牛微卫星的研究现状及在法庭科学中的应用

中国法医学杂志CHINJFORENSICMED　2007年第22卷第4期[7]JagadishV,RobertsonJ,GibbsA.RAPDanalysisdistingui2shesCannabissativasamplesfromdifferentsources[J].ForensicSciInt,1996,79:113-121.[8]苏友波,朱颖,林春,等.大麻RAPD分子标记的引物筛选[J].中国麻业,2002,24(5):12-16.[9]刘天成.新疆大麻植株中四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚的气相色谱法测定[J].中草药,1992,23(9):463-464.[10]SakamotoK,ShimomomuraK,KomedaY,etal.Amale2AssociatedDNAsequenceinadioeciousplant,CannabissativaL[J].PlantCellPhysiol,1995,36(8):1549-1554.[11]MandolinoG,FaetiV,ZottiniM,etal.Hempbreeding:Biotechnologicalaspects[J].Sementi2Elette,1996,42(2):57-60.[12]宋书娟,刘卉,邵宏.大麻性别连锁的特异DNA标记的初步研究[J].中国药物依赖性杂志,2001,10(3):182-184.[13]ParanI,MichelmoreRW.DevelopmentofreliablePCRbasedmarkerslinkedtodownymildewresistancegenesinlettuce[J].TheorApplGenet,1993,85:985-993.[14]MandolinoG,CarboniA,ForapaniS,etal.IdentificationofDNAmarkerslinkedtothemalesexindioecioushemp(CannabissativaL)[J].TheorApplGenet,1999,98(1):86-92.

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(收稿日期:2006203207;修回日期:2006207224)

【作者简介】戴文申(1980-),男,浙江余姚人,硕士研究生,

研究方向:法医遗传学。【通讯作者】叶健(1961-),女,四川成都人,主任法医师,硕士生导师,主要从事法医遗传学研究、教学与鉴定工作。

牛微卫星的研究现状及在法庭科学中的应用戴文申1,叶　健1、2,赵兴春2,姜成涛2,李湘秦1,金　鑫1,徐银龙3(1.中国人民公安大学,北京100038;2.公安部物证鉴定中心,北京100038;

3.杭州市萧山区公安局刑侦大队,浙江杭州311200)

【摘要】微卫星标记具有高度灵敏性、高度特异性及操作简便省时的特点,使其在目前的动物遗传标记研究中成为一种应用广泛的分子标记技术。本文就牛微卫星标记的特点、研究现状及其在法庭科学中的应用加以论述,并对前景加以评定。【关键词】法医物证学;微卫星;牛;个体鉴定【文献标识码】A 【文章编号】1001-5728(2007)04-0257-03

Thestudystatusquoonshorttandemrepeatsincattleandtheirapplicationinforensicscience(△DAIWen2shen,YEJian,ZHAOXing2chun,etal./△ChinaPeople’sPublicSecurityUniversity,Beijing

100038,China

)

【Abstract】Asakindofmolecularmarkers,theSTRswerealreadywidelyappliedininheritance

analysisofanimalsbecauseofthecharactersofhighsensitivity,highspecificity,andsimpleandconvenientmanipulation.Inthisarticle,thecharactersandstudystatusquooftheSTRsincattleandtheirapplicationinforensicsciencewerebrieflyintroduced.【Keywords】Forensicbiologicalevidence;Shorttandemrepeats;Cattle;Individualidentification

微卫星DNA(STR)标记是继RFLP技术之后的第二代分子标记系统[1],它具有数量多、分布均匀、多态信息含量高、高

度保守性以及适于高度自动化分析等优点。目前,微卫星DNA标记已被广泛应用于构建牛基因图谱、制作DNA指纹

・752・中国法医学杂志CHINJFORENSICMED　2007年第22卷第4期图、牛群体遗传结构分析及遗传关系分析、寻找与生产性状位点相连锁的分子遗传标记及QTL(数量性状基因座)分析、标记辅助选择等方面,具有较好的应用前景[2～5]。本文就牛微卫星标记的特点、应用现状和在法庭科学中的研究作一综述。1　牛微卫星标记的特点牛STR基因座具有丰富的多态性。张吉清等[6]报道牛微卫星基因座等位基因数为2～18个。牛STR标记有一定的位置保守性。从牛基因组中选出的用于扩增微卫星的PCR引物56%可用于羊,其中42%的扩增产物表现出多态性[7]。Degortari等[8]研究表明,58%(605/1036)牛微卫星引物能在绵羊中扩增出特异性产物,其中40%(409/1036)呈现多态性。此研究说明微卫星在紧密相关的物种中,具有位置保守性。这使得我们能在相关畜种间如牛、绵羊、山羊间使用跨物种引物进行研究,从而更快、更准确地找到该物种中更多的微卫星基因座。2　牛微卫星标记的应用2.1　构建牛基因图谱遗传连锁作图是以研究家族的减数分裂期两个基因(或标记)分离趋势为基础来绘制基因座位间的距离,它表明基因之间的连锁关系和相对距离,通过重组率来计算和表示,以厘摩(cM)为单位,两个遗传座位间1%的重组率即为1cM[5]。自牛基因组分析开展以来先后发表了7个牛基因图谱。吴登俊[9]报道牛的微卫星标记为1285个。而2001年汤波[10]在GeneBank中收集到1724个牛的微卫星DNA标记。随着研究的进一步深入,牛基因图谱得到不断更新。最新的基因图谱可以由国际互联网得到(美国肉畜研究中心http://sol.marc.Usda.gov,ROSLIN研究所http://www.ri.bbsrc.ac.uk等)。目前构成基因图谱的主要遗传标记是微卫星,大约占总遗传标记数80%左右[11]。2.2　制作DNA指纹图在基因组中各微卫星DNA除重复数不同外,其碱基组成和结构是相似的。因此,可以微卫星的核心序列如(AC)n或(TG)n作为多基因座探针,同时检测多个基因座,可得到牛个体的DNA指纹图。目前研究牛所用的较好探针有(TG)n,(GTG)n,(GGAT)n,(GT)n,(GAG)n等[12]。2.3　用于牛群体遗传结构及遗传关系分析研究家养动物遗传多样性,可以了解品种的遗传结构、生活背景及其进化历史,探讨品种濒危的原因和现状,提出合理的保种措施。利用微卫星分析牛群体遗传结构具有重要意义。通过计算群体的遗传距离可以预测群体间的杂交优势大小,提高杂交优势预测的准确性和杂交优势的应用范围。遗传距离是表示两个种群间差别的大小,即反映群体间遗传变异的大小,其实质为基因频率大小的变化。研究分析品种(系)间遗传差异大小是杂交优势预测工作的突破口,通过计算不同品种(系)间的遗传距离并作聚类分析来预测杂交优势[13]。但许多以往的研究结果表明,杂交优势与遗传距离之间的关系极为复杂,呈曲线关系[14]。这涉及到杂交优势的机制与表达杂交优势和遗传距离之间关系的形式等问题,使预测结果缺乏稳定性[13]。用DNA多态性预测品种或品系间的差异,并据此作出遗传距离要比其它材料稳定,因此用来预测杂交优势也更为准确,孙少华等[12]利用微卫星标记技术分析了8个肉牛杂交亲本群体的遗传结构和遗传变异,并进行了杂交优势的预测。2.4　对生产性状基因座的连锁分析及QTL分析利用微卫星标记的多态性,进行不同标记群体之间的生产性能差异显著性分析,从而寻找与某些功能基因或QTL(数量性状基因座)定位间的连锁关系,可将一些功能基因或QTL

定位在某个染色体上或连锁群中[15]。目前这方面的研究已成为牛育种的研究热点并取得一定进展。Georges等[16]于1995年首次在美国核心奶牛群中用159个微卫星进行了基因组分析,微卫星的覆盖区域为1645cM。试验采用孙女设计法,共包括14个父系半同胞家系,1518个后代公牛,试验数据用最大似然法进行统计分析,结果表明,在1、6、9、10和20号染色体上发现了对产奶性状有影响的数量性状基因座。2.5　借助微卫星进行标记辅助选择MAS的一个应用是有利基因的转移。在传统的回交育种过程中,随有利基因的引入,与其连锁的不利基因(或染色体片段)也会随之导入,成为连锁累赘。然而利用与目的基因紧密连锁的微卫星标记,就可以直接选择在目的基因附近发生重组的个体,从而避免或显著减少连锁累赘,提高选择效率[17]。MAS的另一应用是基因的累加。牛有许多基因的表型是相同的,在这种情况下,经典的遗传育种研究因无法区别不同的基因,因而不能鉴定一个性状是受单个基因还是多个具有相同表型的基因共同控制。借助微卫星标记,先在不同亲本中将基因定位,然后通过杂交或回交的方法将不同的基因转移至一个品种中,通过检测与不同基因连锁的微卫星标记基因型来判断个体是否含有那个或那些个基因,以帮助选择[18]。遗传标记辅助选择具有重大的现实意义,它将会改变目前群体水平上从表型值推断基因型值的选择过程,转而先用分子生物学技术测定个体的基因型,再估计个体的表型值和育种值[4]。计算机模拟表明,标记辅助选择相对于传统的表型选择来说,可以获得更大的遗传进展,尤其对于低遗传力性状、限性性状和后期表达的性状,能增大选择强度,缩短世代间隔,提高选择的准确性[19]。