华中农业大学植科院博士生资格考试复习资料..doc

一 全基因组策略 1、什么是分子育种？ 　　所谓分子育种主要包含两部分内容：一是分子标记辅助育种，二是基因工程或者叫转基因。 　　其中，分子标记辅助育种是将生物技术与传统育种技术相结合而形成的，在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等重要作物上，通过寻找与重要农艺性状紧密连锁的DNA分子标记，从基因型水平上实现对目标性状的直接选择，从而加快育种进程，提高育种效率，选育抗病、优质、高产的品种。 　　与转基因技术不同，分子标记育种技术是利用现有的种质资源开展玉米种质改良和育种研究，不存在安全性和市场排斥等社会性和生态性风险。分子标记辅助选择技术在各玉米种业跨国公司已成为常规技术，极大地提高了育种效率。 　　2、什么是全基因组选择？ 　　2001年，全基因组选择的概念被提出，即估计全基因组上所有标记或单倍型的效应，从而得到基因组估计育种值。 　　与传统的标记辅助选择的最大区别在于，全基因组选择不仅仅依赖于一组显著的分子标记，而是联合分析群体中的所有标记，以进行个体育种值的预测。 　　在作物遗传育种领域，全基因组选择应用于小麦秆锈病持久抗性和产量等复杂性状的遗传改良已有研究报道。 与传统的分子标记辅助选择相比，全基因组选择有两大突破，一是基因组定位的双亲群体可以直接应用于育种；二是更适合于改良由效应较小的多基因控制的数量性状。 农作物复杂性状的分子育种需要理解和操控许多因素，其中包括植物生长、发育和对各种生物和非生物逆境条件的反应。通过全基因组策略分子标记辅助育种的操作更加容易，并由此产生革命性影响。全基因组策略的分子标记辅助育种利用全基因组测序和全基因组分子标记对代表性的或者全部遗传资源和育种材料进行分析，有效地考虑分子育种中面临的各种基因组和环境因素。基于对特定基因组区域，基因/等位基因，单倍型，连锁不平衡块，基因网络和这些因素对特定表型贡献的理解，这样的策略正在日益增加。大规模高密度的基因型鉴定和全基因组选择是该策略的两个重要组成部分。高通量和精确的表型鉴定和环境测试（e-typing）也是全基因组策略的重要组成部分。应该此基础上重构有较强的支持系统（例如育种信息学和设计支持工具）的分子育种平台和方法。在这篇文章中讨论了一些基本策略，其中包括（1）基于种子DNA的基因型鉴定，简化分子标记辅助选择，降低育种成本、增加规模和提高效率，（2）选择性基因型鉴定和表型鉴定，结合DNA混合池分析，捕获和育种相关的大多数重要因素，（3）灵活的基因型鉴定系统，例如通过测序和芯片进行基因型鉴定，对不同的选择方法进行细化，包括分子标记辅助选择，分子标记辅助轮回选择和基因组选择，（4）结合连锁作图和LD作图的方法进行标记-性状关联分析，以及（5）基于序列的策略进行分子标记开发，等位基因发掘，基因功能研究和分子育种。 常用的方法有双向凝胶电泳联合质谱方法、鸟枪法LC-MS质谱鉴定、抗体芯片方法等。 双向凝胶电泳联合质谱的原理是第一向基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦分离，第二向则按分子量的不同用SDS- PAGE分离，把复杂蛋白混合物中的蛋白质在二维平面上分开。胶染色后可以利用凝胶图像分析系统成像，然后通过分析软件对蛋白质点进行定量分析，并且对感兴趣的蛋白质点进行定位。通过专门的蛋白质点切割系统，可以将蛋白质点所在的胶区域进行精确切割。接着对胶中蛋白质进行酶切消化，酶切后的消化物经脱盐/浓缩处理后就可以通过点样系统将蛋白质点样到特定的材料的表面（MALDI-TOF）。最后这些蛋白质就可以在质谱系统中进行分析，从而得到蛋白质的定性数据，通过与已有的数据库进行比对确定候选蛋白。 鸟枪法LC-MS质谱鉴定的基本原理是，蛋白质混合物经过简单或不经过SDS分离就被酶切消化成肽段混合物，肽段混合物经过高效液相色谱分离形成较简单的组分，然后将其导入高分辨率质谱仪中进行质量分析。肽段在质谱仪中经离子化后，带上一定量的电荷，通过质量分析器的分析，可检测个肽段的质量与电荷的比值。通过与数据库匹配进行肽段鉴定，最后再从鉴定的肽段推导可能的蛋白。 抗体芯片方法抗体芯片是蛋白芯片的一种。它的基因原理是首先制备目标蛋白的特异性的抗体，将不同的蛋白样品用荧光分子标记，再与抗体芯片杂交，杂交信号强弱反应了蛋白的表达水品高低。 这三种技术可用于分析作物的不同品种，或不同生理、病理条件下蛋白组的表达差异，有助于鉴定出影响作物品质、抗逆性、产量等形状的重要的蛋白用于植物育种中。 三 下一代测序技术的种类、原理 进入21世纪后，以Roche公司的454技术、Illumina公司的Solexa技术和ABI公司的SOLiD技术为标志的第二代测序技术诞生了。 1）、454技术原理 ① 待测DNA文库的构建 。把待测序列用喷雾法(nebulization)打断成300-800 bp的小片段并在小片段两端加