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朱鹮人工饲养群体6个基因SSCP检测及遗传变异研究

张永德  
【摘要】: 朱鹮是世界极濒危鸟类,被称为我国的四大国宝之一。上世纪60~70年代,几乎在世界绝迹。1981年在陕西洋县发现的朱鹮种群数量只有7只,目前已形成陕西洋县、陕西周至、北京动物园、日本(我国赠送和繁殖)4个种群,数量达千只,是我国在濒危动物保护方面利用科学管理和现代技术取得的世界瞩目的成功范例。但是朱鹮种群仍有待扩大和复壮。本研究利用PCR-SSCP技术,首次对陕西洋县和周至人工饲养的63只朱鹮个体的糖蛋白家族FSH、TSH基因、神经营养因子家族BDNF、GDNF以及12S rRNA和c-mos基因的遗传结构、遗传变异和进化进行了研究。以期为朱鹮群体的复壮、生殖、发育以及某些疾病的发病机理、疾病防制提供理论基础。科学的指导朱鹮的保护工作。本试验研究结果如下: 1.对BDNF基因的研究发现,其第450位点处发生1处沉默突变(G→A,编码Ala),发现AA和AB型2种基因型,其频率分别为0.7143和0.2857,等位基因A、B频率分别为:0.8571和0.1429。x~2检验表明该位点处于Hardy-Weinberg平衡状态。朱鹮群体PIC为0.2149,属于低度多态性,表明该位点遗传变异较小,提示群体内含有较低的遗传变异信息。对朱鹮 GDNF基因检测未发现多态。将朱鹮 BDNF基因序列与其它物种BDNF基因进行同源序列分析,共有820个位点,其中有405个变异位点,占总位点的49.4%,342个简并位点,占总位点的41.7%,物种间序列变异表现为转换多于颠换。朱鹮与禽类、两栖类、硬骨鱼类的系统进化研究显示:朱鹮属于硬脊椎动物的初龙次亚纲,与鳞龙次亚纲亲缘关系较近,与哺乳纲亲缘关系较远。 2.对NTs家族BDNF、GDNF、NT3和NT5基因39种动物个体进行系统进化研究,其系统进化关系为:(GDNF,(NT5,(NT3,BDNF)))。该家族成员的同源性较低,说明在NTs进化过程中,其各个基因变异速度较快。 3.在朱鹮FSHβ基因5′侧翼区检测到1处碱基突变(C→T),只检测到AA、AB基因型,未检测到BB型。其基因型频率分别为0.7619、0.2381。A基因频率为0.8810;B基因频率为0.1190。x~2检验表明该位点处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05),但B基因相对于A基因面临消失趋势。群体杂合度(H)为0.2097,群体遗传变异小。在FSHβ基因外显子2未发现多态。经序列测定和系统发育分析发现,朱鹮与绿头鸭、鸡、鹌鹑FSHβ基因第2外显子DNA序列具有高度的同源性,其同源性分别为:92.09%、91.37%和89.93%。系统发育分析结果显示,朱鹮与绿头鸭的亲缘关系较近,而与鸡和鹌鹑的亲缘关系较远。 4.在TSH 5′侧翼区检测到1处碱基突变(C→T),发现AA、AB和BB型3种基因型,3种基因型频率分别为:0.3651、0.5714、0.0635,A、B基因频率分别为:0.6508和0.3492。x~2检验表明,该位点处于Hardy-Weinberg平衡状态(0.01P0.05),群体H为0.4545,PIC为0.3512,为中度多态(0.25PIC0.5),提示群体内遗传变异较大。在朱鹮TSH基因内含子2检测到一处突变(T→A),发现AA和AB型2种基因型,其频率分别为0.4127、0.5873。该位点PIC为0.3288,H为0.4148,表明该基因座位属于中度多态,提示朱鹮群体内遗传变异较大。x~2检验表明该位点处于Hardy-Weinberg极不平衡状态(P0.01),B基因相对于A基因面临消失趋势。 5.对脊椎动物糖蛋白激素β亚基51个物种的核苷酸序列分别以NJ法构建系统进化树,结果显示hCG与LH关系较近,与FSH和TSH关系较远,而氨基酸序列聚类的结果则显示为TSH和FSH、hCG和LH关系较近。二组基因的差异较大。说明FSH、TSH、LH及hCG之间具有较高的同源性,系统进化较慢。 6.对朱鹮c-mos基因部分序列检测发现,其第282位点存在一处沉默突变(C→T),发现AA、AB和BB 3种基因型,其频率分别为:0.5873、0.2857和0.1270。基因型A和B的频率分别为:0.7302和0.2698。x~2检验表明该位点偏离Hardy-Weinberg平衡状态(0.01P0.05)。朱鹮群体多态信息含量(PIC)为0.3164,为中度多态(0.25PIC0.5)。群体杂合度(H)为0.3940,表明该基因座位属于中度多态座位。分别基于c-mos和12S rRNA基因对鹳形目鸟类进行系统进化分析,并在此基础上将2基因合并分析,表明合并分析比基因的单独分析效果更可靠。合并后的鹳形目系统发生为:(鹮科((鲸头鹳科,锤头鹳科)美洲鹫科,鹳科,鹭科))。对12S rRNA 3个位点检测,结果表明3个位点均为4条带纹的单倍型,不存在多态性。 7.通过6个基因5个多态位点分析结果表明,5个位点平均杂合度( H|- )为0.3436;平均多态信息含量(PIC|─)为0.2798,说明陕西省人工饲养朱鹮群体遗传变异仍较小,需要进一步较大对其保护力度,以加快其品种复壮。


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