分子生物学在保护野生动物中的应用

分子生物学技术在保护野生动物方面的应用

野生动物是生态系统中活跃的、引人注目的组成部分，具有重要的生态服务功能,对于保护生物多样性、维持生态平衡具有重要作用。开展野生动物的保护和研究对人类社会也具有深远的意义。目前，野生动物的保护研究中较多注重关注宏观、外在的现象，广泛应用宏观的、描述性的研究手段，而对分子生态的内在机理方面仍涉足较少。物种内在分子机理是起源、进化或灭绝的重要内因，只有搞清楚内部的机制、机理，结合外因一起分析，才能掌握生物变化的本质 。近几十年来，由于分子生物学技术的迅速发展，各种分子技术趋于成熟。野生动物的保护研究开始涉足到分子水平，蛋白质和ＤＮＡ水平上的多样性研究取得了突破性进展，其中遗传标记（Genetic marker）具有非常重要的地位。它的发展过程可分为形态标记 （Morphological marker）、细胞标记 （Cytological marker）、生化标记 （Biochemical marker）和分子标记 （Molecular marker）４个阶段。前３种是基因表达型的标记，是对基因的间接反映，标记数目有限，可利用的多态位点较少，易受环境影响，不能满足物种资源鉴定的需要。直到１９８０年，美国学者Botstein提出用ＤＮＡ限制性内切酶片段长度多态性（ＰＦＬＰ）作为遗传标记，开创了直接应用ＤＮＡ多态性发展遗传标记的新阶段。与前３种遗传标记不同的是分子标记直接在ＤＮＡ分子上检测生物间的差异，是在ＤＮＡ水平上遗传变异的直接反映。２０世纪８０年代ＤＮＡ聚合酶链式反应（ＰｃＲ）技术的出现，又推动了许多新型的分子标记，如 ＲＡＰＤ标记、ＳＳＲ标记等技术的发展。

１.分子标记技术概述 分子标记技术及其优势

分子标记技术是分子生物学发展的产物，指反映生物个体或群体间在基因组上某种差异特征的ＤＮＡ片段，是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式。分子标记技术从本质上讲，都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映生物个体之间的差异。每一种分子标记都有其自身的特点和特定的应用范围，但就一般意义而言，ＤＮＡ分子标记与表型标记等相比，具有以下优势 “ (１)直接以ＤＮＡ的形式表现，不受组织类别、发育阶段等影响，不受基因表达与否的限制；（２）不受环境影响。因为环境只影响基因表达，而不改变基因结构即ＤＮＡ的核苷酸序列;（３）标记数量多，遍及整个基因 组；（４）多态性高，自然存在许多等位变异，不需专门创造特殊的遗传材料；（５）有许多标记表现为共显性,能够鉴别纯合基因型和杂合基因型，提供完整的遗传信息；（６）技术简单、快速、易于自动化：（７）提取的ＤＮＡ样品在适宜条件下可长期保存，这对于进行追溯性或仲裁性鉴定非常有利。正是由于ＤＮＡ分子标记这些特性，奠定了它具有广泛应用性的基础。 2.分子标记技术在野生动物保护研究中的应用 ２．１ 种群遗传结构分析

遗传结构是指基因或基因型在空间和时间上的非随机分布，种群的遗传结构包括种群内的遗传变异和种群间的遗传分化。对遗传结构及其影响因子的研究是探讨生物适应意义、物种形成过程及其进化机制的基础。野生动物保护的关键是保护物种的遗传多样性或进化潜力，因此，制定有效的保护策略和

措施必须建立在对遗传结构充分了解的基础上。ＤＮＡ分子标记技术有助于从本质上揭示物种遗传变异及其规律，预测物种白勺命运，从而制定相应的保护管理措施，现已成为种群遗传结构研究中有力手段之一。 ２．２ 亲缘关系鉴定和系统分类

多种野生动物在野外生存的个体数量已相当稀少,为保护这些珍稀物种不至于灭绝，对其进行人工饲养和繁殖是一种有效的途径。但实行人工繁殖后面临的新问题是种群过小所导致的近交衰退。为避免后代中可能存在的近亲交配，建立可靠的遗传谱系和制定科学的繁殖策略需要鉴定个体间的不明亲缘关系¨。分子标记的发展为研究物种亲缘关系和系统分类提供了有力的手段,通过对随机分布于整个基因组的分子标记的多态性进行比较，就能够全面评估研究对象的多样性，并揭示其遗传本质。利用遗传多样性的结果可以对物种进行聚类分析，进而了解其系统发育与亲缘关系。张亚平等用微卫星标记对１３只人工饲养的大熊猫（Ailuiopodidae melanoleuca）进行了亲缘关系分析，得出了繁殖能力较强的父本个体。这对于大熊猫人工繁殖过程中选择有效雄性个体及理想配对方案都十分必要。张于光等用家猫（Felis catus）和 苏门答腊虎 （Panthera tigris sumatrae）的１０对微卫星引 物鉴定了东北虎 （Panthera tigris silia）中７个父子关系不清的后代，这一结果为日后制定科学的繁殖保护策略提供了可靠依据。李淑玲等利用ＡＦＬＰ分子标记,构建了丹顶鹤 （Grusjaponesis）亲缘关系分析体系，成功将５对鹤的亲缘关系进行了鉴定。此外，分子标记还能有助于解决一些物种在形态分类上无法确定的问题，澄清一些物种的分类地位，对保护措施的制定以及认清所保护的物种的重要性有指导意义。

２．３ 遗传图谱构建和基因定位

遗传图谱 （Genetic map）是以基因间的交换值为依据，确立基因在染色体上的相对位置。构建遗传图谱是了解基因组结构、控制性状的基础。它既是遗传学研究的重要内容，又是资源保护、遗传改良和分子克隆等许多应用研究的理论依据和基础 。分子标记技术的不断发展和完善极大地促进了遗传图谱的构建，使得目前多种野生动物的连锁遗传图谱达到了很高的密度，图谱的可利用性也越来越强。此外，构建遗传图谱有助于对一些重要经济价值的基因进行定位和克隆，加速优良品种的培育。孙效文等 利用多种分子标记对柏氏鲤与黑龙江鲤的杂交子二代的单倍体样品做基因型分析，建立了初步的鲤鱼遗传连锁图谱。基因定位是确定 基因在遗传图谱中的位置，给野生动物构建一张完整的 遗传图谱具有巨大的理论意义，并且它可用于寻找有用基因，延缓物种衰退、进行基因诊断等等。ＤＮＡ标记中，初期用于构建遗传图谱的为 ＲＦＬＰ标记，目前微卫星 ＤＮＡ标记已普遍地用于基因图谱的构建。ＡＦＬＰ技术可以在对基因组没有事先了解的情况下产生大量的全基因组范围的多态标记，因而是遗传连锁作图的有力工具，被广泛运用于ＱＴＬ的定位分析中，其大大地延伸现有的遗传连锁图谱，并缩短了标记间的平均距离。随着ＳＮＰ标记的发现和定位，遗传连锁图谱标记密度将日益升高，这将为野生动物提供前所未有的便利工具。 ２．４ 物种鉴定和个体识别

在野生环境中许多野生动物尤其是近缘种的形态、 生活习性十分相似，仅靠野外观察有时难以确定一个生态系统中的物种组成。传统方法是根据形态学对物种进行鉴定，而近缘物种及种间杂交个体在形态上十分相似，

给分类鉴定工作带来了困难。另外，打击非法野生动物贸易是保护野生动物资源的重要途径，必然要对涉及到的非法贸易野生动物进行物种的司法鉴定。执法部门在侦破野生动物违法案件中查获了大量的野生动物及其产品，除部分活体外，还有经多道工序加工的成品，使检材丧失了部分或全部的形态特征，难以用传统的形态学方法进行物种鉴定。可利用分子标记技术来区分不同的物种，提高鉴定的准确性。Ｆａｎｇ等 采用ＲＦＬＰ技术鉴定了送检的样品，被检验的１０种动物物种都有各自不同的特异性的杂交谱带，为野生动物保护执法提供了证据。

３．分子标记技术在野生动物保护中的应用前景展望

综上所述，分子标记由于其独具的优点使它具有广泛的应用价值，在野生动物保护方面也逐渐发挥其优势。但目前国内分子标记技术在野生动物方面应用还不是很多，尚处于初级阶段。因此，随着分子标记技术的逐步完善，将会有更多的野生动物种群保护问题得到解决。

第一，借助分子标记技术，可对目标物种同时应用多个分子标记，并与传统统计调查相结合，所得到的结果将会更有说服力，这将对保护物种多样性起促进作用。

第二，应用分子标记技术对野生动物群体进行遗传多样性分析，可对珍稀物种濒危的原因和进化潜力提供资料。

第三，世界各地都存在野生动物贸易的问题，ＤＮＡ分子标记技术的出现及不断更新改进给野生动物进行精确的个体识别与鉴定提供了保障，有着重要的学术价值及应用前景。