蜜蜂遺傳育種之蜜蜂遺傳標記的種類

     分子標記蜜蜂遺傳學實驗通常將可識別的等位基因稱為蜜蜂遺傳標記，用來研究基因遺傳和變異規律。等位基因是在染色體上占據同一座位的基因的不同形式，也是在蜜蜂群體中遺傳多態性的表現形式。遺傳標記經常用在兩類遺傳學實驗中，第一類是遺傳學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移。將遺傳標記作為其所在染色體、染色體區段、座位及外源DN*段的標記。在傳統的雜交育種過程中常將標記基因作為供體親本的染色體及其片段摻入的判斷依據，而在細胞融合及基因工程研究中，遺傳標記的應用已成為選擇和篩選的主要手段。     隨著生物學各個分支學科的發展，蜜蜂遺傳標記從外觀形態的表現型，擴展到生理、生化、細胞等多個方面。但是，所有這些不同類型的標記都是以生物學的性狀形成進行判別，即在檢測時幾乎離不開蜜蜂的活體形式。如蜜蜂的抗病基因是以人工飼養的蜂群的抗病力強弱為標記的，抗瞞基因是以蜂群是否被蜂螨寄生、寄生率高低等為標記的。直到20世紀60年代，同工酶標記的興起，遺傳標記的識別才突破活體的形式，所謂同工酶標記是指編碼功能相同、結構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電泳或色譜的方法予以區分，并用專門的染色反應予以顯示。從檢測方法的角度看，同工酶標記是一類新型的遺傳標記，但仍沒有突破表達基因的范圍。     
美國的Botstein等(1980)首先提出DNA限制性片段長度多態性(RFLP)可以作為遺傳標記，從此開創直接應用DNA階多態性發展遺傳標記的新階段。20世紀80年代后期，DNA聚合酶鏈式反應(PCR)的發展，也使直接擴增DNA的多態性成為可能，在此基礎上又產生了各種新型的分子標記，如隨機擴增多態性DNA(RAPD)、微衛星標記等。各種分子標記的應用，使遺傳學進入了一個日新月異的發展階段。這里所指的分子標記是以DNA多態性為基礎的標記。目前在蜜蜂中應用較多的分子標記主要有RFLP、RAPD、微衛星標記和線粒體DNA。
一、形態標記
形態標記就是一種特定的肉眼可見的外部特征，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位置已得到明確闡明，可以用其標記某一染色體區段，并對其他未定位的基因進行連鎖分析。形態標記在一些農作物如水稻、玉米中已有大量報道，而蜜蜂形態標記的研究還處在對蜜蜂形態特征的直觀認識水平，即形態特征的描述，對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。如果在蜜蜂的形態標記方面取得突破，確定諸如控制體色的基因在第幾條染色體上的位置，這無疑地在蜜蜂遺傳學上具有重要意義。
⒈外部形態標記
蜂種外部形態特征是人類對某蜂種最直觀、最簡單的認識和描述，感官直接或通過較簡單的實驗手段就能達到檢測蜂種的目的，也是蜜蜂分類學家最常用的方法，研究歷史悠久。形態性狀基因的染色體定位最初是通過性狀間的關聯和經典的二點、三點測驗進行的，通過判斷不同性狀間的遺傳是否偏離依照獨立分配所預期比例來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距離，并確定其毗鄰關系。在蜜蜂的形態特征中，現已發現有三對基因是連鎖的，眼睛的黃綠色(ch)和無毛(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 解剖學形態標記
從廣義上講，形態特征還包括解剖學形態、生理特性等。咽下腺(又稱王漿腺)是位于工蜂頭腔內的一對呈葡萄狀的腺體，其表面結構、解剖發育規律、泌漿機理、顯微測量及活性分析等領域已有研究。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表示王漿腺的活性；Bruwers (1982 )首次把短期體外放射化學來測定王漿腺體外合成蛋白質的速率，并以此作為王漿腺活性的指標；曾志將(1991)提出以咽下腺小囊數目表示王漿腺的活性；林雪珍等(1994)發現在意蜂不同品種之間咽下腺小囊數目存在顯著差異，咽下腺小囊數目可作為意蜂品種鑒定的一個指標。蘇松坤等2002年測定了11個西方蜜蜂蜂群的王漿產量與工蜂頭重、體重、頭體重比、咽下腺小囊個數、咽下腺長度的相關性，發現咽下腺長度與王漿產量的相關性最高，咽下腺長度可作為王漿產量較理想的形態標記。
二、細胞學標記
摩爾根將孟德爾所稱的“遺傳因子”的行為與細胞核染色體的行動結合起來研究，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應起來，從而將“遺傳因子”——基因落實到染色體上占有一定位置的實體，這導致細胞遺傳學的誕生。染色體結構變異體和非整倍體等細胞學標記材料，常常具有特定的形態學特征，使其很容易與對應的二倍體區別開來。非整體的蜜蜂往往不能存活，所以蜜蜂細胞學標記的研究較困難，目前僅研究到蜜蜂染色體組型、相對長度、臂比、G-帶和C-帶分析水平。
三、生化(同工酶)標記
1941年美國遺傳學家和生化學家通過研究紅色面包霉的生化突變型，對一系列營養缺陷型的遺傳分析提出了“一個基因一個酶”的假設，創立了生化遺傳學。50年代許多科學家發現同一種酶可具有多種不同的形式，同時由于淀粉凝膠技術的發展和組織化學染色劑的使用，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性位點有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確的依據。同工酶及蛋白質多態性是生化變異的主要組成部分，它們可作為分類的依據和遺傳標記，在蜜蜂遺傳育種研究中已得到應用。
⒈蘋果酸脫氫酶(MDH)
從20世紀70年代開始，許多學者經過多次實驗，確定了蜜蜂Mdh由a，b，c三個等位基因控制，這三個等位基因在不同的地理種群中分布不同，有的種群有三個等位基因，有的種群有兩個等位基因，有的種群只存在一個等位基因，沒有多態現象。Nunamaker和Wilson(1981)從南非的兩個地方，取了19群非洲蜜蜂做為試驗材料，發現都是aa型純合子；Badino等(1982，1983)報道，在廣大意大利的山麓地區意大利蜂表現出一個純合的cc等位基因的頻率分布，來自法國的一個蜂場的歐洲黑蜂表現為等位基因b的單態性。眾多的研究結果表明布，意大利蜜蜂(A.m.ligustica)中等位基因c占有優勢；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記，發觀采集蜂、守衛蜂、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分工的結論。該理論在西方蜜蜂中已得到不斷的證實并漸趨公認。關迎探等(1994)對意蜂的三個血統——“浙農大1號”意蜂、湖北本意和原意的MDHⅡ進行測定，發現它們的基因型頻率、基因頻率之間存在顯著差異，為“浙農大1號”意蜂品種的確立提供一個生化和遺傳依據。
⒉乙醇脫氫酶(ADH)
Martin(1977)在雄蜂和工蜂蛹中發現有3個Adh等位基因的多態性酶系。該等位基因頻率在非洲化蜜蜂和歐洲蜜蜂中是不同的。在小幼蟲中并沒有發現有ADH的活性，在預蛹期和白眼蛹時活性達到最大，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不同的等位基因。據李紹文等(1985)報道，中蜂沒有此酯酶，而在意蜂中此酯酶在蛹期有明顯的變化，白眼蛹(1～3天)沒有這種酯酶，紅眼蛹(6～7天)這種酶表現較淺的顏色，褐眼蛹(10～12天)時這種酶呈現深色帶。