CN113450876A - 找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质的方法及在濒危群体中的恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质的方法及在濒危群体中的恢复方法，涉及生物技术领域。本发明所述方法包括以下步骤：①找到生物个体中没有，而群体基因组数据所具有的DNA序列；②验证这些DNA序列哪些是有利遗传物质。本发明将所述方法找出的有利遗传物质在濒危群体中进行恢复，阻止濒危物种群体走向灭绝，扩大濒危物种群体数量。最终达到阻止群体中生物个体及其后代过早走向死亡，扩大群体数量，从而阻止濒危物种群体走向灭绝，挽救整个濒危物种群体的目的。

Description

找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质的方法及在濒危 群体中的恢复方法

本申请为申请号为“201710370189.7”、发明名称为“一种拯救濒危生物的方法”的中国发明专利的分案申请，母案申请日为2017.05.23，申请人为毕节市农业科学研究所。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种拯救濒危生物的方法。

背景技术

随着科技和工业的日益发展，人类活动能力和范围的增大，对环境破坏越来越严重，在过去的5个世纪内，约有900种动植物从地球消失，而濒临消亡的物种超过10000种。有科学家预言，地球上第六次生物大灭绝已经不可避免的开始了。几乎全部动物和大多数植物都是异交生物。一个物种的消失对于许多物种都有着无法预见的影响，因为生态环境有着复杂的相互作用网络，人类对此知之甚少。生态系统崩溃必定会危及人类的生存，所以拯救濒危生物不仅具有重要的经济价值，而且对保护人类赖于生存但却日益恶化的生态环境具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种能恢复濒危物种群体及濒危物种群体中的个体所缺失的有利遗传物质，阻止濒危物种群体走向灭绝，扩大濒危物种群体数量的拯救濒危生物的方法。

本发明目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明的一种拯救濒危生物的方法，包括以下步骤：

(1)获取濒危物种遗传物质的多样性数据：

①濒危物种群体基因组数据的获取：对濒危物种群体中全部个体进行全基因组测序并进行生物学分析、DNA序列功能注释、保存数据；②近缘物种群体基因组数据的获取：把与此濒危物种近缘的物种有代表性的抽样进行全基因组测序进行生物学分析、DNA序列功能注释、保存数据；

(2)找出此濒危物种每个生物个体所缺失的有利遗传物质：如果濒危物种群体中遗传物质差异大或者具有遗传物质多样性就不需要与近缘物种群体基因组数据进行比对，只需把濒危物种群体中每个生物个体全基因组数据与此群体基因组数据进行对比，找出濒危物种每个个体中所缺失的有利遗传物质；如果濒危物种群体中遗传物质差异小或者不具有遗传物质多样性不仅需要与此濒危物种群体基因组数据进行对比，还需与近缘物种群体基因组数据库进行比对，找出濒危物种每个个体中所缺失的有利遗传物质；有利遗传物质是指对此濒危生物生存起重要作用的遗传物质，在学术上可以分为两类，一类是维持基本生存所必需的遗传物质，称为基本遗传物质；另一类是起增效作用的遗传物质，主要是指对适应环境，提升竞争能力起重要作用的遗传物质，比如抗逆，抗病等遗传物质。至于遗传物质是否为有利由下文的基因功能验证去决定。

上述找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质的具体方法为：

主要有两个步骤①找到生物个体中没有，而群体基因组数据所具有的DNA序列；②验证这些DNA序列哪些是有利遗传物质；步骤①：(通过各种生物信息学软件)进行序列比对，找到生物个体中没有，而群体基因组数据所具有的DNA序列；步骤②：对这些DNA序列进行功能验证，验证这些DNA序列中哪些具有重要功能，基因功能验证有多种方法，比如RNAi技术、基因敲除、基因编辑技术、生物信息学方法、酵母双杂交技术、插入突变、基因的定点诱变、微阵列等。最好在近缘物种上验证这些基因的功能。

(3)在濒危群体中的恢复有利遗传物质：

①利用基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN和TALENS结合细胞工程等生物技术手段把这些缺失的有利遗传物种转入缺失这些有利遗传物质的生物个体的细胞中，尤其是需要此遗传物质执行其功能的器官或者组织，以阻止缺失遗传物质的生物个体的死亡导致濒危群体进一步缩小。

②利用基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN和TALENS等生物技术手段把这些缺失的有利遗传物种转入缺失这些有利遗传物质的生殖细胞、胚胎细胞、干细胞、克隆细胞，以便在繁殖出来的群体后代中恢复缺失的有利遗传物质。

③利用生殖技术、胚胎工程技术、组织培养技术、克隆技术等繁殖更多的后代群体，并在利用这些技术繁殖更多群体后代时恢复群体后代所缺失的有利遗传物质。恢复群体后代所缺失的遗传物质技术方法同上，即利用基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN和TALENS等技术手段把缺失的遗传物质转入生殖细胞或者胚胎细胞或者干细胞或者克隆细胞等，植物采用组织培养的繁殖时候，把缺失的有利遗传物质转入离体器官(如根、茎、叶、茎段、原生质体)、组织或细胞。

上述的一种拯救濒危生物方法：把群体中性状表现差的生物个体和性状表现好的生物个体进行测序，把此作为濒危物种群体基因组数据，然后如上所述，找到性状表现差的生物个体所缺失的有利遗传物质，把有利遗传物质通过生物技术手段转入性状表现差的、缺失这些有利遗传物质的生物个体及其后代中。

本发明同现有方法相比，具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明把缺失的有利遗传物质转入现存群体缺失此有利遗传物质的生物个体体细胞是为了避免现成群体及生物个体死亡，以便这些生物个体能够繁殖后代或者繁殖更多的后代以扩大群体。把缺失的有利遗传物质转入缺失此有利遗传物质的生殖细胞或者胚胎细胞或者干细胞或者克隆细胞，或者在组织培养中把缺失的有利遗传物质转入缺失此有利遗传物质离体官、离体组织，离体细胞是为了恢复濒危群体后代遗传物质的多样性或者说在群体后代中恢复已经缺失的有利遗传物质。以恢复濒危物种群体及濒危物种群体中的个体所缺失的有利遗传物质，阻止濒危生物灭绝；并把恢复濒危物种群体中所缺失的有利遗传物质的方法与扩大濒危物种群体数量的方法相结合，极大地提高濒危生物群体存活、脱离濒危状态，繁衍下去的可能性。

具体实施方式

实施例1：

一种拯救濒危生物的方法，包括步骤如下：

(1)获取濒危物种遗传物质的多样性数据：

①濒危物种群体基因组数据的获取：把现存的白鱀豚进行DNA测序，并保存数据；②近缘物种群体基因组数据的获取：把白鱀豚的近缘物种亚马孙河豚、恒河豚选取其中代表性的个体进行DNA测序，并保存数据；

(2)找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质：把每一头白鱀豚的全基因组数据都与其它的白鱀豚的全基因组数据进行比对找出存在差异的DNA序列——找出其它的白鱀豚有，而此白鱀豚没有的DNA序列；找出此白鱀豚有而其它白鱀豚没有的DNA序列。对这些存在差异的DNA序列进行功能验证。把这些存在差异的DNA与已经保存的近缘物种亚马孙河豚、恒河豚DNA数据进行比对，如果找到相同的序列，并在包含此序列的亚马孙河豚、恒河豚中进行功能验证，主要采取RNAi技术、基因敲除、基因编辑技术、生物信息学、酵母双杂交技术、插入突变、基因的定点诱变、微阵列等技术手段，如果验证具有重要功能的DNA序列，并注明基因功能。

如果在近缘物种亚马孙河豚、恒河豚DNA数据没有找到相同序列，则需要在白鱀豚自身身上进行功能验证，如果验证具有重要功能，并注明基因功能。当然这种情况非常少，因为维持生命基本遗传物质近缘物种一般都一致，而此类遗传物质占据了遗传物质的绝大多数。

如果白鱀豚群体内DNA序列相差很小，或者不具体有遗传物质多样性，则除了需要白鱀豚群体中个体之间进行DNA序列比对外，还需要把白鱀豚群体DNA序列与近缘物种亚马孙河豚、恒河豚DNA群体数据进行比对。找出近缘物种亚马孙河豚、恒河豚群体中存在而白鱀豚群体中不存在的DNA序列，并验证其功能，并确定其在白鱀豚中同样具有重要作用，并注明基因功能。

(3)在濒危群体中的恢复有利遗传物质：把上述找到并通过验证具有重要功能的基因通过基因编辑技术、基因工程等转入不含有此基因的白鱀豚体细胞或者生殖细胞或者胚胎细胞或者干细胞，或者克隆细胞。

实施例2：

一种拯救濒危生物的方法，包括步骤如下：

(1)获取濒危物种遗传物质的多样性数据：

①濒危物种群体基因组数据的获取：把现存的华南虎进行DNA测序，并保存数据；②近缘物种群体基因组数据的获取：把华南虎的近缘物种印度支那虎、孟加拉虎选取其中代表性的个体进行DNA测序，并保存数据；

(2)找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质：把每头华南虎的全基因组数据与其它的华南虎的全基因组数据进行比对找出存在差异的DNA序列——找出其它的华南虎有，而此华南虎没有的DNA序列；找出此华南虎有而其它华南虎没有的DNA序列。对这些存在差异的DNA序列进行功能验证。把这些存在差异的DNA与已经保存的近缘物种印度支那虎、孟加拉虎DNA数据进行比对，如果找到相同的序列，并在包含此序列的印度支那虎、孟加拉虎中进行功能验证，主要采取RNAi技术、基因敲除、基因编辑技术、生物信息学、酵母双杂交技术、插入突变、基因的定点诱变、微阵列等技术手段，如果验证具有重要功能的DNA序列，并注明基因功能。

如果在近缘物种印度支那虎、孟加拉虎DNA数据没有找到相同序列，则需要在华南虎自身身上进行功能验证，如果验证具有重要功能，并注明基因功能。当然这种情况非常少，因为维持生命基本遗传物质近缘物种一般都一致，而此类遗传物质占据了遗传物质的绝大多数。

如果华南虎体内DNA序列相差很小，或者不具体有遗传物质多样性，则除了需要华南虎群体中个体之间进行DNA序列比对外，还需要把华南虎群体DNA序列与近缘物种印度支那虎、孟加拉虎DNA群体数据进行比对。找出近缘物种印度支那虎、孟加拉虎中存在而华南虎群体中不存在的DNA序列，并验证其功能，并确定其在华南虎中同样具有重要作用，并注明基因功能。

(3)在濒危群体中的恢复有利遗传物质：把上述找到并通过验证具有重要功能的基因通过基因编辑技术、基因工程等转入不含有此基因的华南虎体细胞或者生殖细胞或者胚胎细胞或者干细胞或者克隆细胞。

实施例3：

一种拯救濒危生物的方法，包括步骤如下：

(1)获取濒危物种遗传物质的多样性数据：

①濒危物种群体基因组数据的获取：把现存的梵净山冷杉进行DNA测序，并保存数据；②近缘物种群体基因组数据的获取：把梵净山冷杉的近缘物种川滇冷杉、苍山冷杉选取其中代表性的个体进行DNA测序，并保存数据；

(2)找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质：把每头梵净山冷杉的全基因组数据与其它的梵净山冷杉的全基因组数据进行比对找出存在差异的DNA序列——①找出其它的梵净山冷杉有，而此梵净山冷杉没有的DNA序列；②找出此梵净山冷杉有而其它梵净山冷杉没有的DNA序列。对这些存在差异的DNA序列进行功能验证。把这些存在差异的DNA与已经保存的近缘物种川滇冷杉、苍山冷杉DNA数据进行比对，如果找到相同的序列，并在包含此序列的川滇冷杉、苍山冷杉中进行功能验证，主要采取RNAi技术、基因敲除、基因编辑技术、生物信息学、酵母双杂交技术、插入突变、基因的定点诱变、微阵列等技术手段，如果验证具有重要功能的DNA序列，并注明基因功能。

如果在近缘物种川滇冷杉、苍山冷杉DNA数据没有找到相同序列，则需要在梵净山冷杉自身身上进行功能验证，如果验证具有重要功能，并注明基因功能。当然这种情况非常少，因为维持生命基本遗传物质近缘物种一般都一致，而此类遗传物质占据了遗传物质的绝大多数。

如果梵净山冷杉群体内DNA序列相差很小，或者不具体有遗传物质多样性，则除了需要梵净山冷杉群体中个体之间进行DNA序列比对外，还需要把梵净山冷杉群体DNA序列与近缘物种川滇冷杉、苍山冷杉DNA群体数据进行比对。找出近缘物种川滇冷杉、苍山冷杉群体中存在而梵净山冷杉群体中不存在的DNA序列，并验证其功能，并确定其在梵净山冷杉中同样具有重要作用，并注明基因功能。

(3)在濒危群体中的恢复有利遗传物质：把上述找到并通过验证具有重要功能的基因通过基因编辑技术、基因工程等转入不含有此基因的梵净山冷杉体细胞或者生殖细胞或者离体培养器官或者愈伤组织或者胚性细胞等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.找出每个生物个体中所缺失的有利遗传物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：①找到生物个体中没有，而群体基因组数据所具有的DNA序列；②验证这些DNA序列哪些是有利遗传物质。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述有利遗传物质是指对此濒危生物生存起重要作用的遗传物质。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤①通过各种生物信息学软件进行序列比对，找到生物个体中没有，而群体基因组数据所具有的DNA序列。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤②所述验证是指对步骤①中所找到的DNA序列进行功能验证，验证这些DNA序列中哪些具有重要功能；基因功能验证有多种方法，包括：RNAi技术、基因敲除、基因编辑技术、生物信息学方法、酵母双杂交技术、插入突变、基因的定点诱变或微阵列。

5.在濒危群体中的恢复利用权利要求1～4所述方法找出的有利遗传物质的方法，其特征在于，包括以下方法：

①利用生物技术手段把这些缺失的有利遗传物种转入缺失这些有利遗传物质的生物个体的细胞中，尤其是需要此遗传物质执行其功能的器官或者组织，以阻止缺失遗传物质的生物个体的死亡导致濒危群体进一步缩小；所述生物技术手段包括：基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN和TALENS结合细胞工程；

②利用生物技术手段把这些缺失的有利遗传物种转入缺失这些有利遗传物质的生殖细胞、胚胎细胞、干细胞、克隆细胞，以便在繁殖出来的群体后代中恢复缺失的有利遗传物质；所述生物技术手段包括：基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN或TALENS；

③利用生殖技术、胚胎工程技术、组织培养技术或克隆技术繁殖更多的后代群体，并在利用这些技术繁殖更多群体后代时恢复群体后代所缺失的有利遗传物质；恢复群体后代所缺失的遗传物质，利用基因工程、CRISPR、NgAgo-gDNA、ZFN或TALENS把缺失的遗传物质转入生殖细胞、胚胎细胞、细胞或者克隆细胞，植物采用组织培养的繁殖时候，把缺失的有利遗传物质转入离体器官、组织或细胞。