分子生物学技术在昆虫系统学研究中的应用.docVIP

PAGE PAGE 1 分子生物学技术在昆虫系统学研究中的应用 [摘 要]分子牛物学技术应用于昆虫系统学研究，是50年代末新兴起来的，近年来发展相当迅速。为了把握这个研究方向，并促进这个研究领域的发展，作者从研究方法、研究内容、研究对象等方面着手，近10年来分子生物学技术应用于昆虫系统学，并对其的研究进展进行了概括和总结。介绍了DNA序列测定、RFLP、分子杂交技术、RAPD、SSC及DSCP等几种主要方法及其应用情况，并从分类鉴定、系统发育分析、分子进化、遗传变异及进化研究等方而总结了已有的研究成果，日前已进行过分子系统发育研究的昆虫类样进行了列表总结。 [关键词]分子生物学技术；昆虫系统学. 本世纪70年代，由于限制性内切酶的发现,DNA重组技术的建立,DNA序列快速测定方法的发明，分子生物学及其技术以迅猛的速度发展。80年代，PCR技术的产生和发展，加速了分子生物学技术在生物学各研究领域的广泛应用，分子生物学技术应用于昆虫系统学研究中，始于本世纪80年代末，近些年来发展迅速，通过研究昆虫核酸分子的结构来探求各类群之间的亲缘和进化关系，从生命的本质上子找昆虫各类群之间的内在联系。作者从研究方法、研究内容及研究对象二方面对近10年来昆虫分子系统学的研究进展作简要的综述。 1研究方法 前用于昆虫分子系统学研究的卞要方法有核酸序列分析(DNA sequence analysis)、RFLP(限制性片段长度多态性分析，Restriction fragment length polymorphism)、分子杂交技术( Molecular hybridization) ,RAPD(随机扩增DNA多态性分析，Random amplified polymorphicDNAI) ,SSCP(单链构象多态性，Single strand conformational polymorphism)和DSCP（链构象多态性，Double strand conformational polymorphism)分析等方法[1]。 1. 1 DNA序列分析 DNA序列分析是通过直接比较不同类群个体同源核酸的核茸酸排列顺序，构建分子系统发育树，并推断类群间的系统演化关系、最可靠的方法。但序列分析耗资较大，也很费时，所以不适[2]宜于大群体的遗传进化研究。但随着生物技术的不断提高，药品、试剂盒及酶制剂越来越廉价，此方法将会得到广泛应用。此方法与RFLP及DSCP等其它方法相结合，可快速而经济地测定大量个体，此乃今后发展的方向[2]。日前已对许多昆虫核基因组中的核糖体DNA(r DNA)及线粒体DNA(mtDNA)进行了序列测定，并进行了相应的系统发育分析。 1. 2 RFLP分析 RFLP是应用限制性内切酶切割不同类群个体的基因组DNA或某一基因，产生不同长度的限制性片段，根据酶切图，计算类群之间的遗传距离，构建系统树。此方法的优点是快速·经济、简便，而A结果也比较可靠，因此特别适合大群体的遗传、进化研究。通常用于RFLP研究的是线粒体基因组DNA( mt DNA，因为昆虫的mt DNA较小，基因结构较清楚，用限制性内切酶切割后可直接进行分析。而昆虫核基因组DNA复杂，酶切后片段很多，很难确定其同源性，击进行分子杂交后才能分析，所以用mt DNA进行RFLP分析的研究较多。目前，也有采用RFLP与PCB相结合的方法，先选用特定引物将某一片段进行PCB扩增和克隆，然后再进行RFLP分析。但RFLP分析远不如核酸序列分析提供的信息量多，而且结果也不如后者可靠，所以，RFLP通常只用于种类鉴定或种内种群间的遗传进化研究，很少用于种上阶元的系统发育分析。 1. 3分子杂交技术 分子杂交的基本原理是具有一定同源性的两条核酸单链，在一定的条件下可按碱基互补原则退火形成双链，杂交过程是高度特异性的。用于杂交的双方是待测核酸序列和探针。用带有标记的已知核茸酸片段作为探针，来检测目的基因或DNA片段的存在及变异情况。此方法用于昆虫近缘种和复合种的鉴定效果较好。但此方法要求对研究类群的遗传背景有一定的了解，而目探针的制备也较麻烦，因此，探针杂交技术应用并不广泛，通常只用于小型医学昆虫的种类鉴定。 1. 4 RAPD RAPD是在PCB基础上，采用单个人工合成的随机引物(一般为10 bp)对基因组DNA进行扩增，所用引物G+ C含量在50%一70%之间[3]。此方法的优点是:a.快速、简便，整个实验能在24h以内完成，而目只击具备分子生物学实验的基本条件就可进行，也尤击昂贵的试剂及仪器设备;b.反应灵敏;c.对遗传背景不清楚的材料也能进行。此方法的缺点是:反应过于灵敏，极易受外源DNA的污染，可贡复性低。在昆虫中，最早由B