上海地区小家鼠MUS MUSCULUS CASTANEUS群体遗传结构研究

论文摘要

本论文通过遗传多态性分子标记研究上海地区小家鼠群体遗传结构及其与地理分布的关系,为小家鼠资源利用提供分子标记和理论基础。常染色体短串联重复（autosomal short tandem repeat,autosomalSTR）和线粒体基因组编码区单核苷酸多态性分子标记（mitochondrialsingle nucleotide polymorphisms,mtSNPs）被用于上海地区5个不同区县:崇明（CM）、青浦（QP）、金山（JS）、嘉定（JD）和松江（SJ）小家鼠群体遗传多态性分布和遗传结构的调查。主要研究内容包括:（1）应用荧光-构象敏感凝胶电泳（fluorescence-based conformation sensitive gelelectrophoresis,F-CSGE）和DNA直接测序技术,初步筛查上海地区小家鼠线粒体编码区单核苷酸多态性分子标记（mtSNPs）;（2）应用LDR-测序仪分型技术对来自上海地区5个不同区县112只小家鼠mtSNPs进行分型研究;（3）应用荧光PCR技术对来自上海地区5个不同区县112只小家鼠5个核基因组STR进行分型研究。主要研究结果如下:利用F-CSGE在20个样本（选择其中4个地区各5只小家鼠）线粒体编码区基因组5kb长度内发现mtSNPs23个,平均约0.2kb存在一个mtSNPs位点,其中新发现mtSNPs15个。选择其中7个标签SNPs（tag SNPs）,该7个mtSNPs位点在上海地区112只总体样本中分布规律如下:L350（T:82%,C:18%）,L366（C:88%,T:12%）,L543（A:92%,G:8%）,L572（T:79%,C:21%）,L716（T:77%,A:23%）,L953（T:89%,C:11%）,L964（G:78%,A:22%）。其中,三个mtSNPs位点L572 C>T,L716 A>T和L964 A>G的分布规律存在地域差异。利用Network软件,基于7个标签mtSNPs在上海地区小家鼠群体构建9个单倍型,其中H5单倍型（TCATTTG）为上海地区祖先单倍型（ancestor haplotype）。H5单倍型（TCATTTG）和日本小家鼠亚种Musmusculus molossinus相同（TCATTTG）,而与现有实验室内交系小家鼠（TTATWTG（W:A/T））和欧洲小家鼠亚种Mus musculusdomesticus（TCATATG）不同。为现有小家鼠在全世界范围内的迁移路线假说补充了新的证据。常染色体STR和mtSNPs均表明上海市小家鼠群体遗传分化较大。基于STR数据构建的群体系统进化树表明松江小家鼠群体早于其它地区分化出独立一支;mtSNPs数据则表明崇明岛小家鼠群体和上海大陆地区群体存在不同的母系祖先,表现出隔离群体特点。这与崇明县成岛时间短、地理位置相对隔离有关。基于两类遗传标记构建的上海市不同地区小家鼠群体间的系统进化树存在一定差异,这与常染色体STR和mtSNPs遗传稳定性差异和两类遗传标记包含的遗传信息差异有关。因为常染色体STR稳定性低于mtSNPs,并且包含父系和母系两套遗传系统信息,而mtSNPs仅包含母系遗传系统信息。总之,上海小家鼠群体遗传多样性丰富,不同群体间遗传距离和其物理距离成正相关,崇明岛群体为一相对隔离群体。小家鼠资源这种丰富的遗传多样性为利用其进行复杂疾病相关基因高解析度定位研究提供了可能,弥补了实验品系小鼠遗传多态性的缺乏。本研究为进一步利用小家鼠资源提供了理论证据和实践基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 小家鼠进化遗传学研究现状
• 1.1.1 小家鼠进化遗传学研究位标
• 1.1.2 小家鼠分子进化遗传研究现状
• 1.1.3 分子系统学的方法论
• 1.2 小家鼠资源利用现状
• 1.2.1 小家鼠在研究人类复杂疾病中的优势
• 1.2.2 小家鼠资源应用于复杂疾病易感基因研究进展
• 1.3 本研究相关技术研究进展
• 1.3.1 荧光-构象敏感凝胶电泳
• 1.3.2 LDR-测序仪电泳SNP分型技术
• 1.3.3 通用荧光引物在荧光PCR反应中的应用
• 1.4 本研究目的和意义
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 小家鼠样本采集
• 2.2 实验仪器及试剂
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 溶液配制方法
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 小鼠DNA抽提及保存
• 2.3.2 荧光构象敏感聚丙烯酰胺凝胶电泳筛查碱基突变
• 2.3.3 DNA测序
• 2.3.4 微卫星序列扩增及检测
• 2.3.5 LDR-测序仪SNP分型
• 2.3.6 所用软件和网络数据库资源
• 2.4 统计学分析方案
• 3 结果分析
• 3.1 鼠尾组织基因组DNA电泳
• 3.2 F-CSGE检测线粒体未知突变
• 3.2.1 F-CSGE的SNPs检测效果
• 3.2.2 F-CSGE峰型状态与突变DNA区段关系
• 3.2.4 线粒体DNA编码区SNPs
• 3.2.5 标签mtSNPs选择
• 3.3 autosomal STR分型及群体遗传结构
• 3.3.1 autosomal STR等位基因组成
• 3.3.2 autosomal STR多态性及群体遗传杂合度
• 3.3.3 autosomal STR哈代-温伯格平衡和群体遗传分化
• 3.3.4 群体间的亲缘关系及系统进化树
• 3.4 mtSNPs分型结果及遗传结构分析
• 3.4.1 mtSNPs分型结果
• 3.4.2 mtSNPs单倍型组成
• 3.4.3 mtSNPs单倍型多态性分析
• 3.4.4 mtSNPs祖先单倍型分析
• 3.4.5 mtSNPs在群体内及群体间多态性分析
• 3.4.6 群体间的亲缘关系及系统进化树
• 3.5 综合两类遗传标记构建系统进化树
• 4 讨论
• 4.1 上海地区小家鼠常染色体STR多态性
• 4.2 上海地区小家鼠MTSNPs多态性
• 4.2.1 mtSNPs单体型比较和小鼠迁移假说
• 4.2.2 mtSNPs多态性应用群体遗传结构优势
• 4.3 mtSNPs和autosomal STR数据在构建系统进化树中的差异比较
• 5 结论和展望
• 参考文献
• 课题来源
• 攻读硕士学位期间发表学术论文目录
• 致谢