微卫星座位 (Sequence Tagged Microsatellite Site,STMS)[3],微卫星 DNA 由其核心序列和 两侧的侧翼序列构成, 侧翼序列使某一微卫星特异定位在染色体的一定位置,核 心序列重复数的不同是构成微卫星多态性的基础。因 DNA 在复制和修复过程中 碱基的滑动、 错配或减数分裂过程中姊妹染色单体的不均等交换。使微卫星具有 丰富的多态性,有自身特异性结合蛋白,还能直接编码蛋白,是基因组和基因变 异的来源,可参与染色体折叠、端粒形成等,可通过改变 DNA 结构或结合变异 蛋白等发挥作用。 利用微卫星引物扩增,电泳分析扫描 DNA 片段的特征波长和顺序,可跨物 种研究未知物种的微卫星位点,节约试验成本和时间,快速测定基因组样品,进 行畜禽选育的个体与血缘距离的准确鉴定和基因定位等,因此在家畜遗传分析、 资源评估选育中, 广泛利用微卫星位点特性进行群间分类与亲缘关系确定,辅助 进行品种选育。 2 微卫星 DNA 标记在畜禽遗传选育中的应用 2.1 制作畜禽基因指纹图 2.1.1 鉴定种系个体基因及亲缘关系。微卫星的碱基组成和结构相似而重复 数不同,用微卫星的核心序列如(AC)n 或(TG)n 作多位点探针,通过电泳 和杂交将被检位点差异用条带表现出来,可产生微卫星 DNA 指纹图,指纹图具 有高度的个体代表性和物种特异性。Ellegren 等[4]研究表明,组合 5 个微卫星位 点可使排除率达 98%以上, 使用 10 个位点排除率可达 99.99%。 Glowatzki-Mullis 等(1995)[5]用不同染色体上的 6 个多态微卫星成功地解决了血型鉴定无法判 定的 35 头牛的血缘问题。Heyen 等(1997)[6]使用 22 个牛微卫星位点,使鉴定 准确率达到 99.99%。Luikart 等[7]证明 2 个个体完全相同的概率

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