蜜蜂遺傳育種之蜜蜂遺傳標(biāo)記的種類

     分子標(biāo)記蜜蜂遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)通常將可識(shí)別的等位基因稱為蜜蜂遺傳標(biāo)記，用來(lái)研究基因遺傳和變異規(guī)律。等位基因是在染色體上占據(jù)同一座位的基因的不同形式，也是在蜜蜂群體中遺傳多態(tài)性的表現(xiàn)形式。遺傳標(biāo)記經(jīng)常用在兩類遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，第一類是遺傳學(xué)研究中最基本的工作，即連鎖分析、基因定位和遺傳作圖，第二類是研究基因的轉(zhuǎn)移。將遺傳標(biāo)記作為其所在染色體、染色體區(qū)段、座位及外源DN*段的標(biāo)記。在傳統(tǒng)的雜交育種過(guò)程中常將標(biāo)記基因作為供體親本的染色體及其片段摻入的判斷依據(jù)，而在細(xì)胞融合及基因工程研究中，遺傳標(biāo)記的應(yīng)用已成為選擇和篩選的主要手段。     隨著生物學(xué)各個(gè)分支學(xué)科的發(fā)展，蜜蜂遺傳標(biāo)記從外觀形態(tài)的表現(xiàn)型，擴(kuò)展到生理、生化、細(xì)胞等多個(gè)方面。但是，所有這些不同類型的標(biāo)記都是以生物學(xué)的性狀形成進(jìn)行判別，即在檢測(cè)時(shí)幾乎離不開(kāi)蜜蜂的活體形式。如蜜蜂的抗病基因是以人工飼養(yǎng)的蜂群的抗病力強(qiáng)弱為標(biāo)記的，抗瞞基因是以蜂群是否被蜂螨寄生、寄生率高低等為標(biāo)記的。直到20世紀(jì)60年代，同工酶標(biāo)記的興起，遺傳標(biāo)記的識(shí)別才突破活體的形式，所謂同工酶標(biāo)記是指編碼功能相同、結(jié)構(gòu)和組成略有不同的一類酶的等位基因。同工酶的不同形式可以通過(guò)電泳或色譜的方法予以區(qū)分，并用專門的染色反應(yīng)予以顯示。從檢測(cè)方法的角度看，同工酶標(biāo)記是一類新型的遺傳標(biāo)記，但仍沒(méi)有突破表達(dá)基因的范圍。     
美國(guó)的Botstein等(1980)首先提出DNA限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)可以作為遺傳標(biāo)記，從此開(kāi)創(chuàng)直接應(yīng)用DNA階多態(tài)性發(fā)展遺傳標(biāo)記的新階段。20世紀(jì)80年代后期，DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)的發(fā)展，也使直接擴(kuò)增DNA的多態(tài)性成為可能，在此基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了各種新型的分子標(biāo)記，如隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(RAPD)、微衛(wèi)星標(biāo)記等。各種分子標(biāo)記的應(yīng)用，使遺傳學(xué)進(jìn)入了一個(gè)日新月異的發(fā)展階段。這里所指的分子標(biāo)記是以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)的標(biāo)記。目前在蜜蜂中應(yīng)用較多的分子標(biāo)記主要有RFLP、RAPD、微衛(wèi)星標(biāo)記和線粒體DNA。
一、形態(tài)標(biāo)記
形態(tài)標(biāo)記就是一種特定的肉眼可見(jiàn)的外部特征，而且影響這一特征的基因及其所在的染色體、基因與相鄰基因在染色體上的相對(duì)位置已得到明確闡明，可以用其標(biāo)記某一染色體區(qū)段，并對(duì)其他未定位的基因進(jìn)行連鎖分析。形態(tài)標(biāo)記在一些農(nóng)作物如水稻、玉米中已有大量報(bào)道，而蜜蜂形態(tài)標(biāo)記的研究還處在對(duì)蜜蜂形態(tài)特征的直觀認(rèn)識(shí)水平，即形態(tài)特征的描述，對(duì)影響這些特征的基因及其所在的染色體上的位置尚未得到明確闡明。如果在蜜蜂的形態(tài)標(biāo)記方面取得突破，確定諸如控制體色的基因在第幾條染色體上的位置，這無(wú)疑地在蜜蜂遺傳學(xué)上具有重要意義。
⒈外部形態(tài)標(biāo)記
蜂種外部形態(tài)特征是人類對(duì)某蜂種最直觀、最簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)和描述，感官直接或通過(guò)較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)手段就能達(dá)到檢測(cè)蜂種的目的，也是蜜蜂分類學(xué)家最常用的方法，研究歷史悠久。形態(tài)性狀基因的染色體定位最初是通過(guò)性狀間的關(guān)聯(lián)和經(jīng)典的二點(diǎn)、三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)進(jìn)行的，通過(guò)判斷不同性狀間的遺傳是否偏離依照獨(dú)立分配所預(yù)期比例來(lái)確定控制這些性狀的基因是否位于同一染色體上，以性狀間的重組率的大小作為這些基因在染色體上的相對(duì)距離，并確定其毗鄰關(guān)系。在蜜蜂的形態(tài)特征中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有三對(duì)基因是連鎖的，眼睛的黃綠色(ch)和無(wú)毛(h)基因，交換值為4．1％：眼睛的珍珠色(pe)和奶油色(cr)基因，交換值為0．33％；眼睛的石榴紅(g)與小翅(di)基因，交換值為14．5％。
⒉ 解剖學(xué)形態(tài)標(biāo)記
從廣義上講，形態(tài)特征還包括解剖學(xué)形態(tài)、生理特性等。咽下腺(又稱王漿腺)是位于工蜂頭腔內(nèi)的一對(duì)呈葡萄狀的腺體，其表面結(jié)構(gòu)、解剖發(fā)育規(guī)律、泌漿機(jī)理、顯微測(cè)量及活性分析等領(lǐng)域已有研究。王漿腺分泌王漿能力的大小，稱為王漿腺的活性。Hassanein(1952)指出以王漿腺小囊大小代表王漿腺活性：Pickard(1966)等提出以王漿腺的重量來(lái)表示王漿腺的活性；Bruwers (1982 )首次把短期體外放射化學(xué)來(lái)測(cè)定王漿腺體外合成蛋白質(zhì)的速率，并以此作為王漿腺活性的指標(biāo)；曾志將(1991)提出以咽下腺小囊數(shù)目表示王漿腺的活性；林雪珍等(1994)發(fā)現(xiàn)在意蜂不同品種之間咽下腺小囊數(shù)目存在顯著差異，咽下腺小囊數(shù)目可作為意蜂品種鑒定的一個(gè)指標(biāo)。蘇松坤等2002年測(cè)定了11個(gè)西方蜜蜂蜂群的王漿產(chǎn)量與工蜂頭重、體重、頭體重比、咽下腺小囊個(gè)數(shù)、咽下腺長(zhǎng)度的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)咽下腺長(zhǎng)度與王漿產(chǎn)量的相關(guān)性最高，咽下腺長(zhǎng)度可作為王漿產(chǎn)量較理想的形態(tài)標(biāo)記。
二、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記
摩爾根將孟德?tīng)査Q的“遺傳因子”的行為與細(xì)胞核染色體的行動(dòng)結(jié)合起來(lái)研究，將這些“因子”與染色體上呈直線排列而染色明顯的念珠狀顆粒物對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而將“遺傳因子”——基因落實(shí)到染色體上占有一定位置的實(shí)體，這導(dǎo)致細(xì)胞遺傳學(xué)的誕生。染色體結(jié)構(gòu)變異體和非整倍體等細(xì)胞學(xué)標(biāo)記材料，常常具有特定的形態(tài)學(xué)特征，使其很容易與對(duì)應(yīng)的二倍體區(qū)別開(kāi)來(lái)。非整體的蜜蜂往往不能存活，所以蜜蜂細(xì)胞學(xué)標(biāo)記的研究較困難，目前僅研究到蜜蜂染色體組型、相對(duì)長(zhǎng)度、臂比、G-帶和C-帶分析水平。
三、生化(同工酶)標(biāo)記
1941年美國(guó)遺傳學(xué)家和生化學(xué)家通過(guò)研究紅色面包霉的生化突變型，對(duì)一系列營(yíng)養(yǎng)缺陷型的遺傳分析提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假設(shè)，創(chuàng)立了生化遺傳學(xué)。50年代許多科學(xué)家發(fā)現(xiàn)同一種酶可具有多種不同的形式，同時(shí)由于淀粉凝膠技術(shù)的發(fā)展和組織化學(xué)染色劑的使用，使這樣的多種形式成為肉眼可辨的帶型——酶譜。
蜜蜂同工酶的研究表明，同工酶等位基因變異性低，到目前為止已知蜜蜂中的多態(tài)性位點(diǎn)有6種。研究較多的是各種蜜蜂的同工酶基因型、基因型頻率、基因頻率、雜合度等，為蜜蜂分類提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)。同工酶及蛋白質(zhì)多態(tài)性是生化變異的主要組成部分，它們可作為分類的依據(jù)和遺傳標(biāo)記，在蜜蜂遺傳育種研究中已得到應(yīng)用。
⒈蘋果酸脫氫酶(MDH)
從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，許多學(xué)者經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，確定了蜜蜂Mdh由a，b，c三個(gè)等位基因控制，這三個(gè)等位基因在不同的地理種群中分布不同，有的種群有三個(gè)等位基因，有的種群有兩個(gè)等位基因，有的種群只存在一個(gè)等位基因，沒(méi)有多態(tài)現(xiàn)象。Nunamaker和Wilson(1981)從南非的兩個(gè)地方，取了19群非洲蜜蜂做為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)都是aa型純合子；Badino等(1982，1983)報(bào)道，在廣大意大利的山麓地區(qū)意大利蜂表現(xiàn)出一個(gè)純合的cc等位基因的頻率分布，來(lái)自法國(guó)的一個(gè)蜂場(chǎng)的歐洲黑蜂表現(xiàn)為等位基因b的單態(tài)性。眾多的研究結(jié)果表明布，意大利蜜蜂(A.m.ligustica)中等位基因c占有優(yōu)勢(shì)；歐洲黑蜂(A.m.mellifera)中b的含量最高；而非洲蜜蜂(A.m.scutellata)和非洲化蜜蜂中a的含量最高。Robinson(1988)利用蘋果酸脫氫酶同工酶作為遺傳標(biāo)記，發(fā)觀采集蜂、守衛(wèi)蜂、清理死尸的工蜂的蘋果酸脫氫酶同工酶基因型不同，從而得出基因型決定成年工蜂勞動(dòng)分工的結(jié)論。該理論在西方蜜蜂中已得到不斷的證實(shí)并漸趨公認(rèn)。關(guān)迎探等(1994)對(duì)意蜂的三個(gè)血統(tǒng)——“浙農(nóng)大1號(hào)”意蜂、湖北本意和原意的MDHⅡ進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)它們的基因型頻率、基因頻率之間存在顯著差異，為“浙農(nóng)大1號(hào)”意蜂品種的確立提供一個(gè)生化和遺傳依據(jù)。
⒉乙醇脫氫酶(ADH)
Martin(1977)在雄蜂和工蜂蛹中發(fā)現(xiàn)有3個(gè)Adh等位基因的多態(tài)性酶系。該等位基因頻率在非洲化蜜蜂和歐洲蜜蜂中是不同的。在小幼蟲(chóng)中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有ADH的活性，在預(yù)蛹期和白眼蛹時(shí)活性達(dá)到最大，在羽化的蜜蜂中活性下降直至全部消失。
⒊酯酶(EST)
西方蜜蜂的酯酶至少有一種是多態(tài)性的，具有三種表型。從酶譜分析編碼此酯酶的基因座位有兩個(gè)不同的等位基因。據(jù)李紹文等(1985)報(bào)道，中蜂沒(méi)有此酯酶，而在意蜂中此酯酶在蛹期有明顯的變化，白眼蛹(1～3天)沒(méi)有這種酯酶，紅眼蛹(6～7天)這種酶表現(xiàn)較淺的顏色，褐眼蛹(10～12天)時(shí)這種酶呈現(xiàn)深色帶。