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长爪沙鼠在生命科学诸多领域已得到广泛应用,是一种正在被国内外开发的“多功能性”实验动物,但有关长爪沙鼠的遗传研究较少,其群体遗传结构尚不甚清楚。因此,建立长爪沙鼠基因组文库以及开展长爪沙鼠基因多样性研究将有助于了解其基因结构和群体遗传状态,为长爪沙鼠的保种、性状控制和生产管理提供依据,促进长爪沙鼠实验动物化和标准化进程。
本实验分为两个部分:
一、构建长爪沙鼠基因组DNA文库
建立基因组DNA文库是开展分子遗传学研究的基础和捷径,由于基因组文库理论上含有某种生物体的全部基因,易于长期保存,因此构建完整的基因组DNA文库是分子生物学研究的一个基础技术平台,可以用来分离和筛选目标基因及其启动子,也是特定基因,特别是分离高等真核生物基因的有效手段。
本实验应用lambda噬菌体构建了长爪沙鼠基因组文库,其结果如下:
1、采用蛋白酶K消化,酚——氯仿抽提的方法,由长爪沙鼠的肾脏组织提取基因组DNA,得到了高纯度的基因组DNA。经核酸蛋白测量仪测定,OD260/OD280的值在1.8~2.0之间,琼脂糖凝胶电泳显示大部分DNA片段大于50kb。经Sau3AI部分酶切后,分级分离回收9~23kb外源DNA片段。
2、将外源DNA片段插入Lambda BlueSTAR BamHI Arms。在连接反应中,载体与插入片段分子比例为1∶3时,得到较好的连接效果。
3、重组DNA分子经Lambda噬菌体包装蛋白混合物体外包装为Lambda噬菌体颗粒,Lambda噬菌体颗粒转染大肠杆菌ER1647,铺于加有X-gal的LB平板上。计算文库滴度。
4、将噬菌体颗粒转染大肠杆菌BM25.8,通过菌株表达的Cre重组酶的自剪切作用获得连有基因组插入片段的pBlueSTAR一1质粒。质粒经Not I酶切鉴定插入片段大小。
5、本实验共获得1.2×106个有效克隆,插入片断长度在9~23kb范围,成功构建了长爪沙鼠基因组文库。
二、长爪沙鼠微卫星位点的筛选以及对野生和人工驯养长爪沙鼠群体遗传结构分析
实验通过PCR扩增技术从长爪沙鼠近缘动物小鼠不同染色体上的60个微卫星位点,筛选长爪沙鼠微卫星位点。结果有6个位点有明显图带,经测序确认为微卫星位点。用实验筛选出的6个微卫星位点和GenBank中的6个有效位点(9个位点中有6个位点出现明显的扩增图带)对宁夏银川和内蒙古呼和浩特两个地区野生长爪沙鼠群体和首都医科大学人工驯养长爪沙鼠群体进行遗传结构进行比较分析。
结果表明:12个位点在沙鼠群体中,等位基因数平均为3.1667个,有效等位基因数在1.0000~2.9308之间,平均等位基因数为2.2153。经微卫星DNA分析表明:3个群体的微卫星位点的基因纯合度为0.6852~0.7531;3个群体的微卫星位点的杂合度为0.2469~0.3148,以及Neis基因多样性指数和香隆指数(Shannons)的平均值为0.4739和0.7912。3个群体的聚类分析表明,首都医科大学和内蒙古呼和浩特群体遗传距离相对较近,而与宁夏银川群体的遗传距离相对较远。经统计结果表明,3个群体之间没有显著性差异。