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Genetic diversity analyse of Thailand Babylonia areolata with RAPD markers

泰国产方斑东风螺养殖群体遗传多样性的RAPD分析



全 文 :    倡 海南省重点科技计划项目 (06121)和海南省教育厅高校科学研究项目 (Hj Kj200720)资助
    倡倡 通讯作者
收稿日期 :2006唱03唱09   改回日期 :2006唱06唱08
泰国产方斑东风螺养殖群体遗传多样性的 RAPD 分析 倡
黄  海  王永强  尹绍武 倡倡 雷从改  冯永勤  陈国华  张  本
(海南大学热带生物资源教育部重点实验室 ,海南大学海洋学院  海口   570228)
摘   要   用随机扩增多态性 DNA(RAPD)技术对泰国产方斑东风螺养殖群体的遗传多样性进行检测 ,从 100个随机引物
中筛选出 21个引物对方斑东风螺的 DNA进行扩增 ,结果表明 :21个引物共检测到 222条清晰且重复性好的条带 ,每个引
物可扩增出 4 ~ 16 条带 ,分子量在 200 ~ 2200bp之间 ,其中多态位点为 156 个 ,占 70畅27 % ;群体的 Shannon 多样性指数为
0畅2818 ,Nei基因多样性指数为 0畅2491 ;个体间最大遗传距离为 0畅291 ,最小遗传距离为 0畅066 。通过与其他贝类遗传多样
性的研究结果比较 ,可初步判断泰国产方斑东风螺养殖群体的遗传多样性比较丰富 。
关键词   方斑东风螺   遗传多样性   随机扩增多态性 DNA(RAPD)   遗传距离
Genetic diversity analyse of Thailand Babylonia areolata with RAPD markers .HUANG Hai ,WANG Yong唱Qiang ,YIN Shao唱
Wu ,LEI Cong唱Gai ,FENG Yong唱Qin ,CHEN Guo唱Hua ,ZHANG Ben(Key Lab for Tropical Biology Resources of Ministry of Ed唱
ucation ,College of Oceanography ,Hainan University ,Haikou 570228 ,China) ,CJEA ,2007 ,15(6) :126 ~ 130
Abstract   Random Amplified Polymorphic DNA(RAPD)technique was applied to detect DNA polymorphism in 20 indi唱
viduals of an ar tificially grown population of Babylonia areolata impor ted from Thailand .21 random primers were used
from which a total of 222 bands were generated .Each primer used in the detection has 4 ~ 16 bands ,w ith DNA fragment
lengths ranging from 200 to 2200bp .Observed total amount and percentage of the polymorphic fragments are 156 and
70 .27 % ,and the Shannon and Nei index of phenotypic and gene diversity of raised population are 0 .2818 and 0 .2491 re唱
spectively .Genetic distance among individuals ranges from 0 .066 to 0 .291 .Comparing genetic diversit y of B .areolata
with that of other shellfish reveals a heft y genetic diversit y of B .areolata .
Key words   Babylonia areolata ,Genetic diversit y ,Random Amplified Polymorphic DNA(RAPD) ,Genetic distance
(Received March 9 ,2006 ;revised June 8 ,2006)
方斑东风螺[ Babylonia areolata(Lamarck)]属腹足纲 ,新腹足目 ,娥螺科 ,身体呈长卵圆形 ,螺旋部呈圆
锥状 ,体螺层膨大 ,壳质厚而坚实 ,壳表光滑 ,色白具褐黄色方形的斑块 ,生活于水深 7 ~ 30m 的砂质海底[1] ,
是热带 、亚热带贝类品种 ,在泰国 、日本 、中国均有分布 ,我国主要分布在福建 、广东和广西 、海南 、台湾沿
海[2 ,3] 。 方斑东风螺生长速度快 ,抗病能力强 ,肉质细嫩且味美 ,具有较高的经济和营养价值 ,已发展为一个
新兴的海水养殖品种 。 目前 ,福建 、广东 、海南 、台湾等地已初步实现方斑东风螺人工育苗规模化和养殖产
业化 。 国内外学者对东风螺的繁殖生物学 、生态学 、繁殖技术 、养殖技术等已作了较多的研究[2 ~ 7] ,但尚未
见东风螺遗传多样性的研究报道 。
随机扩增多态性 DNA(Random Amplified Polymorphic DNA ,简称 RAPD)技术具有快速 、灵敏 、简便等特
点[16 ,17] ,已被广泛应用于遗传多样性检测及品系鉴定等多个方面 。 本研究采用 RAPD技术 ,对目前在海南省已
实现规模化养殖的泰国产方斑东风螺的遗传多样性进行分析 ,研究其遗传背景 ,以期从 DNA 水平了解方斑东
风螺养殖群体的遗传资源现状 ,为其资源的合理利用和保护提供依据 ,促进其产业化的健康和可持续发展 。
1   实验材料与方法
实验所用方斑东风螺养殖群体样本( N = 50)于 2005 年 6 月由海南定大养殖有限公司提供 ,体重为68 ~
140g ,运回实验室暂养于水族缸中供提取 DNA 用 。 基因组 DNA 的提取采用酚唱氯仿提取法 。 随机取方斑东
风螺样本 20 只 ,各取新鲜腹足 0畅1g 左右 ,用灭菌的 0畅8 % 生理盐水漂洗 1 ~ 2min ,再用小剪刀剪碎腹足 ,加
第 15卷第 6 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .15   No .6
2 0 0 7年 1 1月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov .,  2007
入 500μL DNA 提取液 、SDS(10 % )40μL ,轻松摇匀后在 37 ℃ 下水浴 2 ~ 3min ;之后再加入 25mg/mL 蛋白酶
K 40μL 、Rase酶 2μL摇匀后于 55 ℃ 下水浴消化过夜(大约 18 ~ 19h) 。 加入等体积饱和酚抽提 20min 后 ,于
4 ℃ 下 12000r/min 离心 15min ;取上清液加入等体积酚∶氯仿∶异戊醇(25∶24∶1)抽提 10min 后在 4 ℃ 下
12000r/min离心 15min ;取上清液加入等体积的氯仿∶异戊醇抽提 10min 后在 4 ℃ 下 12000r/min 离心
15min ;加入灭菌的 2畅5mol/L的 NaCl使 NaCl的终浓度为 0畅3mol/L ,摇匀后加入大于 2 倍体积的无水乙醇 ,
在 - 20 ℃ 下放置 15min ,然后在 4 ℃ 下 14000r/min 离心 20min ;沉淀用 70 % 乙醇洗涤 2 次 ,自然晾干后加入
200μL TE液溶解 ,置于 4 ℃ 保存备用 。 然后用 0畅8 % 琼脂糖凝胶电泳检测 DNA ,估计其分子量的大小 ,在核酸
蛋白测定仪上测其含量及纯度 。
RAPD 反应总体积为 25μL ,其中内含 10 × PCR 反应缓冲液 2畅5μL 、MgCl2 (25mol/L)2畅5μL 、模板 DNA
1μL(约 80 ~ 200ng) 、Taq酶(5U)0畅3μL 、dN TP 5μL(均为 1畅0mol/L) 、引物 1畅5μL(约 15ng) 。 PCR 反应在德
国 Eppendof 公司的 Mastercycler 型扩增仪上进行 ,94 ℃ 预变性 10min 后进行 40 个循环 ,每个循环包括
94 ℃ 、1min → 37 ℃ 、1min → 72 ℃ 、2min ,最后于 72 ℃ 再延伸 10min 。 反应结束后 4 ℃ 保存 ,每次反应设不含模
板 DNA 的空白对照 。 扩增产物用含有溴化乙锭的 1畅4 % 的琼脂糖凝胶电泳 ,用 AlphamagerT M 2200 凝胶成
像系统拍照 、观察记录 。
根据观察结果 ,扩增条带有且清晰记为 1 ,否则记为 0 ,构建原始数据表征矩阵 ,并据此统计位点总数和
多态位点比例 ,分析和计算群体的遗传多样性参数 。 计算公式如下 :
多态位点比例 P = 多态位点数/位点总数 (1)
Shannon多样性指数 H = - ∑ Pi log2 Pi / N (2)
式中 ,Pi 为第 i条扩增条带存在的频率 ,N 为检测到的位点数 。
Nei基因多样性指数 He = ∑ (1 - ∑ P2i )/ n (3)
式中 ,Pi 为单个位点上等位基因的频率 ,n为所检测到的位点[18] 。任意两个体间遗传相似率和遗传距离用下式计算 :
F = 2 Nxy/( Nx + Ny) (4)
P = 1 - F (5)
式中 ,F 为两个体间遗传相似率 ,P
为两个体间遗传距离 ,Nx 和 Ny 分别
为 x 和 y 个体拥有的 RAPD 标记总
数 ,Nxy是 x 和 y 两个体共享 RAPD
标记数[19 F] 。
2   结果与分析
根据个体间扩增产物的一致性 ,
从 100 个 10bp随机引物中选取 21 个
随机引物对方斑东风螺的基因组
DNA 进行扩增(见表 1) 。 每个引物
扩增出 4 ~ 16 条清晰可辨且重复性强
的条带 ,共计 222 条 ,平均每个引物扩
增出 10畅57 条 ,其中 156 条带表现为
多态 ,多态比例为 70畅27 % 。 筛选出
的 21 个随机引物均为多态性引物 ,通
过对全部扩增产物进行统计 ,任何两
个个体所拥有的遗传标记不完全相
同 ,即任意两个个体间均具有遗传差
异 。不同引物所得扩增片段的数量 、
所揭示的多态性各不相同 。 图 1 和图
2 分别是引物 S73 和 S98 对方斑东风
螺养殖群体的 RAPD 扩增结果 。
表 1   21 个引物在方斑东风螺养殖群体中的 RAPD 扩增结果
Tab .1   RAPD results of raised population of B .areolata with 21 random primers
引   物
Primer
引物序列 (5′唱3′)
Sequences o f
primers(5′唱3′)
位点总数
T otal no .o f
RAPD loci
多态位点数
T otal no .o f
polymorphic loci
多态位点百分数/ %
Percentage o f
polymorphic loci
S5 T GCGCCCT TC 13 9 69畅23
S6 T GCTC T GCCC 13 11 84畅62
S8 G TCCACACGG 6 6 100畅00
S23 AG TCAGCCAC 9 3 33畅33
S48 G TG T GCC CAA 11 9 81畅82
S50 GG TC TACACC 9 5 55畅56
S62 G T GAGGCG T C 12 7 58畅33
S68 T GGACCGGT G 4 2 50畅00
S69 C TCACCGT CC 7 7 100畅00
S71 AAAGCT GCGG 9 8 88畅89
S73 AAGCC TCGT C 11 8 72畅73
S75 GACGGAT CAG 11 11 100畅00
S76 CACACTC CAG 16 12 75畅00
S79 G TT GCCAGCC 13 11 84畅62
S82 GGCAC T GAGG 12 6 50畅00
S83 GAGCCCT CCA 16 11 68畅75
S89 CT GACGT CAC 11 7 63畅64
S94 GGA TGAGAC C 8 7 87畅50
S95 ACT GGGAC TC 8 6 75畅00
S97 ACGACCGACA 13 4 30畅77
S98 GGCTCA TG T G 10 6 60畅00
合计 222 156
平均 10畅57 7畅43 70畅27
第 6期 黄   海等 :泰国产方斑东风螺养殖群体遗传多样性的 RAPD分析 127 
图 1   引物 S73 对方斑东风螺养殖群体的 RAPD 扩增结果倡
Fig .1   RAPD results of raised population of B .areolata with primer S73
倡 M 为标准分子量标记 ,下同 。
图 2   引物 S98 对方斑东风螺养殖群体的 RAPD 扩增结果
Fig .2   RAPD results of raised population of B .areolata with primer S98
    根据建立的二维空间数据矩阵 ,计算得到 20 个个体的遗传距离与遗传相似率矩阵(见表 2) 。 该养殖群
体的遗传相似率为 0畅792 ;其中任意两个个体间的遗传相似率在 0畅934 ~ 0畅709 之间 ,遗传距离为 0畅208 ,其
中任意两个个体间的遗传距离在 0畅066 ~ 0畅291 之间 。 同时由 21 个随机引物所检测的表型频率计算的
Shannon 多样性指数为 0畅2818 ,Nei基因多样性指数为 0畅2491 。
表 2   方斑东风螺养殖群体各个体之间的遗传相似率(对角线以上)和遗传距离(对角线以下)
Tab .2   Genetic distances (below diagonal)and genetic similarit y index(above diagonal)among 20 individuals of B .areolata
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 0畅793 0畅800 0畅857 0畅790 0畅810 0畅771 0畅762 0畅838 0畅838 0畅724 0畅772 0畅810 0畅752 0畅733 0畅790 0畅743 0畅800 0畅762 0畅724
2 0畅207 0畅758 0畅719 0畅766 0畅734 0畅719 0畅762 0畅781 0畅789 0畅734 0畅750 0畅820 0畅840 0畅789 0畅774 0畅711 0畅758 0畅766 0畅743
3 0畅200 0畅242 0畅810 0畅800 0畅724 0畅774 0畅753 0畅793 0畅812 0畅747 0畅756 0畅788 0畅801 0畅773 0畅797 0畅797 0畅825 0畅807 0畅769
4 0畅143 0畅281 0畅190 0畅764 0畅765 0畅787 0畅747 0畅758 0畅779 0畅747 0畅759 0畅833 0畅813 0畅746 0畅750 0畅774 0畅783 0畅756 0畅741
5 0畅210 0畅234 0畅200 0畅236 0畅821 0畅840 0畅804 0畅850 0畅872 0畅709 0畅770 0畅838 0畅877 0畅770 0畅813 0畅787 0畅879 0畅829 0畅810
6 0畅190 0畅266 0畅276 0畅235 0畅179 0畅849 0畅880 0畅836 0畅838 0畅759 0畅782 0畅800 0畅847 0畅797 0畅824 0畅792 0畅818 0畅771 0畅934
7 0畅229 0畅281 0畅226 0畅213 0畅160 0畅151 0畅815 0畅824 0畅835 0畅728 0畅791 0畅822 0畅789 0畅786 0畅801 0畅722 0畅768 0畅815 0畅723
8 0畅238 0畅238 0畅247 0畅253 0畅196 0畅120 0畅185 0畅904 0畅879 0畅755 0畅830 0畅784 0畅810 0畅779 0畅801 0畅714 0畅781 0畅799 0畅725
9 0畅162 0畅219 0畅207 0畅242 0畅150 0畅164 0畅176 0畅096 0畅886 0畅784 0畅757 0畅913 0畅836 0畅791 0畅793 0畅888 0畅814 0畅817 0畅758
10 0畅162 0畅211 0畅188 0畅221 0畅128 0畅162 0畅165 0畅121 0畅114 0畅808 0畅813 0畅843 0畅773 0畅770 0畅855 0畅785 0畅872 0畅870 0畅734
11 0畅276 0畅266 0畅253 0畅253 0畅201 0畅241 0畅272 0畅245 0畅216 0畅192 0畅791 0畅742 0畅803 0畅792 0畅792 0畅783 0畅747 0畅799 0畅718
12 0畅228 0畅250 0畅244 0畅241 0畅230 0畅218 0畅209 0畅170 0畅243 0畅187 0畅209 0畅898 0畅801 0畅785 0畅816 0畅793 0畅793 0畅841 0畅718
13 0畅190 0畅180 0畅212 0畅167 0畅162 0畅200 0畅178 0畅216 0畅087 0畅157 0畅258 0畅102 0畅852 0畅797 0畅854 0畅809 0畅850 0畅833 0畅774
14 0畅248 0畅160 0畅199 0畅187 0畅123 0畅153 0畅211 0畅190 0畅164 0畅227 0畅197 0畅199 0畅148 0畅827 0畅779 0畅769 0畅785 0畅789 0畅756
15 0畅267 0畅211 0畅227 0畅254 0畅230 0畅203 0畅214 0畅221 0畅209 0畅230 0畅208 0畅215 0畅203 0畅173 0畅778 0畅819 0畅764 0畅770 0畅730
16 0畅210 0畅226 0畅203 0畅250 0畅187 0畅176 0畅199 0畅199 0畅207 0畅145 0畅206 0畅184 0畅146 0畅221 0畅222 0畅755 0畅824 0畅835 0畅729
17 0畅257 0畅289 0畅203 0畅226 0畅213 0畅208 0畅278 0畅286 0畅112 0畅215 0畅208 0畅207 0畅191 0畅231 0畅181 0畅245 0畅783 0畅726 0畅800
18 0畅200 0畅242 0畅175 0畅217 0畅121 0畅182 0畅232 0畅219 0畅186 0畅126 0畅253 0畅207 0畅150 0畅215 0畅236 0畅176 0畅217 0畅887 0畅748
19 0畅238 0畅234 0畅193 0畅244 0畅171 0畅229 0畅185 0畅201 0畅183 0畅130 0畅201 0畅159 0畅167 0畅211 0畅230 0畅165 0畅274 0畅113 0畅755
20 0畅276 0畅257 0畅231 0畅259 0畅190 0畅066 0畅277 0畅275 0畅242 0畅266 0畅282 0畅282 0畅226 0畅244 0畅270 0畅271 0畅200 0畅252 0畅245
3   小结与讨论
生物多样性是物种适应多变的生存环境而得以维持生存 、发展和进化的基础 。 从遗传学和进化角度来
128  中 国 生 态 农 业 学 报 第 15 卷
讲 ,一个物种的遗传多样性的高低与其适应能力 、生存能力和进化潜力密切相关 。 物种的遗传多样性越丰
富 ,其适应能力 、生存能力和进化潜力就越大 ,或者说遗传多样性为物种的适应能力 、生存能力和进化潜力
提供了潜在的遗传基础和储备 。 反之 ,遗传多样性的降低可导致其适应能力 、生存能力降低 ,物种退化 ,极
端情况下甚至威胁物种生存[8] 。 保护生物多样性的核心是保护种质资源 。 因此 ,最大限度地维持种内遗传
多样性水平 ,是持续利用种质资源的前提和基础 。
在 RAPD 分析中 ,多态位点比率 、遗传相似率 、遗传距离 、Shannon 多样性指数 、Nei基因多样性指数等
都是评价物种遗传多样性的重要参数 。 鱼 、虾 、贝类等养殖群体往往由于人为因素的干扰作用 ,群体遗传多
样性水平下降 ,进而导致生长率 、抗病性 、繁殖力等性能下降 ,甚至危及到种群的生存 。 由于国内外对东风
螺的遗传多样性的研究几乎空白 ,因而无法判定现有养殖群体受到养殖压力的影响程度 。 但有关其他经济
贝类的研究数据却有不少报道 。 李太武等[9]利用 RAPD检测皱纹盘鲍和杂色鲍的遗传多样性 ,结果表明其
多态比例分别为 43畅66 % 、53畅05 % ,平均遗传杂合度为 0畅1557 、0畅1686 。 宋林生等[10]检测到栉孔扇贝野生
种群和养殖群体的多态位点比例分别为 75畅82 % 、73畅47 % ,遗传杂合度分别为 0畅27 和 0畅26 。 王爱民等[11]
对海南三亚 、广东大亚湾和广西北海 3 个野生种群马氏珠母贝遗传多样性的 RAPD 分析发现 ,种群内的遗
传相似性指数分别为 0畅642 、0畅762 和 0畅688 ,Shannon 多样性指数分别为 0畅266 、0畅211 和 0畅174 。 Beth
等[20]应用 RAPD 技术对 1 个养殖群体和 4 个野生群体的牡蛎( Crassost rea vi rgin ica)遗传多样性进行了研
究 ,结果表明 ,野生群体多态位点比例为 74 % ,明显高于养殖群体(54 % ) 。 阎冰等[12]以 RAPD 研究广西山
口 、北海 、犀牛角 、东兴文蛤种群的遗传多样性 ,结果表明山口 、北海 、犀牛角 、东兴文蛤种群的遗传多样性指
数分别为 0畅1995 、0畅2039 、0畅1773 、0畅1936 ,多态位点比例分别为 86畅32 % 、90畅63 % 、81畅05 % 、88畅00 % 。 杜晓
东等[13]对广东和广西两省海区的 7 个野生文蛤( Meretr ix meret r ix)群体进行遗传多样性研究 ,结果表明各
群体的多样性指数为 0畅2088 ~ 0畅2594 ,多态位点比例为 85畅71 % ~ 94畅74 % 。 李太武等[14]采用 RAPD 技术
对 5 个泥蚶群体的遗传多样性进行了研究 ,结果表明福建 、韩国 、山东 、温岭 、泰化泥蚶群体的多态性比率分
别为 82畅19 % 、84畅00 % 、83畅56 % 、73畅43 % 、79畅86 % ,平均遗传杂合度分别为 0畅2628 、0畅2683 、0畅2682 、
0畅2513 、0畅2532 。 潘宝平等[15]探讨光滑狭口螺 、长角涵螺 、纹沼螺 、赤豆螺 、大沼螺 、梨形环棱螺 6 种淡水螺
类亲缘关系时 ,检测到 6 种螺的平均多态性比率为 76 % 。 本实验结果与上述其他贝类的多态位点百分率 、
杂合度等参数比较发现 ,方斑东风螺的多态位点比率高于皱纹盘鲍 、杂色鲍 、珠母贝 、牡蛎养殖群体 ,与扇
贝 、淡水螺 、牡蛎野生群体相当 ,略低于文哈 、泥蚶 ;平均遗传杂合度较高 ,高于皱纹盘鲍 、杂色鲍 ,略低于扇
贝 ;基因多样性指数也较高 ,高于珠母贝 、泥蚶 、文蛤 。 可初步判断泰国产方斑东风螺养殖群体仍具有较高
的遗传多样性 。
本实验以泰国产方斑东风螺养殖群体为研究对象 ,利用 RAPD 技术分析其遗传多样性 。 结果表明所分
析的 21 个随机引物都为多态性引物 ,平均多态位点比率高达 70畅27 % ,Shannon 多样性指数为 0畅2818 ,Nei
基因多样性指数(平均遗传杂合度)为 0畅2491 ;任意两个个体的扩增条带均不完全相同 ,任意两个个体间的
遗传距离在 0畅066 ~ 0畅291 之间 ,该群体的遗传距离为 0畅208 。 本研究结果揭示了目前海南养殖的泰国产东
风螺群体遗传多样性仍很丰富 ,可为泰国产方斑东风螺资源的进一步选种育种提供科学参考 。 但是 ,在东
风螺市场需求的利益驱动下 ,由于过度捕捞 、盲目引种 、养殖群体的逃逸 、繁殖群体过小 、环境恶化等原因 ,
东风螺种质资源面临日益衰退的趋势 。 为最大限度地保护与利用开发东风螺资源 ,应从现有种质资源提
纯 、复壮出发 ,在注意保护野生资源的前提条件下 ,尽可能保证人工育苗过程各环节的科学性和合理性 ,尽
快将分子遗传标记技术应用于东风螺苗种培育 ,建立标记辅助选育技术 ,极大程度地促进对东风螺人工养
殖业的发展 。
参   考   文   献
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