第二章分子图谱的构建与基因定位.ppt

第三章 分子图谱的构建与基因定位 主要内容: 一、遗传标记概述 二、DNA分子标记的开发 三、分子图谱的构建 四、质量性状基因的分子标记定位 五、数量性状基因的分子标记定位 六、分子标记辅助选择 1、遗传标记的种类1）形态标记 指能明确显示遗传多态性的外观性状或经简单测试即可识别的生理特性、抗病虫性。 形态标记材料多数仅带有一个标记基因，少数带有多个基因。水稻、玉米、大豆等作物形态标记。 形态标记基因的染色体定位一般是通过二点、三点测验进行的。 缺点：标记数量少，可鉴别的基因有限，难以建立饱和的遗传图；易受环境因素的影响。 2）细胞学标记 指明确反映遗传多态性的细胞学特征，主要包括染色体的结构和数量特征。 染色体结构特征 包括染色体的核型和带型。核型反映染色体的缺失、重复、倒位和易位等遗传变异；带型反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。 染色体数量特征 包括整倍性和非整倍性的变异，如多倍体、缺体、单体、三体等。 3）蛋白质标记 用作遗传标记的蛋白质分为酶蛋白和非酶蛋白。 酶蛋白 主要是指同工酶，是指具有相同催化功能而结构及理化性质又不同的一类酶，可以通过电泳酶谱的差异识别。 同工酶谱的差异可能是由不同的基因座引起的，也可能是同一基因座上的不同的等位基因引起的。 同工酶已被用来标记某些重要的质量性状，而且还用于标记某些复杂的数量性状。 蛋白质标记的优缺点 优点： 蛋白质是基因表达的产物；数量比形态标记丰富；受环境影响小，能更好地反映遗传多态性；已被广泛应用于物种起源和进化研究、种质鉴定、分类和抗病性筛选等领域。 缺点： 每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术；某些酶的活性具有发育和组织特异性；局限于反映基因组编码区的表达信息；标记的数量还比较有限。 4)DNA标记 DNA分子标记是DNA水平上遗传多态性的直接反映。DNA水平的遗传多态性表现为核苷酸序列的任何差异。 DNA标记在数量上几乎是无限的。与以往的遗传标记相比，DNA标记无表型效应、不受环境限制和影响。 2、DNA标记技术 (2)VNTR标记技术 小卫星或微卫量标记 依据？ 可变串联重复序列(Variable Number of Tandem Repeats，VNTR)。 通常将以15-75个核苷酸为基本单元的串联重复序列称为小卫星(minisatellites)，以2-6个核苷酸为基本单元的简单串联重复序列称为微卫星(microsatellites)或简单序列重复(SSR)。 2）、基于PCR技术的DNA标记(1)随机引物的PCR标记 随机引物PCR标记的特点是：其所用引物的核苷酸序列是随机的，其扩增的DNA区段是事先未知的。 随机引物PCR扩增的DNA区段产生多态性的分子基础是模板DNA扩增区段上引物结合位点的碱基序列发生了突变。因此，不同来源的基因组在该区段(座位)上将表现为扩增产物有无的差异或扩增片段大小的差异。 RAPD标记 随机扩增多态性DNA( Random Amplified Polymorphism DNA,RAPD) RAPD标记所用的引物长度通常为9-10个碱基，大约只有常规的PCR引物长度的一半。使用这么短的PCR引物是为了提高揭示DNA多态性的能力。 ISSR标记 简单序列重复间区(Inter-Simple Sequence Repeats, ISSN)标记技术检测的是两个SSR之间的一段短DNA序列上的多态性。主要是对两个相距较近、方向相反的SSR序列之间的DNA区段进行扩增。 ISSR技术所用的PCR引物长度在20个核苷酸左右，大多数ISSR标记所用PCR引物是基于双核苷酸重复序列的。 稳定性比RAPD好。ISSR标记呈孟德尔式遗传，具显性或共显性特点。 (2)特异引物的PCR标记 所用的引物是针对已知序列的DNA区段而设计的，具有特定核苷酸序列，引物长度通常为18—24核苦酸。 根据引物序列的来源，主要可分为SSR标记、SCAR标记、STS标记及RGA标记等。 SSR标记 Simple Sequence Repeats，SSR SSR的基本重复单元是由2-6个核苷酸组成的，重复次数一般为lO-50，由于基本单元重复次数的不同，而形成SSR座位的多态性。 每个SSR座位两侧一般是相对保守的单拷贝序列，可根据两侧序列设计一对特异引物来扩增SSR序列。 SSR标记的最大优点是具有大量的等位差异，多态性十分丰富。但是，SSR标记必须依赖测序设计引物，开发成本高。 STS标记 序列标定位点(Sequence-tagged Sits，STS) STS标记是根据单拷贝的DNA片段两端的序列，设计一对特异引物，扩增基因组DNA而产生的一段长度为几百bp的特异序列。 STS标记采用常规PCR所用的引物长