【亲子鉴定技术在遗传学实验教学中的应用】亲子鉴定技术

亲子鉴定技术在遗传学实验教学中的应用

关键词：遗传学实验；
亲子鉴定；
微卫星；
科研成果 中图分类号：G642.0；
Q3文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017） 46-0247-03 遗传学是生物类和农学类专业重要的基础课程，以理论和实验相结合 为特点，是一门实践性较强的学科[1]。遗传学实验是遗传学课程教学的必要组 成部分，而遗传学实验仍然停留在传统的实验课程和设计，以验证性和示范性实 验为主，实验对象主要集中在染色体水平。在高等教育阶段，以培养学生严谨的 科研思维和提高主观能动性为主，因此遗传学实验的设计可以紧密结合科学研究， 将科研成果带入课堂，培养具有创造力的科研人才[2]。

亲子鉴定也称亲权鉴定，是指通过对子代个体遗传特征的分析确定可 能的父母，或通过父母的遗传特征来寻找可能的子女[3]。在水产生物家系选育 的过程中，亲子鉴定技术可以对早期家系混养的个体进行有效的亲缘关系判定 [4]。微卫星标记，由于其共显性和高重复性特点[5]，在遗传分析中占有重要地 位。我们将利用微卫星标记进行亲子鉴定的实验引入了遗传学实验中。本实验设 计了利用6对微卫星标记进行缢蛏亲本和子代个体间亲缘关系鉴定，是一个综合 性实验。

一、实验原理 微卫星（Microsatellites）以1-6个碱基为单位进行串联重复，两侧的 单拷贝序列较为保守，标记符合孟德尔遗传特性，是一种理想的共显性分子标记。

根据孟德尔遗传定律，子代分别遗传父本和母本的一个等位基因，对于不符合孟 德尔遗传规律的个体，便可排除在外。因此，通过分析亲代和子代的微卫星标记 的长度变异，可以有效进行亲子鉴定。通过该实验，熟悉实验过程和分析技术， 掌握亲子鉴定的原理与技术，深入理解孟德尔定律的内涵。二、实验材料与方法 1.实验材料。在缢蛏繁殖季节，以一对一交配的方式构建家系。交配 结束，取亲本个体外套膜分别浸泡于无水乙醇中保存。次年，每个家系随机采集 30个子代，取其外套膜组织，保存在无水乙醇中，备用。

2.DNA提取。缢蛏基因组DNA的提取采用改良的酚氯仿抽提法。取 0.2g缢蛏样本组织剪碎，溶解于裂解液中，彻底裂解至澄清；
在裂解液中加入 500uL苯酚，12000rpm离心20min；
吸取上清液，加入500uL氯仿，12000rpm离心 20min；
吸取上清液，加入2倍体积预冷无水乙醇，静置20min，12000rpm离心 15min；
弃掉上清液，将DNA溶解于100uL无菌水中，-20℃保存备用。

3.PCR扩增。用于缢蛏个体亲子鉴定的微卫星引物6对，合成5′上游荧 光引物（FAM）（表1）。PCR反应体系为25μL，含1×TaqMasterMix，上、下游 引物各0.2μmol/mL，模板DNA20ng；
PCR反应条件：94℃预变性3min，94℃变 性30s，58℃退火30s，72℃延伸30s，进行35循环，最后72℃延伸10min。

4.琼脂糖凝胶电泳检测。配制1%的琼脂糖凝胶凝胶，检测DNA和PCR 产物，通过凝胶成像系统观察结果并拍照。

5.毛细管电泳检测基因型。将PCR样品进行毛细管电泳检测，利用 GeneMapperv4.0对微卫星的分型结果进行分析。

三、实验结果 本实验包含了核酸提取，PCR扩增，凝胶电泳初步检测以及毛细管电 泳基因分型；
采集的样本包括1对父母本和10个子代。实验中将学生分为6组，每 组同学分别提取2个样本的DNA，之后每组同学对12个样本进行2对微卫星引物 的PCR扩增和基因型检测。

1.琼脂糖凝胶电泳检测结果。本实验对于微卫星引物扩增产物的检测， 进行了琼脂糖凝胶电泳的初步检测，保障实验中能够扩增出预期的产物（图1）。

但是，由于凝胶电泳分辨率较低，而微卫星等位基因片段差异较小，需要进一步 根据采取分辨率较高的检测方法。

2.毛细管电泳检测结果。本实验设计了荧光标记的微卫星单向引物， 采用了毛细管电泳检测方法，对PCR产物进行了进一步检测，利用GeneMapper软件获得了样本的测试峰图和基因型，并转化成扩增产物的长度表示。以引物以 M129857为例，测序结果的数据如图2所示，分别为母本、父本和10个子代的基 因型。该引物可以获得4种基因型，假设母本为ab，父本为cd，那么根据孟德尔 定律，这10个子代的基因型必然是4种组合，包括ac，ad，bc和bd。学生通过对 比各个微卫星引物扩增产物在父母本和子代个体中的片段大小，可以推断出它们 之间的亲缘关系。

四、实验教学总结 在高等教育阶段，教学和科研是相辅相成，相互补充的。教学是科研 的理论基础，而科研是教学的实践、补充和延伸。本实验中，我们利用了6对微 卫星分子标记进行亲子鉴定实验，实现了科研成果的转化，也是对孟德尔定律的 再次理解和实际应用。在传统的遗传学实验中，以掌握实验方法为出发点，大家 在实验过程中仅僅是照搬实验步骤和机械性重复，缺乏主观能动性。本实验的不 同在于是一个科学性的综合性实验，具有一定生物学意义，具备了“提出问题、 解决问题和分析问题”的思路，相当于一个小课题。因此，在实验过程中，较好 地激发了学生的学习兴趣，能够培养学生严谨的科学思维。

本实验属于综合性实验，涉及到了基本的分子生物学技术，也进行了 实验和分析技术的改进。例如，对于传统的核酸抽提，我们进行了步骤简化，这 样就可以节约时间。采用琼脂糖凝胶电泳抽测，对PCR结果进行初步检测，之后 主要采用毛细管电泳检测方法，保证基因分型更加精确。对于整个实验，注重遗 传学分析即基因型的判断，更加深刻理解遗传的本质。

总之，学生科研思维和创新能力的培养是现代高等教育的重要方向， 我们将不断调整实验教学方案，构建完善的实验教学体系，培养高素质的科研人 才。

作者：朱东红