麻蜥属蜥蜴遗传多样性研究进展

杨奉源，范译心，邓文卓，杜晓阳，李 铀,2*

（1.西北民族大学 生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730030；2.西北民族大学 生物医学研究中心 甘肃省动物细胞技术创新中心，甘肃 兰州 730030）

麻蜥属（ Eremias ）作为蜥蜴目（Lacertiformes）蜥蜴科（Lacertian）的一属，全世界有30余个物种，广泛分布于非洲、欧洲以及亚洲中西部的温带和暖温带。在中国有丽斑麻蜥（Eremias argus）、山地麻蜥（Eremias brenchleyi）、敏麻蜥（Eremias arguta）、密点麻蜥（Eremias multiocellata）、荒漠麻蜥（Eremias przewalskii）、快步麻蜥（Eremias velox）、网纹麻蜥（Eremias grammica）和虫纹麻蜥（Eremias vermiculata）8个物种，主要分布于秦岭-淮河一线以北[1]。麻蜥是典型的草原和荒漠动物，其生存环境揭示了重要生态屏障的诸多特点，可作为评估生态环境的重要参考因素[2]。丽斑麻蜥和山地麻蜥等物种还具有显著药用价值[3]。由于自然环境的不断变化，麻蜥属的生存环境也发生了较大改变，密点麻蜥被列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》《世界自然保护联盟2013年濒危物种红色名录》，可见对其进行保护与深入研究迫在眉睫。

遗传多样性是指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性，是一定时空范围内生物遗传变异的结果，其研究多从染色体、蛋白质和核酸3个层面应用多种技术分析生物遗传物质的变化情况。对于某一特定物种而言，其地理分布、生活环境、食性以及生存地域优势物种的不同，作为外界环境因素都会影响物种的遗传多样性。本文对麻蜥属蜥蜴的遗传多样性进行了相关研究。

1 研究现状

麻蜥由于分布范围广，生存环境差异显著，种间存在遗传信息交互，提升了遗传多样性。有研究基于13个蛋白编码基因构建系统发生树的结果显示，整个麻蜥属是一个单系群，荒漠麻蜥和密点麻蜥遗传距离较近，与丽斑麻蜥和山地麻蜥分聚成一个并系群，敏麻蜥、快步麻蜥、网纹麻蜥和虫纹麻蜥与该并系群的亲密度逐层递减。刘金龙等[4]通过2种分子标记研究亚洲中部干旱区快步麻蜥的系统地理学分布，结果显示快步麻蜥在山脉隆升、冰期循环等环境因素的影响下逐渐形成多个分支。陈绍勇等[5]在对丽斑麻蜥地理种群繁殖特征的研究中提出，运动能力、躲避天敌能力、繁殖能力等因素在长期自然选择的作用下能改变其性状。可见麻蜥属遗传多样性的成因多见于物种迁徙、环境因素变化及自然选择等方面，而多样的研究方法为揭示其内在联系提供了可靠手段。

2 研究方法

2.1 核型分析

2.1.1内容 核型即染色体核型，通过判断核型的共同特征，如公式、染色体相对长度、位置等，比较染色体的数量、形态，进而判断其发生演化的程度，并推测产生差异的原因[6]。

2.1.2方法 选取样本动物正常分裂细胞组织直接制片，对于不同麻蜥样本分别观察50～100个分裂相，并在其中选取5～10个较清晰的，利用秋水仙素处理使其停留在分裂中期[7]，显微镜下观察染色体的数量及形态特征，并进行比对完成核型分析。

万宏富等[8]采用常规骨髓细胞制片法对甘肃民勤县的荒漠麻蜥的染色体进行核型分析，通过核型演化情况进一步阐明了荒漠麻蜥的系统学地位；戴鑫等[9]以大腿骨髓细胞为原料研究6种麻蜥的核型差异，并基于着丝粒、二倍体数、银带核型等参考因素的不同，分别讨论了6种麻蜥物种的分化情况。

2.1.3特点 对于存在明显遗传差异的个体可通过核型分析简单而高效地辨明，且在演化过程中目标物种是否经历过三倍体的形成并导致后续生殖隔离的出现，核型分析是一种较为直观的检测手段。由于核型分析仅通过光学显微镜观察染色体的形态学特征，因此对于遗传差异较小的变化监测还尚存困难，对于遗传差异的成因还缺乏更深层面的理论解释。

2.2 线粒体基因分析

2.2.1内容 线粒体DNA（mtDNA）是动物体内唯一长期、稳定存在的核外基因组，与核糖体DNA相比其分子质量较小、呈环形，且为单倍体，在世代间没有基因重组，呈严格母系遗传，广泛用于动物起源进化、物种鉴定、疾病诊断、衰老及动物经济性状的核外基因效应研究。

2.2.2方法 对线粒体基因组各片段相对应的特异性引物进行PCR扩增，将所得产物送样测序，由于线粒体基因组为双链环状DNA，故对于测序结果的筛选校对后排除错误或重复的碱基序列，能实现对该物种mtDNA基因组全序列的测序。对测定的麻蜥种属线粒体基因组的进一步分析，可参考Genbank数据库中出现的麻蜥mtDNA序列。可通过MEGA软件确定线粒体的结构和碱基含量。通过整合不同种麻蜥的mtDNA基因组，可根据统计学原理，应用极大似然法、贝叶斯法或主成分分析法等建立系统进化树[10]。

郭宪光等[11]基于线粒体16SrRNA基因序列研究麻蜥属部分物种的系统发育关系，并利用贝叶斯算法估计种间分化情况；苏珊[12]对2种麻蜥的线粒体中性标记（COI、Cytb）进行差异比较，了解各物种在不同地区的种群遗传结构以及基因流水平，发现麻蜥种群间的形态分化以及代谢率与环境相关；钟文等[13]对新疆地区5个不同地域的密点麻蜥线粒体DNA采用多种统计学方法构建系统进化树，发现了荒漠麻蜥、山地麻蜥与密点麻蜥的亲缘关系，更进一步明晰了该地区麻蜥的遗传进化情况。

2.2.3特点 以线粒体基因作为分子标记研究麻蜥种属的进化关系能够从基因层面进一步揭示各种属的遗传差异，进而反馈区分研究物种的祖先与后代、同系分支等差异。MEGA软件分析线粒体的结构组成，能体现单一物种线粒体基因组特征、起始密码子与终止密码子的差异。对于其中的tRNA基因，也可以反映出其经典二级结构。以此为基础可进一步构建系统进化树，通常应用极大似然法、最大简约法、贝叶斯法和距离法，能够准确直观反映出麻蜥属的遗传距离和关系，可结合环境因素判断种群的迁移情况与亲缘关系。

2.3 微卫星分子标记

2.3.1内容 微卫星DNA又叫简单重复序列（simple sequence repeat,SSR），是一类由1～6个核苷酸串联重复排列的DNA序列，在原核生物和真核生物基因组分布广泛且呈现出较高的多态性水平，因而被开发成分子标记并得到广泛应用。对中性分子标记而言，多态性水平通常与突变率呈正相关。

2.3.2方法 取物种的组织提取基因组DNA，并选取特异性引物采用PCR进行扩增，对扩增产物做等位基因分型。在SSR的多态性分析中，常结合统计学原理，通过研究其等位基因频率、杂合度、遗传平衡等说明物种变异程度的高低。由于物种存在迁移，因此种间基因可能发生流通，从而推动物种的进化过程。为了进一步研究物种遗传进化规律，探明种群迁移带来的影响，可结合基因流分析更深入地研究不同种间的进化关系。

赵丹等[14]通过扩增胎生蜥蜴组织提取的微卫星DNA，利用Quantity One软件分析亲代与子代等位基因的差异，并用Gervus计算多态性信息含量，用于研究遗传多样性。赵丹等[15]发现目前GenBank公布我国已针对15种蜥蜴开发出278个微卫星位点，聚合酶链式反应（PCR）、尼龙膜富集法、AFLP富集法、基因组文库法等可用于微卫星分子标记的开发，并将结果应用于遗传学分析、亲权情况、种群结构分析等方面。

2.3.3特点SSR在生物体内分布广泛，因此带来较高的多态性，适用于研究迁徙频繁、生活环境复杂、分布广泛且习性不尽相同的物种，能够体现其进化演变历史，因此在近年来关于麻蜥属遗传相关的研究中，微卫星作为分子标记成为应用热门。

2.4 SNP（单核苷酸多态性）

2.4.1内容 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism）为染色体基因中单个核苷酸发生突变（一般为单个碱基出现的缺失、倒序、置换、插入等），作为第三代分子标记被广泛使用[16]。

2.4.2方法 对于SNP最为直接准确的检测方法是直接测序，通过对扩增得到的不同样本的相同基因，使用设计的特异性载体结合检测，可以准确得到单个核苷酸的突变类型和位置。除此之外，还可设计DN芯片，应用变性高效液相色谱和质谱检测等方法，是一类随着生物技术的不断发展形成的高通量、自动化程度较高的新型检测方法。

目前SNP作为一类新型分子标记，已广泛应用于其他爬行类研究，可为今后麻蜥属的研究提供参考。祁玥[7]在关于南疆沙蜥系统地理学的研究中，选取采样的南疆沙蜥DNA构建GBS文库，筛选获得高质量SNPs并进行杂合度分析，包括观测杂合度和期望杂合度，并基于邻接法构建系统进化树，设置参数，应用Treebest1.9.2软件计算遗传距离，分析南疆沙蜥的种群遗传结构，证明各个群体间遗传差异显著。

2.4.3特点 与多数分子标记一样，SNP在生物体内数量多且分布较为广泛，遗传变异相对稳定也使得其结果更具代表性，且SNP多属于二等位基因，便于自动化分析，适用于对大基数样本的快速分析[17]。

3 讨论

对于麻蜥属蜥蜴遗传多样性的分析，目前研究趋势从核型表征方面已经逐渐转向基因层面，对于不同种类分子标记的应用也已成为研究热点。不同的分子标记其本质都是对于基因突变应用的新诠释，分子标记所要求具有的特点共性都是具有较高的多态性，便于基于突变研究物种进化情况和种间关系，同时稳定性与检测方式的准确性也成为选择分子标记的参考标准。以遗传变异为动力的遗传多样性研究，即遗传信息在传递过程中可能发生基因层面的突变或重组而造成遗传信息的变化，进而形成了物种的遗传多样性变化，包括不同群体和同一群体不同个体的遗传多样性。对于动物群体遗传多样性的研究能够系统追溯该动物群体的生物进化历史，分子标记的使用也应根据其特点综合分析。微卫星DNA相比线粒体DNA的分子量更小，多态性水平更高，能够反映短期内物种的进化关系；线粒体DNA序列变异速度相对于微卫星DNA较慢，能够反映相对较长的时间段内物种的遗传结构，在对遗传结构研究的时间尺度上形成了较全面的相互补充。而分散取样又能够从空间尺度印证遗传多样性对种群栖息地分布带来的影响。第三代分子标记SNP则拥有简单快速准确的分析优势，可结合上述2种分子标记进一步提升研究层次。利用分子标记对遗传距离的获取可为现存生物的进化潜能评估提供数据基础，结合进化时间尺度的分析能预测未来进化趋势，而气候、土壤条件、湿度等一系列生境因子又能够反作用于生物的进化过程，从而进一步扩大生物遗传多样性。