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本文测定了长达130 kb的来自7种蛇(8个个体)的完整的线粒体基因组全序列,均来自我国广泛分布的经济价值较高的主要毒蛇种类,包括:①眼镜蛇科眼镜蛇亚科:环蛇属的金环蛇和银环蛇、眼镜蛇属的舟山眼镜蛇(2个个体)、眼镜王蛇属的眼镜王蛇;②蝰科蝮亚科:尖吻蝮属的尖吻蝮蛇、亚洲腹属的短尾蝮蛇;③蝰科蝰亚科:蝰属的园斑蝰蛇。将上述序列按统一的标准诠释后提交GenBank,以之为基础对蛇类物种的系统发育关系进行了探讨。随后基于BLAST、系统发育树和遗传距离分析3种方法,对线粒体DNA条形码技术在蛇和蛇粗毒法医鉴定领域应用的可行性进行了详细地探讨。
(1)序列分析与蛇粗毒生物制药的关系蛇毒类生物制品的开发和利用是一项涉及多个学科的综合性的人类活动。其以自然界复杂多样的毒蛇资源作为药用原料来源以满足人类疾病诊断和治疗的需求,通过建立毒素蛋白信息数据库,以方便对错综复杂的蛇粗毒活性成分进行分门别类地研究并发现规律。线粒体是一种存在于绝大多数真核细胞内的携带有遗传信息的细胞器,线粒体基因组序列信息地阐明和分析方法的建立,对于蛇类物种资源保护、动物系统发育与进化研究,以及蛇和蛇粗毒类药品生产质量控制具有重要的理论和实用价值。
(2)线粒体基因组全测序对前人研究线粒体基因组的大量引物进行了系统地分析、整理、归纳和筛选,得到4对保守的、扩增效率较高的引物组合。以此对8条蛇的总基因组DNA进行Ex-Taq PCR扩增,并对PCR产物进行纯化、克隆和步移测序,随后拼接得到完整的线粒体基因组全序列。权威的院士级标本鉴定专家和馆藏机构、Ex-Taq的高保真特性、TA克隆测序和扩增产物之间足够的重叠区域的设计,共同保证了测序结果及其对应的物种身份的真实性和可靠性。全套扩增引物的查证工作国内外尚未见报道,这为后续的深入研究打下了坚实的基础。
(3)线粒体基因组诠释和提交基于对包括本文测定的8条蛇在内的提交至GenBank数据库中的所有23条(21种)蛇的线粒体基因组全序列进行分析,以统一的诠释标准对所有已知的蛇线粒体基因组全序列进行了详细地诠释和校正。所有测序结果已于2008-10-22正式公布,可在世界范围内供研究人员检索和分析,其中6个物种的线粒体基因组全序列为国内外首次报道。
(4)蛇类物种进化基因组学分析根据经过统一的标准诠释和校正的线粒体基因组序列,从以下方面对蛇类物种进行了进化基因组学分析:①基于12个蛋白的编码基因、12个蛋白编码基因翻译的氨基酸序列、2个rRNA基因和19个tRNA基因,共5种不同类型的合并数据,以及CR区序列,采用不同类型的算法和参数,构建了蛇类物种系统发育树,分析结果与多数前人研究的结论一致;②对线粒体基因排列次序变化与物种系统发育地位之间的相关性进行了分析,两者完全一致。上述分析表明,线粒体基因组的确包含了有关物种进化历史的信息。
(5)蛇和蛇粗毒线粒体DNA条形码法医鉴定分别基于完整的cox1基因序列和部分16S RNA基因序列,例证了利用线粒体DNA条形码技术鉴定蛇和蛇粗毒的可行性,对鉴定方法的注意事项进行了探讨,并建立了线粒体DNA条形码法医鉴定流程。这是国内首次利用DNA条形码方法鉴定蛇粗毒来源物种的身份,解决了当前生物制品检定机构在出具『蛇粗毒生物制品检验报告』时所遇到的与确定粗毒来源物种身份有关的难题。