第30课时 分子遗传学及人工标记的应用

一、分子遗传学标记在育种中的应用（理解）

       1.种群遗传结构分析

  ①在亲缘关系及系统发育中的应用

  传统研究种群亲缘关系、分类演化的方法都是以形态学、细胞学和生化指标为基础进行的。这些指标的多样性都是基因表达的产物，受个体以及发育阶段和环境的影响，有时不能反映物种本身所固有的特征。因此，仅通过传统的标记技术，少数物种的进化地位难以确定。物种进化首先发生在DNA水平上，然后才反应到蛋白质形态上。利用分子遗传学标记技术，从DNA水平上进行遗传分析，是研究亲缘关系分类和演化的有效手段。

  

  ②在种质鉴定中的应用

  在水产动物种质鉴定的研究中，分子遗传学标记技术可以准确鉴定出依靠传统形态、细胞遗传学和生化遗传学标记无法准确鉴定的水产动物的物种和品种。

  ③在遗传多样性上的应用

  分子遗传学标记在鱼类、虾、蟹、贝类遗传多样性及系统发生和进化研究中应用广泛。

       2.预测杂种优势

  目的：减少杂交组合的盲目性。

  最初通过数量遗传学的方法，通过配合力和遗传距离的推测来预测杂交优势。

  缺点：费时费力。

  分子标记优点：预测经济、快捷。

  分子遗传学标记可显示不同亲本组合基因组的差异情况，预测亲本的组成差异、亲本间的遗传距离与杂种优势的关系，为杂交育种中亲本的选择、杂交子代优势预测提供了有力依据。

       3.分子遗传图谱的构建与基因定位

  遗传连锁图谱：以染色体重组交换为基础，将遗传标记为路标，以两位点间的重组值作为遗传标记间的距离来建立的图谱。

  作用：QTL定位、目标基因定位、克隆和分子标记辅助育种等。

  形态学、细胞遗传学和生化遗传学标记构建图谱的缺点：标记少、图距大、分辨率低、应用价值小。

  分子标记构建遗传图谱：一般用重组率表示基因间的遗传距离。图距：厘摩(centi-Morgan, cM)，1cM≈1%重组率。

  构建图谱的分子标记技术需要具备以下特点：

  ①高度多态；

  ②操作方便，适合大规模基因分型；

  ③遗传共显性，在分离群体中能够区分三种基因型；

  ④常用的分子标记为RFLP、SSR、AFLP、RAPD。

       4.辅助选择育种

  生长、抗病等重要经济性状为数量性状，受多基因和环境共同作用，而经典遗传学方法主要用于分析决定质量性状的基因。

  分子标记辅助选择（molecular marker assisted selection）利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记，即可检测到目的基因的存在，达到选择目标性状的目的，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。分子标记辅助育种缩短了育种年限，加快了育种进程，提高了育种效率，克服了很多常规育种方法中的困难。伴随着一些新分子标记的开发，包括抗病、抗虫、抗旱、高产、品质改良等各个方面，选择育种将向快速精准路线发展。

二、人工标记（理解）

  人工标记的意义：通过人工标记的方法标明每一个个体的谱系及了解每个个体间的血缘关系，可以在育种中避免近亲交配繁殖，或者通过近亲交配建立纯系从而达到育种的目的。

  人工标记的种类：

       1.剪鳍标记：

  标记理由：鱼体鳍条数量较多，缺失部分鳍条对其生活力影响较小。

  应用领域：放流、同塘生长对照。

  可选鳍条：胸鳍、腹鳍、臀鳍等，一般剪断软鳍条（通常是背鳍），断口钙化形成瘤状凸起，可作为长期标记。

  优点：简单、易于识别。

  缺点：不同鳍条对鱼的生活力影响不同，有些鳍条继续生长造成识别困难。

       2.烙印标记：

  用加热（热烙，hot branding）或冷烫（液氮冷烙，coldbranding）的方法在鱼体的某一部分去掉少量的组织形成的疤痕（烙印）可以作为标记，使用有腐蚀作用的化学物质也可以达到同样的效果。

  烙印部位：鱼体背前侧。

  优点：操作简单，易于识别，可永久存在，对生长无影响。

  缺点：工作量大。

       

       3.激光标记：

  使用激光光源，诱导客体表面的化学反应或物理反应进行刻蚀的技术，往往是在灭菌的条件下进行的。

  优点：速度快、自动化程度高、可远距离标记。

  缺点：需要专门的仪器、对鱼类不太适用。

       4.荧光标记：

 又称为可视植入发光硅胶标记（visible implant elastomer，VIE），是将含有荧光物质的硅胶注射到鱼体的皮下或其他动物的透明组织中，依靠荧光的发光作用产生的颜色效果对标记群体进行识别的方法。

  适用范围：成鱼、仔幼鱼（浸泡）。

  优点：可在幼鱼时期进行标记。

  缺点：随着鱼的生长，标记会逐渐淡化。

    鱼类荧光标记（VIE）   

       5.放射性同位素标记：

  原理：通过饲料添加或注射的方法将半衰期长，构成鱼体组织一个成分的同位素送入鱼体，通过专门的仪器即可对标记个体进行识别。

  优点：操作方便，标记准确。

  缺点：成本高、有一定污染、难以区分个体。

       6.栓签标记：

  方法：在鱼体表面挂上一个标签标记；

  对象：较大个体；

  优点：易识别、成本低；

  缺点：影响鱼的正常活动、易脱落。

       

       7.埋签（tagging）标记：

  ①数码棒：不锈钢加磁金属线上打印十进制数码作为标识的方法称为数码线标记，其标记的主题称为数码棒或数码线。

  优点：数据量大、体积小、对生物体无影响、可标记25mm的个体、通过感应仪器便于区分、可标记群体和个体。

  缺点：需要将标记从标记个体中取出，在专用的显微读出仪上解码，不便统计。

  ②可视植入签标记：又称为可视式内置标记(visible implant tag)，是将带有荧光数码的标签植入水产动物组织内进行标识并直接识别的方法。

  对象：稍大个体；

  优点：直观；

  缺点：植入和区分步骤较为繁琐。

  ③芯片标记（electronic tagging）：又称被动整合雷达标(passive integrated transponder，PIT)，是将携带大量信息的电子芯片植入到鱼体内进行标记个体的技术。通过电子数字读取器对个体进行扫描。

  优点：方便读取、随时监测。

  缺点：长到一定规格才能标记、成本较高、鱼体创伤较大。

  应用：电子标记辅助育种：

  方法：标记区分个体，通过计算机建立系谱；

  作用：避免近交衰退。加快遗传改良。

  流程：家系建立→标记→养殖→个体鉴定→性状测定→确定优势家系和个体→家系建立…

复习题：

一、问答题：

1.分子遗传学标记在水产动物遗传育种中有什么应用？

二、简答题：

1.水产动物育种中使用人工标记有什么意义？

2.简述水产动物育种中人工标记的种类。

3.试述剪鳍标记的方法及其优缺点。

4.试述剪烙印标记的方法及其优缺点。

5.试述激光标记的方法及其优缺点。

6.试述荧光标记的方法及其优缺点。

7.试述放射性同位素标记的方法及其优缺点。

8.试述栓签标记的方法及其优缺点。

9.试述埋签标记的三种方法及其优缺点。

三、名词解释：

1.荧光标记；

2.数码棒；

3.可视植入签标记；

4.芯片标记；