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基因交流是改变猪性状的重要动力(4)

1生物“杂合效应”并不只是不同品种间的杂交,其含义更广泛

     不同品种间的杂交可以产生“杂合效应”,但是,不同品系、类群、甚至不同个体间杂交交配,非亲缘交配和无性繁殖时,也可以产生“杂合效应”。

     “杂合效应”可分为“正效应”、“负效应”和“分离效应”。“正效应”是指子代大部分性状或主要性状超过亲本;“负效应”是指子代大部分性状或主要性状不及亲本。子代的效应表达往往是某些性状为“正效应”,另一些性状为“负效应”。“分离效因”是指当亲本产生多个后代时,各子代间的性状不完全一致或有所差异。

     如果考虑到亲本本身存在的“杂合”程度,那么,“纯种交配”和“杂种交配”之间很难有明确的界线。对后代的“杂合效应”也变得更为复杂。例如,当亲本本身的“杂合度”较大时,子代的性状会发生较大的分离;即使亲交,其子代也不一定立即产生“负效应”,有时对固定某些性状反而有利;当亲代的一方和另一方“杂合”程度不同时,又会产生另一种“杂合效应”;父本和母本对后代的影响也不是各半或对等的;一个生物种群在世代延续的过程中所发生的变异是不平衡的,并不遵循哈代-温伯格遗传平衡定律(Hardy-Weinberglaw,1908),等等。这方面还有许多现象需进一步研究。

     “杂合效应”并不是指某一个核苷酸替代另一个核苷酸的简单置换,不是“颗粒换颗粒”的关系。从分子生物学的观点来看,杂合体之间杂交后产生的各种变异(“杂合效应”)包括:1)DNA核苷酸序列的变异;2)mRNA的表达差异(基因表达速度和基因表达量的差异);3)蛋白质结构的差异;4)某些区域的DNA甲基化;5)核苷酸序列、整个基因组或染色体的倍增,等等。田大成等(2008)从2005年起,用生物信息技术对人、黑猩猩、恒河猴、小鼠、果蝇、水稻和酿酒酵母等不同类别生物的基因序列进行了对比分析,发现DNA的插入/缺失(indel)会引起其周围一系列的变异,在此基础上,提出了“Indel诱导自发突变机制假说”。

     一个种群世代延续的过程是子代与亲代有所差异的渐变过程。当亲代的差异越来越大,子代和亲代间的差异也越来越大,子代间相互交配后所产生的“杂合效应”(分离效应)也越来越大,加上自然环境的影响和选择,同一物种内的个体之间逐渐出现生殖隔离,一个新物种就逐渐形成了。生物的“杂合效应”是在遗传上形成生物多样性的主要原因。
 
     “杂合效应”的发生与子代中某些部位的DNA甲基化有关。蒋曹德等(2005)为了探讨DNA甲基化对杂种优势的影响,用48头梅山猪、42头长白猪和118头长×梅F1代仔猪作材料,采用了甲基化敏感随机扩增PCR技术(methylation-sensitiveAP-PCR,MS-AP-PCR),利用40条随机引物对大×梅组合亲子代基因组DNA进行了扩增。结果:亲子代间甲基化状况可归纳为4种类型:1)亲子代甲基化水平相同;2)单亲与F1代甲基化水平相同;3)同亲代相比,F1代发生甲基化;4)同亲代相比,F1代去甲基化。5个甲基化变化位点对7个生产性状产生显著的影响(P<0.05)。通过对生产性状产生显著影响的片段序列分析发现,这些序列在GenBank中有同源序列(同源性高于87%);3个片段G+C%大于50;所有片段CpG岛观测值/期望值都大于0.6;而且,有一个片段含有G/C盒。表明:基因启动子区域CpG岛甲基化在亲子代出现差异;不同甲基化位点对杂种生产性状的作用方向不同,说明杂种优势的表现既与有些基因的表达有关,也与有些基因的表达抑制有关。

     这说明,杂种优势产生过程中并不仅仅是一些“基因”(核苷酸序列)表达增强是有利的,而同时某些“基因”(核苷酸序列)受到抑制也是有利的。

     应该指出的是,并非所有的杂交都会产生“正效应”,也不是所有的变异对生物适应环境都是有利的。有时也是有害的。其关键是要看这样的变异发生在什么部位。特别是当DNA甲基化出现在一些关键的部位时,使某些基因失活,从而“丢失”某些基因(核苷酸序列)。

(南京农业大学,王林云)

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