文 |江烟染
编辑 | 江烟染
前言
近年来，微卫星标记技术在动植物遗传多样性和育种研究领域，展示出了巨大的潜力和应用前景。
在众多鱼类中，带鱼作为一种重要的经济鱼类，其遗传多样性和遗传结构的研究，对于资源保护、育种改良以及遗传演化的理解具有极大的意义。
而微卫星是一类具有高度多态性的DNA片段，通过发掘和开发微卫星位点，可以快速获得带鱼种群中的遗传信息。
最重要的是，通过分析微卫星标记的多态性和遗传变异，能够准确测量带鱼个体之间的遗传距离、遗传结构和遗传分化程度。
其中，遗传结构是指种群内个体基因型分布的非随机性，是生物种群进化过程中的重要组成部分。
通过微卫星标记的分析，可以准确测量带鱼种群内个体之间的基因流动性、种群分化程度以及亲缘关系等参数。
了解带鱼种群的遗传结构，有助于制定有效的资源保护策略，优化带鱼养殖管理措施，并深入理解带鱼进化历史和适应环境的能力。
所以，接下来小染将会为大家讲解带鱼微卫星标记的开发、了解带鱼种群的遗传结构，从而优化带鱼养殖管理措施。
带鱼微卫星标记的出现
带鱼为中下层集群性游的鱼类，广泛分布于全世界的温暖水域，作为大陆海产四大经济鱼类之一，一直深受广大消费者的喜爱。
然而，由于海洋污染、海洋生态系统的恶化，以及对带鱼资源的过度捕捞和其他违规捕捞现象的发生。
其资源呈衰退的趋势，例如，黄、渤海区由于捕捞强度过大，特别是对产卵鱼群和幼鱼的过度捕捞，损害了带鱼的繁殖和资源恢复。
这不仅使带鱼的产量明显下降，而且会导致带鱼群体的遗传多样性降低。
而微卫星DNA标记技术作为一种新兴的分子标记技术加之其自身的优点，成为评价种群遗传多样性和群体遗传结构的有效工具。
因此，有人提出构建了带鱼的微卫星富集文库，并筛选其多态性微卫星DNA标记，这为进行带鱼后续的保护遗传学，提供了技术支持。
利用同工酶分析技术，对采自黄海和东海两个自然群体带鱼的9种同工酶，进行了电泳分析，共检测出13个基因座位，其中3个为多态位点，并且计算了两个带鱼群体间的遗传距离。
其中，用PCR-RFLP技术对3个亲缘关系比较近的带鱼种进行了鉴别，可以找到其特异的酶切条带。
然后，通过分析线粒体DNA细胞色素，对来自于不同水域的带鱼群体，及群体间的遗传差异进行了研究。
因微卫星DNA标记具有高度多态性，及共显性孟德尔遗传等特点，而成为检测种群遗传多样性的有效工具。
目前在巨滑舌鱼、暗纹东方鲀等多种海洋鱼类中，开发了大量的微卫星DNA标记。
暗纹东方鲀
目前，只开发了南海带鱼的10个微卫星DNA标记，因此急需开发更多的带鱼微卫星DNA标记，为其后续的保护遗传学研究奠定基础。
出现——多态性微卫星位
多态性微卫星位由重复的短序列组成，具有高度可变性，可用于遗传多样性、亲缘关系和遗传进化等方面，其应用范围广泛，有助于解决生物学和遗传学中的重要科学问题。
在带鱼方面上，由于带鱼属于深海鱼类，捕捞之后即刻死亡，因此实验过程中无法像其他鱼类一样，能够从新鲜的组织中提取得到高质量的DNA。
而DNA降解过于严重或浓度过低，会明显影响微卫星的扩增效果，导致某些等位基因不能扩增出来而使多态性降低。
因此，可以利用8尾带鱼的基因组DNA本，在合成的36对微引物中，选多态性微卫星位点，结果会有32对引物能够扩增出清晰的条带，其中12对引物星现为多态性。
然后扩大样本，以26尾带鱼的基因组DNA为模板，用筛选得到的12对多态性微卫星引物进行PCR扩增，利用统计得到的SSR数据对每个多态性微卫星位点进行分析。
还可以根据PAGE电泳结果进行数据统计，然后利用POPgene软件对数据进行分析计算，能看到12个多态性微星位点共扩增出59个等位基因。
平均每个位点的等位基因数在1.4760~5.7619范围之间，平均为3.1052，而期望杂合度在0.09~07926范围之间，平均为0.6293。
可见，这些微卫星位点的多态性水平比较高，其中有2个位点偏离了哈代-温格平，所分析的12个多态性微卫星位点，都没有出现连锁不平衡现象。
然而，在筛选多态性微卫星位点的过程中，PCR反应条件未优化好，或者微卫星引物设计的不合适，很可能会导致某些位点不能得到扩增产物，或者扩增条带模糊，从而导致某些等位基因缺失。
重要的是实验过程中的操作或统计可能会存在误差，如由于微卫星DNA多为二碱基重复类型，所以两个等位基因可能只差两个碱基。
因此，在进行数据统计时，容易误将两条带鱼看作是一条带鱼，从而导致等位基因数减少使多态性降低。
虽然多态性微卫星位有着这些问题的缺陷，但因为其DNA标记技术在水产动物中的还是有着一定的优点，从而被优先考虑运用。
微卫星DNA标记技术在水产动物中的应用
微卫星DNA标记的研究开始于20世纪70年代，而发现这个技术的方式也是很神奇的。
因为首次发现微卫星DNA重复序列(TAGG)n的存在，是正在研究寄居蟹(Paguruspolicaris)的基因组的时候。
在这之后人们对这种串联重复序列在人和动物、真菌以及植物中的存在与分布产生了极大的兴趣。
先是有相关人员在人类基因组文库中内，发现了微卫星DNA的存在，之后又从酵母到脊椎动物的基因组中发现都存在(dT/dG)n重复序列。
而权威的专家在经过证实之后，确定了(dT/dG)n这种短重复序列是真核基因组所特有的，并将其命名为“简单重复”。
自此之后，开启了微卫星序列应用的新纪元，1986首次用合成的微卫星寡核酸作为探针用于人的指纹分析，并开始重视其应用。
在20世纪90年代初，微卫星DNA标记开始应用于鱼类的研究中，例如斑马鱼基因组中含有大量的微卫星序列，并且表现为高度多态，其筛选的多态微卫星DNA标记在斑马鱼遗传图谱的构建中有非常重要的作用。
还有人利用河继的部分基因组文库筛选了13个(GT)n重复4个(CT)n重复的微卫星DNA标记，并用微卫星DNA标记，在鳟鱼的近缘种的虹鳟中，进行了跨种扩增验证了这些微卫星DNA标记在种间的通用性。
这也能看出，微卫星DNA标记作为分子遗传学中常用的一种分子标记，越来越受到人们的关注。
许多科学家根据微卫星DNA的结构特点，并结合新兴的PCR技术，建立了以PCR技术为基础的微卫星DNA标记技术，该技术因检测方便，很快便获得了广泛的应用。
而微卫星DNA标记技术的研究，作为一个独立的研究领域，逐渐成为遗传学家们最重视的遗传标记。
当时，在人类基组计划的遗传图谱研究中，微卫星DNA标记技术就已经发挥了重大的作用。
随着微卫星DNA标记技术的不断发展，以及日益成熟，水生生物学家们也开始将其应用于水生生物的研究工作中。
水生生物
水生生物中微卫星DNA标记的最初研究见于蛙蹲鱼，如大西洋鲜、河蹲以及虹鳟。
同时，在罗非鱼中也进行了多态性微卫星DNA标记的研究，此后鱼类微卫星DNA标记得到了广泛的研究和应用。
例如，牙鲆、青石斑鱼、黄颖鱼、大菱鲆等多种鱼类的微卫星DNA标记都已经得到开发。
橄榄色牙鲆
微卫星DNA标记技术是一种直接从DNA水平上认识生物个体遗传差异的分子标记技术。
由于微卫星在基因组中含量丰富、分布均匀、共显性且具有高度的多态性和丰富的信息量等特点。
微卫星DNA标记技术，在种群遗传多样性检测群体遗传结构分析、种群亲缘关系分析及系谱认证、遗传图谱的构建、数量性状基因定位以及分子标记辅助育种等研究中得到了广泛的应用。
物种遗传多样性
遗传多样性，又叫基因多样性是指种内个体之间，或一个群体内不同个体的遗传变异的总和，反映的是生物体遗传上的差异。
而保护生物的遗传多样性是保护生物多样性的核心内容，因为遗传多样性的丧失，最终会导致物种的灭绝，生态系统的退化和瓦解。
作为世界上最为丰富的脊椎动物类群，鱼类具有丰富的遗传多样性，这不仅体现在体色、形态、行为、生活史等多方面的丰富多彩，而且鱼类具有大量的变种和地方品系。
脊椎动物
但是由于人类对渔业资源的过度捕捞，海洋污染、和海洋生态系统恶化，以及气候环境的变化，鱼类的种类和数目都急剧减少，这必然会导致种群遗传多样性的下降，更甚者会导致某些稀有物种的灭绝。
因此，生物的遗传多样性水平，不仅制约着生物适应性进化速率，而且还能成为实践人工育种和生物多样性保护的前提。
所以，微卫星DNA标记能在基因组水平上，较好地反映群体内或群体间的变异，因此成为种群遗传多样性分析的一项有效工具。
为了证明这一点，采用菌落杂交法筛选得到11个牙微卫星标记。
先用6个微卫星DNA标记，对红点鲑的5个不同地理群体的生物多样性，以及其野生群体和养殖家系之间的遗传多样性进行了分析比较。
研究结果发现，养殖家系群体的遗传多样性比野生群体明显降低。
红点鲑
为了结果的准确性另一部分的专家，利用14个微卫星DNA标记对虹蹲6个养殖群体的遗传多样性进行了分析，并估算了6个群体的遗传距离。
根据研究发现微卫星DNA标记从DNA水平上，反应了生物个体的遗传差异。
在这个结果上，权威的专家利用微卫星DNA共显性以及孟德尔遗传模式的特征，再通过分析多个微卫星位点。
在不同群体中的基因型特征，来确定种群的遗传杂合度、遗传距离与遗传分化等指标，从而发现群体的遗传结构，并确定种群的遗传变异。
对于水产动物养殖业而言，利用微卫星DNA标记可以更加精确地描述被选育对象的种群遗传结构，从而实现迅速有效的筛选优良品种的目的。
为遗传育种、种质鉴定等提供了一定的理论依据，最先利用微卫星DNA标记进行种群内和种群间研究的对象是虹鳟。
虹鳟
用微卫星DNA和mtDNA两种遗传标记对安大略湖内虹鳟的种群遗传结构，进行了研究。
根据结果表明，两种标记所观察到的等位基因数目大致相等，但是微卫星DNA标记分析的数据更为精确。
这也是为什么研究带鱼的时候，首先用微卫星DNA标记来进行分析和了解的原因。
结语
总之，微卫星标记技术对于测量鱼类遗传多样性和遗传结构，具有重要意义。
通过微卫星标记的开发和应用，能够深入了解带鱼种群的遗传特征、遗传多样性以及遗传结构，并为资源保护、育种改良以及遗传演化等方面的研究提供有力支持。
首先，微卫星标记技术在测量带鱼类遗传多样性方面具有显著优势，由于微卫星片段的高度多态性和变异性，通过开发和应用微卫星标记，可以获得大量多态性位点的遗传信息。
这些信息可以用来测量鱼类个体之间的遗传相似度、遗传变异水平，进而揭示种群内部和种群间的遗传多样性变化。
通过测量带鱼类的遗传多样性，还可以更好地了解种群的健康状况、适应能力以及种群遗传结构的形成过程。
其次，微卫星标记技术对于鱼类遗传结构的测量也具有重要意义，因为遗传结构是指种群内个体基因型分布的非随机性，是鱼类进化和适应的重要因素之一。
通过微卫星标记的分析，可以测量不同种群之间的基因流动性、基因漂移、种群亲缘关系等参数。
从而揭示鱼类种群的分化模式、种群间的联系程度以及适应环境的程度，再了解鱼类的遗传结构，有助于科学管理鱼类资源、优化育种方案以及制定有效的保护策略。
鱼类种群
在使用微卫星标记技术测量鱼类遗传多样性和遗传结构时，还需要注意一些问题。
首先，标记位点的选择和筛选非常关键，因为不同的微卫星位点可能具有不同的多态性和变异性。
因此需要仔细考虑标记位点的选择和设计，确保具有足够的多样性和信息丰富度，其次标记数据的统计分析和解读需要结合适当的方法和模型，以确保结果的准确性和可靠性。
最后，还需要充分了解所研究鱼类的生态习性、种群特征等因素，以便更好地解释测量结果。
通过微卫星标记的开发和应用，我们可以深入了解鱼类种群的遗传特征和遗传结构，为资源保护、育种改良和遗传演化的研究提供有力支持。
然而这一领域还存在一些挑战，例如标记位点的选择和数据分析方法的选择等。
所以我们需要进一步加强研究，完善技术手段，以提高鱼类遗传多样性和遗传结构测量的准确性和可靠性，为鱼类资源管理和保护提供更好的支持和指导。