植物大麻有遗传性吗?

植物大麻

 

 

 

 

   大麻为一年生的草本植物,可用于食品、纺织和药品等。非法的大麻制品主要有3种,即大麻草、大麻树脂和大麻油,长期大量摄入大麻制品会导致毒性精神病,损害内脏功能。

  法医科学家使用的人类DNA图谱分析技术同样可以应用到包含DNA遗传信息的任何生物材料的分析中,因此DNA分析技术可用于植物原料来源的大麻及其产品的大麻品种鉴定。

  地域差异会导致大麻形态、化学成分、生物活性物质含量的不同,气候以及土壤条件的差异也会导致分类特征差异很大,从而导致含糊和可疑的分类结果。因此可以通过DNA分子技术进行研究。

  提取大麻中具有生物活性的DNA,必须在适当的条件下,控制酸碱度和避免DNA酶的污染,还要避免剧烈振动与搅拌破坏其生物化学结构。

  个体DNA序列的独特性使得研究有机体的遗传多样性以及它们之间的相关性成为可能。确定的DNA序列多态性的多种技术也已被开发,并且从中衍生出分子标记。在DNA水平上的遗传变异可以通过利用不同分子的标记物,例如限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、简单重复序列(SSR)和单核苷酸多态性(SNP)分析。采用DNA分子手段对大麻的DNA分型和遗传相关信息进行研究,为推断大麻产地来源及鉴别大麻品种提供依据。本文对大麻遗传多样性DNA分子标记研究方法作相关概述。

  RFLP主要用于检测基因序列DNA在限制性内切酶作用下形成的特定DNA片段。RFLP是由限制性酶切位点上碱基的缺失、重排、插入或点突变所引起的DNA限制性片段长度的差异。RFLP方法需通过DNA的多种转膜酶切和制备探针等步骤,只对基因组的单拷贝序列进行检测。RFLP实验操作繁琐、检测周期长、成本高昂,不适于大规模分子育种。

  RAPD是在聚合酶链式反应的基础上对所有的基因组进行多态性分析的技术手段。通过不同引物(随机排列碱基顺序的寡核苷酸单链),使特定基因组DNA进行PCR扩增,琼脂糖或者聚丙烯酰胺电泳分离,然后用溴化乙锭染色或利用放射性自显影的技术来检测DNA片段的多态性。不同引物扩增后的产物的带型数量和均匀度差异很大,所以选择随机引物很重要,选出适合大麻DNA的随机引物,为大麻的RAPD分子标记打下基础。

  黄艳梅等人利用RAPD技术筛选出11条RAPD引物,对来自4个省6个地区的大麻叶子样品进行分析,分别检测出52条和126条分子量大于200bp的DNA片段,这里具有多态性的分别是27个和73个,说明被检测的大麻品种间分别存在51.9%和57.9%的变异,可看出RAPD的遗传标记法的稳定性较差,需通过多次重复实验调整引物浓度和退火温度,选择最佳效果来降低实验误差。

  汤志成等人以中国12份野生大麻种质及4个对照栽培品种为研究对象,14条RAPD引物共扩增出106条带,其中79条为多态性条带,多态性比率为74.52%。在此基础上,结合表型性状综合分析研究野生大麻的遗传多样性,为大麻品种改良和利用提供基础资料。张利国等人采用RAPD技术进行大麻多态位点比率分析,综合运用核型分析与RAPD两种研究手段,从分子和细胞两方面分析其种间差异,有助于认识遗传多样性及其生物学意义。

  序列特异性扩增区标记是利用RAPD技术为基础发展起来的,是一种利用PCR技术的单基因位点多态性遗传标记。在RAPD技术检测后对目标RAPD的片段进行克隆和测序,在原RAPD片段的两端的序列设定引物,再对其进行PCR特异性的扩增,进而把与原RAPD片段相对应的单一位点检测出来。SCAR具有序列明确、简单方便和重复性好的优点。

  AFLP技术是一种基于RFLP的DNA分子标记技术,通过PCR反应选择性扩增限制性片段的方法。首先将基因组DNA先用限制性内切酶切割,接下来将双链的接头与DNA片段的末端连接,以连接点的序列和相邻的限制性位点序列作为引物,结合位点对其进行特异性PCR的扩增。AFLP克服了RFLP技术复杂和RAPD稳定性差的缺陷,具有可靠性好、重复性强和可信度高等优点。

  通过大麻品种AFLP分析,建立大麻AFLP指纹图谱,在分子水平上分析品种间差异,为大麻分类、品种鉴定提供理论指导和技术支持。胡尊红等采用AFLP的分析,以树状聚类图和样品间的遗传距离为依据,揭示了大麻的遗传多样性和复杂的遗传性。使用5组引物扩增最后得到了442条带,其262个是多态性位点,平均多态性为57.5%。

  SimonGilmore等对测93株大麻标本进行了5个STR位点检测,其中有药用植株和纤维用植株,最后检测到79种等位基因。将检测后的结果进行了统计学分析后,得出不同品种间的大麻具有非常明显的遗传多样性的结论,由此利用此种手段对鉴别大麻植物来源地有很大的可能性。

  简单序列重复区间扩增是Zietkiewicz于1994年提出的,又称为锚定SSR,其显示基因组遗传多态性的依据与SSR一致。SSR标记的扩增产物就是重复序列,其引物在重复序列两侧,具有特异性;而ISSR标记则主要针对重复序列之间的DNA区域,所用引物是随机的,通过在SSR重复序列3或5端加上2~4个简并碱基作为引物,保证与锚定的核苷酸匹配的位点在扩增时得到正常延伸,避免SSR在基因组上的滑动,提高PCR扩增的专一性。

  MareshigeKojoma等利用ISSR标记对3种不同大麻样品进行区别鉴定,采用811号引物时,在产生的25个片段中22条是具有多态性的,表明ISSR指纹可被适用于评估大麻样品间的遗传差异。李娜等采用ISSR技术检测云南、内蒙地区内大麻遗传多态性,4个ISSR引物对云南地区内大麻共扩增出43条带,其中33条是多态性条带,多态性百分比达到76.74%;利用此种方法,4个ISSR引物对内蒙地区内的大麻进行扩增得出33条带,其中21条是多态性条带,多态性百分比达到63.64%,表明同一地区内不同居群大麻的遗传多态性也相当高,可实现利用植物的遗传信息对不同产地、不同种属大麻的鉴定和区别,推动法庭科学对大麻类毒品犯罪的研究。

  单核苷酸多态性标记是第三代DNA遗传标记。从分子水平上对单个核苷酸进行检测,SNP标记可以帮助我们找出两个个体遗传物质的差异。SNP标记技术与第一代RFLP技术和第二代STR标记技术有两方面区别:一是它不再以DNA片段的长度变化作为检测手段,而直接以序列变异作为标记;二是SNP标记分析完全放弃了凝胶电泳,而是以最新的DNA芯片技术检测代之。SNP是以DNA芯片技术的分子标记技术为基础,它最有希望成为有效的分子标记技术。

  区分不同地域、不同品种大麻SNP位点,建立大麻数据信息库并予以共享,对大麻毒品的追踪溯源、遏制和打击大麻毒品犯罪有重要意义。通过遗传标记技术对大麻不同品种进行有效区别,基因的定位使得追查到毒源成为可能;同时由于确认不同品种之间的亲缘关系,也为大麻涉毒案件中查找毒品来源、铲除毒品种植基地指明新的方向。毒品原植物大麻是生产贩卖大麻毒品的源头,利用DNA分子技术,对大麻植物的特性进行检测并鉴定出涉毒案件中不同大麻毒品的出产地和来源地,为推动毒品案件的破获来源开辟一个新方向,也为禁毒的情报工作指明一个新思路。