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/分子生物學(xué)技術(shù)在保護野生動物方面的應(yīng)用野生動物是生態(tài)系統(tǒng)中活躍的、引人注目的組成部分,具有重要的生態(tài)服務(wù)功能,對于保護生物多樣性、維持生態(tài)平衡具有重要作用。開展野生動物的保護和研究對人類社會也具有深遠的意義。目前,野生動物的保護研究中較多注重關(guān)注宏觀、外在的現(xiàn)象,廣泛應(yīng)用宏觀的、描述性的研究手段,而對分子生態(tài)的內(nèi)在機理方面仍涉足較少。物種內(nèi)在分子機理是起源、進化或滅絕的重要內(nèi)因,只有搞清楚內(nèi)部的機制、機理,結(jié)合外因一起分析,才能掌握生物變化的本質(zhì)。近幾十年來,由于分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,各種分子技術(shù)趨于成熟。野生動物的保護研究開始涉足到分子水平,蛋白質(zhì)和DNA水平上的多樣性研究取得了突破性進展,其中遺傳標(biāo)記(Geneticmarker)具有非常重要的地位。它的發(fā)展過程可分為形態(tài)標(biāo)記(Morphologicalmarker)、細胞標(biāo)記(Cytologicalmarker)、生化標(biāo)記(Biochemicalmarker)和分子標(biāo)記(Molecularmarker)4個階段。前3種是基因表達型的標(biāo)記,是對基因的間接反映,標(biāo)記數(shù)目有限,可利用的多態(tài)位點較少,易受環(huán)境影響,不能滿足物種資源鑒定的需要。直到1980年,美國學(xué)者Botstein提出用DNA限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性(PFLP)作為遺傳標(biāo)記,開創(chuàng)了直接應(yīng)用DNA多態(tài)性發(fā)展遺傳標(biāo)記的新階段。與前3種遺傳標(biāo)記不同的是分子標(biāo)記直接在DNA分子上檢測生物間的差異,是在DNA水平上遺傳變異的直接反映。20世紀(jì)80年代DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PcR)技術(shù)的出現(xiàn),又推動了許多新型的分子標(biāo)記,如RAPD標(biāo)記、SSR標(biāo)記等技術(shù)的發(fā)展。1.分子標(biāo)記技術(shù)概述分子標(biāo)記技術(shù)及其優(yōu)勢分子標(biāo)記技術(shù)是分子生物學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物,指反映生物個體或群體間在基因組上某種差異特征的DNA片段,是繼形態(tài)標(biāo)記、細胞標(biāo)記和生化標(biāo)記之后發(fā)展起來的一種較為理想的遺傳標(biāo)記形式。分子標(biāo)記技術(shù)從本質(zhì)上講,都是以檢測生物個體在基因或基因型上所產(chǎn)生的變異來反映生物個體之間的差異。每一種分子標(biāo)記都有其自身的特點和特定的應(yīng)用范圍,但就一般意義而言,DNA分子標(biāo)記與表型標(biāo)記等相比,具有以下優(yōu)勢“(1)直接以DNA的形式表現(xiàn),不受組織類別、發(fā)育階段等影響,不受基因表達與否的限制;(2)不受環(huán)境影響。因為環(huán)境只影響基因表達,而不改變基因結(jié)構(gòu)即DNA的核苷酸序列;(3)標(biāo)記數(shù)量多,遍及整個基因組;(4)多態(tài)性高,自然存在許多等位變異,不需專門創(chuàng)造特殊的遺傳材料;(5)有許多標(biāo)記表現(xiàn)為共顯性,能夠鑒別純合基因型和雜合基因型,提供完整的遺傳信息;(6)技術(shù)簡單、快速、易于自動化:(7)提取的DNA樣品在適宜條件下可長期保存,這對于進行追溯性或仲裁性鑒定非常有利。正是由于DNA分子標(biāo)記這些特性,奠定了它具有廣泛應(yīng)用性的基礎(chǔ)。2.分子標(biāo)記技術(shù)在野生動物保護研究中的應(yīng)用2.1種群遺傳結(jié)構(gòu)分析遺傳結(jié)構(gòu)是指基因或基因型在空間和時間上的非隨機分布,種群的遺傳結(jié)構(gòu)包括種群內(nèi)的遺傳變異和種群間的遺傳分化。對遺傳結(jié)構(gòu)及其影響因子的研究是探討生物適應(yīng)意義、物種形成過程及其進化機制的基礎(chǔ)。野生動物保護的關(guān)鍵是保護物種的遺傳多樣性或進化潛力,因此,制定有效的保護策略和措施必須建立在對遺傳結(jié)構(gòu)充分了解的基礎(chǔ)上。DNA分子標(biāo)記技術(shù)有助于從本質(zhì)上揭示物種遺傳變異及其規(guī)律,預(yù)測物種白勺命運,從而制定相應(yīng)的保護管理措施,現(xiàn)已成為種群遺傳結(jié)構(gòu)研究中有力手段之一。2.2親緣關(guān)系鑒定和系統(tǒng)分類多種野生動物在野外生存的個體數(shù)量已相當(dāng)稀少,為保護這些珍稀物種不至于滅絕,對其進行人工飼養(yǎng)和繁殖是一種有效的途徑。但實行人工繁殖后面臨的新問題是種群過小所導(dǎo)致的近交衰退。為避免后代中可能存在的近親交配,建立可靠的遺傳譜系和制定科學(xué)的繁殖策略需要鑒定個體間的不明親緣關(guān)系¨。分子標(biāo)記的發(fā)展為研究物種親緣關(guān)系和系統(tǒng)分類提供了有力的手段,通過對隨機分布于整個基因組的分子標(biāo)記的多態(tài)性進行比較,就能夠全面評估研究對象的多樣性,并揭示其遺傳本質(zhì)。利用遺傳多樣性的結(jié)果可以對物種進行聚類分析,進而了解其系統(tǒng)發(fā)育與親緣關(guān)系。張亞平等用微衛(wèi)星標(biāo)記對13只人工飼養(yǎng)的大熊貓(Ailuiopodidaemelanoleuca)進行了親緣關(guān)系分析,得出了繁殖能力較強的父本個體。這對于大熊貓人工繁殖過程中選擇有效雄性個體及理想配對方案都十分必要。張于光等用家貓(Feliscatus)和蘇門答臘虎(Pantheratigrissumatrae)的10對微衛(wèi)星引物鑒定了東北虎(Pantheratigrissilia)中7個父子關(guān)系不清的后代,這一結(jié)果為日后制定科學(xué)的繁殖保護策略提供了可靠依據(jù)。李淑玲等利用AFLP分子標(biāo)記,構(gòu)建了丹頂鶴(Grusjaponesis)親緣關(guān)系分析體系,成功將5對鶴的親緣關(guān)系進行了鑒定。此外,分子標(biāo)記還能有助于解決一些物種在形態(tài)分類上無法確定的問題,澄清一些物種的分類地位,對保護措施的制定以及認清所保護的物種的重要性有指導(dǎo)意義。2.3遺傳圖譜構(gòu)建和基因定位遺傳圖譜(Geneticmap)是以基因間的交換值為依據(jù),確立基因在染色體上的相對位置。構(gòu)建遺傳圖譜是了解基因組結(jié)構(gòu)、控制性狀的基礎(chǔ)。它既是遺傳學(xué)研究的重要內(nèi)容,又是資源保護、遺傳改良和分子克隆等許多應(yīng)用研究的理論依據(jù)和基礎(chǔ)。分子標(biāo)記技術(shù)的不斷發(fā)展和完善極大地促進了遺傳圖譜的構(gòu)建,使得目前多種野生動物的連鎖遺傳圖譜達到了很高的密度,圖譜的可利用性也越來越強。此外,構(gòu)建遺傳圖譜有助于對一些重要經(jīng)濟價值的基因進行定位和克隆,加速優(yōu)良品種的培育。孫效文等利用多種分子標(biāo)記對柏氏鯉與黑龍江鯉的雜交子二代的單倍體樣品做基因型分析,建立了初步的鯉魚遺傳連鎖圖譜?;蚨ㄎ皇谴_定基因在遺傳圖譜中的位置,給野生動物構(gòu)建一張完整的遺傳圖譜具有巨大的理論意義,并且它可用于尋找有用基因,延緩物種衰退、進行基因診斷等等。DNA標(biāo)記中,初期用于構(gòu)建遺傳圖譜的為RFLP標(biāo)記,目前微衛(wèi)星DNA標(biāo)記已普遍地用于基因圖譜的構(gòu)建。AFLP技術(shù)可以在對基因組沒有事先了解的情況下產(chǎn)生大量的全基因組范圍的多態(tài)標(biāo)記,因而是遺傳連鎖作圖的有力工具,被廣泛運用于QTL的定位分析中,其大大地延伸現(xiàn)有的遺傳連鎖圖譜,并縮短了標(biāo)記間的平均距離。隨著SNP標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)和定位,遺傳連鎖圖譜標(biāo)記密度將日益升高,這將為野生動物提供前所未有的便利工具。物種鑒定和個體識別在野生環(huán)境中許多野生動物尤其是近緣種的形態(tài)、生活習(xí)性十分相似,僅靠野外觀察有時難以確定一個生態(tài)系統(tǒng)中的物種組成。傳統(tǒng)方法是根據(jù)形態(tài)學(xué)對物種進行鑒定,而近緣物種及種間雜交個體在形態(tài)上十分相似,給分類鑒定工作帶來了困難。另外,打擊非法野生動物貿(mào)易是保護野生動物資源的重要途徑,必然要對涉及到的非法貿(mào)易野生動物進行物種的司法鑒定。執(zhí)法部門在偵破野生動物違法案件中查獲了大量的野生動物及其產(chǎn)品,除部分活體外,還有經(jīng)多道工序加工的成品,使檢材喪失了部分或全部的形態(tài)特征,難以用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法進行物種鑒定??衫梅肿訕?biāo)記技術(shù)來區(qū)分不同的物種,提高鑒定的準(zhǔn)確性。Fang等采用RFLP技術(shù)鑒定了送檢的樣品,被檢驗的10種動物物種都有各自不同的特異性的雜交譜帶,為野生動物保護執(zhí)法提供了證據(jù)。3.分子標(biāo)記技術(shù)在野生動物保護中的應(yīng)用前景展望綜上所述,分子標(biāo)記由于其獨具的優(yōu)點使它具有廣泛的應(yīng)用價值,在野生動物保護方面也逐漸發(fā)揮其優(yōu)勢。但目前國內(nèi)分子標(biāo)記技術(shù)在野生動物方面應(yīng)用還不是很多,尚處于初級階段。因此,隨著分子標(biāo)記技術(shù)的逐步完善,將會有更多的野生動物種群保護問題得到解決。第一,借助分子標(biāo)記技術(shù),可對目標(biāo)物種同時應(yīng)用多個分子標(biāo)記,并與傳統(tǒng)統(tǒng)計調(diào)查相結(jié)合,所得到的結(jié)果將會更有說服力,這將對保護物種多樣性起促進作用。第二,應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)對野生動物群體進行遺傳多樣性分析,可對珍稀物種瀕危的原因和進化潛力提供資料。第三,世界各地都存在野生動物貿(mào)易的問題,DNA分子標(biāo)記技術(shù)的出現(xiàn)及不斷更新改進給野生動物進行精確的個體識別與鑒定提供了保障,有著重要的學(xué)術(shù)價值及應(yīng)用前景。第四,作為新一代高效分子標(biāo)記技術(shù),SNP目前主要應(yīng)用于與疾病相關(guān)基因的克隆、群體遺傳學(xué)研究及藥物設(shè)計等方面,而且除人類以外,與其他物種相關(guān)的SNP研究報道并不多見。該技術(shù)具有可構(gòu)建高密度圖譜的優(yōu)勢,利用高密度的SNP進行比較鑒別,可廣泛應(yīng)用于野生動物個體識別與親權(quán)鑒定方面的研究中。第五,雖然分子標(biāo)記技術(shù)的興起和發(fā)展促使野生動物遺傳學(xué)分析向高效率方向發(fā)展,但其有要求設(shè)備復(fù)雜、操作繁瑣、技術(shù)難度大且耗資巨大等負面因素,因此有待進一步改進和開拓新的標(biāo)記方法。分子標(biāo)記技術(shù)的開發(fā)是近年來分子生物學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。隨著分子生物學(xué)理論與技術(shù)的迅猛發(fā)展,必將不斷地開發(fā)出分析速度更快、成本更低、信息量更大的分子標(biāo)記,其分析方法也應(yīng)以簡便可靠、快速準(zhǔn)確、使用檢材少為標(biāo)準(zhǔn)。此外,分子標(biāo)記技術(shù)與DNA提取程序化、電泳膠片分析。新疆的野生動物的大多數(shù)是瀕危動物所以我們應(yīng)該重視保護瀕危動物,避免它們滅絕。瀕危動物是一項珍貴的、不可替代的、可再生的自然資源,在維護生態(tài)平衡、促進經(jīng)濟發(fā)展、滿足人民日益增長的物質(zhì)和文化需求、發(fā)展對外關(guān)系、提高社會主義精神文明等方面發(fā)揮著重要作用。保護瀕危動物有以下幾方面的意義:
第一,維護生態(tài)平衡。每個物種都是生態(tài)系統(tǒng)中的重要一員,通過食物鏈的關(guān)系,物種之間起到互相依存、互相牽制的作用。一旦食物鏈的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡就會受到嚴(yán)重影響
第二,保證科學(xué)研究和教育活動的正常開展。瀕危動物是科學(xué)研究的試驗材料,在動物學(xué)、進化學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、仿生學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域里發(fā)揮著重要作用。第三,促進經(jīng)濟發(fā)展,滿足人民生活需要。絕大多數(shù)瀕危動物都有很高的經(jīng)濟價值。除了藥用價值外,還有食用價值食用和衣用價值。我們的祖先就是依靠采集或獵捕野生動植物來維持生計的。即使到了20世紀(jì)的今天,許多動物依然是我們生活中常見的食用或衣用原料。第四,瀕危動物具有很高的觀賞價值,是動物園、森林公園、自然保護區(qū)或風(fēng)景名勝區(qū)招攬游客的王牌,是馬戲團表演的主角,也是部分家庭養(yǎng)殖觀賞或許多文人墨客吟詩作畫的主要對象。保護瀕危動物是一項耗資巨大而又十分艱巨的工作,需要采用法律的、行政的、經(jīng)濟的和輿論的綜合手段來完成。我們可以建立自然保護區(qū);開展馴養(yǎng)繁殖;加大執(zhí)法力度,禁止或限制商業(yè)性開發(fā)利用;還要開展國際合作,引進資金及先進的經(jīng)驗、技術(shù)和設(shè)備。
總之,我們不僅要保護瀕危動物,而且還要發(fā)展瀕危動物資源。參考文獻:[1]蔣志剛.野生動物的價值與生態(tài)服務(wù)功能[J].生態(tài)學(xué)報,2001,21(11):1909—1916.[2]劉思慧,劉季科,王應(yīng)祥。分子生態(tài)學(xué)在野生動物保護中的作用[J].世界林業(yè)研究,2003,16f4):2
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