蜜蜂生物學研究進展
1 蜜蜂的分子生物學研究進展
隨著蜜蜂全基因測序工作的完成,蜜蜂的EST計劃也已經開展,并被制備成cDNA芯片。這些成果表明蜜蜂研究已經進入后基因組時代。同時已經有文章通過借鑒參考其它動物轉基因成功的報道探討了蜜蜂轉基因技術體系的可行性,并對該技術的應用前景進行了分析。但有關蜜蜂的分子生物學研究還主要集中在遺傳標記的研究方面。
1.1 各類遺傳標記的特點
一般說來,遺傳標記主要分為形態標記,細胞學標記和分子標記三種。這三種標記方法各有優缺點。形態標記因其具有典型的形態特征,比較容易識別和觀測,因而便于確定它們與其他性狀的關系。同時,由于設備簡單,分析成本低廉,作為物種連鎖群建立的開創性標記,形態標記在其它分子標記的定位中也起著重要作用,但其缺點是與其他有害或不利性狀相連鎖具有不良的多效性,使分析和利用受到限制。此外,利用形態標記進行數量基因定位還對試驗環境有較高的要求。細胞學標記克服了形態標記容易受環境影響的缺點,但這種標記材料的準備需要花費大量的人力,同時蜜蜂忍受染色體結構和數目變異能力較差而難以獲得相應的標記材料。
與經典的形態標記和細胞學標記相比,DNA分子多態性在動植物和微生物中都是普遍存在的,在同一基因座位上有較多的等位基因,因而在應用范圍上限制較少,對于形態標記和細胞學標記發展不夠充分的蜜蜂尤其重要;分子多態性對蜜蜂本身無害,對重要經濟性狀也少有次級效應,具有很大的選擇余地;同時分子多態性從個體,組織,器官和細胞等不同水平測定,且不受環境影響,在蜜蜂發育的各個時期都可以進行遺傳分析,這給研究工作提供了極大的方便;分子多態性基因座位的等位基因為共顯性標記,在分離群體中能區別幾乎所有可能的基因型,或至少是顯性基因型,因而可以在所有雜交組合中使用。分子標記所具有的優點給基因定位尤其是數量性狀的基因定位展示了美好前景。
總之,隨著生物學各個分支學科的發展,蜜蜂遺傳標記已經從外觀形態的表現型,擴展到了細胞以及分子等多個方面。但是,所有這些不同類型的標記都是以生物學階性狀形成進行判別,即在檢測時幾乎離不開蜜蜂的活體形式。而后同功酶標記的興起,標志著遺傳標記突破了活體的限制,但是仍然沒有突破基因表達的范圍。
1.2 各種分子標記技術的應用情況
近年來,隨著蜜蜂遺傳學和分子生物技術的發展,很多研究者已經從分子水平上對蜜蜂群體進行了遺傳標記研究。從分子水平上研究蜜蜂群體的遺傳差異,目前主要有RAPD,RFLP,SSR和mtDNA等。這些分子標記技術能夠反映生物群體和個體的特征,在估測蜜蜂的遺傳多樣性方面被廣泛應用。
RAPD(rapid amplification polymorphism DNA)技術具有簡單快速的特征,可以應用于分析蜜蜂各群體和個體之間的多態性。有關這方面的研究已有報道。黃超群等利用該技術對中華蜜蜂和意大利蜜蜂基因組DNA進行多態性分析,找到了3條可以區分此兩種蜜蜂的引物。董霞等對來自云南和馬來西亞等的37個東方蜜蜂樣品進行了RAPD分析。但RAPD由于所使用的引物短,退火溫度低等,導致該技術重復性差等缺陷,影響該技術的廣泛應用。
RFLP(restriction fragment length polymorphism),指的是利用限制性內切酶酶切不同個體基因組DNA后,.含同源序列的酶切片段在長度上的差異。差異的顯示和檢測是通過分子雜交和放射自顯影(或同位素標記技術),來實現。Murdidha Ala和Hall(1990)報道利用3個從蜜蜂DNA克隆出來的探針鑒別非洲和歐洲蜜蜂的限制性片段長度多態性。Sheppard (1991)等利用RFLP遺傳標記技術研究了南美洲的歐洲蜜蜂被非洲蜜蜂漸滲的情況。Oldroyd (1994)也利用RFLLP技術證實了遺傳因素決定成年蜂分工的理論。McMichael (1996)利用限制性片段長度多態性DNA的高多態性位點區別西方蜜蜂和歐洲亞種和非洲亞種。
SSR(simple sequence repeat),又稱為簡單序列重復DNA,具有檢測容易,重復性好,多態性豐富,進化選擇壓力小等優點。已經越類越多地被應用到蜜蜂研究中。Estoup等利用微衛星DNA的多態性對西方蜜蜂群體系譜遺傳結構,無限等位基因模型和逐步突變模型進行了研究。Franck等用8個微衛星DNA研究了意大利蜜蜂和西西里蜜蜂的來源和親源關系。Sittipraneed從泰國收集了蜜蜂樣本,用3個微衛星位點分析了東方蜜蜂的群體差異。另外,線粒體是細胞中進行能量代謝的細胞器。蜜蜂線粒體DNA遺傳多樣性是重要的遺傳資源,可利用該分子標記對蜜蜂種類進行分類鑒定,鑒別不同蜂種之間的差異,研究蜜蜂群體遺傳結構等。王瑞武等擴增、克隆了我國吉林、北京地區的中華蜜蜂線粒體DNA的ATPase6和ATPase8基因,對中華蜜蜂的起源和分化進行了探討。總之廣泛開展相關的分子生物學研究和加速其相關產品的研究開發是今后蜜蜂相關產業工作者必須重視的問題。
摘自“蜜蜂的產品開發及其分子生物學研究進展
(劉彩珍,福建農業職業技術學院)”
《中國蜂業》2006(9)
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