李培青刘焕民朱必才*
(徐州师范大学生命科学学院，徐州221116)
摘要 哺乳动物经过长期进化，使其基因组在结构和功能上存在着明显的差异，构成了表型进化的基础。随着人类、部分哺乳动物基因组测序的完成，以比较基因组学为主要研究手段的哺乳动物进化研究应运而生，从而为在基因组水平上深入认识哺乳动物进化关系、揭示生命的起源和进化提供依据。对比较基因组学的主要研究方法进行了综述，进而探讨其在哺乳动物进化研究中的应用，并对哺乳动物比较基因组学的发展进行了展望。
关 键 词 比较基因组学;哺乳动物;进化
人类 基 因 组全序列测序工作的完成具有划时代的意义，标志着基因组研究的新纪元己经到来。随着被成功测序的哺乳动物种类数目的增加，相关物种间基因组的比较分析自然就成了下一步的工作重点，随之诞生了一个新的生命科学研究方向— 比较基因组学。比较基因组学(comparative genomics) 是在具有生物基因组图谱和成功测序前提下，比较物种基因组间的相似性和差异性，进而阐述其内在分子机制，以了解基因的功能、表达机制和物种进化的一门新兴学科{1,21。比较基因组学的重要性在于它把不同的学科、不同的生物种类联系在一起，架起了基础研究和应用研究之间的桥梁。跨种、跨属的基因组比较对人们认识哺乳动物间的分化、亲缘关系等表型进化过程，以及DNA变化如何导致生物多样性有十分重要的意义。
在 生物 的 进化过程中，基因组是一个动态的结构，不断地被修饰、演化。以基因组为研究对象的比较基因组学是常规的以基因为研究对象的分子生物学的一次飞跃。对伴随人类基因组而完成的大量生物完整基因组的信息分析，不仅将直接帮助破译人类遗传密码，其本身也可能解决关键问题[31 近年来，比较基因组学的兴起对人们全面理解哺乳动物的进化起着积极作用。在不同物种、不同进化水平的生物的相关基因之间进行比较分析，是基因研究的重要手段。目前，人们有了越来越多的哺乳动物全基因组序列数据，因此，对哺乳动物进化研究，也必须从基因水平上的比较，上升到对不同进化水平的生物在全基因组水平上的比较研究。这样的研究将更有效地阐述哺乳动物进化的历程，揭示基因在生命系统中的地位和作用，解释整个生命系统的组成和作用方式[41。由完整基因组研究所导致的比较基因组学必将为哺乳动物进化研究开辟新的领域。
1 比较基因组学的研究方法
1.1荧光原位杂交技术
荧光 原 位 杂交技术(fluorescencein s ituh ybridization, FISH)技术是20世纪80年代在己有的放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种分子细胞遗传学技术，正在引起分子细胞遗传学的深刻变化，它已经深入的改变了基因组研究的各个方面[51。通过特异的探针与裸露DNA纤维的杂交，以显示其杂交信号，可以检测仅有数千碱基的缺失。FISH技术的应用会加深加快在哺乳动物的染色体进化研究及亲缘关系等领域的认识[61
比较 染 色 体涂染技术(comparativech romosome painting)是对荧光原位杂交技术的发展，已被广泛应用171。作为荧光原位杂交的一种特殊应用，染色体涂染技术是用某个染色体的DNA片段混合物，通过荧光标记检测中期染色体的最有效的方法181。亦可用来比较哺乳动物相近物种中染色体的同源性[91 该技术所揭示的同源片段是建立在DNA序列同源的基础上，可以从整体水平比较基因组中所有的染色体片段，因而比传统显带和基因定位技术具有更准确、可靠、快速等优点，正日益成为目前比较基因组和染色体进化研究的主要手段[10]
1.2 比较基因组杂交技术
比较 基 因 组杂交技术(comparativeg enomic hybridization,C GH)是在1992年创建的[11]，原理是在荧光原位杂交基础上发展起来的一种新的分子细胞遗传学技术，用不同的荧光染料标记基因组DNA 和待测细胞的DNA，再与中期染色体杂交，通过检测染色体上的荧光信号，确定待测组织DNA拷贝数的改变，同时在染色体上定位。它使间期基因组快捷可靠的检测成为可能。和传统细胞遗传分析技术不同，它无需体外培养细胞。与FISH技术相比，它克服了需制备染色体特异区域的探针且仅能检测个别染色体或部分位点的局限性，它是一种全方位检测法，一次实验即可检测出待测标本整个基因组DNA 拷贝数增减，亦可在物种间进行染色体同源性比较。染色体物质的丢失或增多也可以通过比较基因组杂交方法而核实[121。最近，比较基因组杂交的广泛用途在研究灵长类的进化上己经得到有力的证明[131 CG H 技 术也有局限性，如中期染色体的应用限制了基因组小片段(20 mb)和紧密连锁检测，Pollack 等‘141用cDNA微阵列代替中期染色体，具有了较高的分辨率，能比较DNA拷贝数与基因表达的差异，从而克服了此局限性。
1.3微阵列一比较基因组杂交技术
微阵 列 一 比较基因组杂交(microarray-CGH，又称array CGH)技术是将基因芯片技术和传统比较基因组杂交技术集为一体的新技术{14,151。它通过在一微小的基片表面固定大量的基因探针，用标记后的待检测样本与己固定的核昔酸序列杂交，然后检测信号，确定样本中该基因或核普酸序列的含量。由于该技术具有较高的灵敏度和精确性，而且又借助了计算机自动操作系统，实现了程序化，快速又直观，所以在哺乳动物进化研究中具有广阔应用前景。
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