重复的遗传学效应范文
时间：2023-11-15 17:46:29
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篇1
【关键词】染色体多态性；不良生殖效应；细胞遗传学
Study on the relationship between chromosome polymorphism and abnormal reproductive effect in 58 cases
[Abstract] Objective： To study the relationship between chromosome polymorphism and the abnormal reproductive effect. Methods： The peripheral blood lymphocytes of the patients were cultured routinely of karotype analysis with G，C and N banding. Results： There were 141 cases with chromosome variation in 2660 patients.58 cases with chromosome polymorphism，including 15 cases （10.6%） with the short arm lengthened of chromosome D/G group， 9 cases （6.4%） with the SC region lengthened of chromosome 1，9 and 16， 24 cases （17.0%） with inv（9） and 10 cases （7.1%） with Y chromosome polymorphism were observed. Conclusion： Chromosome polymorphism is related to the abnormal reproductive effect.
[Key words] Chromosome polymorphism； Abnormal reproductive effect； Cytogenetics
染色体多态性也称为异态性，指广泛存在于正常人群中的各种染色体结构和着色强度恒定但非病理性的微小变异。一般认为，染色体多态性的发生通常在临床上没有明显的不良效应[1]。但如今随着细胞遗传学的发展，越来越多的研究与资料表明，染色体多态性与临床效应有一定相关性，尤其与不良临床生殖效应关系密切。本文根据2011年来我院遗传科进行遗传咨询的2660例患者的细胞遗传学检查结果进行分析并结合相关资料探讨染色体多态性与临床生殖效应间的相关性。
1 资料与方法
1.1 研究对象 2011年来我院遗传科门诊进行遗传咨询的患者2660例，就诊原因有不孕、不育、少弱精症、早孕期胚停、流产、胎儿绒毛组织/羊水/脐血核型异常、智力低下等。
1.2研究方法 采集患者外周血1～2ml，肝素抗凝，无菌操作下接种于外周血细胞培养基（产地：青岛莱佛生物工程研究所），置于37℃恒温培养箱中培养72h，按常规方法制备染色体标本，G显带技术进行细胞核型分析，对其中疑有染色体多态性的病例加用C或N显带技术，以确认细胞核型分析结果。每例至少计数20个细胞，分析2个核型。
2 结果
2.1 染色体多态性的观察结果
在2660例遗传咨询患者中检出染色体变异141例，其中染色体多态性变异为58例，占41.13%，其他染色体变异83例，占58.87%，均表现临床效应。观察到的染色体多态性变异可主要分为以下四种类型：（1）D/G组短臂或随体区延长（图1）；（2）次缢痕增长（包括1、9和16号染色体）（图2）；（3）9号染色体臂间倒位（图3）；（4）Y染色体变异（包括大Y和小Y）（图4、5）。对类型（1）（2）分别加用N显带、C显带技术，以确认细胞核型分析结果（图6、7）
2.2 染色体多态性与临床表现的关系
在观察到的141例染色体变异中，多态性变异为58例，占41.13%，其中D/G组短臂或随体区延长15例，占10.6%（15/141）；次缢痕增加（包括1、9、16号染色体）9例，占6.4%（9/141）；9号染色体臂间倒位24例，占17.0%（24/141）。以上各类多态性变异的临床表现归纳于表1。
表中涉及的其他临床表现主要是与不良生殖效应无关的临床表现，如胎儿绒毛组织/羊水/脐血核型异常、智力低下等。由表1可知，具有不良生殖效应患者的染色体多态性发生率明显高于非生殖效应的患者。
3 讨论
染色体多态性主要表现为异染色质的变异，特别是含有高度重复DNA的结构异染色质，过去通常认为染色体多态性无明显临床效应或病理意义。但近来较多研究表明，染色体多态性与生殖异常如流产、胚胎停育、死胎、畸胎及男性不育、异常等有关。[2-3]本文141例染色体变异中，染色体多态性有58例，与生殖异常相关的为47例，占81%。
3.1 D/G组短臂或随体区延长与生殖异常
D/G组染色体即近端着丝粒染色体的次缢痕处与核仁形成有关，成为核仁形成区（necleolus-organizing region，NOR），应用DNA-RNA分子杂交技术已证明该区含有人类18s和28s核糖体RNA（rRNA编码结构）的基因（rRNA）。石玉平等研究发现[4]，D/G组染色体的短臂增长部分是NOR rRNA高度重复的结果[4]。另有研究发现[5]，NOR是人类染色体随体联合（satellite association，SA）的部位，NOR的活性变化可使D/G组染色体的随体联合频率（SAF）增加[5]，可能影响染色体在生殖细胞形成过程中的正常分离，而使某些生殖细胞含有非整倍体染色体进而传递至受精卵，使其在早期卵裂过程中发生染色体不分离，最终导致非整倍体胚胎的产生，造成流产[6]。此外，D/G组染色体的随体区与主缢痕区的着丝粒―动粒复合体（CKC）相邻，CKC是细胞分裂中纺锤丝微管的着力点，是染色体运动和均等分离的结构功能基础，故随体区的变异可能会导致近端着丝粒染色体的不分离，进而影响正常配子的形成及细胞的分裂分化，最终导致不良生殖效应的发生。本研究所观察到的15例D/G组染色体短臂或随体区延长病例中，有13例发生了不良生殖效应。
3.2 染色体次缢痕增长与生殖异常
人类染色体的次缢痕主要存在于1、9、16号染色体及Y染色体的长臂，本研究所观察到的次缢痕增长病例也多发生于以上染色体。这些次缢痕常位于染色体的结构异染色质区，次缢痕的增长是高度重复的DNA序列增加所致，此结论已用C显带法加以证实（图7）。本文9例常染色体次缢痕增长的患者表现为早孕期胚停/流产3例，不孕、不育6例，其原因可能是由于高度重复的DNA序列增加，影响细胞分裂，造成同源染色体配对困难，产生不平衡的配子，形成非整倍体的子代而发生流产或不平衡的配子不能受精而死亡造成不孕不育[7]。另有研究报道[8]，高度重复的DNA序列增加除可影响染色体减数分裂外，还可能导致胚胎早期细胞分化时基因调节异常或剂量效应造成有丝分裂错误，最终导致胎儿丢失或缺陷儿出生。
3.3 9号染色体臂间倒位与生殖异常
3.3.1 人类的每条染色体都可能发生臂间倒位，以9号染色体臂间倒位（inv（9））的发生率最高，国内夏家辉等报道inv（9）的发生率为0.82%，其他倒位的发生率为0.09%。本文中inv（9）发生率为0.9%，略高于国内报道。过去大部分学者认为inv（9）属于一种染色体多态性表现，一般无病理意义。但近来较多研究发现并从一定理论层面上证实，inv（9）与生殖密切相关，并具有一定遗传效应。本研究结果显示：在检出的15例inv（9）患者中，（早孕期）胚停、流产者6例，占inv（9）的25%；不孕、不育者9例，占inv（9）的37.5%；与生殖异常临床表征无关者9例，占inv（9）的37.5%。可见，在inv（9）患者中，有不良生殖效应者占多数，该结果与近年来的研究结果相符合。
3.3.2 inv（9）的发生，对其配子形成也会产生相应影响，进而影响生殖过程。理论上9号倒位携带者会形成4种配子：一种配子带有正常染色体，一种配子带有完整的倒位染色体，另外两种配子有不同程度的重复和缺失。第一种配子是正常可育的，第二种大部分是可育的，但正常与否具有随机性。后两种配子的遗传效应，则主要取决于重复和缺失的片段长短以及它所包含的基因的致死效应。发生倒位的片段越短，则重复和缺失的部分就越长，所形成的配子和合子正常发育的可能性就越小，引起的不良生殖效应的可能性也就越大。但目前尚缺乏对这类人群的生殖细胞单倍体及减数分裂研究，如能将体细胞、生殖细胞及流产胚胎或子代体细胞染色体结合在一起综合分析，必将为染色体臂间倒位遗传效应提供更多的线索。
3.4 Y染色体变异与生殖异常
人类Y染色体是最小的近端着丝粒染色体，分为两个区域：拟常染色质区和Y特异区。拟常染色质区位于Y染色体两端，与性染色体减数分裂有关；特异区占Y染色体的大部分，主要由异染色质组成，易发生变化，与Y染色体多态性密切相关。
本研究检出Y染色体长度变异10例，大Y 4例、小Y 6例，都与不良临床生殖效应有关，分别表现为胚停、流产、生成障碍等。Y染色体长度变异引起不良生殖效应的机制目前尚未完全明确，现讨论如下。
人类Y染色体短臂上存在决定分化的基因即决定因子（TDF），现认为Y染色体上性别决定区（SRY）是TDF的最佳候选基因。TDF定位于Yql2，SRY定位于Yqll.3。Y染色体的存在以及SRY基因的正常表达决定原始性腺发育成[9]。发生是一个复杂的生理过程，其间涉及众多的基因。Y染色体长臂上具有基因（AZF），对男性的发生起着十分重要的作用，目前克隆和定位的Y连锁的发生基因主要有RBM、DAZ、SPGY和TSPY。它们都是特异表达的，在形成过程中通过所表达的蛋白质与各种RNA结合，控制和调节着发生的进程。若这些基因发生缺失、易位或突变都将影响正常的发生过程。另外还有一些生育协同基因，这些基因的协同作用才能维持男性正常生育能力。所以，Y染色体结构的完整性是维持男性正常生育能力的关键[10]。
大Y染色体长度与Y染色体长臂DNA螺旋化程度改变有关，可能是Y染色体异染色质区DNA过度重复影响生殖细胞在减数分裂时染色体配对联会，使受精卵细胞分裂、分化异常，从而导致胎停育、缺陷儿出生[11]。Patricia等还认为[12]，Y染色体长臂DNA序列的重复复制会影响其有关分化和发育的基因正常表达，造成受精障碍或影响受精能力而导致流产频率增高。
小Y染色体引起不良生殖效应，可能是由于Y染色体异染色质部分或完全丢失，导致常染色质排列松散，结果造成其基因功能丧失和生成异常。目前，Y染色体的微小变异通过常规的细胞遗传学方法不易检测出来，还需做进一步的分子水平检测才能明确。
综上所述，染色体多态性与不良生殖效应关系密切，因此在染色体多态携带者妊娠时，医生应建议其进行产前诊断，并告知其后代具有此类临床效应的可能性，从一定程度上实现出生缺陷干预，对优生优育有一定意义。
参考文献
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篇2
自从1957年Waddington提出表观遗传学的概念后，表观遗传学和表观基因组学有了相当大的发展。表观基因组学是在全基因组水平上研究表观遗传学标志及其与基因表达的相互关系。这一新兴领域已对毒理学研究与实践产生重大的影响。国内，表观遗传学在毒理学研究已较深入地开展了一些研究，并发表了综述。
1外源化学物的表观遗传毒性
基因表达的表观遗传调控是通过DNA甲基化，组蛋白编码和相关的非编码RNA(如miRNA)来完成的。3种机制各自的贡献取决于特定基因及其环境，如物种，细胞类型，机体的发育阶段和年龄，此外，每个因素可能受到其他因素的影响。因此，表观基因组的调控是一个强大的和动态的综合过程，在发育和维持分化状态中起关键作用。虽然表观基因组不是所有的改变预期都是有害的，但有些可能产生有害结果(如发育异常，增加疾病易感性等)。在体外，动物和人类的研究已经确定了几类环境化学物，可以修饰表观遗传标志，包括金属、过氧化物酶体增殖剂、空气污染物、毒物和内分泌干扰物/生殖毒物。目前环境化学物表观遗传标志的研究大多数集中在DNA甲基化，只有少数研究涉及组蛋白修饰和miRNA(表1～3)。外源化学物引起表观遗传学改变可影响细胞应激，并是潜在可逆的;也可能是可遗传的。表观遗传毒性(epigenotoxicity)是指脱离外源化学物暴露后，可遗传的有害改变。广义的表观遗传毒性也可以包括外源化学物引起非遗传的表观遗传学改变中介的外源化学物毒效应。可遗传的表观遗传毒性和表观遗传改变中介的毒效应是有区别的。表观遗传毒性可以被分为有丝分裂的，减数分裂的或跨代遗传的3类。表观遗传毒性这一新兴研究领域对毒理学产生了重大的影响。下文主要讨论目前表观遗传毒性测试的主要发现及国际生命科学研究所(ILSI)“评估表观遗传变化”的研讨会的意见。
2表观遗传毒性的主要发现
2.1化学致癌近年来在多种肿瘤细胞观察到表观遗传事件。表观遗传事件可能引起基因表达的变化通过DNA甲基化，组蛋白修饰和/或染色质重构。并估计，在肿瘤细胞中检测到甲基化变化的数目远远多于遗传改变的数目。研究发现表观遗传事件参与环境与职业因子诱发癌变进程的引发和进展。DNA甲基化异常对肿瘤发生有因果关系作用，甲基胞嘧啶增加突变可能性，增加致癌物结合，肿瘤抑制基因沉默，DNA修复基因沉默，癌的DNA低甲基化和遗传学改变。组蛋白修饰可能通过影响DNA修复和细胞周期关卡，引起遗传学改变。传统的致癌性试验可确定表观遗传修饰诱导肿瘤的可能性。许多不同的啮齿类致肝癌物已被确定，而研究发现这些化合物的作用模式并无遗传毒性，与人类也无关联性。例如过氧化物酶体增殖物激活受体-α(PPAR-A)介导的和构成性雄甾烷受体(CAR)介导的啮齿类动物癌变。肝肿瘤促长剂苯巴比妥(PB)，其与CAR的激活和随后的效果相关。PB诱导的啮齿类表观遗传学改变包括甲基化改变的区域，基因表达的特殊改变和外源性及内源性化合物的代谢。持续的核受体介导的肝脏致癌物的分子分析，将更加明确地表征每个受试化合物的作用模式。表观基因组正常变异性的表征和与处理相关的表观遗传学影响的理解，将是研究致癌作用模式的巨大挑战。
2.2遗传毒理学评价化学物引起遗传损伤的能力是风险评定的重要内容。表观遗传学影响基因表达的可遗传的变化可能构成遗传毒性。表观遗传导致基因改变的机制包括:错配修复基因表观遗传缺陷，增加DNA修复基因表观遗传缺陷与癌症特定突变谱相关，参与双链断裂修复的基因的表观遗传失活，有丝分裂关卡基因表观遗传缺陷，致癌物解毒基因与甲基胞嘧啶突变可能性增加，DNA全面低甲基化和染色体不稳定等。已经确定表观遗传学改变在肿瘤形成中具有一定的作用。在肿瘤发展过程中DNA甲基化模式的改变往往是最早观察到的分子事件。甲基胞嘧啶(5meC)已知是C∶G至T∶A转换突变的热点，起因于胞嘧啶自发性水解和酶脱氨基率的增加和DNA修复降低。增加的5meC脱氨基率和T碱基修复受限可解释在CpG位点突变频率的增加。人类肿瘤p53基因突变的1/4和肿瘤抑制基因p16的C-T转换的1/3已知会发生在CpG位点上。突变的增加也可能来自于饮食中甲基供体的不足。已证明叶酸补充剂能减少溃疡性结肠炎患者发生结肠癌的风险和和预防结肠癌细胞p53突变。参与叶酸代谢的酶遗传多态性影响表观遗传标志，改变SAM水平，并能调节结肠癌的风险。也已提出DNA氧化性损伤在癌症的发生、心血管疾病和衰老中所起的作用。8-羟基鸟嘌呤(8oxoG)改变了CpG二核苷酸相邻的C的甲基转移酶活性，可能改变DNA甲基化。在CpG内C5-位的损伤影响DNA甲基化。在体外，5meC和5-氯C因启动子甲基化引起次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(Hgprt)基因的沉默。此外，CpG内的8oxoG和HmC或显著减少结合于DNA的MeCP2，并直接导致染色质结构改变。光二聚物，烷基化碱基，脱碱基位点，以及链断裂也会诱导DNA的甲基化变化。对性细胞的致突变性将于下文讨论。体外哺乳动物细胞基因突变试验能够筛选表观遗传学介导的危害。例如，在不同啮齿类细胞系经5-氮胞苷处理TK基因可恢复活性。此外，DNA合成抑制剂3-叠氮基-3-脱氧胸苷(AZT)可引起TK位点超甲基化。应进一步开发筛选试验以确定表观遗传学中介的遗传毒性。
2.3发育与生殖的表观遗传毒理学完全分化的体细胞，在正常情况下，将有相对稳定的表观基因组传递到子代细胞。但在哺乳动物的发育过程中，早期胚胎发育过程(着床前)，以及在子宫内原始生殖细胞的发育过程中，有两个表观遗传学的重编程阶段，重新设置DNA的甲基化模式。这两个发育的表观遗传重编程事件有可能是破坏表观遗传编程的敏感窗口。发育和生殖毒理学家特别感兴趣的是毒物暴露是否可以直接改变发育的表观基因组，有害的表型是否可跨代遗传，及因此存在的潜在危害。表观遗传编程紊乱可能有助于对表型的跨代遗传。使用Avy小鼠(黄色刺小鼠)模型，饮食暴露双酚A，使Avy和CabpIAP亚稳外延等位基因低甲基化。甲基供体膳食补充剂或染料木素可抵消此低甲基化效应。这些结果与造成表观遗传影响的其他内分泌干扰物报告一致。在环境相关水平低浓度的双酚A(1.2和2.4μg/kg体重)对大鼠可诱导跨代遗传表型异常。暴露于双酚A围生期雄性后代的计数和活力降低，并在F3代持续这些表型。甲氧滴滴涕和乙烯菌核利在子宫中暴露也会导致跨代生殖遗传表型异常。虽然甲氧氯和乙烯菌核利在高于人类接触的剂量观察到病理学改变，但此研究提供了一个模型来研究表观遗传跨代的机制。已证明，乙烯菌核利暴露后破坏了多达3代的小鼠一些印迹基因甲基化模式，这表明跨代遗传异常的表型也有表观遗传的基础。
2.4免疫毒理学已发现，表观遗传调控多能幼稚辅T细胞(Th)分化的启动和其效应亚群的成熟。启动后不久，幼稚T细胞同时转录低水平的Th1(CD4)和Th2(CD8)细胞因子，包括IL-2。在选择性转录成为Ifng(Th1细胞因子标记)或Th2细胞因子基因(IL-4和IL-5，IL-13)之前需要几次复制。在体外用5-aza诱导T细胞，导致由早先不产生这些细胞因子的T细胞系产生IL-2和IFN-g。在用组蛋白去乙酰酶抑制剂处理的CD4T细胞研究证实干扰素IFN-G和Th2型细胞因子的表达增强。上述研究结果表明，表观遗传机制是Th细胞分化和功能的关键因素。尽管与小鼠相比，人类IFNG基因缺乏脱甲基化，分化的人类Th细胞CpG甲基化分析显示出与小鼠类似的结果。将化学物诱导的小鼠T细胞分化的表观遗传学改变数据外推到人应要谨慎。
2.5其他终点从鼠类模型或单一基因的表观遗传学的某些成果已被外推于人类疾病原因。表观遗传学基础的表型被认为是人类疾病的起源有待进一步的研究，特别是确定表观遗传的正常变异和评价表观遗传影响需要适当的实验设计和对照。已经提出，内分泌干扰物的表观遗传毒性可能导致暴露人群的许多发育，代谢和行为障碍。对其他靶器官或终点的表观遗传毒性还有待研究。
2.6检测流程和模型Szyf2007年对检测表观遗传毒性提出的研究思路为:①在生命一个时间点的环境暴露可能会改变表观遗传编程，导致稳定改变表型和反应性，②毒物暴露可能导致表观遗传重编程，导致生命后期表型的变异。Reamon-Buettner和Borlak提出使用动物模型(如鼠类)环境暴露后分析表观遗传机制的研究方案，见图1。已推荐了检测表观遗传毒性的动物模型，特别是Avy小鼠和Axin1融合(Axin1Fu)小鼠能用于研究表观遗传学和发育畸形之间的联系，因为在特定的DNA甲基化模式的改变可以与小鼠遗传疾病广泛链接。
3ILSI的“评估表观遗传变化”研讨会
2009年10月ILSI的健康与环境科学研究所(IL-SI/HESI)主办“评估表观遗传变化”研讨会，评估和提高表观遗传学方面的科学知识基础及其在疾病中的作用，包括跨代的表观遗传变化的影响，还讨论了将表观遗传纳入安全性评价的几个问题。
3.1可能用于评价化学物产生表观遗传毒性的模型系统大鼠和/或兔可能是评价外源化学物产生表观遗传变化影响F1和/或F2和F3代的适当的模型。小鼠可能是更易于处理的模型，因为小鼠基因组有更多的数据，并已有用于检测表观遗传变化的工具。已建议Avy小鼠模型作为潜在的筛查工具，其毛色受亚稳Avy等位基因IAP隐蔽启动子附近CpGs甲基化状态的影响。然而，Avy小鼠模型用于筛选可能过于敏感。其他可能的模型包括斑马鱼和秀丽隐杆线虫，以及蜜蜂和果蝇。体外模型是使用哺乳动物细胞或利用干细胞。干细胞包括其他物种不存在的印迹基因。印迹基因有可能作为确定表观遗传改变的感应器。以上讨论的模型有可能用于潜在危害识别，并提供机制基础。然而，将很难直接解释这些数据对整体动物和人类的意义。在表观遗传模型转化为管理决策测试之前，需要进行大量的基础工作和验证研究。
3.2可能评价的终点/靶对于表观遗传变化的指标，应确定适应反应还是有害反应。确定表观遗传修饰与可能提示特定有害影响的疾病相关基因表达改变之间的因果关系或强的关联需要表型锚定。在发现受影响的表观遗传效应的基因与某种疾病相关的基础上，应建立由表观遗传机制调控的基因数据库。表观遗传效应很可能有物种，组织，暴露和时间特异性。目前，在研究中实验对照组是化合物反应表观遗传变化的最适当的参照，建立表观遗传印迹的参考对照范围可能是有意义的，因为这些区域甲基化模式可能更趋于稳定和遗传。
3.3可能应用的技术关于DNA甲基化和miRNA，以阵列为基础的平台，针对人类和小鼠样品已优化。针对大鼠可用的工具有限，但可用根据大鼠基因组序列基于阵列的高通量方法。虽然硫酸氢盐为基础的测序评价DNA甲基化方法可用于所有物种，但需要发展高通量测序方法。区分异常信号和背景信号并不容易，最大的挑战将是数据分析和解释，应发展信息学。
3.4管理机构的观点为了将表观遗传毒性纳入风险评定，有很多的考虑。必须明确的问题，理解环境、营养和/或药物暴露对个人，群体及跨代水平的公共健康的潜在长期影响，界定希望解决的问题，确定模型系统。这就需要努力使与有害结局和基线改变相联系的研究设计、方法和模型标准化。以适当的参考化合物、途径和剂量验证该模型。模型试验检测的任何变化必须以合理的方式链接到表型或临床结局。对于法规测试，方法必须标准化，具有重复性和重现性。为了将表观遗传数据有效地纳入人类风险评定，最好与管理机构共同努力，确定一个正常基线范围，并与有害结局关联，界定公共卫生关注的适当水平。管理机构将需要开发分析工具，以对公共健康方面的数据进行解释，并将此类数据应用于风险评定模式和慢性健康结局。
篇3
【关键词】黑皮质素受体-1；基因；表型
【中图分类号】R751【文献标识码】A【文章编号】1008-6455（2011）04-0541-01
不同人种皮肤和毛发颜色差异是人类最为显著的特性之一。人类皮肤颜色差异是由遗传学控制的。皮肤色素遗传学研究已远落后于人种皮肤颜色表型多样性和原因学的研究，尤其是鼠皮毛色素调节基因逐个被研究发现（在已知127个鼠色素形成基因中， 有60个已被证实是人类种间同源基因[1]）已使状况大为改观。
人类皮肤色素形成具有半孟德尔遗传模式，有多基因特性，由主要基因和修饰基因共同作用形成。色素形成是外界环境影响下的各种基因同步化相互作用的一大性状[2]。
黑素合成生物化学和酶学方面的新发展使人们对黑素合成的遗传调节过程有了深入的了解。 在众多变异基因中，能影响人黑素细胞功能的有 MC1R （黑皮质素受体-1），P基因，和TYRP 及SILV基因家族成员等。其中，MC1R表达于人黑素细胞，MC1R和α-MSH和ACTH有亲近性（α-MSH：α-促黑素细胞激素和ACTH均可促进黑素形成而使皮肤着色），一旦黑皮质素肽结合MC1R，就会刺激黑素的形成；而P基因及TYRP 和SILV基因家族成员可直接在黑素细胞内组装并参与黑素小体形成。
在这里，我们主要强调MC1R与不同人种皮肤颜色形成的关系；MC1R关联的不同人种皮肤颜色表型-基因型关系及MC1R基因序列多样性谱三方面内容。
1 MC1R与不同人种皮肤颜色形成
MC1R编码产生317个氨基酸的前蛋白，如同G-蛋白受体，MC1R有50个外显子，不含内含子（无明显生理学意义）。MC1R的N端有15NSTP18和29NQTG32两个糖基化氨基酸残基序列 ，N端糖基化有何作用还不明确。[3]黑皮质素家族还包括其他四种受体: MC2R（ACTH受体）; MC3R 和 MC4R（在中枢神经系统中发挥效应）及MC5R（主要调节鼠皮脂腺功能，可能同样作用于人类）[4]。
MC1R 是鼠类基因座的人类同系物，而鼠类基因座已证实可调节鼠皮毛真黑素和褐黑素的形成。在人类，真黑素的合成依赖黑素细胞表达功能性MC1R及联结α-促黑素细胞激素共同起作用。MC1R被认为是决定人类毛发和皮肤颜色的主要基因之一，已被成功克隆，同时发现其位点在16q24.3。
Cone等猜想MC1R多态性可能是造成人类皮肤颜色差异的主要原因。红发白皮肤北欧人表现了MC1R 多态性，减低了皮肤晒黑的能力，却增加了皮肤黑色素瘤和其他皮肤肿瘤的危险性[5]。与此同时，进入欧亚大陆的人类，因日光较少缘故，MC1R等位基因未产生明显变异，所以这一人群未产生黑色皮肤。最近进行的MC1R启动子功能模型研究对放松性选择提出了质疑，认为亚洲人和欧洲人的一些MC1R变异是纯化和多样化选择活动之结果[6]。也有研究说明人类于不同时间不同区域发生的皮肤颜色进化与自然选择相关联，它导致了深浅肤色表型不受约束的进化及包括可能的皮肤着色和失色过程。
2 MC1R基因型-表型与不同人种皮肤颜色
MC1R基因编码区具有高度多态性，已有超过35个分隔位点被确定[7]。在亚洲人种，虽然功能性R163Q 位点变异较常见，但研究仍很缺乏。而编码区外的基因序列变异不对不同人种皮肤颜色差异起作用。
对人类，家族，人口以及相关疾病研究表明了MC1R多样性与一系列重复表型息息相关。例如R151C位点, R160W 位点和 D294H位点改变关联着红发白皮肤人种，因为大多数红发人种不是这些相关基因改变的纯合子就是复合杂合子。大约10-20% 的红发个体因某一个等位基因改变，从而显现出浅红色皮肤外观；对于已潜在丧失两个功能性等位基因的个体则表现出金发碧眼外观 。在英国北部，超过40% 的人口具有一些已知重要下调作用的等位基因，诸如如R151C 或 R160W。
另外，以此上这些具有下调作用的功能性等位基因的重要性为标准，其他一系列表型特征也很容易被联想到，包括反复日晒产生烧伤趋势超过晒黑趋势;客观评价雀斑和痣[8]以及黑色素瘤和其他皮肤肿瘤。
MC1R发挥日晒保护作用不是通过黑色素的数量及类型，可能借助其他无色素的机制起作用的，毕竟肿瘤产生于不同的细胞类型，它在日光诱导下发生，不会只是特异的单一细胞类型作用结果，如单一的黑色素细胞。在一项针对意大利人和美国人总体做的研究表明MC1R变异会使BRAF基因变异的黑色素瘤发生恶变的可能性增加。MCIR相关作用机制还不是完全清楚，需要进行更多研究去弄清内在关联。[9]
3 MC1R基因序列多样性谱
由于MC1R基因多样性存在着程度问题，这也使早期的综合性研究变得混淆不清。在早期的研究中，尽管说明了一些基因变异联系着红发白皮肤人种的表型，但不能指出最最有影响力的，且只证实小部分人群所具有的共有序列，对于遗传方式仍不清楚。随后的关联性、家族性研究及功能性研究，只部分地认识了一些等位基因的作用，包括 R151C, R160W 和 D294H 及其他一些等位基因。有很多仍无法弄清; 另外，家族性研究也提示V60L模型是一种缓慢作用的功能下调性等位基因，而对于其他一些等位基因，诸如D84E,其功能状态依然不清楚且有矛盾的结果产生[10]。
4 结语
总之，人类皮肤颜色的遗传学研究尚处于初步探索阶段，需进一步了解影响皮肤颜色表型基因位点多态现象的水平，效应及其相互作用。对MC1R研究，今后的重点依然是是确定其哪一等位基因起显著意义，更多的联系其有价值的表型特征，进一步扩大皮肤颜色遗传学领域的研究价值。
参考文献
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篇4
1 理论分子群体遗传学的发.展简史
经典群体遗传学最早起源于英国数学家哈迪和德国医学家温伯格于1908年提出的遗传平衡定律。以后， 英国数学家费希尔、遗传学家霍尔丹(Haldane JBS)和美国遗传学家赖特(Wright S)等建立了群体遗传学的数学基础及相关计算方法， 从而初步形成了群体遗传学理论体系， 群体遗传学也逐步发展成为一门独立的学科。群体遗传学是研究生物群体的遗传结构和遗传结构变化规律的科学， 它应用数学和统计学的原理和方法研究生物群体中基因频率和基因型频率的变化， 以及影响这些变化的环境选择效应、遗传突变作用、迁移及遗传漂变等因素与遗传结构的关系， 由此来探讨生物进化的机制并为育种工作提供理论基础。从某种意义上来说， 生物进化就是群体遗传结构持续变化和演变的过程， 因此群体遗传学理论在生物进化机制特别是种内进化机制的研究中有着重要作用[1]。
在20世纪60年代以前， 群体遗传学主要还只涉及到群体遗传结构短期的变化， 这是由于人们的寿命与进化时间相比极为短暂， 以至于没有办法探测经过长期进化后群体遗传的遗传变化或者基因的进化变异， 只好简单地用短期变化的延续来推测长期进化的过程。而利用大分子序列特别是DNA序列变异来进行群体遗传学研究后， 人们可以从数量上精确地推知群体的进化演变， 并可检验以往关于长期进化或遗传系统稳定性推论的可靠程度[1]。同时， 对生物群体中同源大分子序列变异式样的研究也使人们开始重新审视达尔文的以“自然选择”为核心的生物进化学说。20世纪60年代末、70年代初， Kimura[2]、King和Jukes[3]相继提出了中性突变的随机漂变学说: 认为多数大分子的进化变异是选择性中性突变随机固定的结果。此后， 分子进化的中性学说得到进一步完善[4]， 如Ohno[5]关于复制在进化中的作用假说: 认为进化的发生主要是重复基因获得了新的功能， 自然选择只不过是保持基因原有功能的机制; 最近Britten[6]甚至推断几乎所有的人类基因都来自于古老的复制事件。尽管中性学说也存在理论和实验方法的缺陷， 但是它为分子进化的非中性检测提供了必要的理论基础[7]。目前， “选择学说”和“中性进化学说”仍然是分子群体遗传学界讨论的焦点。
1971年， Kimura[8]最先明确地提出了分子群体遗传学这一新的学说。其后， Nei从理论上对分子群体遗传学进行了比较系统的阐述。1975年， Watterson[9]估算了基于替代模型下的DNA多态性的参数Theta(θ)值和期望方差。1982年， 英国数学家Kingman[10， 11]构建了“溯祖”原理的基本框架， 从而使得以少量的样本来代表整个群体进行群体遗传结构的研究成为可能， 并可以进一步推断影响遗传结构形成的各种演化因素。溯祖原理的“回溯”分析使得对群体进化历史的推测更加合理和可信。1983年， Tajima[12]推导了核甘酸多样度参数Pi(π)的数学期望值和方差值。此后， 随着中性平衡的相关测验方法等的相继提出[13~15]， 分子群体遗传学的理论及分析方法日趋完善[16]。
近20年来， 在分子群体遗传学的基础上， 又衍生出一些新兴学科分支， 如分子系统地理学(molecular phylogeography)等。系统地理学的概念于1987年由Avise提出， 其强调的是一个物种的基因系谱当前地理分布方式的历史成因[17]， 同时对物种扩散、迁移等微进化历史等进行有效的推测[18]。
2 实验植物分子群体遗传研究内容及进展
基于DNA序列变异检测手段的实验分子群体遗传学研究始于1983年， 以Kreitman[19]发表的“黑腹果蝇的乙醇脱氢酶基因位点的核苷酸多态性”一文为标志。以植物为研究对象的实验分子群体遗传学论文最早发表于20世纪90年代初期[20， 21]， 但是由于当时DNA测序费用昂贵等原因， 植物分子群体遗传学最初发展比较缓慢， 随着DNA测序逐渐成为实验室常规的实验技术之一以及基于溯祖理论的各种计算机软件分析程序的开发和应用， 实验分子群体遗传学近10年来得到了迅速的发展， 相关研究论文逐年增多， 研究的植物对象主要集中在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的农作物如玉米(Zea mays L.)、大麦(Hordeum vulgare L.)， 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上[16]。其研究内容涵盖了群体遗传结构(同源DNA分化式样)、各种进化力量如突变， 重组， 连锁不平衡、选择等对遗传结构的影响、群体内基因进化方式(中性或者适应性进化)、群体间的遗传分化及基因流等。同时， 通过对栽培物种与野生祖先种或野生近缘种的DNA多态性比较研究， 分子群体遗传学在研究作物驯化的遗传学原因及结果等也取得了重要的进展， 如作物驯化的遗传瓶颈， 人工选择对“驯化基因”核苷酸多态性的选择性清除(selective sweep)作用等等。
2.1 植物基因或基因组DNA多态性
分子群体遗传学的研究基础是DNA序列变异。同源DNA序列的遗传分化程度是衡量群体遗传结构的主要指标， 其分化式样则是理解群体遗传结构产生和维持的进化内在驱动力诸如遗传突变、重组、基因转换的前提。随着DNA测序越来越快捷便利及分子生物学技术的飞速发展， 越来越多的全基因组序列或者基因序列的测序结果被发表， 基因在物种或群体中的DNA多态性式样也越来越多地被阐明。
植物中， 对拟南芥和玉米基因组的DNA多态性的调查最为系统， 研究报道也较多。例如， Nordborg等[22]对96个样本组成的拟南芥群体中的876个同源基因片段(0.48 Mbp)的序列单核苷酸多态性进行了调查， 共检测到17 000多个SNP， 大约平均每30 bp就存在1个SNP位点。而Schmid等[23]的研究结果显示: 拟南芥基因组核甘酸多态性平均为0.007( W)。Tenaillon等[24]对22个玉米植株的1号染色体上21个基因共14 420 bp序列的分析结果显示玉米具有较高的DNA多态性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等[25]研究显示: 36份玉米优系的18个基因位点的非编码区平均核苷酸多态性为1SNP/31 bp， 编码区平均为1SNP/124 bp， 位点缺矢和插入则主要出现在非编码区。此外， 其他物种如向日葵、马铃薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等[26～30]中部分基因位点的DNA多态性也得到调查， 结果表明不同的物种的DNA多态性存在较大的差异。
繁育方式是显著影响植物基因组的DNA多态性重要因素之一。通常来说， 自交物种往往比异交物种的遗传多态性低， 这已经被一些亲缘关系相近但繁育方式不同的物种如Lycopersicon属植物和Leavenworthia属植物的种间比较研究所证实[31， 32]。但是在拟南芥属中则不然， Savolainen等[33]比较了不同繁育方式的两个近缘种Arabidopsis thaliana(自交种)和Arabidopsis lyrata(异交种)的乙醇脱氢酶基因(Alcohol Dehydrogenase)的核苷酸多态性， 结果发现A. thaliana的核苷酸多态性参数Pi值为0.0069， 远高于A. lyrata的核苷酸多态性(Pi=0.0038)。
2.2 连锁不平衡
不同位点的等位基因在遗传上不总是独立的， 其连锁不平衡程度在构建遗传图谱进行分子育种及图位克隆等方面具有重要的参考价值。Rafalski和Morgante等[34]在比较玉米和人类群体的连锁不平衡和重组的异同时对连锁不平衡的影响因素做了全面的阐述， 这些因素包括繁育系统、重组率、群体遗传隔离、居群亚结构、选择作用、群体大小、遗传突变率、基因组重排以及其他随机因素等。物种的繁育系统对连锁不平衡程度具有决定性的影响， 通常来说， 自交物种的连锁不平衡水平较高， 而异交物种的连锁不平衡水平相对较低。但是也有例外， 如野生大麦属于自交物种， 然而它的连锁不平衡水平极低[35~37]。
拟南芥是典型的自交植物， 研究表明: 拟南芥组基因大多数位点的连锁不平衡存在于15～25 kb左右的基因组距离内[22]， 但是在特定位点如控制开花时间的基因及邻接区域， 连锁不平衡达到250 kb的距离[38]。拟南芥基因组高度变异区段同样具有较强的连锁不平衡[39]。这些研究结果说明拟南芥非常适合构建连锁图谱， 因为用少量的样本就可以组成一个有效的作图群体。除拟南芥外， 其它自交物种大多表现出较高的连锁不平衡水平， 如大豆的连锁不平衡大于50 kb[40]; 栽培高粱的连锁不平衡大于15 kb[41]; 水稻的Xa位点连锁不平衡可以达到100 kb以上[42]。
与大多数自交物种相比， 异交物种的连锁不平衡程度则要低得多。例如， 玉米的1号染色体的体连锁不平衡衰退十分迅速，大约200 bp距离就变得十分微弱[24]， 但是在特定的玉米群体如遗传狭窄的群体或者特定基因位点如受到人工选择的位点， 连锁不平衡水平会有所增强[43~46]。野生向日葵中， 连锁不平衡超过200 bp的距离就很难检测到(r=0.10)， 而栽培向日葵群体连锁不平衡程度则可能够达到约1 100 bp的距离(r=0.10)[26]。马铃薯的连锁不平衡在短距离内下降迅速(1 kb降到r2=0.2左右)， 但在1Kb以外下降却十分缓慢(10 cM降到r2=0.1)[27]。此外， 异交繁育类型的森林树种如火矩松、花旗松等同样显示出低水平的连锁不平衡[30， 31]。
转贴于 2.3 基因组重组对DNA多态性的影响
基因组的遗传重组是指二倍体或者多倍体植物或者动物减数分裂时发生的同源染色体之间的交换或者转换[47]。它通过打破遗传连锁而影响群体的DNA多态性式样， 其在基因组具点发生的概率与该位点的结构有很大的关系， 基因组上往往存在重组热点区域， 如玉米的bronze(bz)位点， 其重组率高于基因组平均水平100倍以上[48]; 并且重组主要发生在染色体上的基因区域， 而不是基因间隔区[49， 50]。同时， 在基因密度高的染色体区段比基因密度低的染色体区段发生重组的频率也要高得多[41， 51]; 在不同的物种中， 基因组重组率平均水平也有很大的差异。如大麦群体基因组的重组率为 =7～8×10–3 [52]，高于拟南芥( =2×10–4)40倍[27]， 但只有玉米( =12～14×10–3)的一半左右[24]。
目前有很多关于重组和DNA多态性之间的相关关系的研究， 但是没有得到一致的结论。部分研究显示重组对DNA多态性具有较强的影响。如Tenaillon等[24]研究显示玉米1号染色体的DNA多态性高低与重组率具有较高的相关性(r=0.65， P=0.007)， 野生玉米群体、大麦及野生番茄也都存在同样的现象[52~54]。而在拟南芥中， 重组对DNA多态性的贡献率就非常低[22]。Schmid等[23]用大量的基因位点对拟南芥群体的核苷酸多态性进行调查后发现: 重组率与核苷酸多态性相关关系不显著; Wright等[55]调查了拟南芥1号和2号染色体的6个自然群体序列变异式样， 结果显示， 在着丝粒附近重组被抑制的染色体区域， 核苷酸多态性并没有随之降低。说明了拟南芥基因组的重组率与DNA多态性并没有必然的相关关系。Baudry等[31]对番茄属内5个种进行了比较研究， 结果也显示重组对种群间的DNA多态性的影响也不明显。
2.4 基因进化方式(中性进化或适应性进化)
分子群体遗传学有两种关于分子进化的观点: 一种是新达尔文主义的自然选择学说， 认为在适应性进化过程中， 自然选择在分子进化起重要作用， 突变起着次要的作用。新达尔文主义的主要观点包括: 任何自然群体中经常均存在足够的遗传变异， 以对付任何选择压力; 就功能来说， 突变是随机的; 进化几乎完全取决于环境变化和自然选择; 一个自然群体的遗传结构往往对它生存的环境处于或者接近于最适合状态; 在环境没有发生改变的情况下， 新突变均是有害的[56]。另一种是日本学者Kimura为代表的中性学说， 认为在分子水平上， 种内的遗传变异(蛋白质或者DNA序列多态性)为选择中性或者近中性， 种内的遗传结构通过注入突变和随机漂变之间的平衡来维持， 生物的进化则是通过选择性突变的随机固定(有限群体的随机样本漂移)来实现， 即认为遗传漂变是进化的主要原因， 选择不占主导地位[2~4]。这两种学说， 在实验植物分子群体遗传学的研究中都能得到一定的支持。
对植物基因在种内进化方式的研究主要集中在拟南芥菜、玉米、大麦等农作物及少数森林树种。Wright和Gaut[16]对2005以前发表的相关文章进行详细的统计， 结果显示: 拟南芥中大约有30%的基因表现为适应性进化; 玉米中大约有24%的基因表现为非中性进化; 大麦的9个基因中， 有4个受到了选择作用的影响。
选择作用主要包括正向选择、平衡选择、背景选择及稳定选择， 它们单独或者联合对特定基因的进化方式产生影响。如花旗松中的控制木材质量和冷硬性状的基因[30]、火炬松的耐旱基因[29]、欧洲山杨(European aspen)的食草动物诱导的蛋白酶抑制基因(Herbivore-induced Protease Inhibitor)等[57]， 经检测在各自的群体受到了正向选择、平衡选择、背景选择单独或者多重影响。植物抗性基因(R基因)是研究得比较深入的一类基因， 大部分研究结果显示抗性基因具有高度的多态性， 并经受了复杂的选择作用[58]。Liu和Burke[26]对栽培大麦和野生大麦群体中9个基因在调查显示其中的8个基因受到稳定选择。Simko等[27]对47份马铃薯66个基因位点调查表明， 大部分基因位点在马铃薯群体进化过程中受到了直接选择或者分化选择作用。以上对不同物种的不同基因位点的研究都强调了分子进化的非中性的结果， 这说明选择在基因的进化过程中具有非常重要的作用; 另一方面， 中性进化的结果报道较少， 或被有意或者无意地忽略， 事实上即使在强调选择作用的研究文献中， 仍然有相当一部分基因表现为中性进化， 说明在种内微观进化的过程中， 选择作用和中性漂变作用可能单独或者联合影响了物种内不同的基因位点， 共同促进了物种的进化。
2.5 群体遗传分化
分子群体遗传学一个重要的研究内容是阐明物种不同群体之间甚至不同物种群体之间(通常近缘种， 如栽培种及其近缘种或祖先野生种)遗传结构的差异即遗传分化， 并推测形成这种差异的原因， 从而使人能够更好地理解种群动态。
植物种内不同群体间遗传分化的研究案例有很多， 典型的有: (1)拟南芥全球范围内的遗传分化。Kawabe和Miyashita[59]利用碱性几丁质酶A(ChiA)、碱性几丁质酶B(ChiB)及乙醇脱氢酶(Ahd)3个基因对拟南芥进行群体亚结构的分析， 结果只有ChiB显示出一定的群体亚结构， 而ChiA、Ahd的系统学聚类与样本地理来源之间没有表现出任何相关关系，这样的结果暗示了拟南芥近期在全球范围内经历了迅速扩张。Aguade[60]和Mauricio等[61]分别用不同的基因、Schmid等[23]用多基因位点进行的拟南芥分子群体遗传学研究也支持同样的结论。(2)森林树种的遗传分化。Ingvarsson等[62]发现欧洲山杨的日长诱导发芽的侯选基因(phyB)变异方式呈现出纬度渐变方式， 表明欧洲山杨出现了明显的适应性分化; Ingvarsson等[63]对多个基因单倍型地理格局分布的研究同样发现欧洲杨具有明显的地理遗传分化。但是研究表明花旗松(Pseudotsuga menziesii)[30]、火炬松(Pinus taeda)[29]、圆球柳杉(Cryptomeria japonica)等[64]等物种没有发生明显遗传多样性的地理分化。
植物不同物种间遗传分化的研究主要集中对在栽培种及其野生近缘种的DNA多态性的比较上。由于早期的驯化瓶颈及人工选择繁育等遗传漂变作用结果[65]。栽培物种的遗传多样性通常都低于他们的野生祖先种。Hamblin等[28]利用AFLP结果筛选得到基因片段的DNA多态性， 对栽培高粱(S. bicolor)和野生高粱(S. propinquum)进行了比较研究， 结果表明: 野生高粱的平均核苷酸多态性大约为0.012( )，大约是栽培高粱的4倍。Liu等[26]的研究显示: 野生向日葵中， 核苷酸多态性达到0.0128( )、0.0144( W)，显著高于栽培向日葵的0.0056( )、0.0072( W)。Eyre-Walker等[66]对栽培和野生玉米Adh1基因大约1 400 bp的序列研究表明: 栽培玉米的遗传多样性大约只有野生玉米种(Zea mays subsp. parviglumis)的75%。Hyten等[67]的研究显示野大豆的平均核苷酸多态性为0.0217( )、0.0235( W)， 地方种则分别为0.0143( )、0.0115( W)，大约为野大豆的66%( )和49%( )。以上结果充分反应了栽培物种驯化过程中曾遭受过瓶颈效应。
3 分子系统地理学
分子系统地理学是在分子群体遗传学的基础上， 衍生出的新学科分支。早在20世纪的60年代， Malecot[68]就发现了基因的同一性随地理距离增加而减少的现象; 1975年Nei的《分子群体遗传学和进化》一书中也提到在描述群体的遗传结构时要重视基因或者基因型的地理分布[1]; 1987年Avise等[17]提出了系统地理学概念。在植物方面， 分子地理系统学研究取得很多重要的成果。如对第四世纪冰期植物避难所的推测及冰期后物种的扩散及重新定居等历史事件的阐释， 其中最为典型的研究是对欧洲大陆冰期植物避难所的确定及冰期后植物的重新定居欧洲大陆的历史事件的重现。如欧洲的栎属植物的cpDNA的单倍型的地理分布格局表明， 栎属植物冰期避难所位于巴尔干半岛、伊比利亚岛和意大利亚平宁半岛， 现今的分布格局是由于不同冰期避难所迁出形成的[69]。King和Ferris[70]推测欧洲北部的大部分欧洲桤木种群是从喀尔巴阡山脉这个冰期避难所迁移后演化形成的。Sinclair等[71， 72]推测欧洲赤松在第四纪冰期时的避难所可能是在爱尔兰岛或者在法国的西部。此外， 分子系统地理学在阐明了一些栽培作物的驯化历史事件如驯化发生的次数及驯化起源地等方面也取得了重要的进展。如Olsen等[73]对木薯(Manihot esculenta)单拷贝核基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)在木薯群体中单倍型的地理分布方式深入调查后推测: 栽培木薯起源于亚马逊河流域南部边界区域。Caicedo等[74]利用核基因果实液泡转化酶(fruit vacuolar invertase)的序列变异阐明了栽培番茄(Lycopersicon esculentum)的野生近缘种(Solanum pimpinellifolium )的种群扩张历史， 基因变异的地理分布方式表明栽培番茄起源于秘鲁北部， 然后逐步向太平洋岸边扩张。Londo等[75]利用一个叶绿体基因和两个核基因的变异对两个亚洲的栽培籼、粳亚种及其近缘野生种进行了系统地理学研究， 阐明了籼、粳稻分别起源于不同的亚洲野生稻(O. rufipogon)群体， 其中籼稻起源于喜马拉雅山脉的南部的印度东部、缅甸、泰国一带， 而粳稻则驯化于中国南部， 等等。
篇5
【关键词】染色体；异常核型；无精症。
【中图分类号】R596 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2012）12-0079-01
1 病例资料
患者，男，35岁，第二性征发育良好。婚后1年半不孕，三次行常规检查均未见。既往无腮腺炎病史。夫妇表型和智力正常，非近亲婚配，家系中无不良孕产史，无智力低下儿。女方已行染色体检查，核型为46，XX。
2 高分辨染色体制备
抽取患者外周血，取0.3mL接种于5mL外周血淋巴细胞培养基中，37℃培养72小时，加入10-5mol/L Frdu和10-4mol/L Uridine各100?L， 继续培养17小时后加入10-3mol/L TDR100?L，继续培养4小时后加1g/L EB 50?L，45分钟后加20mg/L秋水仙素35?L，10分钟后常规收获细胞，滴片，常规吉姆萨染色，光学显微镜下观察，并用染色体图像分析系统进行照相。
3 结果
随机观察的30个完整分裂相，分析15个核型，均为46，XY， der（1）（1pter1q44：：12q1212qter），der（11）（11pter11q13：：12q1112q12：：22p11.222pter），der（12）（12pter12q11：：1q441qter），der（22）（11qter11q13：：22p11.222qter）（见图1和图2）。经国家异常核型数据库查阅所有国内外资料均未见报道，为世界首报核型。
4 讨论
患者1号，11号，12号和22号共4条染色体发生了断裂和交换，其中12号染色体发生了两处断裂，分别形成了4条新的衍生染色体。这种畸变属于相互易位并伴随插入，属罕见的染色体结构异常。其形成可能系单倍体的或卵子的染色体以染色质丝状态散布在细胞核中，受一次或多次击中事件影响，导致染色体片段重新组合所致[1]。
经高分辨染色体核型分析未发现染色体区带的丢失和重复，即初步认为该患者的遗传物质总量不变，所以对该个体自身生长发育没有造成严重影响。根据遗传学定律[2]，涉及到4条染色体相互易位并伴随插入的染色体异常核型，理论上产生正常配子的概率微乎其微[3]，因此临床上认为此类患者无法正常生育下一代，可通过供精人工授精的方式来生育。
此患者目前唯一可查的临床表型为“无精症”，但其染色体畸变是否与无精症相关，作者认为还有待进一步研究。
参考文献：
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篇6
【摘要】
本研究探讨常规细胞遗传学(conventional cytogenetics， CC)、巢式逆转录聚合酶链反应(nestedreverse transcriptase polymerase chain reaction， nestedRTPCR)及双色双融合荧光原位杂交(dualcolor and dualfusion fluorescence in situ hybridization， DFISH) 三种技术监测慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia，CML)患者造血干细胞移植治疗过程中肿瘤负荷的灵敏度和特异性。联合应用CC、巢式RTPCR 和DFISH三种技术对7例CML患者非清髓性异基因干细胞移植治疗前后的肿瘤负荷水平进行检测。检测结果显示： 7例CML患者治疗前后的40份骨髓标本中，有29份标本检出不同比率的Ph染色体；3份因细胞数少CC分析失败；36份标本RTPCR检测结果为阳性。病例1移植后12、18、26及38个月的4份标本Ph染色体及RTPCR结果均为阴性。病例1移植后9、10个月、病例2移植后15个月、病例3移植后12个月的4份Ph(-)bcr/abl(+)标本经FISH检测，分别检出5.4%、 0%、 16.5%及1.5%的bcr/abl(+)细胞。病例5移植后20、60天、病例7移植后40天的3份标本因细胞数少而CC核型分析失败，对其行FISH检测，结果bcr/abl(+)细胞检出率分别为55.0%、27.5%和73.5%。病例1移植后12个月Ph(-)bcr/abl(-)的标本行FISH检测，结果bcr/abl(+)细胞检出率为0%。结论： CC可作为监测CML患者治疗过程中肿瘤负荷水平的基本手段。在移植后早期细胞数太少而无法进行CC检测，以及治疗病人体内肿瘤负荷降低到CC不能检出而RTPCR仍为阳性时，借助FISH准确检测体内肿瘤负荷，以监测其动态变化。FISH检测bcr/abl转阴的病人需靠灵敏度更高的RTPCR监测核定。
【关键词】 慢性髓系白血病；细胞遗传学；聚合酶链反应；荧光原位杂交
Detection of Tumor Load in Chronic Myeloid Leukemia During Treatment with Transplantation by Conventional Cytogenetics， NestedRTPCR and FISH
Abstract
This study was purposed to investigate the sensitivity and specificity of conventional cytogenetics (CC)，nestedreverse transcriptase polymerase chain reaction (nestedRTPCR) and dualcolor / dualfusion fluorescence in situ hybridization (DFISH) technique in monitoring the tumor load of chronic myeloid leukemia (CML) during treatment with transplantation. CC， nestedRTPCR and interphase DFISH were simultaneously carried out to detect the tumor load of 7 CML patients during treatment with nonmyeloablative allogentic stem cell transplantation(alloNSCT).40 specimens from 7 CML patients before and after alloNSCT were analyzed. The results showed that 29 specimens were Ph(+) with different positive ratio and 3 specimens with lower cells were not analyzed by CC. 36 specimens were bcr/abl mRNA (+) by RTPCR. 4 specimens from case 1 at 12，18，26 and 38 months after alloNSCT were Ph(-) and bcr/abl mRNA (-)，4 Ph(-)bcr/abl(+) specimens containing 2 from case 1 at 9 and 10 months after alloNSCT， 1 from case 2 at 15 months after alloNSCT， 1 from case 3 at 12 months after alloNSCT showed 5.4%， 0%， 16.5% and 1.5% bcr/abl(+) cells by FISH. 3 specimens with lower cells containing 2 from case 5 at 20 and 60 days after alloNSCT and 1 from case 7 at 40 days after alloNSCT were analyzed by FISH and showed 55.0%， 27.5% and 73.5% bcr/abl(+) cells. The Ph (-) bcr/abl(-) specimen from case 1 at 12 monthss postalloNSCT showed 0% bcr/abl (+) cells by FISH. It is concluded that CC can be used as a basic tool to monitor the change of tumor load in CML during treatment. When specimen with lower cells can not be analyzed by CC in early period after alloNSCT， or result of CC can not evaluate precisely dynamic change of tumor load and when tumor load in treated patient are lower to Ph(-) by CC while bcr/abl mRNA (+) by RTPCR， FISH must be used to detect precisely tumor load and monitor dynamic change of it. More sensitive RTPCR is used to monitor tumor load when it is lower to bcr/abl(-) by FISH during treatment.
Key words
chronic myeloid leukemia; cytogenetics; polymerase chain reaction; fluorescence in situ hybridization
Ph染色体是慢性髓系白血病（CML）的标志染色体，其本质是t(9;22)(q34;q11)易位，易位的结果使位于9号染色体长臂3区4带 (q34) 上的cabl原癌基因与22号染色体长臂上一个功能未明的断裂点簇集区(breakpoint cluster region， BCR)发生拼接，形成bcr/abl融合基因。易位形成的Ph染色体及相应的bcr/abl融合基因是CML发病的分子基础，也是CML的恶性克隆标志。在评价CML对各种治疗如INFα、骨髓移植、格列卫等的反应程度时，准确判断患者骨髓细胞中的肿瘤负荷十分重要。我们联合应用常规细胞遗传学(CC)、巢式逆转录聚合酶链反应(nestedRTPCR)及双色双融合荧光原位杂交(DFISH)技术对7例非清髓性异基因干细胞移植治疗的CML患者的肿瘤负荷水平进行检测，探讨3种技术对监测CML患者治疗过程中肿瘤负荷的灵敏度和特异性。
病例
7例CML患者系我院血液科2001年9月-2005年1月就诊的住院病人，均符合《血液病诊断及疗效标准》临床诊断标准，其中男性5例，女性2例，年龄19-56岁，中位年龄38岁。7例患者均行非清髓性异基因干细胞移植，术后根据临床反应及嵌和体形成情况给予供体淋巴细胞输注。阴性对照为3例健康供体骨髓细胞，阳性对照为K562细胞。
常规细胞遗传学分析
采用骨髓直接法和(或)24小时短期培养法按常规制备染色体并进行R显带核型分析。染色体核型异常按《人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN)》(1995)进行描述，每份标本至少分析10个中期细胞。
bcr/abl融合基因转录本的巢式RTPCR检测
巢式RTPCR按我室常规方法进行。外测引物序列为：C:5′GCTTCTCCCTGACATCCGTG3′，D:5′CGAGCGGCTTCACTCAGACC3′内测引物序列为：A:5′CTCCAGACTGTCCACAGCATTCCG3′，B:5′CAGACCCTGAGGCTCAAAGTCAGA3′，每次实验均设阳性和阴性对照，只有阳性对照为阳性，阴性对照为阴性时结果才视为可靠。
bcr/abl融合基因的DFISH法检测［1］
bcr/abl融合基因探针 LSI BCRABL DFISH探针由美国Vysis公司提供。
FISH检测 取出保存于 -20℃的染色体标本，换上新鲜固定液(甲醇∶冰醋酸=3∶1)滴片， 室温气干后放入37℃预温的2×SSC中30分钟，分别在70%、85%、100%的乙醇(体积比)中室温梯度脱水，每梯度2分钟， 晾干。 在73℃变性液(70%的甲酰胺/2×SSC)中变性5分钟， 70%、85%、100%冰乙醇(-20℃)系列脱水， 每梯度2分钟， 晾干备用。将1 μl混合探针与9 μl杂交稀释液（hybridization buffer，购自Vysis公司)混合，在73℃水浴中变性5分钟， 然后加在染色体标本上，盖片封胶， 放入预热的湿盒中， 37℃杂交过夜。杂交后标本在73℃ 0.4×SSC/0.3% Triton100中洗涤2分钟，再用2×SSC/0.1% Triyon100室温洗涤1分钟， 避光晾干后加10 μl二氨基酚吲哚(DAPI)复染标本， 20分钟后荧光显微镜检测。
荧光显微镜检查 在NikonE600荧光显微镜下通过三色滤光块(DAPI/TRITC/FITC)观察杂交信号，每例至少分析200个间期细胞，不计数重叠细胞，计算阳性细胞的百分比率。FISH结果判断标准:红色(red， R)信号为abl，绿色(green， G)信号为bcr，将R信号与G信号重叠或接触定义为融合信号(fusion， F)， 融合信号在荧光显微镜下呈黄色，为bcr/abl或abl/bcr融合基因。具有典型t(9;22)易位的细胞显示2个黄色的融合信号和1个红色及1个绿色信号(2F1R1G)，而正常细胞则显示2个分离的红色信号和2个分离的绿色信号(2R2G)。
结
果
正常分界值的确定
正常分界值的取值为正常对照组中所观察到的阳性细胞数平均值+3个标准差(分界值=X+3SD)［1-3］，阳性细胞率大于分界值的标本我们将其定义为异常。本研究阴性对照组DFISH检测到阳性细胞率为0%-0.5%，平均值0.17%，标准差0.24%，分界值为0.17%+3×0.24%=0.89%。K562细胞用DFISH重复2次检测，阳性率为100%。
移植前后CC、RTPCR及FISH检测结果
对来自7例CML患者非清髓性异基因干细胞移植治疗前后的40份骨髓标本进行了检测，其中29份标本检出有不同比率的Ph染色体，8份Ph染色体阴性，3份因细胞数少CC分析失败。36份标本RTPCR结果为阳性，包括29份Ph(+)标本、3份CC分析失败标本及4份Ph(-)标本。病例1移植后12、18、26及38个月的4份标本Ph染色体及RTPCR结果均为阴性。对来自病例1移植后9及10个月、病例2移植后15个月、病例3移植后12个月的4份Ph(-)bcr/abl(+)标本进一步行FISH检测，分别检出5.4%、0%、16.5及1.5%的bcr/abl(+)细胞。对病例5移植后20、60天和病例7移植后40天的3份因细胞数少即CC核型分析失败的标本行FISH检测。bcr/abl(+)细胞检出率分别为55.0%、27.5%和73.5%。对病例1移植后12个月Ph(-)bcr/abl(-)的标本行FISH检测，结果为bcr/abl(+)细胞检出率为0%（附表）。
讨
论
95%以上的CML具有t(9;22)(q34;p11)易位， 易位形成的Ph染色体及相应的bcr/abl融合基因是CML发病的基础。因此Ph染色体和bcr/abl融合基因是CML诊断、疗效观测和微小残留病监测的有效指标。在评价CML对各种治疗如INF、骨髓移植等的反应程度时，从定量角度准确判断患者骨髓细胞中的肿瘤负荷有重要的临床意义。研究表明［4］，病人骨髓或造血干细胞移植后残留肿瘤负荷的水平提示了疾病复发的可能性大小。目前进行定量研究常用的检测手段有CC、FISH和实时定量PCR等［5-7］。我们应用这3种技术对7例非清髓性异基因干细胞移植治疗中CML患者的肿瘤负荷水平进行了检测。
对7例CML患者非清髓性异基因干细胞移植治疗前后的 40 份骨髓标本检测发现， 移植后早期(3个月)由于细胞数少，CC分析往往不敏感，甚至失败。对病例5移植后20、60天、病例7移植后40天的3份因细胞数少CC核型分析失败的标本行FISH检测，bcr/abl(+)细胞检出率分别为55.0%、27.5%和73.5%，可见在移植后早期用FISH可以准确检测体内肿瘤负荷水平，从而判定是否成功植入。移植后3个月至CC检测Ph染色体转阴前阶段，可以用CC对体内肿瘤负荷进行动态监测。当应用CC检测Ph(-)而用RTPCR检测bcr/abl(+)时，应该用FISH监测体内肿瘤负荷的动态变化。我们对病例1移植后9、10个月、病例2移植后15个月、病例3移植后12个月的4份Ph(-)bcr/abl(+)标本进一步行FISH检测，分别检出5.4%、0%、16.5%及1.5%的bcr/abl(+)细胞，说明CC检测Ph转阴后，体内仍可能有一定数量的微小残留病存在。病例1移植后10个月Ph(-)bcr/abl(+)标本及移植后12个月Ph(-)bcr/abl(-)的标本行FISH检测，bcr/abl(+)细胞检出率均为0%，提示FISH检测bcr/abl转阴的病人需靠灵敏度更高的RTPCR监测，一旦RTPCR结果呈阳性，即需配合FISH监测，以便及早发现病情变化，实施干预措施。
我们的研究还发现，非清髓性异基因干细胞移植后病人体内Ph（+）细胞残留时间较长，但这并不意味着移植失败。大多数病人随者时间延长及辅以供体淋巴细胞输注(DLI)，Ph（+）细胞会逐渐减少并最终消失。其原因可能是嵌合的供者T淋巴细胞通过识别宿主残留细胞的次要组织相容性抗原（mMHC）或残留的抗原呈递细胞（DC）提呈递的白血病相关抗原，活化并产生移植物抗白血病反应(graft versus leukemia，GVL)，从而清除宿主体内的肿瘤细胞或遗传学异常的造血干细胞。T 细胞、NK细胞协同参与了GVL效应，CD4+ T细胞在GVL效应中起主要作用，CD8+ Tc2亚群细胞可介导GVL效应并在降低移植物抗宿主病（GVHD）发生率的同时防止移植物被排斥。这与非清髓性预处理干细胞移植后实施供者淋巴细胞输注后产生的效应一致［8-10］。
移植后病人体内残留的Ph（+）细胞比率下降不明显、停滞甚至有增高趋势时，应实施临床干预。病例6移植后8个月仍残留70%的Ph（+）细胞，多次给予DLI， Ph（+）细胞比率反复升降，效果不好，后又辅以干扰素治疗，效果仍然不好。目前病人仍处于血液学缓解期，正在考虑二次移植。
另外，移植成功也并不意味着病人就一定能够长期生存。病例2移植后Ph（+）细胞渐降，并于移植后15个月CC检测Ph转阴，但病人一般状况却一直不是很好，有严重的慢性移植物抗宿主病（cGVHD）表现，最终于移植后22个月因骨转移而死亡。由于病人一直处于血液学缓解期，骨髓检查并无复发倾向，所以我们考虑其骨转移可能早在移植前就已发生，提示移植要把握好时机，及早进行。病例5为一老年患者，年龄56岁，移植前已进入加速期，但移植非常成功，移植后5个月Ph（+）细胞就降至20%，术后发生cGVHD，于术后1年死于间质性肺炎。因此，如何防治cGVHD成为移植成功的关键之一。
综上所述，CC、RTPCR和FISH 3种方法在检测CML病人对治疗的反应时各有其特点：①CC可作为监测CML患者治疗过程中肿瘤负荷水平的基本手段；②在移植后早期细胞数少时，CC检测结果无法准确判断体内肿瘤负荷动态变化时，以及治疗病人体内肿瘤负荷降低到CC不能检出而RTPCR仍为阳性时，需借助FISH来准确检测体内肿瘤负荷，监测其动态变化；③FISH检测bcr/abl转阴的病人需靠灵敏度更高的RTPCR监测。根据病人所处的时期及体内的肿瘤负荷量选择适当的方法，可以在不增加病人经济负担的前提下，对病人体内肿瘤负荷实行动态监测，为实施临床干预提供可靠的依据。
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篇7
【关键词】春小麦 抗倒伏 遗传参数 分析
众所周知，随着生产和栽培条件的不断改善，农业生产对于小麦品种的抗倒伏能力提出了越来越高的要求。因而，抗倒伏性状的选育是近代小麦高产育种的重要内容之一。虽然有报道指出，小麦品种抗倒伏能力的大小与株高、茎秆韧性、弹性、基部节间长、茎粗、茎壁厚度和根系特征等有关。而且进一步指出，基部第一节间长度大于10cm，第二节间大于15cm，极易发生倒伏；一般抗倒品种的节间长度是第一节间不超过5cm，第二节间不超过10cm.但是，用数量遗传学的原理来分析揭示小麦抗倒伏性状遗传规律的报道较少，为此，本文对主要抗倒伏性状的几个遗传参数进行了计算和分析，明确各抗倒伏性状的遗传变异规律，为水地春小麦抗倒伏品种的育种提供理论和试验依据。
一、材料和方法
1.试验地点
试验地点设在定西市旱作农业科研推广中心试验地。该试验地海拔1920米，北纬35°32′，东径104°37′，年降雨量400mm左右，年平均气温6.4℃左右，年日照时数2500.1小时。
2.供试品种（系）
参试956-21、8926-4-2、9810-25-5、200311-10、定丰16号、200311-9、989-12-17、943、9635-5、陇春23号共10份材料。
3.试验设计
田间采用随机区组排列，三次重复，小区面积13.3m2，播12行区，行距20cm，区距40cm，亩播种量按35万粒（有效发芽粒数计算）。手锄开沟条播，耙磨两次。
4.测定项目
抗倒伏性状大多是比较复杂的数量性状，许多性状不同程度地均与植株的抗倒伏能力有关。本试验测试了株高、地上部第二节间长、地上部第二节间茎壁厚、地上部第二节间茎粗、穗下节间长、穗颈粗、旗叶长度、叶基角、叶披垂度、亩穗数及抗倒值11个性状。
二、结果与分析
1.遗传力h2及遗传变异系数CVG
遗传力的大小体现了遗传因素和环境条件两者对性状表现的影响程度，同时也指出了依据表现型进行选择的可靠性大小，因此，各性状的遗传力是一项重要的遗传参数。本试验采用方差分析法计算了各倒伏性状的广义和遗传变异系数（见表1）。
由表一知，各性状遗传力从大至小排列顺序为穗下节间长＞叶披垂度＞旗叶长度＞株高＞穗颈粗＞地上部第二节间茎粗＞亩穗数＞地上部第二节间长＞抗倒值＞地上部第二节间茎壁厚＞叶基角。可以看出，与其它性状相比，抗倒值的遗传力较低，仅为72.36%。因此对抗倒值进行直接选择的效果不大。但是，与抗倒值密切相关的株高、第二节间长、茎粗等性状的遗传力却较高在80%左右，因此，在杂交早代通过对株高、第二节间长、茎粗的直接选择，就可间接得到抗倒值较大的遗传类型。叶基角的遗传力最低仅为44.32%，说明它易受环境条件的影响，所以对叶基角在早代不宜选择过严或推迟选择世代、也可根据与其它性状间的相关程度进行间接选择。
遗传变异系数是遗传潜力的另一个重要指标。通过对它的计算就可以观察出各性状遗传变异幅度的大小。有表一知，抗倒值以及与其密切相关的株高等性状在遗传上的变异幅度都校大。因此，通过品种间杂交来选育抗倒伏品种的潜力很大，抗倒值的遗传变异系数很大，说明供试材料的抗倒值表现在遗传上的变幅很大。
表1 各抗倒伏性状的广义遗传力及遗传变异系数
表2 各抗倒伏性状的遗传进度和相对遗传进度
2.遗传进度
遗传力只是表明性状的相对遗传能力，即使同样的遗传力，从亲代到子代的遗传效果也会随其变异幅度的大小而不同。遗传进度反映了经过选择，子代从亲代获得的遗传增量，它可以作为衡量选择效果的一个指标。遗传进度越大，说明在一定的选择条件下，选择效果就越好。为此，本试验采用遗传力计算了几个抗倒伏性状在5%和1%选择下的遗传进度和相对遗传进度（见表2）。
三、小结
1.由相关分析和通径分析可知：穗下节间长度对倒伏值的总影响最大，株高次之；第二节间粗对抗倒值的直接作用最大，第二节间长次之。据此，从遗传上看可初步认为：水地春小麦抗倒伏品种应以第二节间粗而短，植株较矮为基本性状，并使之综合协调，才能达到目的，同时，为增强品种的抗倒伏能力，叶基角不可过小。
2.与抗倒值关系密切的株高、第二节间长和茎粗三个性状的遗传力和遗传进度都较高，因此，在杂交早代对这三个性状进行直接选择，就可受到良好的选择效果。
篇8
线粒体DNA非编码区由两个tRNA基因分离，D-loop区域就处在这个非编码区中[2]。在线粒体DNA中，D-loop区是重链和轻链的复制起点，也称之为“控制区ControlRegion”，其进化压力较小，是线粒体DNA基因组序列和长度变异最大的区域，Horai等[3]发现该区域的基因变化速度比细胞核DNA和其他细胞器的基因快5倍，同时也是进化最快的部分。因此，选择D-loop区作为鉴定种群遗传状况的分子标记直接有效。利用D-loop的序列在群体遗传学上进行分析的工作在20世纪70年代就已经展开了，那时候仅仅用于分析区域内种间的亲缘关系。现今，D-loop区已经广泛被用作非常高效的工具来推断不同区域内种间或种内的亲缘关系和遗传状况。D-loop区中仍然细分为3个部分，中央保守区、终止序列区和保守序列区。其中终止序列区包含了线粒体DNA终止复制的相关序列，是变异最大的部分[4]，最具研究和分析价值。在进行数据结果分析时，由D-loop序列分析得到的单倍型多样性指数和核苷酸多样性是两个评价群体遗传资源或者群遗传多样性的重要指标。
1.1野生群体遗传多样性分析
1.1.1D-loop部分序列分析D-loop序列分析中，由于并不是整个D-loop序列都发生碱基的插入或者替换，可以采取对保守序列区或者终止序列区的部分区域进行扩增。由于这两个部分的进化比中央保守区迅速得多，只对这一区段的序列进行分析也能代表物种的遗传多样性和进化过程。张仁意等[5]对青海4个不同湖水采集的155尾裸鲤（Gymnocyprisprzewalskii）个体的线粒体DNA的D-loop区中部分序列进行扩增，得到754bp的序列长度，分析发现155个样本中有34个单倍型，但4个群体中可鲁克湖群体的单倍型多样性和核苷酸多样性远低于其他种群；进一步的遗传分化系数的分析表明，该地区已经产生一定的遗传分化，但由于地理隔离的原因，系统发育树结果还没有发展出明显的单枝，加之该区域群体的遗传多样性偏低，需要进行重点保护。
郑真真等[6]对全球大青鲨（Prionaceglauca）进行了D-loop区中694bp扩增分析，采集了来自中东太平洋、中西太平洋、中东大西洋、西南大西洋和印度洋5个海域的165尾个体，分析发现145个单倍型，变异程度非常大。进一步分析后发现5个区域的大青鲨种群的单倍型和核苷酸都处于较高水平，种质资源较好；但是遗传分化指数显示5个区域存在强烈的基因交流，种群遗传分化水平较低。邹芝英等[7]采集了8尾长鳍鲤（Cyprinuscarpiovar.longfin），扩增得到600bp的部分序列，找到了与终止区域相关的6个特征序列；对这些特定的区域分析得到6个单倍型，13个变异位点，显示了较好的种质资源状况，核苷酸多样性数值与其他鱼类接近，遗传状况中等，由于该物种稀有且仅存在偏远地区，保护珍惜水产动物资源已经迫在眉睫。向燕等[8]为了了解3种鲟鱼：达氏鲟（Acipenserdabryanus）、中华鲟（A.sinensi）和史氏鲟（A.schrencki）亲鱼的遗传状况和遗传背景，对线粒体D-loop区部分序列进行分析，扩增得到400bp的序列，49尾亲鱼个体一共得到仅18个单倍型，并且对于单倍型系统发育树分析后，发现集中在6个单倍型中，说明这些群体很有可能来自同一母亲；不过各单倍型遗传距离较远，说明父本来自不同的个体；其结果提示，在生产中仍要采用不同单倍型进行人工繁育，以避免近亲而导致种质退化。
Kumazawa等[9]研究发现，D-loop的5＇端和3＇端有串联重复序列，这段的变异速率较快。Abinash等[10]在北美不同区域采集淡水扁头鲶（Pylodictisolivaris），对35bp的串联重复区进行分析检测，从美国35个水系采集了330尾样本，分析结果发现，在东南墨西哥湾的70%样本出现串联重复的变异，而采自密西西比河95％的样本和墨西哥湾西南沿岸的扁头鲶没有出现这个区域的变异；系统发育的计算结果表明，在70万年和205万年左右出现群体分流；从地理位置上看，密西西比河的支流进入墨西哥湾西南沿岸流域，而东南墨西哥湾为另一条流域；该结果表明种群的遗传结构受到地域特殊性的影响。D-loop区部分序列的结果分析能满足一定程度的遗传多样性和遗传状况分析，可以得到可靠的结果数据帮助人们进行资源保护和简单的育种工作。随着科技进步和测序水平的改善，进行全序列的测序渐渐进入研究者的视野，全长序列将获得更加完整和正确的结果。
1.1.2D-loop全序列分析D-loop的多态性一种是来源于碱基的突变、插入和替换形成的不同单倍型，不仅种间有差异，种内个体间也存在差异，只是重复的差异小于种间的差异。而且在个体中D-loop一旦发生差异，线粒体DNA会稳定地将这种差异遗传下去，这种差异在个体间表现为线粒体DNA分子的长度变异，因此对D-loop全长进行分析研究更能体现整体的变异程度。肖明松等[11]在淮河淮滨段、凤台段、蚌埠段、洪泽湖段采集84尾野生乌鳢（Ophicephalusargus）进行种群资源的研究，分析发现33个单倍型，检测了单倍型多样性（h）、核苷酸多样性（Pi）、遗传分化指数（Fst）、遗传距离以及中性检验、错配分析和NJ树，发现其h和Pi较高，表明种群平均多态性相对较好；但在遗传距离的分析中发现所有群体的差异都较小，这可能是由于在淮河流域中不同支流的种流程度较高造成的，所以变异发生在种内，而种群之间的分化较少。董志国等[12]对大连、东营、连云港、舟山、湛江和漳州6个地区的野生三疣梭子蟹（Portunustritubercatus）进行D-loop全基因组区的遗传多样性及群体遗传结构的分析，选择单倍型多样性和核苷酸多样性作为重要指标，并加入了群体遗传分化指数的分析，进行Tajima’sD中性检验和单倍型间的分子变异分析，发现不同地区梭子蟹的遗传多样性很高，产生一定的遗传分化；不过在系统发育关系分析中，地理距离对遗传距离没有显著的关系，原因仍需要进一步研究。赵良杰等[13]在千岛湖汾口、富文、临岐3个大眼华鳊（Sinibramamacrops）主要繁殖区域采集了115尾个体，对样品进行了形态学和D-loop序列测定后，分析形态主成分和各个基因遗传学分析指标，发现千岛湖各地的大眼华鳊之间有丰富的基因交流，并没有形成容易灭绝的小种群，表明各个地理群体仍然有丰富的遗传多样性，面对一定的灾害时有一定的弹性，不过这样的良好状况仍然需要政府和渔民对该区域的种质资源进行保护。高志远等[14]对海南松涛水库南丰镇、番加乡、白沙群体的长臀鮠（Cranoglanisbouderius）的D-loop序列全场进行分析，44尾个体中发现11个单倍型，但在分析中发现单倍型较高，而核苷酸多样性较低，认为是由于海南岛偏僻的地理位置难与大陆长臀鮠进行基因交流，推断在历史中可能出现过严重的瓶颈效应；中性检测也表明没有任何整体或局部的种群扩张，数据皆表明该地域长臀鮠正处在较危险的境地，需要进行种群的保护措施。
1.2养殖群体遗传多样性分析目前，国内对水产动物养殖过程中出现的生长不良与病害频繁大多归结于饲料与环境的问题。诚然，营养和免疫是养殖的关键，但是由于人工育种和繁育杂交造成的种质资源下降也是重要因素之一。养殖户往往在育种过程中，没有考虑到育种群体的遗传状况，导致近亲杂交，子代产生各种问题。徐钢春等[15]对灌江纳苗养殖刀鲚（Coilianasus）的子三代品种与在淡水生活环境下湖鲚（C.nasustaihuensis）两个群体的遗传多样性进行了比较和分析，进行单倍型和核苷酸分析后，发现养殖刀鲚的遗传多样性要优于湖鲚，这可能是由于刀鲚仅是子三代，还未经历大量的人工繁殖和育种，保留了较好的遗传状况；而湖鲚由于其陆封型的特点，导致其种质资源渐渐下降，需要进行放流等活动保证种质资源。姚茜等[16]对来自浙江湖州某公司的养殖群体、缅甸引进的群体和两者杂交的“南太湖1号”群体的罗氏沼虾（Macrobrachiumrosenbergii）的D-loop区进行分析，共16尾群体分析得到14个单倍型，结果表明缅甸引进的群体核苷酸多样性最高，浙江湖州人工养殖群体的多样性最低，说明人工育种对遗传多样性有较大的影响。通过遗传距离和遗传分化指数分析发现，杂交群体更加偏向本地种群。在今后的育种工作中，可在杂交代中选取优秀性状的沼虾，与缅甸种群杂交，以获得更优秀的品种，为今后的人工繁育打下基础。李胜杰等[17]将珠江水产研究所养殖品种大口黑鲈（Micropterussalmoides）与北方和佛罗里达两个野生群体进行D-loop区的遗传分析，在23尾采集的样品中，5尾个体含有两种单倍型，北方11尾个体发现9种单倍型，而佛罗里达仅有1种单倍型。在遗传距离分析上发现，珠江水产研究所的养殖群体与北方群体更加接近。对于单倍型多样性和核苷酸多样性分析，结果表明养殖群体与国外种群相比，其遗传多样性处于较低水平，需要开展种质的保护工作，应引入国外品种进行杂交，改善国内养殖群体的遗传结构，提高遗传多样性，丰富大口黑鲈的种质资源。
1.3亲缘与起源分析D-loop区串联重复的现象虽然丰富，但是不同动物的重复位置不一致，重复的序列和重复的单元也不一致，所以相近物种之间对比分析有助于明确不同物种的关系。郝君等[18]对乌克兰鳞鲤（Cyprinuscarpio）、鲫（Carassisauratus）、鲢（Hypophthalmichthysmolitrix）、鳙（Aristichthysnobilis）、草鱼（Ctenopharyngodonidellus）和乌苏里拟鲿（Pseudobagrusussuriensis）6种不同鱼的线粒体D-loop区进行测序，分析了种内、种间遗传结构差异，发现作为分子标记对系统分化效果的差异，6种不同鱼的碱基含量、碱基差异、遗传距离和系统发育都有显著的差异，构建的D-loop序列的NJ系统树展示了6种鱼的分类地位，肯定了D-loop区比邻近区段的tRNA和12sRNA在鱼类识别、分类、种类鉴定和遗传多样性分析上更加可靠。侯新远等[19]对5种虾虎鱼类进行了系统进化关系的研究，分析了河川沙塘鳢（Odontobutispotamophila）、鸭绿沙塘鳢（O.yaluensis）、中华沙塘鳢（O.sinensis）、葛氏鲈塘鳢（Perccottusglenii）及尖头塘鳢（Eleotrisoxycephala）这6种虾虎鱼类同源长度约为830bp的D-loop序列，通过系统发育树和遗传距离分析，得到6种鱼类的亲缘关系即河川沙塘鳢、鸭绿沙塘鳢、中华沙塘鳢、平头沙塘鳢聚为一支，尖头塘鳢、葛氏鲈塘鳢和褐塘鳢等聚为另一支，为鱼类资源的分类和利用提供了基础。马波等[20]在额尔齐斯河采集了两种类型的银鲫（C.auratusgibelio），对几种鲫鱼的可量性状和D-loop区进行分析，得到了优势种群的生长性状，确定了它们的遗传学特征和分类学地位，同时通过D-loop区的单倍型共享率研究了两种鲫的起源和遗传特征，这些结果对我国将来进行银鲫育种有很大帮助。Klaus等[21]利用D-loop序列对欧洲鲤鱼（C.carpio）137的起源进行研究。在此之前对于欧洲鲤鱼也有过很多关于起源的研究：Zhou等[22]发现一些欧洲养殖的鲤鱼起源可能在德国和欧洲，而俄罗斯主要养殖的鲤鱼起源在亚洲。Zhou等[23]在德国镜鲤和伏尔加河的野生鲫鱼利用D-loop区全序列获得独特的3种单倍型；而Mabuchi等[24]在日本鲤鱼中发现有两个D-loop区单倍型与Zhou等报道的欧洲发现的单倍型非常相似。Klaus等[21]的研究结果指出欧洲和中亚所有的鲤鱼品种有一个共同的祖先，而且有可能是在后冰河时期传播到中亚或者欧洲。对于这种现象，可能是由于在育种过程中，没有进行规范的养殖记录，导致各种群出现杂交现象。而且，养殖户挑选具有优势性状的品种进行，容易导致其他稀有单倍型的消失，从而使得种质资源慢慢下降。
1.4个体内异质性分析同一个体内存在多种重复序列数目不同从而表现为异质。高祥刚等[25]采用克隆技术，在我国海域随机采集了3头斑海豹（Phocalargha），每尾个体任选14个克隆菌，对它们的线粒体DNAD-loop区的终止序列区进行扩增测序，发现其个体内存在多种不同的串联重复单位，即存在异质现象，说明我国的斑海豹种质资源保护较好，进化状态比较积极。张四明等[26]在野生的中华鲟种群种间和个体体内检测线粒体DNA的长度变异情况，发现中华鲟有较多个体的异质性，表现出良好的遗传多样性。由此可见，个体的异质存在是导致线粒体DNA中控制区D-loop长度变化的主要原因，而个体的线粒体DNA长度异质性是直接推动动物物种遗传多样性的重要途径。综上所述，可以发现线粒体D-loop区的序列分析已经在水产行业取得大量进展，D-loop区基因的插入、突变和替换都是影响多样性的关键，而个体内的异质和串联重复的高频率变化不仅存在于水产动物个体中，也存在于种群内，甚至在不同物种之间都对野生水产动物的起源、亲缘关系、遗传多样性、遗传结构和动物进化程度起着重要的作用。在养殖群体中，D-loop区的分析正在渐渐起到重要的作用，若结合微卫星、RFLP等其他分子标记技术，将来对人工育种和对亲鱼、亲虾的选育工作有重大意义。
2细胞色素b序列（cytb）
线粒体DNA中编码蛋白质的基因有还原型辅酶I的亚基、ATP合成酶的亚基、细胞色素c氧化酶的3个亚基和细胞色素b[27]。Zardoya等[28]研究认为，cytb的进化速度适中，适合进行种内和种间的遗传分析。现今利用cytb序列多数用于种内和种间的遗传分化分析、遗传图谱建立和遗传多样性调查，并辅以其他标记技术进行组合分析。王晓梅等[29]获取中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)cytb序列的PCR产物后，利用DGGE技术分析了温州、仪征、江都、南京、盘锦和合浦地区的中华绒螯蟹的遗传多样性，并与合浦绒螯蟹(E.japonicahepuensis)对比，发现中华绒螯蟹与合浦绒螯蟹遗传距离较大，在亲缘关系上具有显著的差异，但是仍有部分遗传标记相同，说明存在一定的基因交流。
黄小彧等[30]利用cytb序列检测了长江支流贵定与干流合江和宜都的中华倒刺鲃(Spinibarbussinensis)群体的遗传多样性，分析群体的遗传距离，结合地理因素分析了该物种的种质资源现状，发现合江的遗传多样性最好，而支流群体与干流群体的遗传分化较大，地理隔离使同一物种的基因交流程度降低。夏月恒等[31]利用cytb序列对中国近海3个地区的鮸鱼（Miichthysmiiuy）的遗传多样性进行分析，通过对地理环境和历史因素的解释，认为中国鮸鱼基因型的单倍型多样性高和核苷酸多样性低可能是因为种群在某个时期突然扩张，使单倍型突变大量产生，但这段时间对于提高核苷酸多样性时间不足，所以产生了如此差别；且Fst结果极低，说明该地区遗传分化程度很低，加上不同地理的单倍型网络图交错呈现，有可能是因为种群由于扩张之后还未达到平衡，需要对该地区进行保护。钟立强等[32]调查了长江中下游5个湖泊的黄颡鱼，利用cytb序列分析了不同地区遗传多样性和遗传分化的程度，60尾个体检测出37个单倍型，Fst分析显示这5个种群的变异大部分都来自群体内，说明各个种群间有一定的基因交流，系统树显示它们没有分化成谱系。司从利等[33]从长江贵定和乐山两个群体的泉水鱼cytb序列分析其遗传状况、结构和多样性程度，发现这两个群体由于三峡大坝的地理因素，已明显受到严重的影响，出现高度的遗传分化，建议对该物种进行分区保护，提高遗传多样性，丰富种质资源。
司从利等[34]在广东、广西等地基于cytb序列分析了华南居氏银鱼（Salanxcuvieri）的遗传现状，从邻接树上可发现有一定的分支，认为地理因素正在逐渐影响遗传结构，推测琼州海峡的地理位置可能影响广东、广西种群间的遗传交流；中性检测结果表明在更新世晚期发生扩增，地球当时的气候影响了该种群的遗传多样性；根据现状，建议分地区对该种群进行人为保护，避免出现种质退化。李伟文等[35]两年中在7个远洋捕捞点采集了黄鳍金枪鱼（Thunnusalbacares），扩增了cytb部分序列得到663bp，108尾个体仅有24个单倍型，且单倍型多样性和核苷酸多样性都处于较低水平，群体的遗传多样性较差；Fst分析得到变异大多发生在群体内部，表明其遗传分化程度较低，并且基因交流非常强烈，种质资源正在衰退，这与人类破坏环境和大面积捕杀有密切关系。谢楠等[36]利用cytb对鲂属（Megalobrama）4种鱼类及长春鳊（Parabramispekinensis）进行了系统分类。但在结果分析过程中仅靠cytb的信息难以准确将不同品种进行区分，仍需要配合其他标记进一步研究。
3其他标记与组合分析
16SrRNA序列、12SrRNA序列和COI序列在线粒体基因组中变异速度较慢，保守性较高，因此很难由其单独作为验证工具来进行遗传分析，往往需要结合其他的基因片段，才能同时作为鉴定种内亲缘关系和物种遗传多样性程度的工具。刘萍等[37]选取了山东青岛中华虎头蟹（Orithyiasinica）野生群体的16SrRNA和COI基因片段研究其遗传多样性，但是发现16SrRNA变异程度较小，效果不佳；在遗传距离和系统进化研究中，两种技术检测了不同蟹之间的亲缘关系以及它们的进化分化时间，利用NJ系统进化树发现中华虎头蟹与梭子蟹类的亲缘关系最近，并采用“分子钟”对4个蟹类的分化时间进行计算。吴玲等[38]对沿海6个群体的白氏文昌鱼（Branchiostomabelcheri）和日本文昌鱼（B.japonicum）分别进行COI和16SrRNA序列的研究，发现两种鱼种内遗传多样性较高，但还没有明显的遗传分化；其中茂名群体和威海群体具有最高的核苷酸多样性，很有可能为这两类鱼的祖先。
翁朝红等[39]对近江蛏（Sinonovacularivularis）、缢蛏（S.constricta）、小刀蛏（Cultellusattenuatus）、尖刀蛏（C.scalprum）和大竹蛏（Solengrandis）的COI和16SrRNA部分序列进行测序和分析，在进行遗传距离和系统演化分析后，结果表明近江蛏已进化至独立为一个种，并且通过聚类分析推断近江蛏应归属于竹蛏超科，解决了这几种蛏分类归属。郁建锋等[40]结合12SrRNA和16SrRNA的序列为太湖流域河川沙塘鳢的分类提供了重要的帮助，发现了大量的变异位点和简约位点，而且在两种标记的验证下，比较得出太湖流域河川沙塘鳢与福建流域河川沙塘鳢已经存在一定的遗传差异。同时，系统发育树分析表明，太湖流域河川沙塘鳢与其他鳢已存在遗传分化差异。王庆容等[41]对长江中上游舞阳河、乌江、雅砻江、岷江和金沙江5个野生鲇(Silurusasotus)群体的亲缘关系和遗传差异进行了分析，对比了核苷酸和单倍型多样性，发现舞阳群体与其他群体的亲缘关系较远。杨慧荣等[42]同时利用D-loop和cytb的序列对长江水系的赤眼鳟（Squoliobarbuscurriculus）进行了遗传多样性的分析，通过遗传变异率、单倍型多样性等指标发现长江赤眼鳟遗传多样性较高，种质状况较好；同时，根据Fst和分子变异等级差异分析发现，不同水系的群体存在明显的遗传分化；系统发育树证明了珠江水系赤眼鳟与长江水系赤眼鳟正在逐渐分化为两类群体，并提出cytb序列在变异显著的群体间更能发挥作用。
孙希福等[43]利用cytb序列和D-loop序列分析了江豚（Neophocaenaphocaenoides）在鼠豚类及一角鲸类的分类地位，系统发育树表明，江豚的遗传距离与一角鲸科较为接近，并确定棘鳍鼠海豚、太平洋鼠海豚及黑眶鼠海豚3种群有较近的亲缘关系，否定了之前仅凭借形态学的分类方式。毕潇潇等[44]在某一水产品公司采集了来自美国与荷兰的狭鳕（Theragrachalcogramma）、太平洋鳕（Gadusmacrocephalus）、蓝鳕（Micromesistiuspoutassou）和远东宽突鳕（Eleginusgracilis）4种不同属的鳕鱼，利用16SrRNA、cytb和COI序列比较了它们的序列结构，根据核苷酸分歧速率以及NJ系统发育树，将太平洋鳕、狭鳕和宽突鳕归为一支，也显示了它们较接近的遗传距离，给分类学提供了非常重要的理论基础。
4展望
线粒体分子标记技术主要用于物种的遗传多样性分析、亲缘、亲权分析和物种进化程度分析。该基因组功能重要且能稳定遗传，是物种个体基因组中变化速度较快且保留较好的部分。对D-loop区的序列进行测序、比对、计算和分析后能得到物种的种属分类、遗传结构、历史发育情况和遗传多样性状态。而且，D-loop区稳定的母系遗传，使得分析起源有较好可靠性，聚类分析结果准确。同时，细胞色素b和16SrRNA等序列虽然进化速度较慢，但其稳定性的特征可以得到较好保留，获得的插入、替换和缺失等突变可以持续遗传，以作为数据分析的可靠依据。在进行不同情况的分析时，可以结合一到两种分子标记技术，作为重要的辅助参考标记。
综上，在水产行业的遗传分析中，野生群体的遗传多样性是将来进行育种和引进的关键，通过线粒体分子标记技术对野生经济水产动物的遗传结构和遗传多样性分析是高效、准确和可靠的。其中单倍型多样性和核苷酸多样性表现了分子结构的变异程度，体现了野生群体种质资源的现状；遗传分化特征能表现群体的基因交流状况，表明了群体间自由的自由度；分子变异等级分析可以让我们了解不同地域群体突变的来源，表现了群体遗传结构的差异；中性检测等分析从分子层面揭示了鱼类的系统发育状况。
篇9
【关键词】 变应性鼻炎 基因 遗传性疾病
【Abstract】 Becoming to relate to heredity factor in response to allergic rhinitis， it be a kind of hereditary disease of complicated many gene hereditary disease， but still have no concrete heredity mode and characteristic. There were reports confirm， inherit factor can also cause lower breath tract mucosa respond that allergic increases a heighten or inflammation disease to turn worse but causes asthma. Obtaining in response to the disease house especially through epidemiology inquisition in recent years， to positive gender inpidual of the DNA carry on tiny satellite marking the catena of the analysis， already at this there aren’t a few gene areas on the foundation， such as some candidate for election genes and IgE level related 11q13 areas and 12 q， and detection relevant of the pit factor NF-B activated protein AP-1， histamine receptor and related gene， 5-lipoxygenase (ALOX5)， anti-angiotensin-converting enzyme(ACE)， endothelin gene ET-1 etc.，participate allergic reaction. In the meantime， discover the mutation for having something to do with that disease in some genes. But currently didn’t yet report the particularity that should get sick with the result that the gene of disease， this article makes progress to discuss a evolvement with philosophy in recent years.
【Key words】 allergic rhinitis；gene；hereditary disorders
变应性鼻炎又称过敏性鼻炎， 是特应性个体接触致敏原后由IgE介导的介质(主要是组胺)释放、并有多种免疫活性细胞和细胞因子等参与的鼻黏膜慢性炎症反应性疾病，是世界范围内常见病，且不易被治愈。我国的变应性鼻炎患者由于人口众多，与其他国家相比，患者绝对数是惊人的，冷空气刺激、气候变化等是变应性鼻炎的危险因素，且大部分患者有家族史，家系和一级亲属患病率明显高于普通人群，说明变应性鼻炎有遗传性。同时提出了包括哮喘、鼻炎、过敏性皮疹在内的特应症的概念。近年来分子遗传学的研究表明，由于哮喘、变应性鼻炎、过敏性皮疹相同的特点，可能受相同的易感基因控制，同时，流行病学的资料也表明哮喘和变应性鼻炎是相关的上呼吸道炎症疾病，只是基因表现的不同而出现严重程度不一的症状。熊伯华［1］等2004年在对一男性变应性鼻炎患者询问家族史过程中，发现其家族连续5 代都有变应性鼻炎患者，进一步调查发现，该家族共五代111 人，Ⅱ、Ⅲ代皆为变应性鼻炎患者。患病率均为100 %。Ⅳ代有19人患病，患病率为65.52%。Ⅴ代也有11人患病，患病率为26.83%，患病最小年龄为13岁， Ⅲ、Ⅳ代患病率高达73.53% ，先证者Ⅰ级亲属患病率为50%，比已经报道的全球平均发病率在10%～25%高出很多。现我们收集变应性鼻炎的文献和家系资料，分析遗传特征及遗传相关危险因素。
1 相关IgE相关的候选基因
在变应性鼻炎的遗传学研究中发现，其血清IgE水平增高，所以认为可能是鼻炎及特应症的一种基因表型，其中就有一些学者认为高IgE表达是常染色体显性遗传并有多种临床表现，但是Meyer［2］在42个核心家系中选了278例阳性个体作研究，虽认为就IgE遗传模式存在一个主要的明显的IgE调控基因，但却主要是通过常染色体隐性遗传，而其他的学者［3］或是认为有一个单基因，或是认为是多个基因相互影响，这些冲突的结论可能是由于所取样本不一，也可能受到种族或环境的影响。因此，临床医师或者研究员都不能局限在熟悉的狭小圈子里，或局限在有限的种族和环境中，应该跳出思维惯性和思维狭窄范畴，顾及环境的变化，对人体基因和环境的相互作用、相互联系等多方面因素考虑，在研究中选取精确的样本，进行数学统计分析用SPSS13.5软件进行统计学处理，患病率用χ2检验，理论频数< 5 时，计算Fisher’s 精确概率，遗传度用Falconer 法计算［4］。然而目前要想在研究中严格控制环境的影响是比较难的。近年来，IgE基因定位的研究进展很快，其中最广的是11q13相关区域，1989年Wocm在7个特应症家族进行遗传学研究，发现该区连锁的LODS人高达5.58，提出的鼻炎和哮喘相关的IgE基因位点很可能位于11q13上，认为该区域调控IgE的表达，并由于存在突变或其他因素而影响患者的IgE水平，导致一定环境下患者产生过敏。随后英国和日本也进行了大规模的群体研究，在肯定此种连锁基础上，同时定位相关基因于该染色体上高亲和的IgE受体β链（FcεRI-β），并报道发现该区有ILE181LEU和GLU237GLY突变［5］，并推测该变异可能增加受体的信号传递能力，增加肥大细胞释放IL-4，并相应刺激高水平的IgE合成，从而引起炎症反应。然而另外很多研究却发现，该相关性只存在于一定的人群而不具有普遍性，如Clause［6］在Freiburg地区调查了463个家族，以皮肤抗原测试。并经IgE测定阳性为过敏体质，选取302个家族做以FcεRI-β基因引物对标本进行PCR扩增、电泳、TDT连锁不平衡分析，在该区却未发现这两个突变，也未发现其他突变，对此发现不持肯定态度。所以就目前的研究看来，相应的特应症IgE候选基因的定位上还是存在较大差异的观点。
2 相关细胞因子基因簇的研究
变应性鼻炎主要为Ⅰ型变态反应， 临床和实验研究主要着重于IgE所导致的临床相关症状，遗传方面也主要研究与IgE有关的基因。随研究深入， 许多症状难以仅用IgE所导致Ⅰ型变态反应完全解释，随后发现变态反应性炎症中有很多细胞因子的参与， 且相应有高水平的表达，所以在相关的细胞因子及其受体的基因位点寻找特应症的候选基因也是一个途径，现在研究较多的是5号染色体和12号染色体， 二者都有一个聚集的细胞因子集落基因， 前者含有一些内皮细胞表达的细胞因子如IL-1、 IL-4、 IL-5、 IL-6、IL-8、 IL-11、 IL-15及CSF、 集落刺激因子（G-CSF、 M-CSF、 GM-CSF）， 以及相应的趋化因子、单核细胞趋化吸附蛋白MCP-1、 嗜酸细胞趋化因子PANTES。Kdppelman［7］在Holland对哮喘核心家系调查， 表明高IgE与5q细胞因子基因簇的确存在着明显的相关性。Marsh［8］通过血缘分析法选取11个Amissh家族， 170个体， 在5q31.1选用5个微卫星标记， 发现该区与IL-4有明显相关。所报道的IL-4基因位于5q31近端部分25kb， IL-4［9］是激活B淋巴细胞使之表达IgE的重要因子之一， 它能导致大量IgE与肥大细胞表面的IgE受体结合， 激发肥大细胞脱颗粒， 释放一系列与炎症有关的介质， 引起黏膜水肿， 黏液分泌增加， 气道痉挛，还能通过上调血管内皮VCAM-1表达和上调嗜酸性细胞趋化因子的产生而促进嗜酸细胞局部的聚集， 促进炎症发展， 与IgE存在一定相关性。 有报道在IL-4引导区发5 个变异， 其中一个变异是IL-4引导区， -590C/T， 已在美国［10］和日本［11］证实与IgE水平相关。 但是其他的研究却不能相应重复其相关性， 所以对其与IE合成的相关尚还缺乏信服的依据。从疾病的运动发展中去把握反映病变基因本质的特征 疾病是一个发展变化着的过程，每地区性很可能存在较大的差别，要正确掌握各个具体病变的矛盾特殊性，就必须以运动发展的观点把握病程演变的规律。找到基因突变的规律性或各地区存在的差异特点。同时还需要另一方面与特应症相关的基因，如激素受体基因、M-CSF基因、β2肾上腺受点，并认为该基因簇只与气道高反应有关。由于各种人群采样的不同，使研究结果存在明显的出入，所以对该区确切的相关基因位点的结论尚需进一步的研究。虽然在细胞因子基因簇的研究中发现了很多可能的基因点，但仍需广泛的集思广益。有研究者发现第12对染色体也是一个典型的候选基因区，其中包括γ干扰素、NOS、干细胞因子、类胰岛素生长因子-1及核因子NFYB和信息因子STAT-6。γ干扰素可以启动激发T辅助1型细跑( Thl)的分化，从而产生抑制Th2淋巴细胞分化及IL-4产生的反应力，从而达到减少变应性疾病和哮喘的发病率。类胰岛素生长因子-1参与B、T淋巴细胞的分化，NFYB亚型参与MHC Ⅱ类和IL-4基因的上调。Kathleen［12，13］使用17个微卫星标记对该区域进行不平衡连锁分析，发现12q15～24.1区与IgE相关，认为它可能是特应症的候选基因，推测可能该区域的多基因单独或相互作用而参与变态炎性反应。还进一步发现12q13.12～q23.3还含BTG1（B细胞转化基因1）［14］及相关的STAT6信号肽，该信号肽参与IL-4的很多生物活性如诱导IgE和Th2淋巴细胞转化，特别发现其中的IFNGCA和D12S313两个微卫星的连锁位点与变应性鼻炎相关分析有统计学意义。尽管原因尚未阐明。但是多年前做过很多实验，就证明了变应性疾病是遗传的，并且符合基因的遗传规律。然基因是有分离规律的，Heinzmann［15，16］在特应症状的核心家系中使用12q13～24中的4个高度多态的微卫心标记作血缘相关分析和连锁不平衡试验，同时使用SSCP-分析和直接测序相结合分析SPF、LTA4H、TR2和STAT6基因的多态，结果未发现该区与血清IgE水平、吸入物过敏或特应质相关，并且虽证实在SCF基因上有3个单核苷酸多态并含一常见突变，但均与该病无关。笔者也独立做过几个同类的实验，实验方法、实验材料相同，结果完全相同。这里我们必须分析一下，人对问题认识、对地区性的认识、对环境污染和过敏物质的认识，在前文讲到变应性鼻炎问题时，曾提到认识问题，现在需要着重探讨一下。
3 相关的转录因子的研究
研习 2001 年人类基因组计划、美国塞莱拉遗传信息公司在美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，他们绘制出了准确、清晰、完整的人类基因组图谱。基因组计划完成后新的难题摆在了科学家的面前，就是基因功能的研究，以及怎样提高基因功能研究的效率。转基因技术较好地继承了生理学原有的研究思路，可能成为基因与整体功能联系起来的重要研究方法之一，成为今后大规模进行基因功能研究的有效手段。现代转基因技术是研究上述问题的很好工具， 通过它可以对一个结构已知但功能未知的基因， 利用分子生物学技术增强或减弱其表达水平， 然后观察实验动物整体功能状态的变化， 推测相应基因的功能。转基因技术很好地继承了生理学的研究思路， 是研究基因功能的有力手段， 是将基因与其整体功能联系起来的重要研究方法。转录因子是能影响基因转录的一类蛋白，它的重要性在于参与多种生理反应，许多疾病的研究发现，转录因子水平上的变异导致基因产物的变化而引起疾病的发生，研究发现有一些转录因子参与变态反应过程，如核因子NF-κB在免疫刺激物因素作用下可激活而调节许多与免疫功能和炎症有关基因的转录。转录因子NF-κB本身序列是GGACTTTCC，能与某些基因启动子区的固定核苷酸序列位点结合而启动基因的转录，而许多参与变态炎症反应的物质如IL-2、IL-6、GM-CSF、ICAM-1、MHC-1等均含该固定核苷酸序列，在免疫原的刺激下，NF-κB的活化引起这基因转录增加、并能进一步反馈，扩大炎症信息。在对变态反应性的研究中可发现NF-κB的转录活性上调，同时，糖皮质激素、水杨酸盐及其他免疫抑制剂却可通过阻止核转录因子与相应的DNA结合，而抑制炎症过程，对此类抗炎药物的作用提出新的解释。因此我们在研究变应性鼻炎与基因相关因素时，还发现一氧化氮的产物也可抑制内皮细胞NF-κB的活性［17，18］，抑制血小板粘附和平滑肌增殖，并降低内皮白细胞的粘附，这对于新的抗过敏药物的研究有所启示。另一个转录因子激活蛋白AP-1也是参与体内免疫系统调控的重要的转录因子，AP-1属碱性亮氨酸长链，AP-1参与T细胞的活化和多种细胞因子基因表达的调控，和参与B细胞的活化及免疫球蛋白产生的调控。在过敏原刺激时能迅速诱导AP-1的产生并相应与T细胞、B细胞及细胞因子的启动子调控区的AT-1位点结合，而调控相应基因的转录，该调控过程在变态反应中存在异常［19］。由于转录因子在炎症过程中的作用，所以变态反应性疾病很可能存在转录基因上的变异，通过复杂的作用机制诱导疾病的发生，所以现在各国都在寻找控制转录因子基因上的突变，该方面研究的突破必将对疾病病因及治疗带来新的局面。
4 其他相关候选基因的研究
在研究其他的候选基因时，应该有更广阔的思维，现代医疗技术水平的发展，使临床医生研究员确实有了更多的手段来进行疾病病因的准确定位和定性，这无疑使研究及诊治水平大为提高，但值得注意的是，对于变应性鼻炎既要局部的纵深发展研究，也要更广的研究和联系。对于其他的候选基因的研究包括对变应性炎症中出现的高组胺的研究，炎症状态时，肥大细胞释放大量的组胺，血液中组胺含量明显增高，并出现相应的血管扩张，平滑肌收缩，Marianne［20］通过对组胺受体基因进行引物PCR扩增，Northern blot原位杂交定位分析，研究了组胺受体及相关基因，并通过基因组的比较和cDNA的克隆而将相关的编码区的启动子区定位于3p25，进一步的研究还发现该区含一些潜在的转录因子位点，包括AP1、AP2和NF-κB的DNA位点，所以可能受这些与炎症调节有关的转录因子的调控，并推测在炎性条件下，因AP1和NF-κB表达增加而使H1受体转录增多，出现相应的组胺表达增多，影响变态反应的炎性过程。Hirata ［21］在11例鼻炎患者的下甲黏膜中使用H2R and betaactin mRNA 进行RT-PCR和H2R cRNA探针杂交，结果证实在上皮及黏膜二腺体中存在H2R的mRNA，并认为它的增长在鼻炎中起促进作用。笔者重复同样试验，得出相同的结论。白三烯是重要的炎症介质，能引起局部血管扩张，通透性增加，炎性介质渗出等一系列炎性反应，对白三烯相关基因的研究也是特应症研究中的一个热点。其中5-脂氧合酶（ALOX5）不合成白三烯代谢途径的关键，有学者认为，可能在鼻炎及特应症的患者中，相关的基因区和蛋白编码区存在着突变，并有相应的候选基因。Jeffrey［22］使用ABT-761（一种选择的ALOX5抑制剂），对926例过敏体质和235例正常对照作双盲试验，分析ALOX5等位基因的频率，结果表明在10q11.2位点的ALOX5相关基因，在特应症患者中该区变异时能导致ALOX5产物的减少及对抑制ALOX5的药物治疗不敏感，说明ALOX5等位基因在该类病人存在差异，具体突变和致病基因当然还需要进一步的研究。在17q23上的人体抗血管紧张转换酶ACE（Angiotensin-Converting Enzyme）基因也是一个研究热点，ACE可抑制炎性神经肽如速激肽，P物质等而阻止第二步的炎症反应。1997年Benessino［23］ACE基因I/D多态与特应症存在相关，其DD基因型影响特应症的病理生理，不仅能活化血管紧张素Ⅱ，引起气道平滑肌的变化，而且能作用于炎性细胞导致炎性介质的释放。研究中发现特应症患者中I/D ACE等位基因与正常对照比有统计学意义。其他的候选基因如6p23～24上的内皮素（ET-1）基因；免疫应答调节基因如MHC Ⅰ和 Ⅱ等位基因及T细胞及抗原受体基因［24］。T细胞及抗原受体TCR基因位于14q11～13。TCR可诱导T细胞活化和发挥免疫效应，与特异性IE反应有关，也与T细胞的发育成熟以及T细胞在胸腺中的克隆排除有关，并与某些自身免疫病和肿瘤有关［25］。还有学者认为beta-2肾上腺素受体基因多态与特应病相关，推测3.1kb和2.9kb的两个点可能与哮喘和鼻炎相关的等位基因［26］。
5 结语和展望
总之，变应性鼻炎及特应症是一种复杂的多基因遗传病，其受遗传和环境的双重影响，对其遗传方式及相关基因的研究是目前的一个热点。变应性疾病是一个复杂的免疫和炎症性疾病，它的病理生理学过程比较复杂，包括多种基因的相互作用，遗传因素与环境因素的互动以及不同族群的反应性差异等。近年来，全球变应性疾病的发病率呈上升趋势，尤其是在生活水平较高的工业化或发达国家，患病率大约为10%～25% ，呈现高流行率。目前我国缺乏全国范围内的变应性鼻炎流行病学数据，这提示流行病学调查是今后我国该领域研究的一个重要课题。然变应性疾病可应用转基因技术可精确地操作单个基因，也可以研究经典遗传学无法了解的基因的表型效应。虽然目前可以做到某些组织中的特异性表达，但并非所有组织都能做到这一点。这样就出现了在多个组织中的表达或者敲除基因，空间特异性就差一些，这给基因的功能研究带来了许多不确定性。因此，在今后的研究中应该注意组织和时间特异性的控制。另外，基因表型之间的关系的研究模式过于简单化，应结合蛋白质组研究技术，在不同基因、蛋白质之间建立联系，研究其相互调控关系。随着分子生物学技术的发展，将出现可调控多个基因的动物模型，这必将推动基因之间关系的研究。目前的基本思路是推测某些基因的功能， 然后将其敲除进行验证。现在还未形成大规模的研究，这其中存在的问题就是有可能漏掉了发现这个基因其他功能机会。而且基因敲除可能带来复杂的长时程变化，因此仅仅观察最后的表型或功能还不能从根本上揭示其作用机制。若能建立各种功能的检测系统，针对某一个基因敲除的动物和人体进行全面的功能研究，利用现代化检测技术基因芯片、蛋白质芯片等可以深入研究基因之间的相互影响。所以建立全面检测系统将是进行大规模基因功能研究的基础。
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篇10
关键字：林木常规育种；生物技术；应用
Abstract: Biotechnology is one of the most important scientific means, in the process of forest breeding, biotechnology will play a very important role, especially the selection of fine varieties of forest tree genetic markers and gene engineering plays an important role in. In this paper, the application of tree breeding technology and biological technology, proposed to correctly handle the relationship between the conventional breeding and biotechnology breeding, ensure excellent tree species, so as to guarantee the sustainable development of the forest.
Keywords: tree breeding; Biotechnology; application
中国分类号：S68文献标识码：A 文章标号：2095-2104（2012）03-0001-02
0 引言
林木育种是保证林木持续发展的重要途径，同时也是维持自然平衡的重要调和手段。在我国林木育种方面发展仍然相对落后，随着经济的不断发展和科技的进步，生物技术在林木育种方面逐步发挥作用，这就使得林木得以持续发展和延续。林木种质资源的好坏直接关系到林木的后续生长，所以要培养优良的林木资源，应用林木遗传因素并配合生物技术的使用从而克服不良林木种资源的改良，这不仅关系到我国林业的发展，同时是生态平衡的最终要求。
1 林木常规育种现状
林木是关系到自然协调的中坚力量，所以在林木的遗传育种方面以引起了相当的重视。林木遗传改良的工作可以追溯到20世纪40年代，发展相对滞后。然而，在近半个世纪的发展中，林木的育种方面有了一定的进步。林木的遗传和基因改良是一项根本性的关系到林木培育的重要技术，这项技术着眼于选育优良品种并进行大量的繁殖，从而保证林木的连续性。这在一定程度上解决了对木材的需求，同时可以保证优良品种的继续存续和发展。在林木的生产过程中，林木育种方面也以趋于成熟。其中，林木的育种包括选育、遗传测定和良种繁殖三个阶段，在我国，林木的育种已经达到了一定的技术基础，并取得了些许成就。然而随着对林木需求的加大和对优良品种的偏好需求，就使得林木育种必须找到新的发展方向并创新新的育种技术作为支撑。
2 生物技术在林木育种中的应用
林木不同于其他的生物体，其生长周期较长，而且林木在幼年和成年时期表现出不同的生理性状，除此之外，林木的遗传杂合性较高，这在某种程度上影响林木育种的发展状况。随着林业的不断发展和对林木需求的增加，现存的林木品种不能完全满足人们的需求，所以生物技术的应用就可以弥补这一现状。生物技术为林木育种提供强大的动力。
2.1 遗传标记的应用
在遗传学的研究领域中，具有良好性状和遗传稳定性并且容易识别的遗传性征，比如形态特征、细胞学和分子标记等等，都可以称为遗传标记。其中，分子标记把DNA分子多态性作为遗传标记，这种遗传标记可以反映生物体的基因特性。在林木育种过程中，通常采用的分子标记方法包括：限制性片段多态性，随机扩增多态性，扩展片段多态性和简单重复序列等方法。在具体的方法应用中，要根据遗传基因的具体情况进行合理选择，除此之外，要考虑基因的识别和检测的便捷性和应用成本问题。近年来，分子标记技术也有了一定的发展。遗传图谱可以显示遗传标记的相对位置，从而可以观测染色体进而进行相应研究。遗传图谱的应用和发展是林木育种研究的又一技术手段，可以在林木的良种选育和培养方面发挥作用。除此之外，分子标记中的指纹识别技术也逐步应用到林木的育种方面。指纹是一种类比人的定义，是一种区别于其他种或个体的特异DN段，具有高度的特异性和稳定性。指纹识别技术可以对树种的基因做出判断，从而对树种的个体之间进行亲缘关系判断，这就可以从根本上对林木做出区分，防止林木的交叉遗传。
2.2 基因工程的应用
基因工程通俗的来讲就是把目标基因通过一定的方式植入到受体植物，从而可以使林木的DNA发生改变，从而可以创造需求的林木品种。基因工程在林木育种方面的应用较为广泛，其中相关的技术包括目的基因分离鉴定、植物细胞遗传转化和转基因植物的识别等等方面。基因工程在林木育种方面有很大的贡献，在林木的体内植入目标性状的DNA，从而使受体达到DNA重组，由此可以产生基因的变异，创造出新的生物体。基因工程通常需要的时间不长，而且可以打破林木种间杂交不亲和的界限，从而可以打破林木自身性状的影响，培养出新的林木品种。
3 林木育种的展望
林木常规育种和生物技术育种具有本质的差别，林木的常规育种基本上是应用杂交来改良品种，所以改良的效果并不显著，新品种的培育较差，而且常规育种的方向性较差，难以对生物进行定向的改造和培育，而生物育种就可以打破常规育种的弊端。生物育种是从生物体内部对基因的一种改良，可以通过植入具体性状的基因对林木进行定向培养，同时，生物育种还可以打破种间杂交的障碍，使林木品种得到创新发展。
在林木育种的发展中，要不断完善基因工程的应用，要积极开发导入基因介质，同时完善基因性状，发展基因导入的有效性，同时要开发多性状基因，使导入基因能够满足需求。同时由于林木基因组重复的序列较多，提纯方面存在困难，所以在使用基因工程来培育新的林木种资源使，要完善相应的提纯技术和林木基因的检测技术，从而充分发挥基因工程在林木育种方面的应用。除此之外，要开展空间育种技术工程，采用种子卫星搭载工程，从而可以利用空间环境创造新的林木品种，在模拟的环境中发现林木的性状和改善效果，从而可以模拟空间状况的生物效应，为林木的育种提供新的发展方向。
4 结语
林木育种是创造新的林木种资源、保证林木可持续发展的过程，那么在林木育种的过程中，就要重视生物技术的应用，从而可以改善林木常规育种中难以达到的技术要求，更快更好的培育出需要的林木新品种，服务于林业的发展和优良品种的传承和发展。
参考文献
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