基于RAD高通量测序技术的圆尾斗鱼微卫星分子标记的开发研究
1、遗传多样性的发展
遗传多样性具有广义和狭义之分。广义的遗传多样性通常包括地球上所有生物遗传信息;而狭义的遗传多样性通常只指一个物种群体内的遗传多样性[1]。在自然界中,遗传漂变、基因流动等多种因素都可以影响到种群的遗传结构和多样性。遗传变异程度可以作为遗传多样性最直接的表达形式[2]。物种的遗传多样性的高低一般会影响到生物适应环境的能力和进化潜力[3]。一个物种具有较高的遗传多样性,其遗传变异通常较为丰富,其对变化外界环境的应变能力也会更强,进化潜力也就越大[4]。通过研究物种的进化过程中被保留下来的遗传变异可以揭示物种在历史上的进化历程,例如起源事件、种群扩散的途径等。遗传多样性可以揭示物种内部和物种之间的亲缘关系,为系统发育和分类系统提供证据[5]。
对于种群遗传多样性的研究方法主要有分子标记、形态标记、细胞标记和生化标记。形态标记是利用生物表型性状来区分个体间的不同;细胞标记是指利用染色体核型等细胞学特征从而显示物种的遗传多样性;生化标记指的通过例如贮藏蛋白等生理生化特性来反映生物多样性的特点;DNA分子标记通常是指一些特异性的DNA序列。形态标记、细胞标记和生化标记特异性不明显且易受环境的影响,在分子标记开发之后使用较少;DNA分子标记的检测方法简单,数目众多,结果相对稳定可靠,已被广泛应用于动物多样性研究中[6-8]。
2、分子标记的发展
分子标记通常被定义为一个基因组位点,可以通过探针或特异性启动子(引物)检测,根据其不同的特异性表现,可以明确地区分其所代表的染色体特征,基于表型的遗传标记的局限性促进了分子标记的发展[9]。分子标记的种类众多,如AFLP 、SNP、SSR、RAPD和RFLP是目前在生态学、遗传学、进化、分类、系统发育等方面中广泛使用的分子标记[10]。RFLP是利用限制酶特异性切割基因组DNA方式来区分基因组间的差异,是一种可靠的分子标记手段,但RFLP耗时长、成本高,且需要大量的DNA进行限制性片段长度和杂交分析[11]。RAPD则是由Williams等人以及Welsh和Mcclelland开发出来。利用引物进行PCR特异性扩增基因组DNA。多态性存在于引物结合位点或引物结合位点之间,由于特异性条带的存在或缺失来区分[12]。DNA的数量和质量、PCR缓冲液、氯化镁浓度、退火温度和DNA聚合酶类型都会影响到RAPD标记的结果[13]。AFLP标记是结合了RFLP和PCR技术,先对DNA进行酶切,然后进行PCR扩增[14]。AFLP分子标记最大限制是需要大量的纯DNA[15]。SSR是由核苷酸组成的串联重复基序,大量存在于各种类群的基因组中。包括叶绿体、线粒体、蛋白编码基因和表达序列标记[16-18]。微卫星高多态性水平是由于微卫星区域不同数量的重复,可以通过PCR轻松的检测到[19]。SSR标记具有突变率高、多态性高、共显性遗传等优点,已成为群体和景观遗传学研究中的重要工具[20]。SNP分子标记是一种新型的遗传标记,主要是针对单个核苷酸的差异进行研究,其具有分布广、数量多、检测快速便捷等优点, 常用于分析不同个体间遗传物质差异[21]。
3、SSR标记在鱼类遗传多样性研究中的应用
SSR标记被广泛的应用在鱼类的遗传学研究上,在Mezzomo等对近52年下口鲶属发表的51篇文章进行分析后发现,在使用分子标记进行的实验研究中,仅有一项工作使用了RAPD标记,并且Mezzomo等认为SSR显示的多态性高于大多数当代其他开发的标记系统[22]。Sheng等[23]利用SSR标记和全线粒体基因组分析,对2014年出生的幼年鲟鱼进行群体遗传多样性和个体繁殖成功率的评估,为鲟鱼遗传资源保护提供有用的建议。同时Tibihika等[24]利用664个罗非鱼个体,扩增40个SSR技术的微卫星位点,研究了尼罗罗非鱼与埃塞俄比亚和布基纳法索罗非鱼种群的遗传结构。分析非本地鱼类的引进,给当地物种带来的巨大变化,为提高非洲渔业生产力提供了指导建议。You等[25]认为大多数水产养殖动物的高密度连锁图通常是基于SNP和/或微卫星进行构建的。在鲑鱼种群中,SSR已被成功地用于确定时间间隔,并解释丹麦和北美大湖区褐鳟种群锐减的机制和湖鳟种群锐减的机制。Chistiakov等[26]表明微卫星标记显示的鱼类种群间的遗传多样性水平远远高于表型标记或等位酶标记。
4、斗鱼属物种亲缘关系
