《鱼类线粒体DNA》PPT课件.ppt

鱼类线粒体DNA 阅读文献 鱼类线粒体DNA研究新进展 2004 鱼类线粒体DNA及其在分子群体遗传研究中的应用 2008 鱼类线粒体DNA及其研究进展 2011 鱼类线粒体DNA的遗传与进化 2000 鱼类mtDNA及其非编码区的研究现状 2009 一种改进的鱼类线粒体DNA的快速制备方法 1997 两种获取鱼类线粒体DNA的方法比较 2000 线粒体DNA 特点 提取方法 研究方法及其局限性 应用前景 一鱼类mtDNA的特点 1分子较小且存在长度多态性鱼类mtDNA分子大小范围一般在15 20kb之间 约占总DNA的1 鱼类mtDNA的分子大小在种间存在差异 但这种长度差异并非源于基因数目 主要由于串联重复序列的存在 2编码效率高同核DNA相比 mtDNA上的基因排列极其紧凑 且无内含子 编码效率较高 此外 部分mtDNA的密码子不同于基因组DNA 且缺少终止密码子 仅以U或UA结尾 3拷贝数多鱼类每个细胞中有1000 10000个线粒体DNA拷贝 容易从组织中分离纯化 4进化速度快鱼类mtDNA的突变率高于核中DNA 为基因组DNA的5一10倍 并且缺乏有效的DNA损伤修复机制 修复效率低 5解码体系简单鱼类mtDNA的解码由一个很小的tRNA体系完成 而不像在核基因组摆动假说中所要求的需要在32个tRNA反密码子上的摆动 6遗传的相对独立性mtDNA能以自身为模板进行复制 能转录生成信使RNA mRNA 转运RNA tNA 和核糖体RNA rRNA 也能编码合成一些维持自身结构和功能所必需的蛋白质 具有很大的独立性 同时 线粒体的遗传行为受到核基因的调控 这种调控主要是通过向线粒体输入核DNA编码蛋白质和一些小的RNA 特别是tRNA来实现的 7同质性与异质性一般情况下 在一种生物机体内仅存在一种类型的mtDNA分子 但现在大量发现一些个体存在多种类型的mtDNA分子 这种特性被称mtDNA分子的异质性 8多态性mtDNA中存在多态现象多态性集中在D环 其他区域则高度保守一 9母系遗传鳗鱼线粒体为双亲遗传 二鱼类mtDNA的提取方法 1 直接从鱼类组织提取线粒体DNA从肌肉 肝脏等组织中提取线粒体DNA本实验使用常规的碱变性法 将STE液稍加改进作为溶液改进的STE液为 10mmolNaC1 15mmolTris HC1 pH8 0 45mmolEDTA pH8 0 0 25mol蔗糖 把提取的线粒体DNA放人一20 保存备用 该方法获得的是鱼类的整个mtDNA分子 选用的组织不同对应用范围的影响一般肝细胞 胃壁细胞 肾脏细胞中的线粒体数目较多 直接提取mtDNA获得纯度和得率可观的mtDNA用于研究要选取这些组织 必须杀死鱼才能得到 研究存在数量多的鱼类可以采用该法 2 先提取基因组DNA再用相应引物PCR扩增所需mtDNA某一区域序列片段 从肌肉 肝脏等组织中提取基因组DNA PCR扩增出mtDNA区段根据动物基因组DNA提取的一般方法 将DNA提取缓冲液中各个成分含量进行改进 PCR引物为鲤科鱼类线粒体DNA细胞色素b通用引物 三鱼类mtDNA研究的方法 1限制性片段长度多态mtDNA由于大小 母系遗传方式 易于提纯和进化上的特点等 成为RFLP的最佳靶序列 但mtDNA进化速率较快 不适合于科以上种间的比较研究 目前该法应用较广泛 主要方法有以下几种 标准RFLP其研究步骤为 mtDNA样品一RE消化一电泳一结果检测 该法适合于分析样品中靶序列含量相对较高的样品 如mtDNA和PCR扩增产物 还可进行位点比较和片段长度比较 探针法又称杂交法 将基因组DNA酶切 用mtDNA探针进行South杂交来识别DNA上的mtDNA谱带 通过自显影检测印迹 PCR RFLP法从细胞总DNA中 用扩增mtDNA某一序列的引物作PCR RE消化 溴化乙锭染色 电泳检测 这一技术可直接酶切小于500 2000bp的短小片段 2测序法直接测定mtDNA的全序列或特定片段的序列 这种方法可获得大量直接可靠的数据 但受技术条件和经费限制 难以适应大群体 大样本的分析 目前 结合PCR技术 可扩增特定基因片段作测序分析 在一定程度上扩展了测序法的应用范围 mtDNA的研究方法存在局限性 PCR RFLP法方便 快捷 对样品数量和质量的要求低 费用和时间消耗少 但终究只是对DNA序列的间接反映 而测序法虽可获得大量的较为可靠的数据 但由于技术限制和费用巨大 难以用于大群体和大样本的遗传和进化研究 而且 在实际研究中 由于统计学的缘故 基于DNA水平计算的群体基因突变率往往高于真实的情况 因而在进行鱼类分子群体遗传研究时 应将遗传结构的分析结果与生物的形态结构 生理特征和生态环境等因素综合考虑 从更多的方面寻找更多的证据 从而得出一个更加客观 系统而深入的认识 四鱼类mtDNA研究的应用前景 1保护濒危鱼种的遗传多样性 保护生物学的中心议题是保护生物的遗传多样性 mtDNA多态分析可用来检测濒危物种的多样性程度 是对物种是否濒危及其可能的演变趋势的一种有效评估方式 在鱼类濒危物种的保护和恢复方面将发挥巨大的作用 2由于mtDNA母系遗传的特性 利用其母系遗传规律研究单性鱼类的来源 使得鱼类mtDNA多态分析在杂交带遗传渐渗研究中具有巨大潜力 并在进行杂种分析 揭示杂种来源方面发挥巨大作用 3利用鱼类mtDNA RFLP分析 研究个体间的遗传多态和群体间的遗传歧异 阐明种群的遗传结构 揭示物种多样性概况 从而为解决渔政管理的核心问题 遗传多样性保护提供理论依据 4利用mtDNA RFLP分析 可以评估渔业活动对鱼类遗传资源结构的影响 检测引入种和驯化种对野生资源的影响 养殖种群对野生种群的影响及引种过程中遗传多样性的改变 从而加强对渔业活动的指导 提供科学有效的管理手段和模式 渔业活动如果是选择性的 对其中某些组分的过分捕捞势必改变整个种群的遗传结构 是造成资源衰退的一个重要原因 5利用mtDNA分析种内多态性