鼠类包括啮齿目（Rodentia）和兔形目（Lagomorpha），其中啮齿目有33科481属2 277种，兔形目有3科13属92种^[1]，约占全世界现存哺乳动物总种数的一半以上，科学分类与鉴定对于动物学研究至关重要。在科、目等高分类阶元上，形态学研究支持啮齿目和兔形目为单系（monophyly），合称啮齿总目（Glires）。然而由于趋同进化作用，啮齿总目中各家族间的分类地位尚无定论。Brandt^[2]基于咀嚼肌的位置将其分为3个亚目，即鼠形亚目（Myomorpha）、松鼠形亚目（Sciuromorpha）和豪猪亚目（Hystricomorpha），但该方法无法反映进化关系。Tullberg^[3]基于门齿的位置和颚角将其分为Sciurognathi和Hystricognathi 2个亚目，但Sciurognathi存在并系问题。在一些属、种等低阶元的分类单元中，因形态过于相似，依靠形态特征常难以区分一些近缘种，无法辨识其中的隐含种（cryptic species）。传统的分类学依赖于表型特征的比较，但表型的趋同演化可能导致错误的结论。

随着生命遗传物质的破解，越来越多的分类学家开始关注物种遗传物质间的差异，并以此探讨物种的亲缘关系。DNA作为生命的遗传物质，动物的生理、形态、习性、分化演变等均以DNA为基础，而基于DNA的研究能够更加准确地界定物种。因此用DNA来进行分类学研究^[4]，可从根本上反映鼠类的分类和进化关系。鼠类的遗传物质包括细胞核基因组和线粒体基因组两部分。现对鼠类分类学研究中线粒体基因组和核基因组的相关靶标基因进行归纳，并对靶标基因在鼠类分类中的应用与进展进行综述。

1 线粒体基因组相关靶标基因

自20世纪60年代，Nass和Nass^[5]首次利用电子显微镜直接观察到线粒体内细丝状的DNA。线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）是真核细胞中分子质量较小而又较易纯化的复制单位，1981年Anderson等^[6]首次完成线粒体全基因测序，其全长16 569 bp，脊椎动物线粒体基因组由编码区和非编码区（调控区D-loop和L-链复制起始区）组成。编码区内含有37个基因，其中包括2个rRNA基因（16S rDNA和12S rDNA）、22个tRNA基因和13个蛋白质编码基因。13个蛋白质编码基因由1个细胞色素b（Cytb）基因、3个细胞色素C氧化酶亚基（cytochrome oxidase subunitⅠ、Ⅱ、Ⅲ，COⅠ、COⅡ、COⅢ）基因、2个ATP酶复合体亚基（ATPase6和ATPase8）基因和7个NADH脱氢酶亚基（ND1～ND6和ND4L）基因组成^[7-8]。

1.1 线粒体蛋白质编码基因

Zardoya和Meyer^[9]对19种亲缘关系明确的脊椎动物线粒体基因中13个蛋白编码基因进行分析，发现NDZ、ND4、NDS、Cytb和COⅠ进化较快，有良好的系统发育信息，可较好地反映物种的进化历史；COⅡ、COⅢ、NDI和ND6进化较慢，有一定的系统发育信息；而ATPase6、ATPase8、ND4L和ND3进化最慢，无法很好地提供系统发育信息。线粒体蛋白编码基因进化较快，是解决科、属和种等较低分类阶元的有力标记^[10]，其中对Cytb和COⅠ的研究最为广泛。

Cytb基因是线粒体13个蛋白质编码基因中研究最清楚的基因，位于mtDNA的H链^[11]，编码以铁卟啉为辅基的色蛋白。鼠类Cytb基因全长约1 143 bp，进化速率适中^[12]，在物种的分类鉴定中准确性较高。Elrod等^[13]测定了美国阿肯色州阿萨克山脉的囊鼠肝细胞mtDNA Cytb基因序列，并由此序列结合头颅形态学分析确定了该种群的进化地位。Hoofer等^[14]报道了Cytb基因的一段有效序列对于姬鼠属（Apodemus）的遗传多样性、分类学研究十分有效，并通过此方法鉴定了乌克兰分布的4种姬鼠属物种；Nicolas等^[15]利用Cytb基因研究西非非洲柔毛鼠属（Praomys） 2个姊妹种的塞内加尔柔毛鼠（P. tullbergi） 和猪吻柔毛鼠（P. rostratus）的物种发生。 根据Cytb基因全序列在鼠种间的多态性，建立江苏口岸常见鼠类Cytb基因的基因数据库和进化树，探讨基于Cytb基因的分子鉴定方法，为口岸常见鼠类的分子鉴定奠定基础^[16]。

COⅠ基因是线粒体编码的3种细胞色素氧化酶亚基之一，其分子质量最大、功能结构域保守，其序列不仅可以区分分化时间较远的种类，而且存在足够的变异，可区分亲缘关系很近的种类并应用于不同分类阶元层次上的分子系统学研究。Hebert等^[17]通过对不同类群动物的mtDNA COⅠ的碱基序列和氨基酸序列进行分析后，认为该序列可作为动物物种鉴定的核心序列，提出利用该序列作为物种的DNA条形码进行生物学鉴定，其应用包括脊索动物门（Chordata）中的各种鼠类。Robins等^[18]通过对博物馆标本等的测序比较，评估了基于mtDNA COⅠ的条形码技术在鼠类鉴定中的准确性，其鉴定结果具有较高的一致性，并在此基础上尝试使用约200 bp的COⅠ对考古标本进行鉴定，亦获得一定的准确性。马英等^[19]将DNA条形码技术应用于青海省小型兽类及其寄生蚤的鉴定，方便快速地鉴定出青海省柴达木盆地中鼠科（Muridae）、仓鼠科（Cricetidae）、跳鼠科（Dipodidae）和鼠兔科（Ochotonidae）等鼠类。

1.2 线粒体非蛋白编码基因

线粒体非蛋白编码基因包括rRNA基因、tRNA基因和复制控制区（D-loop和L-链复制起始区）。其中的tRNA基因大部分分散在rRNA基因和蛋白质编码基因周围，其片段较短，很少应用于分类学研究。16S rDNA和12S rDNA参与合成线粒体自身的核糖体，约占整个mtDNA的1/10和1/16^[6]。相对于线粒体的蛋白质编码基因，16S rDNA非常保守，可以解决高阶元的分类地位，但很少单独运用于鼠类分类学研究；12S rDNA通常用来解决中间阶元的分类地位^[10]。Nedbal等^[20]通过12S rDNA探讨Old World phiomorph和New World caviomorph鼠类的系统发生关系。

D-loop区位于H链，不编码蛋白，其在线粒体基因组中进化速度最快，碱基替换率比其他区域高5～10倍^[21-22]。目前动物线粒体DNA控制区基因是动物种群遗传学、分子生态学和系统地理学研究中非常有效和最灵敏的遗传标记之一^[23]。杨路存^[24]通过比较4种鼢鼠（Myosplax）的D-loop遗传多态性，并以此探讨几种鼢鼠的遗传关系和起源。

2 核基因组的相关靶标基因

目前人们已在小鼠基因组中发现8 500多个基因，已定位6 400多个，其中以非特异性蛋白相关基因最多（1 006个），酶类基因次之（832个）。这些基因在不同鼠类中常为同源基因，是鼠类分类学研究中良好的靶标基因，其中以光间受体视黄类物质结合蛋白（IRBP）基因的研究最为广泛。

IRBP是一种只在脊椎动物视网膜的光间受体基质中发现，并由光受体细胞合成并分泌较大的单亚基糖酯类蛋白。IRBP基因是一个无重复序列的单拷贝编码基因，是目前所知的最大外显子之一，在许多系统发育的研究中均将其作为解决较高阶元系统发育问题的分子标记，已成为啮齿动物系统发育研究中一个重要的核基因分子标记^[25-28]。IRBP基因应用于低分类阶元较少，Fan等^[29]将其应用于林跳鼠科（Zapodidae）亚种间的系统发育分析。

虽然鼠类核基因组的同源性基因数量众多，但目前应用于分类学研究的较少。较常见的有免疫系统和内分泌系统的相关基因等。甲状腺素运载蛋白内含子1（TTR）为内分泌系统相关基因，Walton等^[30]将其运用于探讨非洲地区来自Bathyergidae、Petromuridae、Thryonomyidae和Hystricidae 4科12种Old World hystricognath rodents的系统进化关系。人类重组激活基因1（RAG1）也是免疫系统的相关基因^[31]，是一个单拷贝基因，长约3 120 bp。Frippiat等^[32]运用其外显子基因分析脊椎动物的系统发生学。Murphy等^[33]运用其中更短的保守序列分析哺乳动物更深层次的系统发育问题。Toll样受体4（Tlr4）和Toll样受体7（Tlr7）编码基因是免疫系统的相关基因，Forn-skov--等^[34]发现鼠亚科23种鼠的Tlr4和Tlr7基因分别有92%和100%的位点进化遵循正向达尔文选择，可清楚地区分Rattini和Murini两个分化支。

3 多个靶标基因的联合应用

随着测序技术的飞速发展，很容易获得单个基因乃至全基因组序列，将多个物种基因序列提交至相应数据库，GenBank中的基因序列数据与日俱增，将多个靶标基因序列联合应用于鼠类分类学的研究日益增多。

在线粒体基因组内的联合分析中，Riddle^[35]利用mtDNA的COⅢ和Cytb基因研究小囊鼠属（Perognathus）和刚毛囊鼠属（Chaetodipus）以及食蝗鼠中蝗鼠属（Onychomys）的系统发育关系。Robins等^[18]综合评价了基于mtDNA Cytb、mtDNA COⅠ和D-loop的系统发育分析在家鼠属（Rattus）鉴定中的可靠性，系统探讨mtDNA在鼠类分类鉴定中的应用，提示基于DNA的分子鉴定在分辨隐含种等方面具有更高的准确性。Andersen和Light^[36]将mtDNA COⅢ、Cytb和ND2基因序列的系统进化信息与分子系统地理学研究结果相结合，重新修正了硬毛小囊鼠的4个亚种。

在核基因组内的联合分析中，Steppan等^[37]通过联合c-myc和RAG1 2个核基因约4 500 bp序列信息来探讨啮齿目松鼠科分类学研究，并推测其与鼯鼠科（Petauristidae）的进化关系。Blanga-Kanfi等^[38]将α-2B肾上腺素能受体（alpha 2B adrenergic receptor，ADRA2B）、 大麻素受体1（cannabinoid receptor1，CB1）、生长激素受体（growth hormonereceptor，GHR）、重组激活基因2（recombination activating gene 2，RAG2）、血管假性血友病相关基因（von Willebrand factor，vWF）和IRBP 6个核基因联合建立一个较大的蛋白质编码基因数据集，对目前啮齿目分类中的所有亚目和超家族进行分类学研究，其分类结果得到很好进化关系支持。

当然，基因序列的联合分析不仅限于线粒体基因组内或核基因组内的靶标基因，常常还会将2种进化模式不同的基因组序列信息相结合。Montgelard等^[39]综合2个线粒体基因 （Cytb and 12S rRNA）、2个核外显子基因（IRBP和vWF）和4个内含子基因（Stem cell factor-MGF、protein kinase C-PRKC、β-spectrin non erythrocytic 1-SPTBN和Thyrothropin-THY）共8个靶标基因约7 600 bp的片段，对啮齿目超家族的系统发育分析，呈现出较高分类阶元的2个分支。Mercer和Roth^[40]通过比较包含有2个mtDNA基因（12S rDNA和16S rDNA）和1个核基因（IRBP）的2 275 bp基因序列信息，分析松鼠科中各个属的进化关系，其结论优于先前的研究结果。Michaux等^[41]利用2个核基因位点LCAT和vWF对鼠科（Muridae）的14个亚科及跳鼠科亚科的系统关系和演化关系进行研究，结果显示鼠科的14个亚科分化成5个明显的谱系，进一步分析支持5个明显的谱系均起源于亚洲。Percequillo等^[42]利用Cytb基因和IRBP基因对巴西大西洋森林中的啮齿动物进行研究，发现了啮齿目仓鼠科棉鼠亚科（Sigmodontinae）稻鼠族（Oryzomyini）下的一个新属和一些新物种。Rowe等^[43]综合线粒体D-loop基因和9个核基因分析澳大利亚和新几内亚家鼠属的系统发育关系。Neumann等^[44]通过线粒体基因组的Cytb、12S rRNA基因和核基因组vWF基因探讨仓鼠亚科的系统发育关系，并进一步推断其分布区系和历史演化。Lecompte等^[45]通过对mtDNA Cytb和2个核基因（IRBP和GHR）的联合分析探讨非洲鼠亚科的系统发育关系。Pagès等^[46]通过一种生物信息学方法，依靠mtDNA的COⅡ、Cytb和IRBP核基因本身的序列信息来界定Rattini tribe的物种界限，为鼠类分子鉴定的可靠性提供了有力依据。

4 发展与问题

物种的分类学研究已从宏观的形态分类进入微观的分子分类时代，并发展出一系列的分子鉴定方法。测序技术不断成熟，各种靶标基因脱颖而出逐渐取代限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性（RAPD）等技术成为研究物种起源与进化等问题的有力工具^[47-48]。因此，选择合适的靶标基因对于鼠类的分类学研究至关重要。

核基因组承受的选择压力较强，其进化速率往往较线粒体基因慢，因此，在鼠类核基因组中选择的靶标基因常应用于较高分类阶元的分类学研究。线粒体基因组是独立于核基因组之外的遗传基因，其进化速度更快，更适合低分类阶元的研究^[49]，分析其碱基的改变可得出种群的进化史。基于分子钟理论^[50]，便于推断物种进化^[51]。mtDNA遵循母性遗传^[52]，因此，在有性繁殖过程中并不通过重组而产生混杂的遗传信息，简化了核酸分析结果对物种分类地位的解释，并且mtDNA具有基因排列紧密^[53]、无组织特异性及高拷贝性^[54]等遗传特征。该自身优势使线粒体基因组在鼠类分类学研究中有不可替代的地位。

由于不同基因在进化中所承受的选择压力不同，其进化速度也有所不同。大多数研究者仅选择部分基因片段对鼠类进行分类学研究。如果基因序列较短，用不同方法构建进化树时会出现分歧，并且不同基因片段之间的比较也会出现不一致。因此，单个靶标基因的系统发育信号较为片面，可能导致物种的分类学研究偏离实际。

物种是生物分类学的基本单位，是互交繁殖的相同生物形成的自然群体，与其他相似群体在生殖上相互隔离，因此，物种的基因组是相对独立而封闭的。但物种杂交和基因渗透现象在脊椎动物中不断地被发现^[55]。伴随人类活动在世界范围广泛分布的家鼠复合组（Rattus rattus species group）成员间已证实存在杂交和基因渗透^[56]。物种间发生过杂交或基因渗透的靶标基因常导致分类学研究出现误判。

线粒体遗传系统与细胞核遗传系统间亦存在遗传物质交流^[57]，该过程通过RNA介导^[58]。RNA分子经过类似反转录病毒的侵染方式而整合到核基因组。细胞核基因组中与线粒体基因组相似的核插入序列以假基因形式存在^[59]。假基因在不同物种中的丰富度不尽相同，但同样可用通用引物扩增，有时甚至比mtDNA更易与通用引物结合。假基因与其对应的mtDNA有较高的同源性，但进化模式不同，进化程度也不同，易干扰线粒体基因组靶标基因的系统发育分析。虽然可通过一些方法鉴别假基因，但采用多个靶标基因的进化分析相对于单基因而言可更好地减少误差^[60-61]，更接近物种真实的进化顺序^[62]。

靶标基因仅是物种基因组的一小部分，无法完全取代一个物种，对于靶标基因的选择，目前仍没有充分的理论依据。基于DNA的分子鉴定可分辨物种，无法描述或提供序列以外的任何信息；基于DNA序列信息虽可模拟重建物种的进化关系，但仍需要传统形态学和考古学等研究进行论证。基因数据信息如同一柄双刃剑，其为科学研究提供了有力工具，使基于形态研究为主的传统分类学研究深入到精细的分子水平；同时又易使分类学研究误入歧途。因此，在应用靶标基因研究鼠的分类与鉴定，要同时分析不连锁的多个靶标基因，且紧密结合鼠类的形态学、考古学、行为学、生态学与地理学等方面的资料综合分析。