遗传学和分子研究篇1

南方红豆杉细胞培养及次生代谢研究

红豆杉资源非常有限且紫杉醇含量极低，远远无法满足市场的需求。植物细胞培养具有繁殖速度快，培养条件易于优化，培养过程易于人工控制，不受时间、地域等因素的限制等优点。因此，采用红豆杉细胞培养生产紫杉醇以及对紫杉醇合成代谢途径进行调控来提高紫杉醇的产量已成为当今国内外学者研究的热点课题之一，并已取得了较大进展。对其细胞培养、紫杉醇合成与代谢调控、扩大培养及分离纯化[16-19]等方面开展了广泛深入的研究，研究发现，营养调控[20-23]、物理控制[24-26]、前体饲喂[27]、添加抑制剂[28]、诱导子调控[20-21,29-33]、双液相培养[34]、两步法培养[35]等一系列技术均能影响南方红豆杉的次生代谢。细胞离体培养缩短了培养周期，这样不仅有利于培养条件的优化，也为通过多种诱导途径来提高细胞中次生代谢产物的含量成为可能，南方红豆杉组培体系的不断完善为进一步研究次生代谢产物的合成与代谢奠定了良好基础。细胞培养的最终目的是为了提高紫杉醇的产量，因此利用生物反应器替代摇瓶进行红豆杉细胞规模培养以及工业化生产就成为另一个研究热点和重点。目前，喜马拉雅红豆杉[17]、中国红豆杉[36-37]、欧洲红豆杉[17]、曼地亚红豆杉[38]和云南红豆杉[39]等均实现了生物反应器的大规模培养，部分并已投产[38]。但南方红豆杉细胞悬浮培养尚未实现生物反应器的大规模培养，还正处在研究阶段。另外，近几年来，国内外利用微生物发酵来生产紫杉醇的研究报道也不少，但目前利用内生真菌来产生紫杉醇的产量并不高，尚未能进行工业化。

南方红豆杉分子标记研究

近年来，随着分子生物技术的迅速发展，植物在蛋白质和DNA水平上的遗传多样性研究取得了突破性的进展，并在物种鉴定和濒危物种保护中得到广泛的应用。20世纪90年代以来，分子标记技术被广泛用于动、植物遗传育种、基因诊断、居群遗传学、生物系统学与进化研究上，如RAPD标记技术和ISSR分子标记技术，这2种分子标志均可揭示种间与种内的遗传多样性及其进化的亲缘关系（但后者比前者稳定性和重复性要好），可进一步为开展植物分子辅助育种、遗传转化及其转基因等方面的研究提供有价值的理论依据。2000年，王艇等[40]采用RAPD技术，在分子水平上对南方红豆杉的系统发育进行了探讨。2003年，张宏意等[41]通过随机扩增多态性方法对广东、湖南、江西3省的12个南方红豆杉自然居群进行了基因组DNA多态性分析，分析表明南方红豆杉居群间的遗传距离与这些居群的地理分布相关，相同或相邻产地的居群间的遗传距离较小，不同产地个体间的遗传距离较大。2005年，王贵荣等[42]通过对6个红豆杉种进行RAPD遗传多样性分析和染色体鉴定，得出南方红豆杉与中国红豆杉的遗传距离最小，红豆杉与曼地亚红豆杉的亲缘关系最远，6个红豆杉种染色体数均为2n=24，为进一步保护和利用中国的红豆杉资源提供进化分子遗传学方面的依据。2007年，李振宇[43]根据cpDNA基因间隔区对南方红豆杉的种群遗传结构和系统地理进行了研究，同年，黄丽洁[44]采用叶绿体SSR技术对南方红豆杉的遗传多样性和遗传距离进行了研究，并认为南方红豆杉具有中等水平遗传多样性，不同地区间遗传分化小，种群和地区间基因流较大。2008年，茹文明等[45]通过RAPD技术对南方红豆杉8个自然种群的遗传多样性进行了分析，得出南方红豆杉种群濒危的主要原因不是其遗传多样性，而可能是由其本身生物学和生态学特性及其生存环境破坏所致的。为进一步探讨南方红豆杉濒危原因和对该物种的保护、进化潜力及种质资源利用等方面提供分子遗传学数据。2009年，张蕊等[46]利用ISSR分子标记对来自10省区15个南方红豆杉代表性种源进行了种源遗传多样性及地理变化、种源遗传分化等方面的研究，得出了与上面相一致的结论。同年，张玲玲[47]通过RAPD和ISSR2种分子标记对福建省的南方红豆杉遗传多样性进行了初步研究，并对其RAPD和ISSR2种指纹图谱进行了比较分析。2010年，李乃伟等[48]采用ISSR标记技术对南方红豆杉迁地保护小种群及其衍生自然种群小斑块（小居群）的遗传多样性进行了分析。结果表明，南方红豆杉迁地保护各自然小居群间的遗传距离与其地理生境有关，而与其地理距离并无显著的相关性。2011年，李乃伟等[49]又对南方红豆杉野生种群、迁地保护栽培种群及迁地保护衍生种群的遗传多样性和遗传结构进行ISSR分析和比较，得出南方红豆杉迁地保护衍生种群的遗传多样性与野生种群接近，这为南方红豆杉的物种迁地保护提供了有力依据。

遗传学和分子研究篇2

【关键词】：植物分子；群体；遗传学；研究

中图分类号：Q37文献标识码：E文章编号：1006-0510(2008)09091-04

分子群体遗传学是在经典群体遗传的基础上发展起来的，它利用大分子主要是DNA序列的变异式样来研究群体的遗传结构及引起群体遗传变化的因素与群体遗传结构的关系，从而使得遗传学家能够从数量上精确地推知群体的进化演变，不仅克服了经典的群体遗传学通常只能研究群体遗传结构短期变化的局限性，而且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。同时，对群体中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"为核心的进化学说。到目前为止，分子群体遗传学已经取得长足的发展，阐明了许多重要的科学问题，如一些重要农作物的DNA多态性式样、连锁不平衡水平及其影响因素、种群的变迁历史、基因进化的遗传学动力等，更为重要的是，在分子群体遗传学基础上建立起来的新兴的学科如分子系统地理学等也得到了迅速的发展。文中综述了植物分子群体遗传研究的内容及最新成果。

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(HaldaneJBS)和美国遗传学家赖特(WrightS)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。

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。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、King和Jukes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，如Ohno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。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，分子群体遗传学的理论及分析方法日趋完善。

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(molecularphylogeography)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，同时对物种扩散、迁移等微进化历史等进行有效的推测。

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，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(Arabidopsisthaliana(L.)Heynh.)及重要的农作物如玉米(ZeamaysL.)、大麦(HordeumvulgareL.)，水稻(OrazysativaL.)、高粱(SorghumbicolorL.)、向日葵(HelianthusannuusL.)等上。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(selectivesweep)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等对96个样本组成的拟南芥群体中的876个同源基因片段(0.48Mbp)的序列单核苷酸多态性进行了调查，共检测到17000多个SNP，大约平均每30bp就存在1个SNP位点。而Schmid等的研究结果显示:拟南芥基因组核甘酸多态性平均为0.007(W)。Tenaillon等对22个玉米植株的1号染色体上21个基因共14420bp序列的分析结果显示玉米具有较高的DNA多态性(1SNP/27.6bp、=0.0096)。Ching等研究显示: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/31bp，编码区平均为1SNP/124bp，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(Solanumtuberosum)、高粱、火矩松(PinustaedaL.)、花旗松(Douglasfir)等中部分基因位点的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。但是在拟南芥属中则不然，Savolainen等比较了不同繁育方式的两个近缘种Arabidopsisthaliana(自交种)和Arabidopsislyrata(异交种)的乙醇脱氢酶基因(AlcoholDehydrogenase)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。

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15～25kb左右的基因组距离内，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250kb的距离。拟南芥基因组高度变异区段同样具有较强的连锁不平衡。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50kb；栽培高粱的连锁不平衡大于15kb；水稻的Xa位点连锁不平衡可以达到100kb以上。

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200bp距离就变得十分微弱，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。野生向日葵中，连锁不平衡超过200bp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1100bp的距离(r=0.10)。马铃薯的连锁不平衡在短距离内下降迅速(1kb降到r2=0.2左右)，但在1Kb以外下降却十分缓慢(10cM降到r2=0.1)。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。

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。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；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。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；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，高于拟南芥(=2×10-4)40倍，但只有玉米(=12～14×10-3)的一半左右。

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。而在拟南芥中，重组对DNA多态性的贡献率就非常低。Schmid等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。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。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、火炬松的耐旱基因、欧洲山杨(Europeanaspen)的食草动物诱导的蛋白酶抑制基因(Herbivore-inducedProteaseInhibitor)等，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。Liu和Burke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。

遗传学和分子研究篇3

【关键词】分子标记技术中药分类资源保护

分子标记技术一般是指研究核酸及蛋白质等携带遗传信息的大分子特征的技术，分子标记可分为DNA分子标记和蛋白质分子标记。分子标记技术引入中药领域后被广泛地应用于分类、鉴别和保护等各个层面，受到越来越多的重视。本文将重点介绍在中药分类和资源保护方面的应用。

1DNA分子标记

DNA分子标记是随着核酸分子技术的发展而发展起来的，已被应用于生命科学的各个领域，特别是在系统进化、保育遗传学、品种鉴定及良种选育、遗传图谱构建、基因定位等方面得到了广泛应用。根据DNA分子标记所采用的核心技术大体上可分为三类：一是以分子杂交为基础的DNA指纹技术；二是以PCR为基础的DNA指纹技术；三是DNA序列标记技术。

1.1基于分子杂交的DNA指纹技术基于分子杂交的DNA指纹技术可分为RFLP，SSR等技术，这些技术的实验过程一般要包括限制性酶切、Southern印记、探针标记、分子杂交等繁琐的实验步骤，且只能检测出探针长度范围内切酶识别位点的变异，多态性检出效率低，同时要求的DNA量比较大，因而限制了其在实际中的应用。本类技术在植物系统与进化研究中有很多成功的例子，但在中药领域目前应用得较少，这里不做重点介绍。

1.2基于PCR基础的DNA指纹技术基于PCR的指纹技术近年来层出不穷，它们各有其优缺点和适用范围。这里根据各技术在中药领域中应用的潜力及普遍性等方面重点介绍以下几种：随机扩增长度多态性DNA（RAPD）、基于PCR的简单重复序列（PCR-SSR）、扩增片段长度多态性（AFLP）、基于PCR的限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）、直接扩展增长度多态性（DALP）。

1.2.1RAPDRAPD是以10碱基的任意序列寡核苷酸片段为引物，在未知序列基因组DNA上进行随机扩增以研究样本间遗传差异的指纹技术，是当今在中药研究领域中应用的最广的分子标记技术，如分类和遗传关系分析、遗传多样性评价、资源保护等，起到了非常重要的作用。

遗传关系分析：RAPD分析和等位酶标记都被广泛地用来研究物种的遗传多样性，但能检测到比等位酶高的多样性信息。邵爱娟等［1］利用RAPD对栽培人参不同品系之间的遗传多样性进行研究，从分子水平证明了根据表征性状对人参栽培类群进行划分是可行的。郭宝林等［2］利用RAPD技术探讨了中药厚朴种内关系和道地性问题，并将所得结果与形态学及指标成分相联系，最终认为厚朴应分为3个地理综，道地性主要来源于遗传变异。方芳等［3］在进行浙江产香茶菜属植物8个类群的RAPD分析时发现，各类群存在明显的分化，同属不同组的大萼香茶菜与香茶菜的遗传关系很接近，甚至小于同组的香茶菜与显脉香茶菜之间的遗传距离。郑喜珍等［4］在研究中、韩牛膝类药材的遗传关系时发现，RAPD聚类图很好地区别了牛膝与土牛膝，而韩国产牛膝则与怀牛膝差别不大，支持了《中国植物志》对二者的处理，并建议《韩国药典》予以更正。任如冰等［5］利用RAPD技术来评价苍术居群间的亲缘关系，结合前人对苍术精油成分的聚类分析，将10个居群划分为3个类群，并支持了将北苍术作为变种处理的观点，从而为道地药材的引种栽培提供了分子水平上的依据。

遗传多样性和资源保护：宋卫华等［6］利用RAPD对三峡库区稀有药用植物裸芸香进行遗传多样性的研究时发现各居群间已有较大的分化，居群内遗传水平较低，但总体上仍有较高的多样性，并根据各居群地理隔离程度大、基因流较小且处在库区消涨带上的实际情况，给出了保育建议以促进种群的恢复［7，8］。利用RAPD技术对珍稀濒危药用植物金铁锁多和丽江山慈姑态性进行DNA指纹检测时，发现尽管各居群内遗传多样性较为丰富，但居群间分化较大［7，8］，在进行种质资源保护时，应该对居群内与居群间给予同等重视。

1.2.2PCR-SSR微卫星DNA（SSR）是短的、串联的简单重复序列，组成基元是1～6核苷酸，广泛存在于真核细胞的基因组中。由于串联重复的数目是可变的且呈现出高度的多态性，以及在单个微卫星位点上可做共显性的等位基因分析，微卫星序列作为比较理想的分子标记广泛用于遗传图谱的构建、居群遗传学和系统发育研究。PCR-SSR目前一般常用的技术有微卫星引动的PCR（MP-PCR，利用SSR单引物扩增）及锚定PCR-SSR、微卫星位点的PCR扩增（SSLP），ISSR（扩增重复位点之间的区域）等几类，前几种方法在中药领域应用的较少，这里重点介绍应用最为广泛ISSR。

1.2.3ISSR是由Zietkiewicz等［9］发明的利用重复锚定引物扩增SSR之间的片段，且一套引物可以在多种植物中通用，是一种非常理想的检测遗传变异的分子标记。邱英雄等［10］研究了明党参与川明参群体遗传结构，证明两者在DNA水平出现了相当的遗传分化，并发现一个川明参特有的遗传标记，因此支持将明党参与川明参作为两个种处理。周延清等［11］在PCR-ISSR反应体系中加入2%去离子甲酰胺降低模糊背景，仅用一个引物就鉴别了实验所用的10个怀地黄品种。葛永奇等［12］对江苏泰兴、美国纽约栽培的银杏群体和中国3个可能为野生的银杏自然群体（浙江天目山、贵州务川、湖北大洪山区）的遗传多样性水平和群体遗传结构进行了研究后发现：群体遗传多样性以贵州务川最高，美国纽约的栽培群体最低；在聚类时，务川群体与天目山群体首先聚成一类，美国纽约群体则与湖北大洪山群体具有较近的亲缘关系，并结合遗传结构的分析和生态学研究结果，给出了银杏保护的策略。彭云滔等［13］研究了采自广西和广东罗汉果野生居群的样品，认为罗汉果各居群点的遗传多样性存在较大的差异，且居群间产生了较大的遗传分化，因此在进行保护重点地区种质资源时也要注意其它地区野生罗汉果的保护和利用。杨淑达等［14］在对我国西南地区特有植物滇牡丹进行ISSR分析时指出，该物种遗传多样性水平较高，居群间分化较大，造成其濒危的主要原因应为生境破坏和滥采滥挖。

1.2.4AFLPAFLP基本原理是对基因组DNA进行限制性酶切，使用双链人工接头与基因组DNA的酶切片段相结合作为扩增的模板，接头及相邻的几个碱基序列做为引物的结合位点进行PCR扩增得到多态的DNA指纹，常常用于种质资源评估、遗传关系等方面的研究中。虞泓等［15］对石斛属内石斛组4个种和一个未知类群种进行基因组DNA多态性分析，发现5种石斛单独聚类，同时两个金钗石斛居群在种下分别聚类，为进行石斛的分类鉴别提供了分子生物学基础。王晓梅等［16］检测了雌雄银杏基于DNA的差异，筛选出与银杏性别有关的分子标记，其中3个引物组合各提供了1个与雌性相关的标记，这为寻找性别特异的探针或PCR引物，用于银杏性别鉴定奠定了基础。周世良等［17］利用野生屏边三七作对照，采用4个引物组合对3个种植场的三七进行分析，并对比ITS测序结果，认为三七变成栽培作物后，有比较严重的遗传多样性的丧失，但仍存在着变异，对保存了相对较高遗传多样性的居群应重点保护，同时考虑到居群间仍存在较大的遗传变异，其相邻居群也应予以保护。

1.2.5PCR-RFLPPCR-RFLP是对PCR扩增的DNA片段进行限制性酶切位点分析。韩国UmJaeYoung等［18］应用RAPD和PCR-RFLP技术对4个韩国与中国产人参进行了检测分析，结果发现韩国产人参DNA指纹具有极大的差异性，可以互相区别。

1.2.6DALP直接扩增长度多态性（DALP）是由Desmarais等［19］开发的，是基于生物体中普遍存在大量M13序列，利用经过修饰或未经修饰的M13通用引物对进行PCR扩增来研究基因组DNA长度多态性的一种技术。DALP一般使用的引物（20～27mer）较长，可以适合较为严格的扩增条件，包括相对高的退火温度和低氯化镁浓度，因此可以得到重复性好的结果。在引物扩增时可采用两种策略以适应不同的实验要求：一种是在进行扩增时每个样本需要通过同一对引物组合进行两次独立的PCR扩增反应（但每次只将组合对中的一个引物标记），在分析时可将两次结果在同一张图谱上对比，只分析那些由两条引物扩增的条带，进一步减少由同一引物扩增引起的非特异性干扰；另一种是不经引物标记，只做一次扩增，直接将扩增产物进行检测，比较不同样本DNA多态性的差异，以缩短实验周期、降低实验成本。DALP现已经成功用于检测不同类群生物（如病毒、脊椎动物和无脊椎动物）的亲缘关系和多态性的研究［20～22］，但目前在中药分类与保护领域中，应用的还比较少，如：夏惠茵等［23］在利用DALP鉴定人参与西洋参时，降低了选择性引物/反向引物的比率来解决反向引物亲和性的问题并使用50～55℃以减少背景干扰，建立了快速的PCR鉴别方法，鉴别了人参与西洋参；李永谊等［24］通过对PCR反应条件中主要参数的实验和比较分析，发现所有样品都可以得到5个引物的9条谱带，因此建立了可直接用于红景天药材品种鉴定的DALP反应体系。相信此项技术将越来越广泛地应用于中药分类与资源保护的各个层面。

1.3DNA序列标记技术DNA序列标记技术是直接测定生物体中的特定序列并进行遗传差异分析的一种技术。目前常用的序列主要有核基因组的rRNA，ITS等；植物叶绿体基因组的rbc族基因、trnK及其内含子matK基因、rpoC基因、rpl基因等；动物线粒体基因组cyt-b基因、12SrRNA等。高建平等［25］得到不同产地不同居群华中五味子和绿叶五味子总DNA之后测定相应的rDNAITS序列，发现绿叶五味子作为一个种较为合理，并且河南鸡公山产五味子均为本种。保曙琳等［26］通过ITS序列特征对长江中下游地区野生菱和栽培菱种的进行了系统学研究，他们认为菱属植物可能起源于同一种野生类居群。刘春生等［27］在获得北细辛、华细辛和汉城细辛完整的rDNAITS序列，研究发现中药细辛3种原植物形成非常稳定的独立分支（其中北细辛与华细辛聚在一起，汉城细辛形成另外一个分支），但三者亲缘关系非常密切，说明它们相互替代入药是有遗传基础的。Komatsu等［28］测定了越南人参及其5种相关植物人参、西洋参、竹节参、假人参、珠子参的matK基因和18SrRNA基因序列，并进行了序列同源性比较，发现6种植物2个基因序列长度均相等，越南人参的18SrRNA和西洋参一致，而与假人参和珠子参各有一个碱基取代，其matK基因序列与珠子参、假人参、人参、西洋参分别在第4，5，9和10核苷酸位有差异，所建立的分子系统树表明，越南人参与其它5种植物具有重叠的地理分布，并和珠子参、假人参具有较近的亲缘关系。赵宣等［29］从代表牡丹组全部8个野生种材料中提取得到的编码三磷酸甘油酰基转移酶（GPAT）的基因，并对经PCR-RFLP酶切处理所得的片段进行了测序分析，得到的关系树与形态学关系相当吻合。

2蛋白质分子标记

蛋白质分子标记技术中的等位酶分析在中药分类及资源保护等方面应用较少。虽然与DNA标记相比，等位酶实验的分析方法已成为传统方法，但其自身所具有的优势仍然是十分突出的。例如，酶是生物进化过程所必不可少的，同源性可靠，存在于个体间、居群间或近缘种间，可以直接比较，因此等位酶位点分析可以从遗传学上把类群间的亲缘关系量化，增加了系统学和进化研究的可实验性和可重复性。因此通过比较通过遗传分析找到基因位点，能有效地度量群体遗传变异的大小及其分布［30，31］，且费用低廉、安全而有易于操作，对于在基因位点水平上研究保育遗传学、进化生态学和分子生态学仍具有广阔而实用的前景。何敬胜等［32］利用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦电泳技术，通过8个酶系统19个酶位点对濒危物种巴东木莲7个居群进行遗传多样性及遗传结构分析，结果表明巴东木莲目前仍具有较高的遗传多样性并且在适宜生境中可以完成自然更新，并据此提出以就地保护为主的综合保育策略。李斌等［33］在对白皮松进行保育遗传学时发现，得到的53个等位基因中有46个为全局基因或广域基因，局域基因和特异基因只有7个，与松属中其它树种相比处遗传水平处于偏下水平。同时群体的等位基因频率与地理生态因子的相关分析表明，有两个基因频率呈明显梯度变异，这暗示了白皮松天然群体间流受到限制，难以克服自然环境选择作用，存在着明显的遗传分化。李晓东等［34］对8个栽培水杉居群作遗传多样性的等位酶分析时发现，栽培居群的遗传变异水平明显偏低，其遗传多样性不能涵盖孑遗居群，此外也不支持将从枝水杉作为水杉一个变种的处理。

中药现代化的推进带来了中药发展的新机遇，期望将当今最新的技术和成果应用于中药的分类鉴别和资源保护。随着生物化学和分子生物学的发展，会有越来越多新的方法产生，但由于技术本身与中药研究的结合需要一定的过程，目前很多方法仍处在起步阶段。例如单核苷酸多态性（SNPs），SNPs是由单个碱基的转换或颠换引起的一种古老而高度稳定的突变（尤其是处在编码区的cSNP）。因此对于大规模的研究而言，其比微卫星和其它的重复序列更可靠［35］。SNPs除了制作遗传图谱以外，还能用于种质资源的DNA指纹分析和生物多样性检测，用于连锁不平衡的关联分析等方面的研究。由于SNPs发展与分析技术的飞速发展，特别是与生物芯片和DNA微阵列技术相结合，大大方便了基因组进行大幅度和高通量的分析，使其成为继RFLP和微卫星标记（SSR）之后最有前途的第3代分子标记。

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遗传学和分子研究篇4

关键词：表观遗传学；中医药；DNA甲基化；组蛋白修饰；miRNA调控；综述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.01.035

中图分类号：R2-05文献标识码：A文章编号：1005-5304（2016）01-0134-03

ApplicationofEpigeneticsinTCMResearchCHENGXi-hua，RAOChun-mei，YURong，RENTing（HunanUniversityofChineseMedicine，Changsha410208，China）

Abstract：Epigeneticschangehasbeenconsideredtobethemostpromisingnewstrategyfordiseasecontrolandprevention.TCMregulatesgeneexpressionthroughepigenetics，participatinginpathologicalandphysiologicalprocessincludingcellapoptosis，proliferation，differentiation，cellcycleregulation，immunity，inflammation，andmetabolism.ThisarticlereviewedtheapplicationofDNAmethylation，histonemodificationandthemiRNAregulationinTCMresearch.

Keywords：epigenetics；TCM；DNAmethylation；histonemodification；miRNAregulation；review

表观遗传学由WaddingtonCH[1]于1942年作为后生论和遗传学的合词而提出。1975年，HollidayR对表观遗传学进行了较为准确地描述，认为表观遗传学不仅在发育过程中，还在成体阶段研究可遗传的基因表达改变，这些信息可经有丝分裂、减数分裂在细胞和个体间世代传递[2]。2008年的冷泉港会议达成了关于表观遗传学的共识，即“染色体的改变所引起的稳定的可遗传的表现型，而非DNA序列改变”[2]。表观遗传学研究内容主要包括两类：一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化、基因印记、组蛋

白共价修饰和染色质重塑；另一类为基因转录后的调控，包括基因组中非编码RNA、miRNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。表观遗传学应用于中医药研究，则集中于DNA甲基化、组蛋白共价修饰和miRNA领域。兹将近年来的相关研究总结如下。

1表观遗传学与中医证候

表观遗传学是中医证候多样性的部分物质基础。牟氏等[3]对糖尿病肾病人群不同体质类型、不同证候及其与转化生长因子（TGF）-β1基因T869C多态性的内在关联及其交互作用进行分析，发现糖尿病肾病的部分体质和TGF-β1基因T869C多态性有相关性。对糖尿病肾病患者的证候与TGF-β1基因T869C多态性进行二分类logistic回归分析发现，无相关证候进入回归模型。说明与证候的动态性和受后天环境因素影

响较大有关，因此认为表观遗传学在探究中医证候实质中应具有重要地位[4]。刘氏等[5]研究了急性髓系白血病各证型患者ID4基因启动子区甲基化阳性率，由低到高依次为气阴两虚证、瘀血痰结证和毒热炽盛证，表明证型与表观遗传学变化存在一定联系。曾氏等[6]发现，肾阳虚组血浆中免疫相关基因FHIT、MAP2K6基因CpG岛甲基化水平高于健康组，WNT5B、FRAT2、CSNK1D基因CpG岛甲基化水平低于健康组，说明以上基因启动子区甲基化状态与肾阳虚证相关。颜氏等[7]报道，hsa-miR-18a上调和hsa-miR-99b下调可能与阴虚火旺型口腔扁平苔藓发生相关。

2DNA甲基化

DNA的甲基化是基因组DNA的一种主要表观遗传修饰形式。在脊椎动物中，DNA启动子区CpG岛成簇状存在，是DNA发生甲基化的主要位点，所以，研究DNA甲基化常与CpG岛相关联，目前对DNA启动子区CpG岛异常甲基化的研究是表观遗传学的一个热点。血府逐瘀胶囊、四季三黄胶囊及其联合应用均具有降低血清三酰甘油水平、稳定动脉粥样硬化斑块的作用，其机制可能与提高血清中DNA甲基化水平和DNA甲基化转移酶（DNMTs）水平有关[8]。纳米脂质体槲皮素下调DNMTs1和组蛋白脱乙酰化酶1表达，降低p16INK4α甲基化水平，通过表观遗传核因子κB（NF-κB）信号途径而下调角质形成细胞增殖的NF-κB和白细胞介素（IL）-6炎症因子的表达[9]。黄氏等[10]用不同浓度白藜芦醇孵育体外培养的人胃癌SGC-7901细胞，结果白藜芦醇能以剂量依赖性方式抑制SGC-7901细胞增殖，随着浓度的增加，RASSF1A甲基化的水平逐渐减弱，非甲基化水平逐渐增多；同时，RASSF1A的mRNA和蛋白表达水平明显上调。提示白藜芦醇对甲基化水平的调节可能是其抗癌的重要因素。郭氏[11]研究表明，消痰散结方能有效抑制胃癌细胞系及裸鼠原位移植瘤生长，其机制与逆转抑癌基因p16甲基化水平、增加p16mRNA表达水平有关。林氏等[12]采用8.4%的益肾方剂和15.2%的健脾方剂处理生理性肾虚小鼠，显示益肾健脾方剂能明显提高生理性肾虚小鼠肝细胞DNA甲基化酶的活力，具有延缓衰老的作用，为从分子生物的角度探讨中医益肾健脾延缓衰老的机理提供了客观依据。多数研究表明，中药调节DNA甲基化，治法多属于补肾填精、益气健脾活血、化痰散结等方面[12]。

3组蛋白修饰

组蛋白的去乙酰化与基因的失活相关，乙酰化转移酶主要是在组蛋白H3、H4的N端尾上的赖氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶则相反，不同位置的修饰均需要特定的酶来完成。乙酰化酶家族可作为辅激活因子调控转录，调节细胞周期，参与DNA损伤修复，还可作为DNA结合蛋白。去乙酰化酶家族则和染色体易位、转录调控、基因沉默、细胞周期、细胞分化和增殖及细胞凋亡相关[13]。白藜芦醇及其衍生物能直接激活去乙酰化酶SIRT1，促使转录因子FOXO3a与过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子-1α（PGC-1α）活化[14]。在小鼠动物模型中，白藜芦醇诱导SIRT1活化，激活PGC-1α与蛋白激酶AMPK，减少类胰岛素1增长因子表达与提高机体对胰岛素的敏感性，通过增强线粒体氧化磷酸化和有氧代谢能力，增加机体的能量消耗，延长小鼠寿命。提示白藜芦醇起着类似减少热量饮食或节食的功效[15]。姜黄素处理新牛鼠心肌细胞后，姜黄素抑制GATA4、肌细胞增强因子2C和Nkx2.5表达，可能机制是这些基因启动子区域组蛋白乙酰化修饰状态降低导致染色质构型紧密，不利于转录因子及其他相关元件与启动子的结合，从而抑制了基因的表达[16]。有研究者用文献信息学方法，发现在众多方药中，补药主要针对组蛋白修饰发挥功效[17]。

4miRNA调控

miRNAs（MicroRNAs）是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20～25个核苷酸[18]。MaYN等[19]对益髓生血颗粒一些纯化的组分进行分析，发现大黄素能促进K562细胞内CD235a和CD71及α-、ε-和γ-珠蛋白的表达，并能通过下调miR-221和miR-222的表达水平调控红细胞分化。说明地中海贫血相关miRNA的研究能从一个侧面揭示中医药治疗相关疾病的分子机制。白藜芦醇具有抗癌活性，基因芯片分析非小细胞肺癌A549细胞，发现白藜芦醇处理后71个miRNAs表达异常，其潜在靶基因分别参与细胞凋亡、细胞周期、细胞增殖和分化的调控[20]。白藜芦醇也能上调免疫细胞如THP-1单核细胞miR-663的表达，通过miRNA起着抗炎的作用[21]。迄今为止，中医药调控miRNA及其相关基因多局限于姜黄素、白藜芦醇、大豆异黄酮、丹参酮ⅡA、人参皂苷、延胡索总生物碱等中药活性成分，而复方研究尚少。鉴于miRNA在中医药研究中的重要地位，其为中医药理论的发展提供了新的切入点[22]。

5其他

卢氏等[23]认为，开展DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学调控及其相应调控蛋白酶研究，对于深入阐述针灸“理、法、方、穴、术”的物质基础具有积极意义。miRNA与靶基因之间的动态平衡关系与中医的阴阳平衡思想不谋而合。以miRNA及其调控网络为切入点，结合病证结合、方证对应的临床研究模式，获取相关证候及方剂起效前后的miRNA表达谱，进而寻找相关靶基因及其细胞分子网络，将为阐明中医治病求本的机制提供新的视角，对中医理论的发展具有重要意义[24]。

6展望

表观遗传学的改变已被认为是最有前途的疾病防治新战略。中医药通过表观遗传学调控基因表达，参与细胞凋亡、增殖、分化、细胞周期调控、免疫、炎症及代谢等病理生理过程。但中医药调控表观遗传学的研究尚处于初期和不完善阶段。目前研究主要集中在肿瘤领域，且多为甲基/去甲基化酶、乙酰/去乙酰化酶表达差异，基因的启动子甲基化、乙酰化调控，miRNA表达差异等方面，研究深度和系统性待提高。

表观遗传学DNA序列不变而功能可变与中医“同病异治”“异病同治”有很强的结合点。同一疾病的发生可能与不同甲基化或乙酰化调控相关，而不同疾病的发生可能受同一甲基化或乙酰化调控。另外，中医整体观念强调自然环境对机体的不可分割性与表观遗传受环境影响、阴阳相互转化与表观遗传抗逆性均有高度一致性。

表观遗传学具有可遗传、可逆性的特点，可通过相互作用，多途径、多层次影响和调控遗传基因的功能和特性。该特点与中医药治疗疾病的整体性、综合性、多靶点性等具有很大相似性。表观遗传学方法的出现，将为中药有效性的研究提供新方法，进一步丰富中医药理论，促进中西医结合理论的发展。

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遗传学和分子研究篇5

关键词：分子标记；黄瓜；遗传育种

分子标记是指以生物大分子的多肽性为基础的遗传标记，即可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。分子标记是继形态标记、细胞标记、生化标记之后发展起来的新技术，可以直接反映DNA序列的遗传变异。黄瓜（CucumissativusL.）作为全球性蔬菜作物，广受大众喜爱，种植十分普遍。分子标记技术的出现，很大程度提高了遗传育种的有效性。因而分子标记技术在黄瓜的遗传育种领域备受重视。文章综述了分子标记技术在黄瓜育种中的应用研究现状，旨在为今后的黄瓜育种提供理论指导。

1?利用分子标记进行基因定位

在植物遗传育种的研究中，重要基因的准确定位为分子标记辅助育种、整合图谱和品种改良等工作提供有利帮助，同时使进一步克隆目标基因及基因的转移成为可能。标记性状基因的方法主要有：分离群体分组分析法和利用已有的连锁图进行标记。分离群体分组分析法的性状是由基因控制的，想获得优良的经济性状就要寻找与质量性状基因紧密连锁的DNA分子标记。

目前，随着新的分子标记技术不断成熟和黄瓜遗传图谱的进一步完善，与黄瓜重要经济性状相关的基因定位也取得了很大进展。张素勤等[1]运用AFLP技术，采用集群分析法研究与黄瓜霜霉病抗性基因相关的分子标记，证明E25M63-103标记与控制黄瓜霜霉病相关的感病基因是紧密连锁的。顾兴芳等[2]运用AFLP技术，采用集群分析法（BSA）进行与黄瓜果实苦味基因连锁的分子标记研究，找到了与苦味基因连锁的2个显性AFLP标记。陈学好等[3]用65条ISSR引物进行PCR扩增筛选，其中引物N92在亲本和DNA池之间扩增出一条大小为850bp多态性片段，经F2代群体135个单株验证，该片段稳定出现，在单性结实植株中表现为无带，在非单性结实植株中表现为有带，可以作为鉴别单性结实与非单性结实的标记引物。潘俊松等[4]将黄瓜始花节位性状控制基因定位在第9条连锁群上，与两侧标记的距离分别为10.3cM、2.1cM。王全等[5]对黄瓜叶色突变的遗传规律进行研究，并利用分子标记技术筛选与叶色突变基因紧密连锁的分子标记，结果表明：叶片绿色对黄色为完全显性，叶片黄色由1对隐性基因控制。杜辉[6]对黄瓜果实光泽D性状与果刺大小ss性状进行了定位分析，结果表明D与ss定位在固定标记连锁图的第6连锁群上，D与SSR标记CMCTN71的距离为25.8cM，ss和D间距11.7cM。李楠[7]将黄瓜对3种病毒ZYMV-CH、PRSV-W、WMV的抗性基因定位在整合遗传图谱的G3连锁群上并且簇聚在15cM的区间，首次将黄瓜对3种病毒YMV-CH、PRSV-W、WMV的抗性基因同时在遗传图谱上定位在分子水平上，确认了3种病毒的簇聚性，并且将黄瓜对枯萎病的抗性基因pm定位在整合遗传图谱的G1连锁群上，白粉病的抗性基因Fw定位在整合遗传图谱的G10连锁群上，获得了紧密连锁分子标记。李曼等[8]将Bi基因定位在黄瓜的第6染色体上。崔洪宇等[9]将黄瓜白粉病抗性相关基因的一个共显性AFLP标记成功地转换为简单、实用的SCAR标记。Sakata等[10]进行了黄瓜白粉病抗性基因的QTL定位，获得了与抗性相关的4个QTL，其中1个主效QTL在26℃和20℃不同温度下均可检测出来。Park等[11]利用分子标记在黄瓜上对番木瓜环斑病毒西瓜株系（PRSV-W）和小西葫芦黄化花叶病毒病（ZYMV）基因进行了遗传分析和定位研究，发现二者紧密连锁，并获得了与2种抗病基因紧密连锁的分子标记。

2?分子标记遗传图谱的构建

分子标记遗传图谱是指以遗传标记间重组频率为基础的染色体或基因内相对位置的线性排列图。遗传图谱的构建是基因组学研究的重要研究领域，直接为基因定位、克隆及基因组结构与功能的研究打下理论基础。构建遗传图谱的主要环节包括：根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合模式；建立作图群体；群体中不同植株或品系的标记基因型的分析；标记间连锁群的确定。其中，构建永久性分离群体是获得成功的关键。

随着以RFLP为代表的分子标记技术手段的出现，遗传作图应用于许多作物当中，现已发表了包括番茄、玉米、水稻、小麦等在内的许多作物的分子标记遗传图谱。因黄瓜的遗传基础相对狭窄，其遗传图谱的构建不如大田作物水稻、小麦等发展快速，经典的遗传图谱仅由100多个颜色、形态和抗病性等基因组成6个连锁群[13]。但通过深入地研究，黄瓜的遗传规律研究取得了丰硕成果。张海英等[14]利用欧洲温室生态型栽培种高代自交系“欧洲八号”黄瓜和华北露地生态型品种“秋棚”杂交获得140份重组自交系，构建了包含141个AFLP标记、89个RAPD标记、4个SSR标记等的234个标记连锁图谱，由9个连锁组群组成，覆盖整个基因组7275cM，平均图距3.1cM。Kennard等[15]利用RFLP、RAPD、同工酶、形态和抗病性所产生的标记进行黄瓜遗传图谱的构建，得到58个位点的遗传图谱，分属10个连锁群，该图谱覆盖的基因组总长度约为766cM，标记间平均距离约为21cM。沈丽平[16]构建了含65个标记位点的遗传连锁图谱，整个图谱覆盖7个连锁群，全长为831.6cM。王军辉等[17]利用抗黄瓜花叶病毒病（CMV）的黄瓜材料F-3和感CMV的黄瓜材料HZL04-1为亲本，构建包含190个F2后代的遗传作图群体。

遗传学和分子研究篇6

关键词行为遗传学本土心理学

doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2012.02.076

当今分子遗传学和心理学研究疆域的飞速拓展给行为遗传学带来前所未有的发展机遇。人类基因组计划以及物种基因组测序最新研究的进展也已经提示，遗传和基因组学方法必将从根本上挑战传统的神经生物学、医学、行为学、尤其是心理学研究的方向。

行为遗传学研究进展

行为遗传学是一门探讨行为的起源、基因对人类行为发展的影响，以及在行为形成过程中，遗传和环境之间的交互作用的学科。该学科的研究对人类心理发展的机制、教育、优生优育都有十分重要的意义。行为遗传学研究的争议止于20世纪70年代，从20世纪80年代开始，尤其是90年代，行为科学家们越来越接受基因的影响的观点。1992年的美国心理学年会上，遗传被确立为最能代表心理学未来发展的主题之一(Plomin&McClearn,1993)。

行为遗传学的研究进展主要体现在定量遗传学(quantitativegenetics)的具体研究成果上，尤其体现在分子遗传学(moleculargenetics)领域的新成果上。

定量遗传学对于人类的研究成果主要集中于谱系研究、双生子研究和领养研究上。在Bouchard和McGue(2003)的文章中引用了历年来在双生子研究中对遗传和环境作用的估计结果，这些结果分为人格、精神能力(mentalability)、职业兴趣、心理疾病和社会态度五个方面。其中，在人格的影响中，基因影响的范围是40%～50%，且对不同的人格特质遗传力大致相同。对于精神能力，即IQ而言，遗传的影响随年龄增长在上升(5岁时，遗传力是0122；10岁时是0154；16岁时是0162；18岁时是0182；50岁时是0185)，共享环境的作用随年龄增长从5岁时的0154到年老降至近乎0。职业兴趣的遗传力平均为0136，共享环境对每一因素的影响是大致相当的，约是10%。在心理疾病方面，各种疾病的影响力是不同的，其中精神分裂症的遗传力大约是0180，没有非共享环境的影响；抑郁症的遗传力约是0140，没有共享环境的作用；恐惧症约是0137，也没有共享环境的作用；酒精中毒是0150～0160，有共享环境的影响；行为的遗传力成人大于儿童，遗传力0141～0146，共享环境的影响从儿童到成人是下降了。社会态度方面，既有遗传的影响，又有共享环境方面的作用，且在不同层面上的影响作用不同，如20岁以上的成人保守性的遗传力是0145～0165，女性有共享环境效应；成人虔敬性的遗传力为0130～0145，共享环境的影响是0120～0140。此外，在其他研究领域，也有相应的结果出现，如自尊领域，也发现遗传力对自尊水平和稳定性均有重要作用，其余的则用非共享环境来解释(Neiss，Michell等，2006)；RyanW1Herndon等人(2005)对17岁青少年对家庭环境的认知进行了有关研究，发现青少年对《家庭环境量表》(FES)的测量结果具有相当的遗传力。

随着分子遗传学的发展，科学家试图寻找哪些基因与特定行为特征相联系。分子遗传学方面的突破为行为遗传学的发展提供了新的契机。鉴别DNA的各种技术和成果为在分子水平上研究认识和分析复杂特征的遗传因素提供了事实依据。目前，在行为遗传学领域已经发现了诸如老年痴呆、阅读障碍、活动过度、酒精中毒、同性恋等的相关基因。在寻找特定基因的过程中，人们逐渐发现，大多数行为性状是受到多种基因的影响的，个体之间的差异并不在于基因数量和位置的多大差别，而在于比人们先前考虑的更小效应的数量性状位点(quantitivetraitloci，简称QTLs)。QTLs是多基因系统里的基因，每一个QTLs为我们打开了联系基因和行为的一个小窗。例如，Smith等人(1983)在第15号染色体上发现一片区域与常染色体显性遗传的阅读障碍有关；2003年，Taipale等发现位于15q21染色体的DYX1基因座附近的DYX1C1是发展性阅读障碍的候选基因。Gayán等(2005)运用双变量连锁分析的方法考察合并阅读障碍和活动过度，发现14q32染色体区域与阅读与活动过度有关。在研究中，科学家们也提出质疑，纵使QTLs的效应十分微弱，但也不能排除有的QTLs对某些特定个体的作用很大，只是在人群的平均下效应被冲淡了；QTLs的微弱效应也有可能是基因与基因相互作用(即遗传抑制)或基因与环境相互作用(GxE)的结果，这也使QTLs的效应特别难辨别。在寻找QTLs的过程中的问题就在于QTLs效应大小的分布以及QTLs主效应被遗传、GxE和测量问题所冲淡的程度。所以，分子遗传学的研究也有它的问题，有待于进一步的发展。

当前，在行为遗传学领域进一步要考虑的问题可以归纳为如下几个方面：第一，基因如何影响心理特质间的关系；第二，基因如何在遗传和教养之间相互作用；第三，某行为的特定基因是什么；第四，基因型如何转化为表现型。

行为遗传学对心理发展的解释

行为遗传学在研究人类心理与行为的发展中，对遗传和环境的影响提出了两个前提：第一，一种心理或行为，如果在不同的时间及情境下相一致，那它就可以归于遗传；第二，一种心理或行为，如果可以通过持续强化而使之巩固下来并保持稳定，就认为它由环境决定。

著名的行为遗传学家普洛明(Plomin)将个体心理特质的差异归为遗传、共享环境与非共享环境三个方面。遗传指的是个体的心理特质中来源于基因控制的部分；共享环境指生活在同一家庭中的兄弟姐妹所分享的使他们在行为上具有相似性的环境，如家庭的社会经济地位、父母职业、受教育水平、邻里等；非共享环境指的是使同一家庭环境中长大的兄弟姐妹在心理行为上产生差异的环境，它是个体在家庭内外所获得的独特经验，如不同的出生顺序、父母的不同教养态度、所处的同伴群体等。更进一步，个体的心理特点是在遗传的生理基础上，通过遗传与环境的相互作用形成的。斯卡尔等(Scarr&McCartney)提出，个体的遗传类型将影响他对环境的选择和经验，即虽然个体成长中的环境因素很重要，但哪些环境因素起作用、如何起作用将取决于个体的遗传特征。他们将遗传和环境的相互作用方式分为三类：一是被动型(passive)，即当父母和孩子具有相同的遗传倾向时，父母所提供的环境会强化该倾向，如父母的攻击性强，他们所营造的紧张的家庭气氛会强化子女的攻击倾向；二是唤起型(evocative)，即个体在遗传的作用下做出某些反应，这些反应又反过来强化了该遗传特征，如某个体易激惹，以至其所处的环境充满了紧张气氛，这又强化了他的易激惹行为；三是主动型(active)，即个体能选择适合其遗传特点的环境，如某个体外向、活泼，他会选择同样外向、活泼开朗的同伴群体。

总的来说，在遗传和环境相互作用共同决定心理发展的过程中，遗传是发展的基石，环境的决定作用是在这一基石所确定的潜在范围内有选择地进行着。

以行为遗传学的研究视角对本土心理学发展的启示

行为遗传学的研究正如火如荼地进行着,人们也在这些研究成果面前不断地加深对自身心理发展的认识。这也给我们带来了很多新问题，即随着分子遗传学的研究一步步揭示出与人类心理特质有关的基因组,人们对基因在人类心理发展中的作用的认识在一步步深入,那么他与本土心理学的研究存在一个什么样的关系?是减弱了本土心理学的研究的力量,还是强化了本土心理学的发展?本土心理学中强调的本土文化、环境、教育的干预在基因面前是否就无能为力了?这就是在行为遗传学研究成果面前，本土心理学需要重新思考的问题。

参考文献

1白云静,等.行为遗传学:从宏观到微观的生命研究［J］.心理科学进展,2005,13(3):305-306.

2RobertPlomin.Behaviouralgeneticsinthe21stcentury［J］.InternationalJournalofBehavioralDevelopment,2000,24(1):30-34.

3DavidR.Shaffer,DevelopmentalPsychology--ChildhoodandAdolescence(6thEdition):87.

4桑标.当代儿童发展心理学［M］.上海:上海教育出版社,2003:78.

5RoberPlomin.Findinggenesinchildpsychologyandpsychiatry:Whenarewegoingtobethere?［J］.JournalofChildPsychologyandPsychiatry,2005,46(10):1030-1038.

6TomasJ.Bouchard,Jr:GeneticInfluenceonHumanPsychologicalTraits,Currentdirectionsinpsychologicalscience［J］.AmericanPsychologicalSociety,2004:148-151.