(教育)第四章 昆虫分子科学.ppt

一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 现代遗传学研究表明, 一切物种的遗传性状都是由基因决定。基因的变异不仅体现在外部形态的变异上, 还体现在体内蛋白质分子结构的变化上。而基因的变异取决于DNA 分子碱基序列的变异。在生物分类和系统的发展中, 采用分子生物学技术, 从DNA 水平进行分类研究, 解决形态分类上不能解决的问题。 一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 1 酯酶同工酶电泳技术 从上世纪70 年代开始, 同工酶的研究已成为鉴定物种和种间亲缘关系等方面的重要方法。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术, 对不同分类单元之间的昆虫进行酯酶同工酶的研究, 可以利用其生化特征的差异来推测不同分类单元间物种在基因水平上的不同, 以此来推断它们的血缘关系和进化地位。李绍文( 1987) 对膜翅目昆虫7 个总科、蜜蜂总科9 个属、蜜蜂属6 个种和西方蜜蜂4 个种样品的酯酶同工酶进行了比较研究, 发现总科代表间的酶谱的差异大于总科内各属间的差异, 属内各种间的酶带很接近,但每个种都有其特有的酶带, 彼此容易区分。杨秀芬等( 1991) 对异色瓢虫的10 种色斑进行酯酶同工酶研究表明同一生态环境下异色瓢虫不同色斑型的酶带位置明显不同,雌雄个体的酶谱不同, 可用于分类。 一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 2 PCR 技术 聚合酶链式反应( polymerase chain reaction , PCR) 是一项体外特异复制特定DNA 片段的核酸合成技术。该技术自Kary ullis( 1985) 及其同事Saiki 等( 1988) 发明以来, 其意义和影响甚至比限制性内切酶等更为深远, 是分子生物学领域的一次创举, 在一定程度上替代了传统的DNA 克隆方法。PCR 从无数的DNA 分子群中有选择性地复制一段有特异性的DNA 序列, 使某种DNA 片段把特异性扩增。PCR 扩增DNA 片段通常在PCR 自动扩增仪中进行, 对于PCR 循环条件来说, 一般30~ 35 个循环足以得到目的产物, 其中退火温度的选择至关重要, 原则上退火温度过低, 会造成非特异性产物量增加, 过高会无扩增产物。 一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 目前PCR 技术在昆虫学方面被广泛应用。如康巧华等( 1998) 用低G/ C% 含量引物, 用PCR 技术扩增了家蝇细胞色素P450的cDNA。徐卫华, 王永杰( 2000) 等 在研究昆虫滞育激素(DH) 时利用RAPD- PCR 技术从高温催青家蚕卵中克隆得到DHc DNA , 进行测序证明催青温度与DH 基因表达的关系。李正西, 沈佐锐( 2002) 利用PCR 扩增及电泳对澳洲赤眼蜂、甘蓝夜蛾赤眼蜂、食胚赤眼蜂、广赤眼蜂和松毛赤眼蜂等6 个地理种群进行分类鉴定。 一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 2. 1 RAPD 技术 RAPD( random amplified polymorphic DNA) 技术是由美国杜邦公司的科学家J. G. K.Williams和加利福尼亚生物研究所J. Welsh 两个研究小组在1900 发展起来的以PCR 为基础的一项DNA 分子水平上的大分子多态检测技术。其原理是: RAPD标记的产生是基于一种可能性, 即一段与某一单一引物(RAPD 一般用10 聚体引物) 同源的DNA 序列, 有可能在DNA 模板另一条链上的不同位置上出现, 这些位置之间的距离又处于通过PR 进行扩增的长度范围, 因此, 当条件满足时, 单个寡核苷酸引物就可以在PCR 反应中介导DNA 呈几何级数扩增。经RAPD 检测, 则大多表现为某一个扩增产物出现或消失。这意味着RAPD通常可用作显性标记 。用相同引物对个体及个体所在的群体的混合DNA 池的扩增结果可见, 在个体扩增产物中出现弱带, 在群体的扩增产物中则出现较强的带, 有些在个体的扩增产物中未出现的带, 在群体的扩增中产物中出现。由混合DNA 池所得到的扩增结果可见, 其带数较个体扩增产物的带数普遍增加, 带型明显清晰易辨, 即群体扩增产物出现的多态性比个体的更为丰富明显。 一、转基因抗虫育种的发展概况 一、生物技术在昆虫分类中的应用 由此可见, RAPD技术用于对群体遗传多样性的分析更为有利。目前一般认为, RAPD 技术的取样大小对结果的统计分析影响不大。增加个体数只是个体间的比较增加, 它实用于个体的分类研究、品系及品种的分化研究 。RAPD 技术具有简便、快捷、灵敏、多态性检出率高、所需DNA 量少等特点, 被迅速用于个体和品系鉴定、基因的多态分析、基因定位、构建遗传图谱、标记辅助选