微卫星DNA标记应用于畜禽血缘关系鉴定

张一君，马海明(湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128)



微卫星DNA标记应用于畜禽血缘关系鉴定

张一君*，马海明**
(湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128)

摘 要：随着现代畜牧业的发展，公畜对畜禽育种的影响越来越大，优秀公畜的后裔越来越多，优秀种畜在生产上的贡献也较为突出，因此亲子鉴定对畜牧业有重要的指导意义。微卫星标记技术以其具有分布广泛，多态信息含量高，呈共显性以及检测方便、快速等优点而备受关注，成为国际动物遗传协会(ISAG)和联合国粮农组织(FAO)优先推荐的分析畜禽遗传多样性的工具，被广泛应用于畜禽的遗传多样性分析、品种间遗传距离估测及亲子鉴定和血缘控制来防止近亲交配。

关键词：微卫星标记；亲缘关系；遗传多样性

1 微卫星标记的结构

微卫星标记(Microsatellite)，又称为短串联重复序列(Short Tandem Repeats)或简单重复序列(Simple Sequence Repeats)，是均匀分布于真核生物基因组中的简单重复序列[1-3]，由2～6个核苷酸的串联重复片段构成，美国人Weber发现了微卫星DNA具有长度多态性[4]，并将微卫星分为3类：单纯(Pure)SSR、复合(Compound)SSR和间隔(Interrupted)SSR。单纯SSR是指由单一的重复单元所组成的序列，如(AT)n；复合SSR则是由2个或多个重复单元组成的序列，如(GT)n(AT)m；间隔SSR在重复序列中有其他核苷酸夹杂其中，如(GT) nGG(GT)m。由于重复单位的重复次数在个体间呈高度变异性并且数量丰富，因此微卫星标记的应用非常广泛。

2 微卫星标记的特点

2.1 分布广泛，有高度多态性

微卫星DNA在真核生物的基因组中广泛存在且分布比较均匀。平均每10 kb的DNA序列中就会出现一个微卫星序列[5]。在猪的基因组中，每隔30 kb～50 kb就会有1个两核苷酸重复[6]。与其他分子标记(如RFLP、RAPD及小卫星DNA)相比，微卫星在基因组中数量多、分布广、重复性好、分布均匀、多态信息含量高、分析方便、适合进行检测，因而被认为是各类遗传标记中最常用的一种[7]。

2.2 呈共显性

很多研究表明微卫星的遗传遵循孟德尔遗传规律，能够稳定地从上一代遗传给下一代，并且等位基因间呈共显性遗传，更容易区分出纯合子和杂合子，在同一个体的不同年龄、不同的组织器官等产生的DNA指纹图完全一致[8]。这使其在物种起源、遗传图谱、基因定位及连锁分析等研究中精确性和可靠性更高。

2.3 微卫星标记具有保守性

微卫星DNA两端的序列多是相对保守的单拷贝序列，因此微卫星DNA所在区域在生物的基因组中是相对较为保守的，即在一些亲缘关系相近的物种中其重复单位和重复次数具有一定的相似性。某一物种的微卫星引物可在与其相关密切的物种中使用。

2.4 微卫星标记易于检测

微卫星DNA的长度一般为200 bp左右，很容易进行PCR扩增，PCR扩增的高度灵敏性、高度特异性及操作简便省时，使微卫星标记的检测非常方便而且准确[9]，因此适用于降解、陈旧和腐败检材的分型鉴定。复合扩增，可以实现自动化操作，节约时间、节约检材、提高检测效率。目前，STR已广泛应用于遗传制图、连锁分析、亲子鉴定、个体识别、疾病基因定位和物种多态性研究等领域。

3 微卫星标记在亲缘关系鉴定中的应用

在畜牧生产中，多头公畜复配、系谱追认、混合精液输精、不明确的偷配或乱配认证、双亲资料混乱等等常有发生[10]。错误的系谱信息会减缓遗传进展。现代畜禽生产和育种中，通常要利用畜群系谱图，根据亲属的信息来确定个体的选留。由于微卫星位点具有高度多态性、保守性、呈共显性以及检测方便、快速等特点，已经代替了人们最早使用的血型、蛋白多态性标记等方法，以多个位点在一定群体中各等位基因的频率为基础来进行血缘鉴定和血缘控制。如今利用多个微卫星座位在该群体中的等位基因频率，通过计算排除概率(exclusion probability)便可进行亲子鉴定和血缘控制[11]。

Ellegren等[12]判定马的亲权关系研究表明，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 %。赵凤等[13]对229头荷斯坦种公牛个体基因型进行了检测，并探讨其用于牛个体识别和亲子鉴定的可行性，结果表明11个微卫星标记累积个体识别能力为99.99 %，累积非父排除率达到99.99 %，随机个体一致性概率为1.59×10-17，进行个体识别和亲子鉴定的效力与可靠性均很高。王燕丽等[14]采用微卫星标记多重扩增结合荧光标记检测技术，对金华猪I系保种群中的120头猪的29个微卫星位点的基因型进行了检测可见，金华猪的基因纯合率较高，用SPSS软件将这些猪聚成10大类，个体间的亲缘关系清楚可见，并根据聚类结果对5头系谱不明的猪进行了亲缘关系分析。杨娜等[15]采用荧光标记引物PCR和毛细管电泳分型的方法将筛选出的14个微卫星位点应用于64只猕猴人工繁育种群，结果这些位点在猕猴中均属于高度多态位点，单亲已知时累积排除率(CPE2)和双亲未知时累积排除率(CPE1)达0.999 9和0.998 5。郭立平等[16]应用荧光引物和自动测序技术确定8个微卫星基因座为西门塔尔牛亲子鉴定的核心标记，得出8个位点平均等位基因数为11.4、平均观察杂合度0.804、平均期望杂合度0.828、平均多态信息含量0.807；3种情况下的累计排除概率分别为：0.99、0.999 5和0.999 998。验证群体的鉴定结果与系谱一致，LOD值为9.29～14.66，且置信度均达到95 %。黄建芳等[17]以33头广西巴马小型猪为研究对象，利用19个微卫星标记，对广西巴马小型猪近交群F10～F15世代进行遗传学检测表明，广西巴马小型猪近交群体的基因多态性低且近交程度高，是一个遗传性稳定的群体。袁文等[18]利用26个微卫星基因座分析了五指山小型猪近交群的遗传变异及近交程度，结果表明五指山小型猪近交群具有较高的纯合度，保持了一定的遗传稳定性。李军成等[19]用9个微卫星DNA标记对五群猪进行等位基因频率、遗传距离、系统发生树构建和主成分等分析。结果表明蕨麻猪与兰州、武威、临洮和青海四群猪相比，遗传距离大，主成分差异大，亲缘关系较远．蕨麻猪比较纯，没有受到这四群猪血缘的影响。钱林东等[20]采用10对常染色体微卫星DNA标记对云南文山黄牛的亲子关系进行了检测分析表明，常染色体微卫星DNA标记在标准的三联体和单亲两种情况下都能用来进行亲子鉴定，但标准三联体情况下的亲子鉴定更准确。刘龙腾等[21]采用微卫星标记的方法对132只中国美利奴羊9个微卫星位点的等位基因频率进行计算，并对其中7组亲子进行了亲子鉴定。结果表明，9个微卫星位点在选择的7组亲子中，获得0.999 8～0.999 9的父权概率，说明微卫星在亲缘关系较近的群体中也可以进行亲子鉴定。

4 总结

由于微卫星在群体中具有很高的多态性，因此被广泛应用于人类及动物亲权分析、法医鉴定等领域，还在增大畜禽种类低遗传性状、限性性状和后期性状选择强度、缩短世代间隔、提高选择准确性方面有很大优势。微卫星标记不仅可构建遗传连锁图谱，标记辅助选择及评估遗传多样性等，而且还可以用于猪的疾病诊断性别控制、保护遗传学等方面，相信随着人们对微卫星标记技术的改进、统计方法和检验手段的日趋完善,它必将发挥其更大的作用。□□

参考文献：(21篇，略)

*作者简介：张一君(1993.11- )，女，汉族，甘肃天水人，硕士生，研究方向为猪的分子遗传；E-mail：362824409@qq.com。

基金项目：863项目(2011AA100304)。

中图分类号：S813.1

文献标识码：A

文章编号：1001-0769(2016)02-0047-02

** 通信作者：马海明，男，教授，研究方向为猪的分子遗传；E-mail: mahaiming2000@163.com。