分子标记技术

分子标记技术的类型及其原理

08农生1班 陈耀光 200830010403

所谓分子标记就是基于基因组DNA 存在极其丰富的多态性而发展的一类可以直接反映生物个体间DNA 水平上差异的新型的遗传标记方法。在遗传学发展过程中，先后出现了形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记，其中以分子标记最为理想、可靠，因为DNA分子中碱基的缺失、插入、易位、倒位或是长短与排列不一的重复序列等产生的差异，都可以通过分子标记进行检测。DNA 分子标记较以往的形态标记其优越性表现在：(1)以核酸为研究对象，不受季节、环境限制，不存在基因表达与否的问题，也没有组织或器官特异性；(2)数量的丰富性，遍及整个基因组，标记的数量几乎是无限的；(3)多态性高，自然存在丰富的等位变异；(4)许多标记表现为共显性，能很好地鉴别纯合基因型与杂合基因型；(5)检测手段简便、快速，并且重复性好；(6)既不对目标形状的表达造成影响，也不会与不良性状之间产生必然的关联。

1 分子标记的类型及其原理

分子标记技术自诞生以来，短短的几十年时间中得到突飞猛进的发展，至今被发展和利用的分子标记技术已有二十余种，为不同研究领域提供了有效的技术手段，同时也发挥着至关重要的作用。目前，根据对DNA 多态性检测手段和所应用序列范围的不同，对部分分子标记技术分类如下。

1.1 基于全基因序列的分子标记

RFLP (restriction fragment length polymorphism,限制性片段长度多态性)：RFLP

作为最早发展的分子标记技术由Grozdicker 等于1974 年创建，并由Bostein 等再次提出。RFLP 技术的出现开创了直接在DNA 水平上进行遗传研究的新时代。其基本原理是：基因组DNA中限制性内切酶所识别的序列由于出现碱基变化而致使酶切位点的数量也变化，从而使酶切片段长短发生差异产生长度多态性。利用特定的限制性内切酶切割不同个体的基因组DNA，由于不同个体中酶切位点的差别就得到了长短相异的片段DNA，电泳分离后，借助Southern 杂交将DNA 片段转移至硝酸纤维素膜上，将具有放射性标记的探针与膜上的片段杂交，通过放射自显影技术就可以获得显示物种特异性的多态性图谱。RFLP 标记的等位基因是共显性的，能区分纯合基因型和杂合基因型，结果稳定可靠，重复性好，适合于连锁图谱的建立。但是对DNA 要求较高，检测步骤多，操作复杂，耗时费资，而且需要放射性同位素等，这都在很大程度上限制了RFLP 技术的应用。 RAPD (randomly amplified polymorphic DNA,随机扩增多态性DNA)：1990 年Williams 等(1990)与Welsh 和McClelland (1990)两个研究小组分别提出RAPD 标记技术，该技术是建立在PCR 基础上，对未知序列的全基因组进行多态性分析的一种新型分子标记技术。其基本原理是利用一个人工合成的随机寡核苷酸(一般为8~10 bp)为引物，通过PCR对基因组DNA 进行体外扩增，产生大小不同的DNA 片段，再经凝胶电泳分析扩增产物呈现DNA 片段的多态性。与RFLP 相比，RAPD 技术的优点是技术简单，检测迅速，安全性好，DNA 用量少，设计引物不需知道序列信息等，但RAPD 标记为显性遗传，不能区分纯合基因型与杂合基因型，且易受多种因素影响，结果的稳定性和重复性难以保证。

ssr分子标记原理

SSR分子标记原理

引言：

SSR分子标记（SSR molecular tagging）是一种用于分析和鉴定生物体内特定分子的技术。它基于分子生物学和生物化学的原理，通过特定的标记物，可以在细胞、组织或体液中准确地检测和定位目标分子。本文将介绍SSR分子标记的原理及其在科研和医学领域的应用。

一、SSR分子标记的原理

SSR分子标记是一种基于DNA序列多态性的分子标记技术。它利用了DNA序列中的简单重复序列（simple sequence repeat,

SSR），即由1-6个碱基重复组成的核酸序列。SSR序列在基因组中广泛存在，具有高度变异性和遗传稳定性，因此可以作为DNA分子标记的候选序列。

SSR分子标记的原理可以简单概括为以下几个步骤：

1. DNA提取：从样品（如细胞、组织或体液）中提取总DNA。

2. SSR标记物设计：根据目标分子的序列信息，设计特异性引物，引物的两端分别包含互补的SSR序列。

3. PCR扩增：利用PCR技术，使用设计好的引物对DNA进行扩增，扩增产物中包含了目标分子的序列和SSR序列。 4. 电泳分析：将PCR扩增产物进行电泳分析，根据SSR序列的长度变异性，可以将不同样品中的目标分子进行定性和定量分析。

二、SSR分子标记的应用

SSR分子标记技术在科研和医学领域具有广泛的应用价值，以下是几个典型的应用案例：

1. 遗传多样性研究：SSR分子标记可以用于研究不同物种或不同个体间的遗传多样性。通过对多个基因座进行SSR分子标记，可以获得物种或个体的遗传背景信息，进而推断种群结构、基因流动和进化关系等。

2. 基因定位和图谱构建：SSR分子标记可以用于构建遗传图谱，帮助研究人员定位和克隆感兴趣的基因。通过SSR标记物在遗传图谱上的位置，可以确定目标基因的大致区域，为后续的克隆工作提供有力的指导。

3. 疾病诊断和预后评估：SSR分子标记在医学诊断中的应用也日益广泛。通过对特定基因的SSR序列进行分子标记，可以检测和鉴定与疾病相关的突变或多态性。这种标记方式有助于早期疾病的诊断和预后评估，为个体化治疗提供依据。

分子标记

1. 分子标记技术及其定义

1974年,Grozdicker 等人在鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA突变体时, 利用限制性内切酶酶解后得到的DNA片段的差异, 首创了DNA分子标记。所谓分子标记是根据基因组DNA存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA水平上的差异的一类新型的遗传标记,它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后最为可靠的遗传标记技术。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质分子。通常所说的分子标记是指以DNA多态性为基础的遗传标记。分子标记技术本质上都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映基因组之间差异。

2. 分子标记技术的类型

分子标记从它诞生之日起, 就引起了生物科学家极大的兴趣,在经历了短短几十年的迅猛发展后, 分子标记技术日趋成熟, 现已出现的分子标记技术有几十种, 部分分子标记技术所属类型如下。

2.1 建立在Southern杂交基础上的分子标记技术

(1) RFLP ( Rest rict ion Fragment Length Polymorphism) 限制性内切酶片段长度多态性标记；

(2) CISH ( Chromosome In Situ Hybridization) 染色体原位杂交。

2.2 以重复序列为基础的分子标记技术

(1) ( Satellite DNA ) 卫星DNA；

(2) ( Minisatellite DNA ) 小卫星DNA;

(3) SSR( Simple Sequence Repeat ) 简单序列重复, 即微卫星DNA。

2.3 以PCR为基础的分子标记技术

(1) RAPD ( Randomly Amplif ied Polymorphic DNA ) 随机扩增多态性DNA；

(2) AFLP( Amplif ied Fragment Length Polymorphism) 扩增片段长度多态性；

分子标记（Molecular Markers），是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接的反映。

每一代的分子标记技术代表如下：

（1）限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）

RFLP是第一代分子标记技术，指把特定的DNA用特点的限制性核酸内切酶进行切割，将切割形成的片段进行标记之后与其他个体进行杂交，以检测不同物种间的多态性。

（2）随机扩增多态性DNA(Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD)

RAPD是指把第一个生物的基因组用特定的限制性核酸内切酶进行切割，将切割后形成的片段进行扩增，以这些片段为探针来检测2个或多个物种的多态性。

（3）简单重复序列 (Simple Sequence Repeat，SSR)

SSR是第二代分子标记技术，指将人工合成或提取的2-8个核苷酸为探针，将其标记之后检测2个或多个物种的多态性。

（4）单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)

SNP是第三代分子标记技术，标记单个特殊的核苷酸，用来检测不同个体间的差异性。检测 SNP 的最佳方法是 DNA 芯片技术。

注：SNP是指同一位点的不同等位基因之间仅有个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等。从分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测，SNP 标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异。